レベルシフト 第一回:各パターン一覧

デジタル回路の異なる電圧レベル間のインターフェース用レベルシフトとして、さしあたって以下の4種類を考えます。

・Hレベルが高い側(5V)から低い側(3.3V)へのインターフェース (Lレベル共有)
・Hレベルが低い側(3.3V)から高い側(5V)へのインターフェース (Lレベル共有)
・Lレベルが低い側(-5V)から高い側(0V)へのインターフェース (Hレベル共有)
・Lレベルが高い側(0V)から低い側(-5V)へのインターフェース (Hレベル共有)

5V出力→3.3V入力

Hレベルが高い側(5V)から低い側(3.3V)へのインターフェース (Lレベル共有)

分圧型



出力電圧を分圧します。この回路の定数では、5V出力に対して3Vが得られます。

ダイオード・クリップ型



出力電圧をダイオードでクリップさせます。5V出力に対して3.3V+Vfが得られます。Vfはダイオードの順方向電圧です。
受信側IC内部の寄生ダイオードを利用すれば、D1を省略することができます。

3.3V出力→5V出力

Hレベルが低い側(3.3V)から高い側(5V)へのインターフェース (Lレベル共有)

反転型



NPNトランジスタを用いた基本的なエミッタ接地回路です。
出力論理が反転することに注意が必要です。

非反転型



NPNトランジスタを使ったレベルシフタですが、論理反転はしません。

±5V出力→5V入力

Lレベルが低い側(-5V)から高い側(0V)へのインターフェース (Hレベル共有)

分圧型



出力電圧を分圧します。この回路の定数では、0V出力に対して0Vが得られます。

ダイオード・クリップ型



出力電圧をダイオードでクリップさせます。0V出力に対して0V-Vfが得られます。Vfはダイオードの順方向電圧です。
受信側IC内部の寄生ダイオードを利用すれば、D1を省略することができます。

5V出力→±5V入力

Lレベルが高い側(0V)から低い側(-5V)へのインターフェース (Hレベル共有)

反転型



PNPトランジスタを使ったエミッタ接地回路です。
出力論理が反転します。

非反転型



PNPトランジスタを使ったレベルシフタですが、論理反転はしません。

その他

その他としては
・H/Lどちらも共有しないインターフェース
・絶縁インターフェース (GNDレベルが異なる)
・双方向インターフェース
等考えられますが、現時点では保留とします。

次回からは各型ごとに順に動作を見ていきます。



tag: レベルシフト インターフェース 

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