roboforum.ru

Технический форум по робототехнике.

 

Согласование логических уровней

Программирование микроконтроллеров AVR, PIC, ARM.
Разработка и изготовление печатных плат для модулей.

Сообщение Slava Tutushkin » 17 авг 2005, 00:47

slava писал(а):А ПУ - да - просто микруха между 3,3 (или 1,8 допустим) и требуемым лог уровнем ... Если интересно - завтра скажу

Да, интересно.
Расскажите, пожалуйста.
Если можно, со ссылочками и картинками =)
Slava Tutushkin
 
Сообщения: 26
Зарегистрирован: 21 июн 2005, 23:05
Откуда: Санкт-Петербург

Сообщение nikolasha » 21 авг 2005, 00:24

Прочитав дискуссии по этой теме ? ?Согласование логических уровней?, почему-то мне захотелось осветить суть проблемы.
Как я понял, есть две КМОП микросхемы на 3.3 и 5В?
Что будет, если напрямую соединяем их вывода, рисунок 1. Я не знаю, эта линия будет однонаправленной или двунаправленной? Так что рассмотрим разные варианты. Прямоугольничек А это микросхема с питанием 3.3В, а В ? с питанием 5В. Вверху случай когда выход А1 соединяется со входом В1, снизу наоборот вход А2 с выходом В2. С уровнем логического 0, думаю, всем понятно. 0 он везде 0, с ним проблемы нет. С лог. 1 дело другое... Если передается 1 с микросхемы (МС) с напряжением питания 3.3В (А) в схему с напряжением 5В (В), то приходящего напряжения 3.3В на вход МС В1, недостаточно чтобы полностью переключить входной инвертор, в этом случае транзисторы М3 и М4 будут оба в открытом (проводящем) состоянии. Будет течь сквозной ток между питанием и землей, величина его, примерно, несколько 10мА. На выходе этого инвертора установится напряжение ~1-1.5В, которое проходит дальше в схему, и вызовет сквозные токи еще в нескольких элементах. В принципе лог. 1 в схему пройдет, но при этом будет повышенное потребление тока статики, теряется все преимущество КМОП схем. Вывод: если на ток плевать, то жить можно...

Далее смотрим случай, когда передается лог. 1 с МС с питанием 5В (В2) в схему с питанием 3.3В. Напряжение 5В поступает на вход А2. Во всех КМОП МС на входах ставят схему защиты от статического электричества, которая представляет собой 4 (иногда 2) диода и резистор (100-1000 Ом). Эти диоды замыкают входное напряжение на землю или на питание, если входное напряжение будет ниже земли (<GND-0.6В) или выше питания (>VCC+0.6В) соответственно. Значение 0.6 это принятое прямое падение на диоде. Считается, что током текущим через диод при смещении его <0.6В можно пренебречь. Поэтому в документации пишут допустимые входные уровни не более VCC+0.6В и не менее GND-0.6В, которые еще обеспечивают ?отсутствие? входного статического тока. Значит, 5В поступает на вход 3.3В МС. Это напряжение замыкается на питание 3.3В через диоды, начинает течь ток по цепи, показанной на рисунке. Величина этого тока зависит от входных диодов, резистора и мощности выходного транзистора М1 МС В, примерно, 1-10мА. Надо отметить, что если выходной буфер мощный ~100мА (транзистор М1), то при длительном воздействии такого постоянного тока могут начаться некоторые проблемы.  Этот ток можно уменьшить, поставив резистор R между входами МС (на рисунке дорисован). Величина этого резистора выбирается из двух зол: чем больше резистор, тем меньше ток, но чем больше резистор, тем RC фильтр (С ? входная емкость МС) боле НЧ. Вывод из этого такой: если не важен ток, и скорость передачи, то схема жить будет.

Т.о. если Вам не важно, что схема работает в более жестких условиях, потребляет больший ток, по сравнению с нормальным режимом работы, и Вам не важно что она проработает на несколько тысяч часов меньше, то можно соединить напрямую, даже без резистора (резистор нужен при большой мощности выходов, у AVR семейства классик этот ток 20мА, это терпимо, если будет больше то ток надо ограничить резистором).

Далее, нужно сказать, что умным людям (наши дедушки), которые разрабатывали цифровую аппаратуру из микросхем различных типов (ЭСЛ, ТТЛ, КМОП и др.), пришлось придумать специальные схемотехнические решения, чтоб согласовывать между собой всю эту кашу из МС. Потом для удобства эти схемы стали отдельными микросхемами. Пример схемы, которая позволяет управлять большим напряжением с помощью меньшего, смотрите на рисунке 2. Т.е. при разработке ?серьезных? устройств для согласования микросхем с разными требованиями к  логическим уровням, применяют специализированные микросхемы преобразования логических уровней. Конкретно по маркировке - не знаю, никогда не сталкивался с такой проблемой и справочника нет под рукой.

