Aumente de 3,3 V a 5 V para E/S digital

Normalmente uso un Arduino para mis proyectos porque tiene entradas y salidas de 5V y tiene Vin de 5V, lo que facilita mucho la vida al interactuar con componentes de 5V. Para este proyecto, quiero usar una Raspberry Pi porque quiero conectarla a una pantalla. El Pi funciona con 5 V, por lo que es bastante fácil. Sin embargo, tiene pines 3.3VI/O y los dispositivos con los que quiero conectarme son de 5V.

Tengo un dispositivo con un pin de entrada de 5V, que debe conducirse a 5V. El dispositivo tiene un pin de salida de 5V, que el dispositivo conduce a 5V cuando emite.

He convertido bidireccionalmente entre dispositivos de 5 V y 3,3 V antes, pero eso fue con un cambiador de nivel lógico que estaba activo en BAJO. El circuito es el típico con un transistor y un diodo y dos resistencias pull up. Esta aplicación requiere ALTO activo. Afortunadamente, este proyecto no requiere E/S bidireccional.

Para la dirección de 5 V a 3,3 V, funcionará un divisor de voltaje crudo.

Sin embargo, para la dirección de 3.3V a 5V, no conozco una solución fácil. Busqué un poco y parece que hay convertidores elevadores (convertidores elevadores CC-CC), pero para construirlos a partir de componentes discretos, necesito construir un circuito PWM para impulsar la conmutación.

Me preguntaba si había una forma más sencilla de lograr esto, con una complejidad comparable a la palanca de cambios activa de bajo nivel lógico.

Mira esto diferentes métodos para la interfaz. savagecircuits.com/…
¿Cuánta corriente necesita suministrar la salida de 5V? ¿Está alimentando una entrada de nivel lógico?

Respuestas (1)

Dado que Dave Tweed ha señalado la falla en la otra respuesta, básicamente he copiado mi respuesta a la palanca de cambios de nivel de transistor único ... Tenga en cuenta también la interesante solución de Nicolas D en la pregunta.

Tengo algunas soluciones (algunas soluciones proporcionadas por Microchip AQUÍ ):

  1. Conexión directa: si Voh (voltaje de salida de alto nivel) de su lógica de 3,3 V es mayor que Vih (voltaje de entrada de alto nivel), todo lo que necesita es una conexión directa. (También se requiere para esta solución que Vol (voltaje de salida de bajo nivel) de la salida de 3,3 V sea menor que Vil (voltaje de entrada de bajo nivel) de la entrada de 5 V). Esta solución se rechaza con mayor frecuencia debido a márgenes insuficientes.
  2. Si las condiciones anteriores están cerca, a menudo puede aumentar ligeramente el voltaje de salida de alto nivel con una resistencia pull-up (a 3,3 V) y conectar directamente las señales.
  3. La resistencia pull-up puede proporcionar una pequeña cantidad de aumento de voltaje de alto nivel. Para más, puede usar diodos y pull-up a 5V. El circuito que se muestra no se despejará a 5 V, pero aumentará el voltaje de entrada de alto nivel a la lógica de 5 V en la cantidad de una caída de voltaje de diodo (aprox. 0,7 V). Se debe tener cuidado con este método de que todavía tenga un nivel bajo válido, ya que también aumenta con una caída de diodo. Los diodos Schottky se pueden usar para un ligero aumento en el voltaje de alto nivel mientras se minimiza el aumento no deseado en el voltaje de bajo nivel. Consulte la nota de la aplicación mencionada anteriormente para obtener más información sobre este circuito.:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

  1. Si puede lidiar con una inversión lógica (y no requiere un pull-up activo), se pueden usar un mosfet y una resistencia de pull-up:

esquemático

simular este circuito

  1. También hay muchas soluciones de circuitos integrados lógicos, como la familia lógica de la serie 74 AHCT (Advanced High-Speed ​​CMOS, compatible con TTL). Buenas opciones pueden ser el 74AHCT125, que es un búfer no inversor, o el 74AHCT14, que es un inversor de disparador Schmitt hexagonal. Ambos son económicos y fácilmente disponibles. Estos circuitos integrados pueden beneficiarse de un condensador de desacoplamiento, especialmente para señales que cambian rápidamente.
Creo que algunos de sus diagramas están etiquetados al revés. Tengo una salida lógica de 3.3V y una entrada lógica de 5v. Entiendo cómo funciona el n. ° 4 y puedo confirmar que la etiqueta está al revés (pero es el circuito correcto para lo que necesito). No entiendo completamente el n. ° 3 lo suficiente como para saber si está etiquetado al revés o si en realidad está al revés. Dicho esto, si uso dos instancias del n. ° 4 para mantener la lógica no invertida, debería estar listo para comenzar.
Las etiquetas no están al revés. "Entrada lógica de 3,3 V" indica que es una entrada en el circuito que he proporcionado... por supuesto, es de una salida de su circuito. "Salida lógica de 5V" simplemente indica que es una salida de mi circuito a su entrada lógica de 5V. Editaré para aclarar.
Tiene sentido ahora que lo explica, pero está al revés desde el punto de vista convencional (donde el punto de vista convencional significa el punto de vista de alguien que interactúa con los circuitos integrados digitales). Gracias de nuevo.
@Huckle: Tut ha proporcionado un circuito o módulo que se utilizará para interconectar otros dos circuitos. El estándar es etiquetar los terminales o puntos de interfaz desde el punto de vista del circuito, no los que no puede ver. Conecta tus salidas a las entradas de este circuito. A veces necesitamos indicar dónde conectar en otro circuito, pero use flechas en esos casos para que quede claro.
@ Tut, ¿te importaría explicar un poco más cómo funciona el n. ° 3? Me cuesta entender esto. No estoy seguro de para qué sirve 3.3V-D1 :( Gracias
@wbkang ... Este no es realmente mi circuito, pero proviene de "Microchip 3V Tips N Tricks" mencionado anteriormente. Debe leer la explicación que comienza en P16. Creo que debe ser un error tipográfico donde dicen "el bajo voltaje de salida aumenta con el voltaje directo del diodo D1" (creo que se refieren a D2). Me parece que D1 está allí como una abrazadera para proteger el dispositivo de 3,3 V de la corriente que fluye a través de D2 si se permite que el voltaje en la entrada de 5 V suba demasiado a través de la resistencia pull-up...
@wbkang... (continuación)... Esto no siempre es necesario, pero es un buen seguro; por ejemplo, si la fuente lógica de 3,3 V es un microcontrolador y no tiene entradas tolerantes a 5 V, es probable que la señal lógica de 3,3 V se encienda como entrada hasta que pueda configurarse como salida. El diodo D1 como abrazadera de voltaje protegería este pin.
@Tut lo entendió, muchas gracias. Lo estaba probando yo mismo y no pude averiguar para qué era D1 haha ​​tinyurl.com/n975z7q Para mi pequeño proyecto, terminé usando 2N7000. Fue muy sencillo de usar.
@wbkang... Buena elección. La opción 3 no es el "santo grial" de la conversión de nivel. Debe aplicarse con cuidado con la elección adecuada de resistencia y diodos (bueno de su parte para simular). La solución mosfet es mejor si puede vivir con la inversión lógica y el ligero costo adicional.
Gracias, probé el #3 con mi esp8266 y una tira de LED de 5V, y funciona muy bien. :D
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