t3486784401 发表于 2018-6-18 07:49:24

【经验】吐槽一种形同虚设的5v转3v3

接触了各色的 arduino 扩展模块后，发现某些模块的 5v 转 3v3 真心形同虚设。
这里特来吐槽下，也给各位看官提个醒。

这些失败的转换有个共同点：直接使用常规CMOS缓冲门进行5v->3v3转换。结构如下图。



乍看原理图好像没什么问题，逻辑端使用了3v3供电，输出电平自然符合3v3. 但是细看怎么着，我画个图大家就明白了：



ESD防护二极管的存在，使得5V逻辑信号根本不能直接加在 3v3 供电的缓冲器上。
除非：① 加限流电阻；② 使用不带这种 ESD 防护结构的缓冲器。

很不幸为了省成本，国产不愿意加电阻，也不愿意用 5V 兼容的缓冲器。
如果同时有多个 5V 输出高电平，可以同心协力拉高 3v3 电源轨。这样一来可能直接损坏 3v3 逻辑器件。

曾经某个5V兼容 TFT 的厂家就是这种设计，用的是 245 缓冲，结果造成通信过程中屏幕亮度随数据闪烁。
眼瞅着 3v3 电源轨瞎胡飘，5V 的IO逻辑高电平只能输出到 4.3V 左右。
反映给技术客服的结果是：我们用了缓冲器，出了这么多片了肯定没问题，肯定是你程序有毛病。我现在就去买你全家的表！

现在就把这个厂家的资料传上来，大家自行鉴赏：

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说了这么多了，上传点干货：关于正规军如何进行电平转换：
原文忘记从哪里找来的了，要是来自本论坛，大家给留个言我注明下引用。


关于本文中的个人见解，欢迎大家批评指导！

darkness27 发表于 2018-6-18 08:32:35

这是没有测试才导致有这样的bug存在吧。感谢分享。

pygh 发表于 2018-6-18 08:48:27

LVC 245 LCX245 就是干这个活的。

desertsailor 发表于 2018-6-18 09:12:28

还是用MOS转吧

dz20062008 发表于 2018-6-18 10:41:17

感谢分享，确实如此。可以使用od非门，这样输出电平取决于输出的上拉电平。

Elex 发表于 2018-6-18 10:44:05

两个电阻分压就可以做的事情，干嘛搞这么复杂？

virginlulu 发表于 2018-6-18 11:09:17

microchip的那个文件不错，mos转换在笔记本用的很多

z123 发表于 2018-6-18 11:18:55



想请教下楼主，那比如这样的数据手册描述，不也是存在你说得较高电平灌入较低电压轨的隐患了？

gwj221 发表于 2018-6-18 11:19:17

电阻和mos在速度高的时候是有问题的

not_at_all 发表于 2018-6-18 11:21:40

OC门缓冲就行

z123 发表于 2018-6-18 11:26:34

gwj221 发表于 2018-6-18 11:19
电阻和mos在速度高的时候是有问题的

我也觉得~~另外是电阻，MOS，器件多好多，不如IC来个简洁，高速。。。

z123 发表于 2018-6-18 11:26:58

not_at_all 发表于 2018-6-18 11:21
OC门缓冲就行

OC门，高速时候，也差点，要推挽的，才能上高速

z123 发表于 2018-6-18 11:32:12

按照这样的话：③在3.3V电源轨道，加个TVS钳制电压，感觉也是可以的

bias 发表于 2018-6-18 11:33:58

一直不用245，用两组电源供电的4245

t3486784401 发表于 2018-6-18 15:42:22

darkness27 发表于 2018-6-18 08:32
这是没有测试才导致有这样的bug存在吧。感谢分享。

出货多少多少片的TFT真心让人受不了

t3486784401 发表于 2018-6-18 15:43:17

pygh 发表于 2018-6-18 08:48
LVC 245 LCX245 就是干这个活的。

对的，有一类缓冲器专门做这个，类似还有74HC4050D

t3486784401 发表于 2018-6-18 15:44:12

desertsailor 发表于 2018-6-18 09:12
还是用MOS转吧

mos或者三极管都还行，在通道数目不多的时候还算给力

t3486784401 发表于 2018-6-18 15:46:57

dz20062008 发表于 2018-6-18 10:41
感谢分享，确实如此。可以使用od非门，这样输出电平取决于输出的上拉电平。 ...

oc/od门算是比较简洁的转换方式，某些单片机io直接设置成这个模式，都省的转了

t3486784401 发表于 2018-6-18 15:49:44

z123 发表于 2018-6-18 11:18
想请教下楼主，那比如这样的数据手册描述，不也是存在你说得较高电平灌入较低电压轨的隐患了？ ...

一般说来，专门有提及可以用作电平转换的，就不存在本贴中的隐患。

最怕的是拿常规片子的来搞，说是精简成本

t3486784401 发表于 2018-6-18 15:50:51

gwj221 发表于 2018-6-18 11:19
电阻和mos在速度高的时候是有问题的

电阻还有个毛病是寄生电容，线走不好的话相邻通道太酸爽

darkness27 发表于 2018-6-18 15:51:44

t3486784401 发表于 2018-6-18 15:42
出货多少多少片的TFT真心让人受不了

我用这个TXB0104，反正不讲成本的，嘻嘻。

t3486784401 发表于 2018-6-18 15:52:45

z123 发表于 2018-6-18 11:32
按照这样的话：③在3.3V电源轨道，加个TVS钳制电压，感觉也是可以的

钳制3.3v电源轨，在不接数据线限流电阻的情况下，会给5v逻辑输出带来很大电流

gzhuli 发表于 2018-6-18 16:17:14

8楼那种专用的电平转换缓冲器用了类似STM32 FT引脚的输入保护结构，没有楼主所说的问题。

20061002838 发表于 2018-6-18 16:46:52

gzhuli 发表于 2018-6-18 16:17
8楼那种专用的电平转换缓冲器用了类似STM32 FT引脚的输入保护结构，没有楼主所说的问题。 ...


帮大师补上一张图

t3486784401 发表于 2018-6-18 17:26:46

gzhuli 发表于 2018-6-18 16:17
8楼那种专用的电平转换缓冲器用了类似STM32 FT引脚的输入保护结构，没有楼主所说的问题。 ...

是的，用专门的针对 5V 设计的芯片没问题，问题就是省成本用了常规的版本

john78 发表于 2018-6-18 17:35:49

一般用74lvc4245两边3.3/5V分别供电。

qumei 发表于 2018-6-19 03:37:00

我看很多arduino模块上用的都是这种电平转换方式，应对低速I2C一类的信号基本足够。
直接用本站的连接：https://www.amobbs.com/thread-4191291-1-1.html?_dsign=748b5224
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_32/ourdev_573026.jpg

kevin_me 发表于 2018-6-19 10:20:10

qumei 发表于 2018-6-19 03:37
我看很多arduino模块上用的都是这种电平转换方式，应对低速I2C一类的信号基本足够。
直接用本站的连接：htt ...

你这个图左边要加个上拉就行了

zhang0352505 发表于 2018-6-19 11:30:06

最后的文档非常好，谢楼主
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