Da 5V a 3.3V

[pozz]

Classico problema tra due integrati A e B, A alimentato a 5V e B alimentato a 3.3V.

L'uscita di A può andare a livello basso, alto o alta impedenza. L'ingresso di B
a cui deve essere collegata l'uscita di A deve riconoscere i livelli corretti e,
nel caso di alta impedenza, un livello alto.

Se B fosse alimentato a 5V sarebbe facile: basta aggiungere un pull-up blando.

Siccome B è alimentato a 3.3V avevo pensato di usare un partitore (56K + 10K)
per scendere da 5V a 3.3V, ma non riuscirei poi a vedere un livello alto quando
l'uscita di A va ad alta impedenza.

Allora m'è venuto in mente di collegare un pull-up a 3.3V sull'ingresso di B,
collegato a sua volta con uno Schottky all'uscita di A. Lo Schottky conduce solo
quando l'uscita di A è bassa e sull'ingresso di B vedrei circa una 0.2V. Se
l'uscita di A è alta o alta impedenza, lo Schottky non conduce e interviene il
pull-up a mantenere il livello alto sull'ingresso di B.

Ho fatto una simulazione con LTSpice/SwitcherCAD della Linear (a mio avviso un
ottimo programma di simulazione free) ed ho notato che, in corrispondenza delle
transizioni basso-alto dell'uscita di A (ho impostato un tempo di salita di
circa 100ns), anche il livello sull'ingresso di B (dopo lo Schottky) sale, ma
c'è una sovraelongazione che porta la tensione, anche se per poco tempo, ben
oltre i 3.3V.
A questo punto ho paura di rompere l'integrato B a 3.3V che ha un massimo
livello d'ingresso sui pin di 3.3V+0.2V.

Esiste qualche altra soluzione semplice ed economica per interfacciare logica a
5V con logica a 3.3V con il mio requisito sull'alta impedenza?

[l***@gmail.com]

Post by pozz
Classico problema tra due integrati A e B, A alimentato a 5V e B alimentato a 3.3V.

Si', fa piacere rivedere i grandi classici, ogni tanto.

[snip]

Post by pozz
Allora m'è venuto in mente di collegare un pull-up a 3.3V sull'ingresso di B,
collegato a sua volta con uno Schottky all'uscita di A. Lo Schottky conduce solo
quando l'uscita di A è bassa e sull'ingresso di B vedrei circa una 0.2V. Se
l'uscita di A è alta o alta impedenza, lo Schottky non conduce e interviene il
pull-up a mantenere il livello alto sull'ingresso di B.

A naso dovrebbe andare.

Post by pozz
Ho fatto una simulazione con LTSpice/SwitcherCAD della Linear (a mio avviso un
ottimo programma di simulazione free) ed ho notato che, in corrispondenza delle
transizioni basso-alto dell'uscita di A (ho impostato un tempo di salita di
circa 100ns), anche il livello sull'ingresso di B (dopo lo Schottky) sale, ma
c'è una sovraelongazione che porta la tensione, anche se per poco tempo, ben
oltre i 3.3V.
A questo punto ho paura di rompere l'integrato B a 3.3V che ha un massimo
livello d'ingresso sui pin di 3.3V+0.2V.

Puoi postare lo il file .asc dello schema ? (e'un file testo)
Come hai modellizzato l'ingresso dell'IC B? Capacita'di ingresso?
Vedere un overshoot con 100ns di tempo di salita mi pare strano. In
ogni caso non penso si rompa nulla, i livelli massimi di solito
servono a dire che l'ingresso ha il solito diodo di protezione verso
l'alimentazione. Solo per circuiti piu'delicati (memorie) ho visto
specificato sia il livello massimo che il tempo per il quale puoi
applicare il livello massimo (in pratica l'energia che puoi dissipare
sul diodo di ingresso)
Se non sei tranquillo, resistenzina in serie all'ingresso, dopo il
pull-up. Oppure schottky esterno verso l'alimentazione.

Post by pozz
Esiste qualche altra soluzione semplice ed economica per interfacciare logica a
5V con logica a 3.3V con il mio requisito sull'alta impedenza?

