マイコン回路での電圧レベル(5V←→3.3V)変換方法
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通常マイコンの回路では電源電圧５Ｖか３．３Ｖが主に使用されています、
それで、何かの電気回路を製作する場合はどちらかに統一して製作すれば良いのですが、
使用する部品やセンサーなどは５Ｖだったり３．３Ｖだったりまちまちですね。
例えば、センサーが５Ｖでマイコンが３．３Ｖなら配線する信号ラインの電圧レベルを
合わせないと部品が壊れてしまいます。
電圧レベルを変換する方法として簡単な方法としては、
５Ｖから３．３Ｖに変化させるには抵抗を使い分圧するやり方で、
３．３Ｖから５Ｖに変化させるにはトランジスタかＦＥＴを使う方法が有りますが、
その方法はこちらの「ねがてぃぶろぐ」さんのＨＰが詳しく載せて有ります、参照して下さい。
また、この方法を利用した変換モジュールがこちらのスイッチサイエンスとストロベリー・リナックス
で販売されています、このモジュールは送信側２回路・受信側２回路で1.8V〜5Vまでの範囲のようです。
トレラント機能有りのロジックＩＣ(バッファＩＣ)を使用した方法もあります、こちらは
74VHCTxxx/74LCXxxx/74VCXxxxタイプ辺りがトレラント機能が有ります。
でもぉ、おそらく表面実装タイプのチップがほとんどでぇ、半田付け無理っぽいしぃ、
だからぁ、この話は置いといてぇですぅ。
尚、トレラント機能についてはこちらのＨＰを参考にして下さい。
ここでは秋月電子で販売のこちらのレベル変換モジュールの話をします。
このモジュールはロジックレベル変換専用のＩＣ(FXMA108)を使用しています、
電圧も1.65V〜5.5Vの範囲で相互変換可能で８回路分(８本分の信号線)あり、それに自動信号検出により方向制御信号が不要なんで
信号方向を気にせずに配線可能ですよぉ。
20PのDIP化なので半田付けＯＫだしぃ、取扱いも楽だしぃ、安いしぃ、もぉ最高ですね。
これはMicroSD使用回路(SPI)例です、
信号ラインのプルアップ抵抗は
無視しています。
MicroSDが3.3V電源で、
Arduinoのデジタル入出力端子は
5Vなので、このままではSDカード
は壊れます。
MicroSD→Arduinoはそのままでも
ＯＫと思いますがぁ．．．．
レベル変換モジュールはこの様に
MicroSDとArduinoの間に入れます。
4本使用して後4本余っています。
このモジュールの右下端子(OE)は
GND接続で出力が有効になり、
VCCA(3.3V)側電源に接続すれば
出力は無効(ハイインピーダンス)
になります。
こちらのBSS138使用のモジュールはMOSFETを使った物で、
4ビットなので小さく使用電圧が2.5V-20Vまで変換可能です。
更にI2CやSPIにUART等レベル変換をこなすらしい、
重宝しそうな一品ですね。
LV側に低い方の電圧、HV側に高い方の電圧を接続します。 *3)
こちらはADM3202ARU使用のモジュールでUART信号レベルを、
RS232Cレベルに変換しますが、フロー制御無しのTX/RXのみ
接続です。
相手がフロー制御有る機器とも繋げられる様に、
CN2(D-SUB9ピン)側のピンをDTR(4)/DSR(6)とRTS(7)/CTS(8)を
ジャンパー配線行っておいた方が良さげぇな気がしますです。 *3)
上のレベル変換モジュールではI2C接続でのレベル変換は無理ぽいですね。
こちらはFXMA2102使用の、
"I2Cバス専用の双方向電圧レベル変換モジュール"です。
電圧は1.65V-5.5VでI2C用のプルアップ無しとなります。
OE端子はLOWでFXMA2102は無効、HIGHで通常動作です。
モジュールはプルダウンされているのでVCCAに配線しましょう。
この機能によりI2Cアドレスがダブった場合にその数だけ使用し、
簡単に切り替えられますね。 *3)
こちらはPCA9306使用の、
"I2Cバス専用の双方向電圧レベル変換モジュール"です。
電圧は1.8V-5.5VでI2C用のプルアップ付きとなります。
又、ジャンパーをカットすれば外部プルアップ出来ます。
このICにも Enable Input が有るのでVPUでなくEN端子を出して
欲しかった。
このI2Cバス用変換モジュールの記事はこちらで記載しているので
参考にして下さい。 *3)
記事一部追記(*3) 2020/03/01
記事一部追記(*2) 2019/01/27
リンク切れ見直し(*1) 2017/01/11
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