Já jej potřeboval pro převod mezi úrovněmi 3,3V a 5V, ale lze jej obecně použít mezi naprosto různými úrovněmi. Např. mezi 1,8V mikrokontrolérem a 5V obvody I2C, které mám v šuplíku, případně mezi 5V mikrokontrolérem a 24V zařízením, která se většinou používají v průmyslu.
Popis funkce
Uvedu stručný překlad popisující příklad zapojení převodníku úrovně (Shift Level) pro napájecí napětí 3,3V a 5V. Zapojení je na Obr.1.
Obr.1:
Na každé straně napájecích úrovní 3,3V i 5V jsou zapojeny zdvihací rezistory (pull-up). Jednotlivá zařízení používají jako výstup, otevřený kolektor a vstupní logika je přizpůsobena jejich napájecím napětím. Z toho plyne, že úroven log. 1 je vytvořena zvihacím rezistorem a úroveň log. 0 je vytvořena otevřením výstupního tranzistoru, který stáhne úroveň ke GND.
Základem tohoto zapojení je MOSFET tranzistor s N-kanálem. Může být např. levný BS170. Pouze pozor na jeho max. UDG, které je 60V. Ovládací hradlo G je připojeno na stranu nižšího napájecího napětí, v tomto případě 3,3V. Na tuto stranu nižšího napětí, sběrnicový vývod SCL nebo SDA je připojen na vývod S(ource). Poslední vývod, a to je D(rain) je připojen na sběrnicový vývod SCL nebo SDA ze strany vyššího napájecího napětí.
Nyní si popíšeme jak tento převodník úrovní pracuje:
Nejdříve, zařízení je v klidu. Žádné zařízení, ani z jedné strany negeneruje úroveň log. 0. Zdvihací rezistory zabezpečují úrovně log. 1 na obou, dvou stranách převodníku. Vývody MOSFET tranzistoru G a S, připojené na stranu s nižším napájecím napětím jsou na stejné urovni. Tzn., že nepracují, nejsou sepnuté. Tím jsou obě strany od sebe oddělené, ale mají každá, svojí úroveň.
Když zařízení na straně nižšího napětí (3,3V) stáhne sběrnicový vývod ke GND, dojde k otevření tranzistoru, protože se mezi G a S objevilo napětí. Tímto dojde k připojení zdvihacího odporu na straně vyššího napájecího napětí ke GND. Přes sepnutý vnitřní tranzistor na sraně 3,3V zařízení. Toto má za následek změnu úrovně na straně 5V zařízení taktéž na log. 0.
Když zařízení na straně vyššího napětí (5V) stáhne sběrnicový vývod ke GND, dojde k využití interní diody v MOSFET tranzistoru. Tím připne zdvihací odpor na straně 3,3V napětí ke GND. Toto má za následek změnu úrovně na straně 3,3V zařízení taktéž na log. 0.
Toto zapojení je podle NXP schopno pracovat až do rychlosti 400kbit/s.
Toto zapojení chrání stranu s nižším napětím před napěťovými špičkami ze strany zařízení s vyšším napájecím napětím.
Firma NXP pomocí tohoto zapojení dokáže prodloužit vzdálenost sběrnic.
Praktická realizace Realizoval jsem převodník úrovní na jednoduché, jednostranné destičce – Obr.2, určené pro připojení jak na kabel tak do nepájivého kontaktního pole. Jsou využity 3 signálové vodiče. Jednak sběrnicový vodič hodin – SCL, datový vodič – SDA a nakonec přerušení – INT*. Společný je vodič GND. Zdvihací rezistory mají všechny hodnotu 1MOhm a MOSFET tranzistory jsou použity BS170 v pouzdře TO92. Celkový pohled je na Obr.3.
Obr.2:
Obr.3:
Na závěr to nejpodstatnější a tím je motiv plošného spoje.