Ad un problema classico, una soluzione classica: un ottavo di
74LVC244A, buffer non invertente con ingressi "5V tolerant" anche
quando alimentato a 3.3V (in pratica non ha il diodo verso
l'alimentazione all'ingresso). O qualche altra porta che ti avanza
della famiglia LVC-A.

Saluti,
LaCar

[pozz]

Post by l***@gmail.com

Post by pozz
Ho fatto una simulazione con LTSpice/SwitcherCAD della Linear (a mio avviso un
ottimo programma di simulazione free) ed ho notato che, in corrispondenza delle
transizioni basso-alto dell'uscita di A (ho impostato un tempo di salita di
circa 100ns), anche il livello sull'ingresso di B (dopo lo Schottky) sale, ma
c'è una sovraelongazione che porta la tensione, anche se per poco tempo, ben
oltre i 3.3V.
A questo punto ho paura di rompere l'integrato B a 3.3V che ha un massimo
livello d'ingresso sui pin di 3.3V+0.2V.

Puoi postare lo il file .asc dello schema ? (e'un file testo)

Sì, in fondo a questo posto lo trovi. Effettivamente questo software potrebbe
anche sostituire il nostro amato Fidocad per quanto riguarda gli schemi elettrici.

Post by l***@gmail.com
Come hai modellizzato l'ingresso dell'IC B? Capacita'di ingresso?

Purtroppo ho fatto un'analisi molto superficiale. L'uscita di A è un generatore
di tensione ad impulsi con una 100R in serie e l'ingresso di B era alta
impedenza (1Meg) senza capacità. Purtroppo sul datasheet non trovo valori di
questa capacità e non ho idea di quanto possa essere.
Usando 100p le sovraelongazioni scompaiono, usando 1p rimangono più o meno
inalterate.

Post by l***@gmail.com
Vedere un overshoot con 100ns di tempo di salita mi pare strano.

Ovviamente la cosa peggiora se diminuisco i tempi di salita.

Post by l***@gmail.com
In ogni caso non penso si rompa nulla, i livelli massimi di solito
servono a dire che l'ingresso ha il solito diodo di protezione verso
l'alimentazione. Solo per circuiti piu'delicati (memorie) ho visto
specificato sia il livello massimo che il tempo per il quale puoi
applicare il livello massimo (in pratica l'energia che puoi dissipare
sul diodo di ingresso)

Più che altro ho paura che la corrente iniettata nella 3.3V possa creare
disturbi al resto dei componenti.

Post by l***@gmail.com
Se non sei tranquillo, resistenzina in serie all'ingresso, dopo il
pull-up. Oppure schottky esterno verso l'alimentazione.

Con la resistenza tra il pull-up e l'ingresso dell'integrato non cambia molto.
Con lo Schottky verso l'alimentazione ovviamente la cosa migliore... semplice e
ottimo suggerimento.

Post by l***@gmail.com

Post by pozz
Esiste qualche altra soluzione semplice ed economica per interfacciare logica a
5V con logica a 3.3V con il mio requisito sull'alta impedenza?

Ad un problema classico, una soluzione classica: un ottavo di
74LVC244A, buffer non invertente con ingressi "5V tolerant" anche
quando alimentato a 3.3V (in pratica non ha il diodo verso
l'alimentazione all'ingresso). O qualche altra porta che ti avanza
della famiglia LVC-A.

Purtroppo quando intendevo soluzione semplice mi riferivo a soluzioni discrete
poichè non uso in quel circuito buffer o porte logiche di quel tipo e comunque
sarebbe solo un segnale che mi crea problemi.


