¿Por qué se prefiere el mosfet al divisor de voltaje para cambiar el nivel de voltaje?

Antes de escribir esta pregunta, leí varios hilos similares, pero no encontré la respuesta que busco. Cuando necesitamos un cambiador de nivel de voltaje, lo primero que viene a la mente es un divisor de voltaje. Pero en ciertos casos en la industria, se prefiere un inversor MOSFET cuando se trata de voltajes digitales que involucran la entrada a un FPGA o microcontrolador.

Por ejemplo, si tengo una salida de 5 V de un dispositivo para representar el 1 lógico donde los PMOD de FPGA pueden leer un máximo de 3,3 V para el 1 lógico, seguro que necesito un cambiador de nivel. Cada vez que traté de usar un circuito divisor de voltaje como en B de la imagen a continuación, me recomendaron usar A en la imagen. Aunque A genera lógicas invertidas y necesita manipulación en el software para invertir los valores leídos, siempre se prefiere. Nunca obtuve una respuesta para eso, pero podría estar relacionado con el comportamiento de la resistencia de extracción del LVCMOS.

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Entonces, mi pregunta es ¿por qué se prefiere A sobre B cuando se trata de entradas digitales para FPGA y microcontroladores?

Respuestas (2)

Lo que dice justinrjy, además, el circuito A no consume corriente cuando Vin es bajo / Vout es alto. En muchos casos (ejemplo: UART, i2c...), eso es la mayor parte del tiempo: ahorros significativos para los circuitos que funcionan con baterías.

Por supuesto, puede usar el circuito B con valores de resistencia altos, de modo que el consumo de corriente permanente sea insignificante; pero luego la impedancia de carga y el ruido electrónico causan daños proporcionales y la velocidad de conmutación se reduce para cargas capacitivas (como lo son los mosfets).

En el circuito B, si su voltaje de salida consume corriente, puede cargar significativamente el divisor de voltaje y hacer que su voltaje de salida cambie lejos del valor previsto, en este caso, 3.3V. Incluso cuando su salida está conectada a un pin de alta impedancia, si sus valores R1 y R2 son muy altos, cantidades muy pequeñas de corriente de reposo pueden cambiar significativamente los voltajes de salida.

Además, con el circuito A, realmente solo tienes que cambiar una cosa, y esa es la resistencia pull-up. Por ejemplo, algunas líneas de comunicación necesitan quizás un valor de resistencia pull-up más alto o más bajo (I2C a menudo especifica 4.7k, pero 10k también se usa para muchas cosas), y el circuito A lo hace mucho más fácil. Solo tendrías que cambiar una resistencia y consumirías menos energía.

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