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Porte logiche → Traslatori di livello
Stesura preliminare
Spesso, in un circuito complesso, sono presenti dispositivi che
presentano tensioni non compatibili, sia per quanto riguarda l'alimentazione
che per quanto riguarda i livelli logici:
- Il livello logico LOW in uscita ad una porta logica corrisponde praticamente a 0 V per
tutti gli integrati oggi utilizzati. Una tensione di ingresso viene
interpretata come 0 logico se inferiore a 1/3 della tensione di
alimentazione oppure se inferiore a 0,8 V (TTL compatibile). Per il
livello logico basso non vi sono quindi generalmente
problemi di compatibilità
- La tensione di alimentazione, se diversa, deve essere separata
- Il livello logico HIGH in un dispositivo alimentato a 3,3 V in
genere coincide con la tensione di alimentazione; alcuni dispositivi
alimentati a 5 V riconoscono come uno logico tensioni maggiori di 2 V (TTL
compatibili): in questo caso non vi sono problemi particolari.
Altri dispositivi alimentati a 5 V riconoscono come uno logico tensioni
maggiori di 2/3 di VCC, circa 3,3 V: in questo caso il dispositivo
non funziona correttamente.
- Il livello logico HIGH in un dispositivo alimentato a 5 V in genere
coincide con la tensione di alimentazione; pochi dispositivi alimentati
a 3,3 V riconoscono correttamente tale livello e sono indicati come
5 V tolerant: in questo caso non vi sono problemi particolari
nell'uso. Altri dispositivi alimentati a 3,3 V semplicemente si
guastano permanentemente se la tensione di ingresso è superiore
a 3,3 V e quindi non possono essere utilizzati senza seguire le
indicazioni descritte in questa pagina.
Per esempio:
- Raspberry Pi ha tutti i propri pin funzionanti esclusivamente a
3.3 V. Tensioni più elevate causano danni permanenti, tensioni inferiori
potrebbero generare errori casuali o potrebbero anche non funzionare
affatto
- Arduino ha tutti i propri pin funzionanti a 5 V. Se collegati a
tensioni inferiori potrebbero generare errori casuali o potrebbero anche
non funzionare affatto
- PIC18 può funzionare a tensioni comprese tra 1,8 V e 5 V (nota
1) e non si guasta se gli ingressi valgono 5 V qualunque sia la sua
tensione di alimentazione (5 V tolerant)
- Integrati della serie 74HCxx possono essere alimentati con tensioni
comprese tra 2 V e 6 V, ma non accettano in ingresso tensioni superiori
alla tensione di alimentazione
Per convertire i livelli sono stati studiati numerosi circuiti. Un
esempio è costituito da LC-04,
convertitore bidirezionale di livello, come quello mostrato
nell'immagine di apertura a fianco di Arduino Nano. I piedini sono i seguenti:
- LV, la tensione di alimentazione inferiore, per esempio 3.3 V
- HV, la tensione di alimentazione superiore, per esempio 5 V
- GND, la massa, comune all'intero circuito
- LVx con x compreso tra 1 e 4, segnale digitale a bassa tensione, per
esempio un ingresso oppure un'uscita di un Raspberry Pi (0-3.3 V)
- HVx con x compreso tra 1 e 4, segnale digitale ad alta tensione, per
esempio un ingresso oppure un'uscita di Arduino (0-5 V)
Il diagramma temporale seguente è sempre relativo al circuito di apertura
e mostra, dall'alto (nota 2):
- Traslatore DOWN:
- [Blu] Uscita di Arduino, collegata a HV1 ("automaticamente"
utilizzato come ingresso). HIGH ha valore 5 V
- [Verde] LV1 (("automaticamente" utilizzato come uscita).
HIGH ha valore 3.3 V e coincide logicamente con il segnale generato
da Arduino
- Traslatore UP
- [Verde] LV2 ("automaticamente" utilizzato come
ingresso) e collegato a LV1. HIGH ha valore 3.3 V
- [Arancione] HV2 ("automaticamente" utilizzato come uscita).
HIGH ha valore 5 V
Un'alternativa integrata è costituita da TXS0108E.
Note
- Non tutti i modelli! affermazione da verificare con sul data
sheet per lo specifico modello utilizzato
- I colori usati nei segnali sono gli stessi usati per realizzare la
breadboard
Pagina creata nell'ottobre 2020
Ultima modifica: 8 aprile 2023
