Bidirektionaler Pegelwandler Funktionsweise

[Waldschrat]

Hallo,
ich möchte grade ein 3,3 V Sensor an einen ATMEGA anschließen der mit 5 V betrieben wird (beides ist auch leider nicht änderbar). Da beide dummerweise per I2C kommunizieren muss ich die Pegel bidirektional an einander anpassen. Dazu habe ich folgende Schaltung gefunden:
http://www.rocketnumbernine.com/2009...vel-converter/
Sieht soweit so gut aus, ich würde nur gerne Verstehen ob und wie das funktioniert.
Gruß
Waldschrat

[Klebwax]

Hallo,
ich möchte grade ein 3,3 V Sensor an einen ATMEGA anschließen der mit 5 V betrieben wird (beides ist auch leider nicht änderbar). Da beide dummerweise per I2C kommunizieren muss ich die Pegel bidirektional an einander anpassen.

Hallo,

das Problem hatten wir schon ein paar mal. Es könnte auch ohne Pegelwandler gehen. Einfach die Pullups von SDA und SCL an 3,3V anschließen.Ich kenne zwar den ATMEGA nicht, er sollte aber ein High ab 2,4V erkennen und das erreicht man mit 3,3V immer.

MfG Klebwax

[Richard]

Schaue Dir einmal http://ics.nxp.com/support/documents...df/an97055.pdf an, auf Seite 10 ist ein simpler Pegelwandler zu finden.

Gruß Richard

[Valen]

Die beider Links (von Waldschrat und Richard) sind nach meiner Meinung die selbe Lösung. Erster Link:

The circuit below shows a bidirectional voltage shifter that first appeared in an Application Note(Valen: =link to AN97055) by Herman Schutte at Philips.

Nur ist diese Link Tot. Die von Richard funktioniert.

[PICture]

Hallo!

Der Schaltplan aus dem Link vom Richard sieht sehr gut aus und sollte funktionieren. Falls kein dafür nötiger Open Drain Ausgang vorhanden wäre, habe ich im Code von mir ausprobierten "virtuellen" mit Schottky Diode (D) skizziert.

           VCC=5V
            +
            |
     .-------------.
     |           | |
     |        ||-+ |
     |        ||-> |
     |       -||-+ |        D
     |           | | Output
     |  µC       +----------S<---> I²C
     |           | |
     |        ||-+ |
     |        ||<- |
     |       -||-+ |
     |           | |
     '-------------'
            |
           ===
           GND


(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

[Richard]

Hallo!

Der Schaltplan aus dem Link vom Richard sieht sehr gut aus und sollte funktionieren. Falls kein dafür nötiger Open Drain Ausgang vorhanden wäre, habe ich im Code von mir ausprobierten "virtuellen" mit Schottky Diode (D) skizziert.

           VCC=5V
            +
            |
     .-------------.
     |           | |
     |        ||-+ |
     |        ||-> |
     |       -||-+ |        D
     |           | | Output
     |  µC       +----------S<---> I²C
     |           | |
     |        ||-+ |
     |        ||<- |
     |       -||-+ |
     |           | |
     '-------------'
            |
           ===
           GND


(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

Das sieht nicht nach Bidirektional aus?

Gruß Richard

[PICture]

Du hast Recht, es ist nur "wirtueller" Open Drain Output.

[Besserwessi]

Mit dem bidirektionalen Pegelwandler sollte die Schaltung mit dem N-MOSFET BSS138 und den 2 Widerständen (als Pullup) gemeint sein. Die gibts in dem Link oben, und im der Appl. Note von Phillips (nur ein anderer FET).

Die Funktion ist wie folgt: Der FET Leitet, wenn der Sourceanschluss (= 3,3 V Seite) auf GND, bzw. unter etwa 1 V gezogen wird. Wenn der BUS auf High ist, sperrt der FET und die beiden Seiten haben 3,3 V bzw. 5 V. Wenn die 3,3 V Seite auf Low zieht leitet der FET und zieht damit auch die 5 V seite runter. Wenn die 5 V Seite runter zieht, leitet erstmal die Diode im FET und zieht die 3,3 V Seite bis etwa 0,7 V, so dass dann auch der FET anfängt zu leiten und so auch die 3,3 V Seite bis auf fast GND runter kommt.


Bei den AVRs wird es kaum ohne einen Pegelwandler gehen. Der garantierte wert für ein sicheres High liegt bei 60-70% (je nach Typ) von VCC, das wären also 3 V bzw. 3,5 V. Da müsste man dann schon mit 1-2 Dioden etwas nachhelfen, und hätte trotzdem ein sehr knappes System. Da ist die Lösung mit dem 1 FET schon nicht schlecht.

[Klebwax]

Bei den AVRs wird es kaum ohne einen Pegelwandler gehen. Der garantierte wert für ein sicheres High liegt bei 60-70% (je nach Typ) von VCC, das wären also 3 V bzw. 3,5 V. Da müsste man dann schon mit 1-2 Dioden etwas nachhelfen, und hätte trotzdem ein sehr knappes System. Da ist die Lösung mit dem 1 FET schon nicht schlecht.

Ich wäre eher beim Pegelwandler skeptisch. Es gab gerade in einem, anderen Forum einen Fall, wo es sogar mit einem zugekauften Pegelwandlermodul nicht ging, ohne aber. Das mag auch was mit Clockstretching zu tun haben. Der Fall ohne Wandler läßt aber leichter ausprobieren als der mit, kaputt gehen kann dabei nichts.

Wenn man den genauen Prozessortyp wüßte, könnte man ja mal nachlesen, wo bei den I2C Anschlüssen die Schaltschwelle liegt.

MfG Klebwax

[Waldschrat]

Hallo,
danke erst mal für die Antworten
Ich denke ich habe das Prinzip verstanden. Der Prozessor ist ein ATMEGA 2560.
Warum sollte ohne Wandler nichts kaputt gehen können wenn ich an eine 3,3 V IC, die laut Datenblatt maximal 3,9 V verträgt, 5V Signalpegel anlege?
Danke und Gruß
Waldschrat