--- schema.asc ---
Version 4
SHEET 1 880 680
WIRE 112 48 -208 48
WIRE 112 112 112 48
WIRE -208 128 -208 48
WIRE -64 288 -80 288
WIRE 32 288 16 288
WIRE 112 288 112 192
WIRE 112 288 96 288
WIRE 192 288 112 288
WIRE 304 288 192 288
WIRE 192 304 192 288
WIRE -80 320 -80 288
WIRE 304 320 304 288
WIRE 192 400 192 384
WIRE 304 400 304 384
FLAG -80 400 0
FLAG -208 208 0
FLAG 192 400 0
FLAG 304 400 0
SYMBOL voltage -80 304 R0
WINDOW 0 -72 43 Left 0
WINDOW 3 -390 81 Left 0
WINDOW 123 0 0 Left 0
WINDOW 39 0 0 Left 0
SYMATTR InstName V1
SYMATTR Value PULSE(0 5 0 100n 100n 1m 2m)
SYMBOL res 32 272 R90
WINDOW 0 0 56 VBottom 0
WINDOW 3 32 56 VTop 0
SYMATTR InstName R1
SYMATTR Value 100
SYMBOL voltage -208 112 R0
WINDOW 0 39 42 Left 0
WINDOW 3 36 66 Left 0
WINDOW 123 0 0 Left 0
WINDOW 39 0 0 Left 0
SYMATTR InstName V2
SYMATTR Value 3.3
SYMBOL schottky 96 272 R90
WINDOW 0 0 32 VBottom 0
WINDOW 3 32 32 VTop 0
SYMATTR InstName D1
SYMATTR Value BAT54
SYMATTR Description Diode
SYMATTR Type diode
SYMBOL res 96 96 R0
SYMATTR InstName R2
SYMATTR Value 10K
SYMBOL res 176 288 R0
SYMATTR InstName R3
SYMATTR Value 1Meg
SYMBOL cap 288 320 R0
SYMATTR InstName C1
SYMATTR Value 1p
TEXT -32 458 Left 0 !.tran 5m
---

[mmm]

<snip>

Post by pozz
Più che altro ho paura che la corrente iniettata nella 3.3V possa creare
disturbi al resto dei componenti.

questo e' un problema se inietti dal lato 5V piu' corrente di quella che
assorbono, come utilizzatori, i componenti alimentati a 3.3 ( specie
quando sono 'a riposo' ) tieni conto che i regolatori di corrente sono
dei 'source' e nno dei 'sink', non sono, cioe', sono in grado di
assorbire corrente.

una possibile soluzione e' mettere un carico resistivo sulla 3.3 in modo
che faccia lui da carico 'sink'

P.S: se qualcuno ha una buona traduzione di source e sink , che non sia
sorgente e pozzo si faccia avanti :-)

[SB]

Post by mmm
questo e' un problema se inietti dal lato 5V piu' corrente di quella che
assorbono, come utilizzatori, i componenti alimentati a 3.3 ( specie
quando sono 'a riposo' ) tieni conto che i regolatori di corrente sono
dei 'source' e nno dei 'sink', non sono, cioe', sono in grado di
assorbire corrente.

Vero, in un interfaccia con una MMC-SD ad un dispositivo alimentato a 5V volevo
fare l'alimentazione con un operazionale per i problemi della tensione dei
pullup.
Alla fine è stato messo un integrato HC LV compatibile per evitare i pullup
sulla 3V e i problemi connessi e ridurre la dissipazione.

Post by mmm
una possibile soluzione e' mettere un carico resistivo sulla 3.3 in modo
che faccia lui da carico 'sink'

Si, ma si aumenta la potenza dissipata, e in un dispositivo a batteria potrebbe
essere un problema.

Post by mmm
P.S: se qualcuno ha una buona traduzione di source e sink , che non sia
sorgente e pozzo si faccia avanti :-)

E' difficile trovare parole efficaci in italiano per concetti molto tecnici.
In genere tendo ad usare i source e sink anch'io, a volte mi viena da usare dà e
tira, ma non è proprio una bella traduzione.

--
ciao
Stefano

[SBS]

SB (***@tin.it) ha scritto:

:: E' difficile trovare parole efficaci in italiano per concetti molto
tecnici.
:: In genere tendo ad usare i source e sink anch'io, a volte mi viena da
usare
:: dà e tira, ma non è proprio una bella traduzione.

Si potrebbe dire fornisce corrente e assorbe corrente.

Quindi, non ho capito bene, come hai fatto ad interfacciare i dispositivi
a 5V con quelli a 3.3V in modo bidirezionale?

[SB]

Post by SBS
Si potrebbe dire fornisce corrente e assorbe corrente.
Quindi, non ho capito bene, come hai fatto ad interfacciare i dispositivi
a 5V con quelli a 3.3V in modo bidirezionale?

Ho usato questo che alimentato a 3V accetta i 5 in ingresso.

http://150.217.8.18/ing/pic/ESD%20Data%20Sheets/74LVC08%20-%20Quad%20AND.pdf

mentre per l'input visto che il segnale arriva a 3V e quindi supera i 2.5V ho
collegato direttamente e funziona.

