Logic level converter

[ [ images & links ] ]

Papan logic level converter sering diperlukan jika bekerja dengan dua atau lebih sistem yang mempergunakan tingkat tegangan yang berbeda. Sistem yang bekerja di tingkat tegangan 3.3 V dan tidak memiliki toleransi tegangan sampai 5 V akan sangat mungkin mengalami kerusakan. Untuk mencegahnya diperlukan sistem yang mengalihkan level logika digital dari sistem 5 V dari dan ke level 3.3 V.

Penggunaan sistemnya cukup sederhana, yang penting untuk diingat adalah bahwa sumber tegangan di kedua sisi perlu dihubungkan. Jika misalnya sisi 3.3 V tidak memiliki catau daya sendiri maka pergunakan sumber lain dengan tegangan yang sama sebesar 3.3 V. Contohnya dari papan Arduino, hubungkan 5 V dan 3.3 V ke pin masing-masing yang sesuai. Adapun pin Gnd sudah terhubung antar sisi, sehingga level yang dikonversi diukur berdasarkan acuan yang sama. Jadi, Gnd untuk sistem (termasuk untuk ground sisi 3.3 V) bisa didapatkan hanya dari satu hubungan ke GND pada papan Arduino.

 

Do you have a 3.3V I2C or SPI sensor that might go up in smoke if connected to a 5V Arduino? Or a 5V device that needs a workaround to be compatible with your 3.3V Raspberry Pi, Arduino Due or pcDuino?

To get over this obstacle you need a device that can shift 3.3V up to 5V or 5V down to 3.3V. This is called logic level shifting. Level shifting is a dilemma so common we designed a simple PCB assembly to make interfacing devices a little easier: the Bi-Directional Logic Level Converter.

MOSFET logic level shifting circuitGambar 1.

Annotated BD-LLCGambar 2.

 

~learn.sparkfun.com

 

I2c-Bi-Directional-021Gambar 3. [14core.com]

 

As digital devices get smaller and faster, once ubiquitous 5 V logic has given way to ever lower-voltage standards like 3.3 V, 2.5 V, and even 1.8 V, leading to an ecosystem of components that need a little help talking to each other. For example, a 5 V part might fail to read a 3.3 V signal as high, and a 3.3 V part might be damaged by a 5 V signal. This level shifter solves these problems by offering bidirectional voltage translation of up to four independent signals, converting between logic levels as low as 1.5 V on the lower-voltage side and as high as 18 V on the higher-voltage side, and its compact size and breadboard-compatible pin spacing make it easy to integrate into projects.

Gambar 4.

This logic level converter requires two supply voltages: the lower-voltage logic supply (1.5 V to 7 V) connects to the LV pin and the higher-voltage supply (LV to 18 V) connects to the HV pin. The HV supply must be higher than the LV supply for proper operation. Logic low voltages will pass directly from Hx to the corresponding Lx (and vice versa), while logic high voltages will be converted between the HV level to the LV level as the signal passes from Hx to Lx or Lx to Hx.

~www.pololu.com/product/2595

Gambar 5.

Sebagai awalan pengujian sebaiknya dilakukan hanya dengan tegangan DC yang relatif stabil (rata) di input terlebih dahulu. Ukur level tegangan input dan level tegangan output. Apakah nilai tegangan 5 V sudah benar turun (dikonversi) menjadi 3.3 V? Apakah, sebaliknya juga, level tegangan bisa naik dari 3.3 V ke 5 V? Berikutnya baru lakukan percobaan dengan penyakelaran gelombang kotak, karena bentuk gelombang ini adalah bentuk gelombang digital yang paling umum dipergunakaan. Mulailah dari frekuensi rendah dengan pulsa high yang cukup lebar, lalu persempit lebar pulsa high. Teruskan dengan menaikkan frekuensi dan ulangi prosedur mempersempit pulsa high seperti langkah sebelumnya. Demikian seterusnya sampai anda lihat batas lebar pulsa dan/atau batas frekuensi di mana logic converter tidak lagi berfungsi dengan baik.

Gambar 6.

Di Gambar 6, saya mencoba mengggunakan pembangkit gelombang kotak PWM yang sudah sangat banyak dijual bebas di pasaran. Frekuensi yang dipakai diatur sebesar 200 Hz (terukur 201 Hz) dan seperti terlihat di Gambar 6, duty cycle diatur sebesar 20%. Tegangan keluaran modul ini sekitar sebesar 5 V peak.


Gambar 7.

Di Gambar 7 terlihat percobaan pengukuran di sisi tegangan logic level yang lebih rendah. Frekuensi penyakelaran tetap 200 Hz, tetapi lebar pulsa hanya sebesar 40 μS. Tegangan Vpp yang terukur masih sekitar 3.97 V, level tegangan yang jelas masih lebih tinggi dari 3.3 V. 


Gambar 8.

Gambar 8 adalah contoh percobaan konversi dari level tegangan sistem digital 3.3 V ke sistem digital 5 V. Sistem sumber yang dipakai adalah yang menggunakan keluarga ARM STM32. Frekuensi diatur mendekati 500 Hz (496 Hz) dengan lebar pulsa high sebesar 14 μS. Hasil konversi akan terlihat seperti di Gambar 9, level tegangan output adalah Vmax 5.31 V atau Vpp 5.63 V menurut alat ukur yang dipakai.

Gambar 9.

 

 

Leave a Comment