Warum Mosfet gegenüber Spannungsteiler zur Spannungspegelverschiebung bevorzugt wird

Bevor ich diese Frage geschrieben habe, habe ich mehrere ähnliche Threads gelesen, aber nicht die Antwort gefunden, nach der ich suche. Wenn wir einen Spannungspegelumsetzer brauchen, fällt uns als erstes ein Spannungsteiler ein. Aber in bestimmten Fällen in der Industrie wird ein MOSFET-Wechselrichter bevorzugt, wenn es um digitale Spannungen geht, die einen Eingang zu einem FPGA oder Mikrocontroller beinhalten.

Wenn ich beispielsweise einen 5-V-Ausgang von einem Gerät habe, um logisch 1 darzustellen, wo die PMODs des FPGA maximal 3,3 V für logisch 1 lesen können, brauche ich auf jeden Fall einen Pegelumsetzer. Immer wenn ich versuchte, eine Spannungsteilerschaltung wie in B des folgenden Bildes zu verwenden, wurde mir empfohlen, A im Bild zu verwenden. Obwohl A invertierte Logik ausgibt und eine Manipulation in der Software erfordert, um die gelesenen Werte zu invertieren, wird es immer bevorzugt. Ich habe darauf nie eine Antwort erhalten, aber es könnte mit dem Pull-up-Widerstandsverhalten des LVCMOS zusammenhängen.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Meine Frage ist also, warum A gegenüber B bevorzugt wird, wenn es um digitale Eingänge zu FPGA und Mikrocontrollern geht?

Antworten (2)

Was justinrjy sagt, plus Schaltung A zieht keinen Strom, wenn Vin niedrig / Vout hoch ist. In vielen Fällen (Beispiel: UART, i2c ...) ist das meistens: erhebliche Einsparungen für batteriebetriebene Schaltungen.

Sie können Schaltung B natürlich mit hohen Widerstandswerten verwenden, so dass die dauerhafte Stromaufnahme vernachlässigbar ist; aber dann verursachen Lastimpedanz und elektronisches Rauschen proportionalen Schaden und die Schaltgeschwindigkeit wird für kapazitive Lasten (wie Mosfets) verringert.

Wenn Ihre Ausgangsspannung in Schaltung B Strom zieht, kann dies den Spannungsteiler erheblich belasten und dazu führen, dass sich Ihre Ausgangsspannung weit vom beabsichtigten Wert entfernt, in diesem Fall 3,3 V. Selbst wenn Ihr Ausgang mit einem Pin mit hoher Impedanz verbunden ist und Ihre R1- und R2-Werte sehr hoch sind, können sehr kleine Mengen an Ruhestrom die Ausgangsspannungen immer noch erheblich verändern.

Außerdem müssen Sie bei Schaltung A wirklich nur eine Sache ändern, und das ist der Pull-up-Widerstand. Beispielsweise benötigen einige Kommunikationsleitungen möglicherweise einen höheren oder niedrigeren Pull-up-Widerstandswert (I2C gibt oft 4,7 k an, aber 10 k wird auch für viele Dinge verwendet), und Schaltung A macht das viel einfacher. Sie müssten nur einen Widerstand wechseln und würden weniger Strom verbrauchen.

Warum Mosfet gegenüber Spannungsteiler zur Spannungspegelverschiebung bevorzugt wird
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