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MOSFETでロジックレベル変換を実現する [Arduino]

最近はマイコンの駆動電圧が3.3Vや1.8Vのものが多くなってきて、周辺デバイスとの電圧レベル変換をすることが多くなってきました。

私のようなソフト屋が回路を組むと何も考えずにレベルシフター置いてしまい、レベルシフターだらけの回路になってしまいます。

レベルシフターは便利なんですが、面積食うし、お財布にも優しくないという話をしていたら、会社の同僚の電気屋さんからMOSFETでレベル変換回路を簡単につくれるよ!と教えてもらいました。

その回路がこちら。


LevelShiftbyFET.png


NチャンネルMOSFETとプルアップ用の抵抗2つで実現しています。すばらしい!

メカニズムはこうです。



(1) 初期状態ではMPUのGPIOは”H"、すなわち3.3V。このときにFETの"G"と”S"に電位差はないので、FETはオフ。Deviceとは絶縁状態ですので、DeviceのIOも"H"、すなわち5Vになります。


(2) MPUのGPIOを”L"にすると、FETの"G"と"S"に電位差が発生します。FETはオンになりますので、MPUとDeviceが通電状態になり、MPUのGPIOもDeviceのIOも"L"になります。


(3) 一方、Deviceが”L"になると、MOSFET内蔵のダイオードに”S"から"D"に電流が流れ、FETの"S"が電圧降下します。その結果、"G"と"S"に電位差が生まれ、FETがオンになりMPUとDeviceが通電状態となり両方"L"になります。



よく出来てますねぇ。目からウロコです。とっても勉強になりました。色んな場面で使ってみたいと思います。
(^_^)/~






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