--
ciao
Stefano

[SBS]

SB (***@tin.it) ha scritto:

:: mentre per l'input visto che il segnale arriva a 3V e quindi
:: supera i 2.5V ho collegato direttamente e funziona.

Però, in questo modo, riduci il Margine di Immunità ai Disturbi...

[SB]

Post by SBS
:: mentre per l'input visto che il segnale arriva a 3V e quindi
:: supera i 2.5V ho collegato direttamente e funziona.
Però, in questo modo, riduci il Margine di Immunità ai Disturbi...

Forse, in teoria, magari per collegamenti lunghi potrebbe essere un problema.

Dal momento che la MMC in questione è a pochi millimetri dall' IC il problema
proprio non c'è, anche a 10Mhz.

--
ciao
Stefano

[CG Audio Laboratories]

Post by pozz
Classico problema tra due integrati A e B, A alimentato a 5V e B alimentato a 3.3V.
L'uscita di A può andare a livello basso, alto o alta impedenza.
L'ingresso di B a cui deve essere collegata l'uscita di A deve riconoscere
i livelli corretti e, nel caso di alta impedenza, un livello alto.

Io butto là un'altra idea...

Un problema simile l'ho avuto nell'interfacciare a logica 5V una secure
digital più un controllore ethernet microchip ENC28J60 (3,3), controllati
per mezzo del classico bus SPI (MISO, MOSI, MCLK e CS). Per la conversione
5V -> 3,3V nessun problema tramite dei partitori resistivi (2,2k e 3,3k,
valori bassi per problemi di elevate velocità), ma per la linea MISO ho
dovuto mettere un traslatore di livello integrato.

L'ho realizzato per mezzo di un 74HC125, pilotando gli ingressi di enable
con i rispettivi chip-select e mettendo in parallelo le uscite dei due
buffer tristate utilizzati. Nel tuo caso, utilizzando un integrato come
questo (3x buffer tristate abilitati con un livello basso), potresti
utilizzare uno dei buffer come traslatore vero e proprio e collegare
l'uscita in parallelo con un altro buffer, il quale ingresso è a 5V.

Dopodichè, per mezzo del terzo o tramite dei resistori, ti risolvi il
problema dei livelli logici (volendo hai 2 not libere a disposizione)
pilotando a dovere gli ingressi di enable

Con un 74HC125 vado senza problemi con una SPI a 10MHz.
Vedi un po' se è il caso di usare un integrato o ti sono sufficienti dei
partitori

Ciao!

[pozz]

Post by CG Audio Laboratories
Un problema simile l'ho avuto nell'interfacciare a logica 5V una secure
digital più un controllore ethernet microchip ENC28J60 (3,3), controllati
per mezzo del classico bus SPI (MISO, MOSI, MCLK e CS). Per la conversione
5V -> 3,3V nessun problema tramite dei partitori resistivi (2,2k e 3,3k,
valori bassi per problemi di elevate velocità), ma per la linea MISO ho
dovuto mettere un traslatore di livello integrato.

E' per questo che non mi piacciono la soluzione del partitore... comunque nel
mio caso non è possibile perchè ho il problema dell'alta impedenza.

Post by CG Audio Laboratories
Con un 74HC125 vado senza problemi con una SPI a 10MHz.
Vedi un po' se è il caso di usare un integrato o ti sono sufficienti dei
partitori

Come dicevo nell'altro post, non ho porte logiche e per un solo segnale di
questo tipo non mi va di usarle, se esiste qualche soluzione discreta.

Mi stava venendo in mente anche un'altra soluzione. Un NMOS nella classica
configurazione per il bus I2C tra due integrati a tensioni differenti. Quella
configurazione è addirittura bidirezionale, quindi funziona anche in un solo
senso...

[CG Audio Laboratories]

Post by pozz

Post by CG Audio Laboratories
Un problema simile l'ho avuto nell'interfacciare a logica 5V una secure
digital più un controllore ethernet microchip ENC28J60 (3,3), controllati
per mezzo del classico bus SPI (MISO, MOSI, MCLK e CS). Per la
conversione 5V -> 3,3V nessun problema tramite dei partitori resistivi
(2,2k e 3,3k, valori bassi per problemi di elevate velocità), ma per la
linea MISO ho dovuto mettere un traslatore di livello integrato.

