О согласовании уровней логических сигналов.

[Антон]

Понадобилось согласование уровней 5 и 3,3 В, интерфейс SPI, так как шины однонаправленные, то сделал такую схему:

Мне сказали что это совершенно неприемлемо, ненадежно. Почему? Чем плоха эта схема?

[Жорж Дюруа]

вы бы уточнили по даташиту: AD7142 5V-tolerant или нет? если да, то никакого согласования не надо, просто 1 к 1 соединяете выводы и все. очень многие 3,3-вольтовые микросхемы толерантны к 5-вольтовым сигналам

[Антон]

Не толерантны. я конечно любитель, но уже не совсем детсад, ясельная группа , чтобы на таком прокалываться

[ИРБИС]

Интересная статейка на эту тему: "Двунаправленный преобразователь уровня для шины I2C и других систем". Также можно применить микросхемы 74LVC244APW или SN74LVC2T45. Им цена – пятак ведро.

Обратите внимание: в статье приводятся величины логических уровней сигналов. Именно из-за их допусков резисторные делители не могут обеспечить надёжную фиксацию порогов переключения. Также и порядок номинала сопротивления резистора имеет значение, особенно в схемах с применением МОП-приборов, т.е. с высокими входными и внутренними сопротивлениями. Малое сопротивление данных резисторов будет оказывать сильное шунтирующее действие, слишком большое - будет способствовать "ловле мусора", т.е. разного рода наводок и помех и соответственно приводить к ложным срабатываниям.

[Антон]

Допуски примененных резисторов 5%, а допуск по уровням 10%, причем практически оказалось что напряжение на линиях 3,25 - 3,27 В (номинальное 3,3)

Шунтирование в данном варианте мало волнует, ибо максимальный ток при 5 В. составляет 5мА, а драйверы МК расчитаны на 20мА.

[ИРБИС]

Тут важны не уровни питающих напряжений или допуски резисторов, а диапазоны значений напряжений логических уровней с выходов микросхем. А он в самом примитивном случае - ТТЛ, может быть от 2,7 В до 5 В (Uпит). И чем измеряли-то? Без осциллографа тут ничего не измеришь.

Вот и делите: 5 В или 2,7 В. Сколько останется? И что в результате получится? Вот отсюда и надо плясать. Да, в идеале должно работать. В реальности - не обязательно.

Не путайте шунтирование внутреннего сопротивления схемы с её нагрузочной способностью - это разные вещи.

[Жорж Дюруа]

от 5В к 3,3В согласование заключается в установке резистора последовательно - расчет на то, что сработают встроенные защитные диоды. резистор должен ограничить ток на уровне не более 1 мА.

обратное согласование, как правило, не требуется, т.к. выходной сигнал лог.1 от 3,3в-логики попадает в область лог.1 (по входу) для 5в логики.

по-моему, так

[ИРБИС]

Защитные диоды всё-таки для защиты предназначены, поэтому я бы это не рекомендовал.

Насчёт 3,3 -> 5 В, таки да, порог переключения 5 В ТТЛ-входа примерно 2 В. Но опять же, надо всё уточнять по ТХ, приводимым в ДШ на элементную базу и рассчитывать на худший случай.

[Жорж Дюруа]

защитные диоды есть часть внутренней структуры микросхемы, точно такие же элементы, как всякие транзисторы. если свойствами транзисторов мы пользуемся - почему не воспользоваться свойствами и этих компонентов? вполне разумно, имхо

[ИРБИС]

Жорж, а вы уверены в нормировании их характеристик? На какие именно параметры мы можем полагаться в данном случае, если часто в ДШ не приводятся нормы для внутрисхемных защитных элементов? В лучшем случае покажут, что таки, да установлены. Да и то тут ещё бабушка надвое сказала: в некоторых однотипных микросхемах, например в К145ИК* - серии и т.д., в первых выпусках защитные диоды отсутствовали и приходилось устанавливать внешние, в дальнейшем их уже включили в саму микросхему.

Скользкий этот путь - защитные элементы...

[Антон]

В общем все сделал на специализированных МС, все вышло дешево и весьма сердито. Спасибо за направление на путь истиный!

[Жорж Дюруа]

[Антон]

Да, но те 20 рублей, которые я отдал за микросхему согласования с быстродействием 3.5нс в кошельке погоды не делают