FETで異なる電圧のインターフェース ― 2013/07/25 23:01:10
シリアル通信で異なる電圧を動かすときに、レベル変換ICや74HC4050やGTL2002（pdf）などの専用ICを思い浮かべる事があるが、それらを使わなくても安く簡単にできる方法がある。意外と古典的な方法なのだが、知っておくと便利なので紹介しよう。
以前にI2Cを異なる電圧で接続する場合を紹介したが、これを応用すれば、他の信号線でもでレベル変換の応用ができる。
例えば、シリアル通信で2つの電圧間での変換。上の様に回路を組むだけである。
2N7002は世界でたくさん使われている有名なNchエンハンスメントMOS FETであり、トランジスタと違って、抵抗を使わずにオンオフができるから回路がとても簡単になる。値段も安い！
回路はTXD側がトーテムポールでドライブされているので、プルアップはしなくても良い。
実際に実験してみよう。こんな具合で回路を作って、
とある開発中の実験基板を利用してシリアル通信のインターフェースに使う。
この様に電圧変換が簡単に出来る。
追記：
いつも懇親頂いているラジオペンチさんのサイトで、この回路をシミュレーションしている。
コメント
_ ラジオペンチ ― 2013/07/28 18:30:34
_ air_variable ― 2013/07/28 23:29:48
LT SpiceでDC＆AC解析したのですね。参考になります。
せっかくですので、記事中にリンクさせて頂きました。
昔I2Cのインターフェースで測定した時によく似た波形になっていました。
シリアル通信もI2C通信と同じく、立下りでスタートビットになりますから、立ち上がりが少しなまっても問題無いようです。実験では400KHzでも動きました。
産業系のは専用のインターフェースICを使うのですが、コストの厳しい民生機器は、案外これで済ませる事が多いです。
5V→3.3Vは抵抗だけというのもあったりします。
せっかくですので、記事中にリンクさせて頂きました。
昔I2Cのインターフェースで測定した時によく似た波形になっていました。
シリアル通信もI2C通信と同じく、立下りでスタートビットになりますから、立ち上がりが少しなまっても問題無いようです。実験では400KHzでも動きました。
産業系のは専用のインターフェースICを使うのですが、コストの厳しい民生機器は、案外これで済ませる事が多いです。
5V→3.3Vは抵抗だけというのもあったりします。
_ （未記入） ― 2014/11/19 22:25:02
はじめまして。素人のためおかしなことを言ってるかもしれません。
シリアル通信でレベルシフトをやりたく、この記事を見つけました。
どうしても回路図を見てわからないのですが、
ゲートは３．３Ｖが常に流れる状態で、３．３Ｖ(ＴＸＤ)から信号が流れて来た場合
たとえば
ＴＸＤが3.3V = ソースが3.3V
ゲートが3.3V
N型のMOS-FETは
①ゲート > ソース ドレイン => ソースに電気が流れる。
②ゲート < ソース 電気は流れない。
こう考えるとシリアルの信号が、流れてきたときに、ゲートとソースの差が0Vになり
ドレインに電気が流れないと思うのですが、もしよろしければ仕組みを詳しく教えていただければ助かります。
すみません。
シリアル通信でレベルシフトをやりたく、この記事を見つけました。
どうしても回路図を見てわからないのですが、
ゲートは３．３Ｖが常に流れる状態で、３．３Ｖ(ＴＸＤ)から信号が流れて来た場合
たとえば
ＴＸＤが3.3V = ソースが3.3V
ゲートが3.3V
N型のMOS-FETは
①ゲート > ソース ドレイン => ソースに電気が流れる。
②ゲート < ソース 電気は流れない。
こう考えるとシリアルの信号が、流れてきたときに、ゲートとソースの差が0Vになり
ドレインに電気が流れないと思うのですが、もしよろしければ仕組みを詳しく教えていただければ助かります。
すみません。
_ air_variable ― 2014/11/30 13:41:24
こちらに、動作原理を説明して頂いております。
http://radiopench.blog96.fc2.com/blog-entry-411.html
受信の場合は抵抗の分圧でもできますが、どんな電圧のインターフェースで受けるか不明な場合は、今回紹介した方法で行うことで、
抵抗の値を変えること無く接続ができます。
http://radiopench.blog96.fc2.com/blog-entry-411.html
受信の場合は抵抗の分圧でもできますが、どんな電圧のインターフェースで受けるか不明な場合は、今回紹介した方法で行うことで、
抵抗の値を変えること無く接続ができます。
_ 大王怒（ダイオード） ― 2016/03/02 20:38:31
MOSFETのSource-Drain間のBody Diodeが重要
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この記事の回路で記事を書かせていただいたのでご報告。
http://radiopench.blog96.fc2.com/blog-entry-411.html