E' per questo che non mi piacciono la soluzione del partitore... comunque
nel mio caso non è possibile perchè ho il problema dell'alta impedenza.

per come te l'ho raccontato lo risolvi senza problemi con un semplice
pull-up

Post by pozz

Post by CG Audio Laboratories
Con un 74HC125 vado senza problemi con una SPI a 10MHz.
Vedi un po' se è il caso di usare un integrato o ti sono sufficienti dei
partitori

Come dicevo nell'altro post, non ho porte logiche e per un solo segnale di
questo tipo non mi va di usarle, se esiste qualche soluzione discreta.
Mi stava venendo in mente anche un'altra soluzione. Un NMOS nella classica
configurazione per il bus I2C tra due integrati a tensioni differenti.
Quella configurazione è addirittura bidirezionale, quindi funziona anche
in un solo senso...

A me non piacciono le soluzioni discrete che funzionano sempre peggio e
costano di più di quelle integrate. Per un bus I2C puoi utilizzare un
oggetto come il MAX3372 che costa 90 centesimi, fa tutto e non consuma
praticamente niente....
http://www.maxim-ic.com/quick_view2.cfm/qv_pk/3253

Ciao

[pozz]

Post by CG Audio Laboratories

Post by pozz

Post by CG Audio Laboratories
Un problema simile l'ho avuto nell'interfacciare a logica 5V una secure
digital più un controllore ethernet microchip ENC28J60 (3,3), controllati
per mezzo del classico bus SPI (MISO, MOSI, MCLK e CS). Per la
conversione 5V -> 3,3V nessun problema tramite dei partitori resistivi
(2,2k e 3,3k, valori bassi per problemi di elevate velocità), ma per la
linea MISO ho dovuto mettere un traslatore di livello integrato.

E' per questo che non mi piacciono la soluzione del partitore... comunque
nel mio caso non è possibile perchè ho il problema dell'alta impedenza.

per come te l'ho raccontato lo risolvi senza problemi con un semplice
pull-up

E come fai? Se hai un partitore, quando la linea va in alta impedenza, l'altro
integrato vede livello basso. Se ci devi mettere un pull-up di quanto deve
essere? Non capisco...

Post by CG Audio Laboratories

Post by pozz

Post by CG Audio Laboratories
Con un 74HC125 vado senza problemi con una SPI a 10MHz.
Vedi un po' se è il caso di usare un integrato o ti sono sufficienti dei
partitori

Come dicevo nell'altro post, non ho porte logiche e per un solo segnale di
questo tipo non mi va di usarle, se esiste qualche soluzione discreta.
Mi stava venendo in mente anche un'altra soluzione. Un NMOS nella classica
configurazione per il bus I2C tra due integrati a tensioni differenti.
Quella configurazione è addirittura bidirezionale, quindi funziona anche
in un solo senso...

A me non piacciono le soluzioni discrete che funzionano sempre peggio e
costano di più di quelle integrate.

Parzialmente d'accordo. Le soluzioni integrate vanno benissimo e possono costare
anche poco se devi fare una produzione di almeno 100 pezzi, altrimenti il costo
diventa comunque alto (per 20 pezzi devi acquistare la stecca da 100 e il costo
effettivo diventa 5 volte tanto).

Post by CG Audio Laboratories
Per un bus I2C puoi utilizzare un
oggetto come il MAX3372 che costa 90 centesimi, fa tutto e non consuma
praticamente niente....
http://www.maxim-ic.com/quick_view2.cfm/qv_pk/3253

Interessante, lo terrò presente, anche se ho già provato la soluzione discreta
(un NMOS e due resistenze per ogni linea bidirezionale) e funziona benissimo.

[CG Audio Laboratories]

Post by pozz

Post by CG Audio Laboratories

Post by pozz

Post by CG Audio Laboratories
per mezzo del classico bus SPI (MISO, MOSI, MCLK e CS). Per la
conversione 5V -> 3,3V nessun problema tramite dei partitori resistivi
(2,2k e 3,3k, valori bassi per problemi di elevate velocità), ma per la
linea MISO ho dovuto mettere un traslatore di livello integrato.

