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Thema: Bidirektionaler Pegelwandler Funktionsweise

  1. #1
    Benutzer Stammmitglied
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    Bidirektionaler Pegelwandler Funktionsweise

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    Hallo,
    ich möchte grade ein 3,3 V Sensor an einen ATMEGA anschließen der mit 5 V betrieben wird (beides ist auch leider nicht änderbar). Da beide dummerweise per I2C kommunizieren muss ich die Pegel bidirektional an einander anpassen. Dazu habe ich folgende Schaltung gefunden:
    http://www.rocketnumbernine.com/2009...vel-converter/
    Sieht soweit so gut aus, ich würde nur gerne Verstehen ob und wie das funktioniert.
    Gruß
    Waldschrat

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Zitat Zitat von Waldschrat Beitrag anzeigen
    Hallo,
    ich möchte grade ein 3,3 V Sensor an einen ATMEGA anschließen der mit 5 V betrieben wird (beides ist auch leider nicht änderbar). Da beide dummerweise per I2C kommunizieren muss ich die Pegel bidirektional an einander anpassen.
    Hallo,

    das Problem hatten wir schon ein paar mal. Es könnte auch ohne Pegelwandler gehen. Einfach die Pullups von SDA und SCL an 3,3V anschließen.Ich kenne zwar den ATMEGA nicht, er sollte aber ein High ab 2,4V erkennen und das erreicht man mit 3,3V immer.

    MfG Klebwax
    Strom fließt auch durch krumme Drähte !

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Schaue Dir einmal http://ics.nxp.com/support/documents...df/an97055.pdf an, auf Seite 10 ist ein simpler Pegelwandler zu finden.

    Gruß Richard

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Die beider Links (von Waldschrat und Richard) sind nach meiner Meinung die selbe Lösung. Erster Link:
    The circuit below shows a bidirectional voltage shifter that first appeared in an Application Note(Valen: =link to AN97055) by Herman Schutte at Philips.
    Nur ist diese Link Tot. Die von Richard funktioniert.

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo!

    Der Schaltplan aus dem Link vom Richard sieht sehr gut aus und sollte funktionieren. Falls kein dafür nötiger Open Drain Ausgang vorhanden wäre, habe ich im Code von mir ausprobierten "virtuellen" mit Schottky Diode (D) skizziert.
    Code:
    
               VCC=5V
                +
                |
         .-------------.
         |           | |
         |        ||-+ |
         |        ||-> |
         |       -||-+ |        D
         |           | | Output
         |  µC       +----------S<---> I²C
         |           | |
         |        ||-+ |
         |        ||<- |
         |       -||-+ |
         |           | |
         '-------------'
                |
               ===
               GND
    
    
    (created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)
    Geändert von PICture (12.09.2011 um 16:29 Uhr)
    MfG (Mit feinem Grübeln) Wir unterstützen dich bei deinen Projekten, aber wir entwickeln sie nicht für dich. (radbruch) "Irgendwas" geht "irgendwie" immer...(Rabenauge) Machs - und berichte.(oberallgeier) Man weißt wie, aber nie warum. Gut zu wissen, was man nicht weiß. Zuerst messen, danach fragen. Was heute geht, wurde gestern gebastelt. http://www.youtube.com/watch?v=qOAnVO3y2u8 Danke!

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Zitat Zitat von PICture Beitrag anzeigen
    Hallo!

    Der Schaltplan aus dem Link vom Richard sieht sehr gut aus und sollte funktionieren. Falls kein dafür nötiger Open Drain Ausgang vorhanden wäre, habe ich im Code von mir ausprobierten "virtuellen" mit Schottky Diode (D) skizziert.
    Code:
    
               VCC=5V
                +
                |
         .-------------.
         |           | |
         |        ||-+ |
         |        ||-> |
         |       -||-+ |        D
         |           | | Output
         |  µC       +----------S<---> I²C
         |           | |
         |        ||-+ |
         |        ||<- |
         |       -||-+ |
         |           | |
         '-------------'
                |
               ===
               GND
    
    
    (created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)
    Das sieht nicht nach Bidirektional aus?

    Gruß Richard

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Du hast Recht, es ist nur "wirtueller" Open Drain Output.
    MfG (Mit feinem Grübeln) Wir unterstützen dich bei deinen Projekten, aber wir entwickeln sie nicht für dich. (radbruch) "Irgendwas" geht "irgendwie" immer...(Rabenauge) Machs - und berichte.(oberallgeier) Man weißt wie, aber nie warum. Gut zu wissen, was man nicht weiß. Zuerst messen, danach fragen. Was heute geht, wurde gestern gebastelt. http://www.youtube.com/watch?v=qOAnVO3y2u8 Danke!

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär
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    Mit dem bidirektionalen Pegelwandler sollte die Schaltung mit dem N-MOSFET BSS138 und den 2 Widerständen (als Pullup) gemeint sein. Die gibts in dem Link oben, und im der Appl. Note von Phillips (nur ein anderer FET).

    Die Funktion ist wie folgt: Der FET Leitet, wenn der Sourceanschluss (= 3,3 V Seite) auf GND, bzw. unter etwa 1 V gezogen wird. Wenn der BUS auf High ist, sperrt der FET und die beiden Seiten haben 3,3 V bzw. 5 V. Wenn die 3,3 V Seite auf Low zieht leitet der FET und zieht damit auch die 5 V seite runter. Wenn die 5 V Seite runter zieht, leitet erstmal die Diode im FET und zieht die 3,3 V Seite bis etwa 0,7 V, so dass dann auch der FET anfängt zu leiten und so auch die 3,3 V Seite bis auf fast GND runter kommt.


    Bei den AVRs wird es kaum ohne einen Pegelwandler gehen. Der garantierte wert für ein sicheres High liegt bei 60-70% (je nach Typ) von VCC, das wären also 3 V bzw. 3,5 V. Da müsste man dann schon mit 1-2 Dioden etwas nachhelfen, und hätte trotzdem ein sehr knappes System. Da ist die Lösung mit dem 1 FET schon nicht schlecht.

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Zitat Zitat von Besserwessi Beitrag anzeigen
    Bei den AVRs wird es kaum ohne einen Pegelwandler gehen. Der garantierte wert für ein sicheres High liegt bei 60-70% (je nach Typ) von VCC, das wären also 3 V bzw. 3,5 V. Da müsste man dann schon mit 1-2 Dioden etwas nachhelfen, und hätte trotzdem ein sehr knappes System. Da ist die Lösung mit dem 1 FET schon nicht schlecht.
    Ich wäre eher beim Pegelwandler skeptisch. Es gab gerade in einem, anderen Forum einen Fall, wo es sogar mit einem zugekauften Pegelwandlermodul nicht ging, ohne aber. Das mag auch was mit Clockstretching zu tun haben. Der Fall ohne Wandler läßt aber leichter ausprobieren als der mit, kaputt gehen kann dabei nichts.

    Wenn man den genauen Prozessortyp wüßte, könnte man ja mal nachlesen, wo bei den I2C Anschlüssen die Schaltschwelle liegt.

    MfG Klebwax
    Strom fließt auch durch krumme Drähte !

  10. #10
    Benutzer Stammmitglied
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    Hallo,
    danke erst mal für die Antworten
    Ich denke ich habe das Prinzip verstanden. Der Prozessor ist ein ATMEGA 2560.
    Warum sollte ohne Wandler nichts kaputt gehen können wenn ich an eine 3,3 V IC, die laut Datenblatt maximal 3,9 V verträgt, 5V Signalpegel anlege?
    Danke und Gruß
    Waldschrat

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