IO Problematik

[Andre G. (derandre)]

Hallo zusammen

Ich habe folgende Problemstellung:

Ich habe einen Mikrocontroller. Dieser ist nur 3.3V kompatibel und nicht 
5V tolerant.

Jetzt möchte ich für Steuerungsaufgaben jeweils 8 externe Outputs und 8 
externe Inputs realisieren.

Diese I/O's sollen, gesteuert über den uC, entweder auf einem 1.8V, 
einem 3.3V oder einem 5V Pegel funktionieren. Hier fängt das Problem 
leider an.

Voltage transceiver bzw. Pegelwandler funktionieren i.d.R. nur von 
großer nach kleiner Spannung. Ich bin aber mit meinem uC mit 3.3 V in 
der Mitte.

Über npn-Transistoren würde es auch noch gehen. Jedoch brauche ich dann 
pro Eingang 2 npn-Transistoren sprich 32 Stück insgesamt :(

Gibe es hier jemanden, der einmal ein identisches Problem gelöst hat 
oder eine Idee?

Vielen Dank im Voraus

[Frank M. (ukw) (Moderator)]

Andre G. schrieb:
> Voltage transceiver bzw. Pegelwandler funktionieren i.d.R. nur von
> großer nach kleiner Spannung. Ich bin aber mit meinem uC mit 3.3 V in
> der Mitte.

Pegelwandler

[Jörg W. (dl8dtl) (Moderator)]

Andre G. schrieb:
> Jedoch brauche ich dann pro Eingang 2 npn-Transistoren sprich 32 Stück
> insgesamt :(

BC847BPN? (pnp + npn in einem SOT-363-Gehäuse)

[Hagen Jakubaschk Junior (Gast)]

Ich habe schon kommerzielle Geräte gesehen, die die
Pegelwandlung ganz einfach per FPGA-IO gelöst haben.
Das setzt natürlich voraus, das entweder alle Signale
zumindest gleiche Pegel haben, oder der FPGA genug
IO-Spannungsschienen hat.

Klassisch würde man wohl entsprechend viele Komparatoren
nehmen, und die Referenzspannung per CMOS-Analogswitch
umschalten.

[A. S. (Gast)]

Andre G. schrieb:
> Diese I/O's sollen, gesteuert über den uC, entweder auf einem 1.8V,
> einem 3.3V oder einem 5V Pegel funktionieren. Hier fängt das Problem
> leider an.

Es ist aber nur unzureichend beschrieben.

Es gibt keine allgemeingültigen "I/O"s. Und dann auch noch welche, die 
mit 3 verschiedenen Pegeln laufen sollen.

Es gibt nur konkrete Anforderungen  Aufgaben  Pegel / Frequenzen.

Hast du schon etwas konkretes?

Beispiel.
Ein binäres Eingangs-Signal, dass zwischen 0 und diesen Spannungen 
wechselt, lässt sich in den meisten Fällen mit einem Widerstand perfekt 
anpassen.

[Falk B. (falk)]

Andre G. schrieb:

> Jetzt möchte ich für Steuerungsaufgaben jeweils 8 externe Outputs und 8
> externe Inputs realisieren.

Einfach.

> Diese I/O's sollen, gesteuert über den uC, entweder auf einem 1.8V,
> einem 3.3V oder einem 5V Pegel funktionieren.

Auch einfach.

>Hier fängt das Problem
> leider an.

Nö.

> Voltage transceiver bzw. Pegelwandler funktionieren i.d.R. nur von
> großer nach kleiner Spannung.

Unsinn! Es gibt Dutzende, moderne Pegelwandler, die auch von kleiner 
nach großer Spannung übersetzen können, teilweise sogar variabel 
(konfigurierbar). Und da du nur unidirektionale Signale hast, wird es 
noch einfacher!

> Über npn-Transistoren würde es auch noch gehen.

Vergiss es. Das wird nur planloses Gebastel, mit einem DEUTLICH 
schlechteren Ergebnis!

> Gibe es hier jemanden, der einmal ein identisches Problem gelöst hat
> oder eine Idee?

https://www.ti.com/logic-circuit/voltage-level-translation/unidirectional-voltage-translation/products.html

[Klaus R. (klara)]

Andre G. schrieb:
> Diese I/O's sollen, gesteuert über den uC, entweder auf einem 1.8V,
> einem 3.3V oder einem 5V Pegel funktionieren. Hier fängt das Problem
> leider an.

...This allows for universal low-voltage
bidirectional translation between any of the 1.8-V,
2.5-V, 3.3-V, and 5.5-V voltage nodes...

https://www.ti.com/product/SN74LVC8T245

https://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74lvc8t245.pdf?ts=1602080169785&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fproduct%252FSN74LVC8T245

mfg klaus