E' per questo che non mi piacciono la soluzione del partitore...
comunque nel mio caso non è possibile perchè ho il problema dell'alta
impedenza.

per come te l'ho raccontato lo risolvi senza problemi con un semplice
pull-up

E come fai? Se hai un partitore, quando la linea va in alta impedenza,
l'altro integrato vede livello basso. Se ci devi mettere un pull-up di
quanto deve essere? Non capisco...

Beh nel mio caso non ho bisogno che le linee MOSI e MCLK vadano in alta
impedenza, per cui va bene il partitore, ma nel senso opposto devo fare in
modo che i MISO dei chip non selezionati vadano in alta impedenza, per cui
si tratta di usare un buffer tristate che viene pilotato dallo stesso chip
select dell'integrato. In questo modo hai un traslatore di livello
completamente "trasparente".

Con lo stesso giochino potresti risolvere il tuo problema, utilizzando i due
buffer tristate residui per realizzare la funzione logica che necessiti
(cioè quando il tuo chip va in alta impedenza il master deve vedere un
livello alto). Questo lo ottieni utilizzando i buffer tristate come porte
not, visto che il segnale di enable è negato.
La stessa funzione, naturalmente, puoi realizzarla con porte logiche
classiche: il buffer tristate mi è risultato necessario per poter garantire
anche uno stato di alta impedenza su un bus condiviso da più chip

Post by pozz

Post by CG Audio Laboratories
A me non piacciono le soluzioni discrete che funzionano sempre peggio e
costano di più di quelle integrate.

Parzialmente d'accordo. Le soluzioni integrate vanno benissimo e possono
costare anche poco se devi fare una produzione di almeno 100 pezzi,
altrimenti il costo diventa comunque alto (per 20 pezzi devi acquistare la
stecca da 100 e il costo effettivo diventa 5 volte tanto).

Io vado avanti a free samples :)

Post by pozz

Post by CG Audio Laboratories
Per un bus I2C puoi utilizzare un oggetto come il MAX3372 che costa 90
centesimi, fa tutto e non consuma praticamente niente....
http://www.maxim-ic.com/quick_view2.cfm/qv_pk/3253

Interessante, lo terrò presente, anche se ho già provato la soluzione
discreta (un NMOS e due resistenze per ogni linea bidirezionale) e
funziona benissimo.

In certi casi ho sfruttato anche degli optoisolatori come traslatori di
livello :) Quando posso però evito e uso soluzioni integrate, anche perchè
molto spesso faccio oggetti battery powered....

Ciao

[pozz]

Post by CG Audio Laboratories
Con lo stesso giochino potresti risolvere il tuo problema, utilizzando i due
buffer tristate residui per realizzare la funzione logica che necessiti

Ah, ok. Pensavo mi proponessi di risolvere il mio problema con il semplice
partitore aggiungendo solo un pull-up, senza altro di mezzo.

Post by CG Audio Laboratories

Post by pozz

Post by CG Audio Laboratories
A me non piacciono le soluzioni discrete che funzionano sempre peggio e
costano di più di quelle integrate.

Parzialmente d'accordo. Le soluzioni integrate vanno benissimo e possono
costare anche poco se devi fare una produzione di almeno 100 pezzi,
altrimenti il costo diventa comunque alto (per 20 pezzi devi acquistare la
stecca da 100 e il costo effettivo diventa 5 volte tanto).

Io vado avanti a free samples :)

Lo so, lo so, devi vedere io :))

[SBS]

pozz (***@gmail.com) ha scritto:

:: Mi stava venendo in mente anche un'altra soluzione. Un NMOS nella
classica
:: configurazione per il bus I2C tra due integrati a tensioni differenti.
Quella
:: configurazione è addirittura bidirezionale, quindi funziona anche in un
solo
:: senso...

Puoi indicarmi lo schema di questa soluzione? Grazie.

[pozz]

Post by SBS
:: Mi stava venendo in mente anche un'altra soluzione. Un NMOS nella
classica
:: configurazione per il bus I2C tra due integrati a tensioni differenti.
Quella
:: configurazione è addirittura bidirezionale, quindi funziona anche in un
solo
:: senso...
Puoi indicarmi lo schema di questa soluzione? Grazie.

Lo trovi nel documento dello standard I2C dalla Philips (ora NXP).
http://www.nxp.com/acrobat_download/literature/9398/39340011.pdf