Я надеюсь, что мои пояснения помогут лучше понять проблему тем, у кого не было цифровой схемотехники...
Вложения
Image2.png
Рисунок 1
Image2.png (8.18 КиБ) Просмотров: 6054
Image3.png
Рисунок 2
Image3.png (2.21 КиБ) Просмотров: 6079
nikolasha
 
Сообщения: 30
Зарегистрирован: 02 июл 2005, 12:05
Откуда: Минск

Сообщение Slava Tutushkin » 21 авг 2005, 02:15

Вот. Теперь всё понятно.
Большое спасибо.
Поскольку и скорость и потребление имеют значение, буду искать микросхемы для согласования. Очень уж не хочется mega128L использовать.
Могли бы Вы предположить, как они могут называться в справочниках?
Slava Tutushkin
 
Сообщения: 26
Зарегистрирован: 21 июн 2005, 23:05
Откуда: Санкт-Петербург

Сообщение nikolasha » 23 авг 2005, 01:02

Попался на глаза каталог микросхем.. оказывается в русской маркировке все просто ? ПУ (преобразователь уровня) К561ПУ4 (CD4050AN), К561ПУ8 ? тут 6 преобразователей КМОП-ТТЛ, нужно смотреть спецификации на них, какие уровни они преобразуют, подойдут ли для КМОП-КМОП... Можно глянуть и другие наши серии.

Еще в книге Хоровиц`а есть ссылки на такие преобразователи 40109, 14504, LTC1045, 4049/50, 74c901/2  - что это за штуки смотри сам...
nikolasha
 
Сообщения: 30
Зарегистрирован: 02 июл 2005, 12:05
Откуда: Минск

Сообщение avr123.nm.ru » 26 ноя 2006, 11:58

Slava Tutushkin писал(а):Могли бы Вы предположить, как они могут называться в справочниках?


посмотрите в FAQ в кусе avr123.nm.ru  - там и марка есть и как заказать бесплатно.

я 5 и 3.3 вольта согласую резисторами - между ножками 22 ком  а ножки 3.3 вольтовой микрухи  заземлить резистором 33 ком.

если скорость данных большая то пропорционально уменьшить резисторы.
Аватара пользователя
avr123.nm.ru
отсылающий читать курс
 
Сообщения: 14200
Зарегистрирован: 06 ноя 2005, 04:18
Откуда: Москва
Предупреждения: -8

Сообщение avr123.nm.ru » 26 ноя 2006, 12:00

Сeргeй писал(а):не достаточно ли защитных диодов к питанию + ограничивающие ток резисторы?


смотря что и от чего защищать.  о защите на avr123.nm.ru/z09b.htm
Аватара пользователя
avr123.nm.ru
отсылающий читать курс
 
Сообщения: 14200
Зарегистрирован: 06 ноя 2005, 04:18
Откуда: Москва
Предупреждения: -8

Сообщение avr123.nm.ru » 26 ноя 2006, 19:55

Сeргeй писал(а):
avr123.nm.ru писал(а):
Сeргeй писал(а):не достаточно ли защитных диодов к питанию + ограничивающие ток резисторы?


смотря что и от чего защищать.  о защите на avr123.nm.ru/z09b.htm


Как я понимаю, Вы отсылаете меня к курсу по микроконтроллерам. А в проекте моем нет МК.


принципы защиты одинаковы.
Аватара пользователя
avr123.nm.ru
отсылающий читать курс
 
Сообщения: 14200
Зарегистрирован: 06 ноя 2005, 04:18
Откуда: Москва
Предупреждения: -8

Сообщение matracc » 27 ноя 2006, 11:16

Извините, но развязывать микросхемы десятком транзисторов - это кажется через чур.
Почему бы не взять те же самые оптроны? Это как раз таки подойдет и промышленным схемам.
И еще. Как-то странно, что такие параметры у выхода кмоп имс. Это все таки больше походит на ттл... И потом, какие входные токи у кмоп? Мизерные. Можно же вешать любые делители, не боясь, что при нуле напряжение "само" поднимется.
И все это актуально до тех пор, пока не вспомним про специальные имс - преобразователи уровней.

П.С. : зачем тактировать регистр? почему не сделать прозрачный? Непонятно правда, чем он тут поможет. У него же самого какие-то уровни. Их тоже преобразоввывать?!
matracc
 
Сообщения: 42
Зарегистрирован: 18 ноя 2006, 20:13
Откуда: Москва

Сообщение avr123.nm.ru » 27 ноя 2006, 13:58

решения в FAQ курса описаны.
Аватара пользователя
avr123.nm.ru
отсылающий читать курс
 
Сообщения: 14200
Зарегистрирован: 06 ноя 2005, 04:18
Откуда: Москва
Предупреждения: -8

Пред.

Вернуться в Микроконтроллеры

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 2

Mail.ru counter