Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 3.3 Volt vs 5 Volt


von Stefan S. (stefan1972)


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Guten Abend liebes Forum,
ich habe eine Frage: ich möchte einen ESP32 (mit 3,3Volt) via RX / TX 
mit einem 8051 (mit 5Volt) verbinden ..
Wie am besten?

: Bearbeitet durch User
von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Stefan S. schrieb:
> Wenn nein was spricht
> dagegen?

Dass der Optokoppler völlig unnötig ist, wenn du keine galvanische 
Trennung benötigst.

Wenn ich das richtig im Datenblatt sehe, erkennt der 8051 ab 0.2*Vcc ein 
High, also ab einem Volt. Damit sind die 3.3V von deinem ESP-TX völlig 
ausreichend für ein sicheres High-Signal.

Die andere Richtung kannst du mit einem einfachen Spannungsteiler 
regeln.

Alles, was du für dein Vorhaben benötigst, sind also 2 Widerstände.

Stefan S. schrieb:
> Frage: ist es egal, wenn ich beide Massen verbinde?

Wenn du keine galvanische Trennung benötigst, dann musst du die Massen 
sogar verbinden. Besonders bei Schaltungen ohne Optokoppler.

von Falk B. (falk)


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Stefan S. schrieb:
> Guten Abend liebes Forum,
> ich habe eine Frage: ich möchte einen ESP32 (mit 3,3Volt) via RX / TX
> mit
> einem 8051 (mit 5Volt) verbinden ..
> Ich habe die Schaltung im Web gefunden. Sie hat einen 6N137 an Board.

AUA! DU braucht einen EINFACHEN Pegelwandler.

> eine eigene Masse erhalte .. Klar, den Optokoppler könnte ich zu Not
> auch weglassen. Kann ich das Design so lassen? Wenn nein was spricht
> dagegen?

Es ist Unfug^3.

von Jens M. (schuchkleisser)


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Wenn du die Trennung nicht brauchst, die der OK dir bietet, warum baust 
du ihn dann ein?
Pegelwandler von 3 auf 5V gibt's wie Sand am Meer.
Für die Richtung 3,3 zu 5V reicht sogar ein TTL-Gatter, denn die sehen 
>2V als H. Für 5 zu 3,3 ein LVC-Gatter beliebigen Typs, die sind am 
Eingang "High voltage proof".

von Markus M. (Firma: EleLa - www.elela.de) (mmvisual)


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Es gibt recht einfache Level Shifter, der hier kann zwar bidirektional, 
für I2C, dennoch ist der für dein Problem eine mögliche Lösung:

https://koblents.com/Ches/Original-Work/72-Mosfet-Bidirectional-Level-Shifter/

von Nick (b620ys)


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Stefan S. schrieb:
> ist es egal, wenn ich beide Massen verbinde?

Das ist zumindest unsinnig. Wozu ist dann der Optokoppler da?

Was macht R1 am NC-pin des OK?
Soll D1 eine Freilaufdiode sein?
Warum ist Pin 4 des OK angeschlossen?

Nimm einen Level-Shifter und verbinde die Massen.

von Stefan S. (stefan1972)


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Markus M. schrieb:
> Es gibt recht einfache Level Shifter, der hier kann zwar bidirektional,
> für I2C, dennoch ist der für dein Problem eine mögliche Lösung:
>
> https://koblents.com/Ches/Original-Work/72-Mosfet-Bidirectional-Level-Shifter/

Vielen Dank Markus,
werde ich mir ansehen.
Grüße, Stefan

von Rainer W. (rawi)


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Sebastian R. schrieb:
> Wenn ich das richtig im Datenblatt sehe, erkennt der 8051 ab 0.2*Vcc ein
> High, also ab einem Volt.

Merkwürdiges Datenblatt. Hast du dazu einmal einen Link?
Im Intel Datenblatt ist für U_IH ein Minimalwert von 2.0V angegeben.

: Bearbeitet durch User
von Stephan S. (uxdx)


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Gibt es fertig als kleine Platinchen, hier als 4-fach-Platine

von Georg M. (g_m)



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. . .

von Rainer W. (rawi)


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Stefan S. schrieb:
> Wie am besten?

Mit zwei Widerständen für den RX des ESP?
Was gibt das Datenblatt deines 8051 für U_IH als Minimalwert an?

von Stefan S. (stefan1972)


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Vielen Dank für die Hilfreichen Antworten!
Ich werde den Lösungsvorschlag mit Pegelwandlern verwenden.
Grüße, Stefan

von Manfred P. (pruckelfred)


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Stefan S. schrieb:
>> Es gibt recht einfache Level Shifter, der hier kann zwar bidirektional,
>> für I2C, dennoch ist der für dein Problem eine mögliche Lösung:
>>
>> https://koblents.com/Ches/Original-Work/72-Mosfet-Bidirectional-Level-Shifter/

Das Original dürfte die Applikationsschrift AN97055 von Philips sein, 
die auch geeignete FET-Typen nennt.

Stephan S. schrieb:
> Gibt es fertig als kleine Platinchen, hier als 4-fach-Platine

Für eine einzelne Leitung?

von Michael B. (laberkopp)


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Stefan S. schrieb:
> ich möchte einen ESP32 (mit 3,3Volt) via RX / TX mit einem 8051 (mit
> 5Volt) verbinden ..
> Wie am besten?

Einfach verbinden.

Der ESP ist 5V tolerant, der 8051 hat TTL Schaltschwelle also ca. 1.5V

von Niklas G. (erlkoenig) Benutzerseite


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Ein TXU0101 pro Richtung?

von Marci W. (Gast)


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Michael B. schrieb:
> Der ESP ist 5V tolerant

Das ist er nur, wenn der Eingangsstrom begrenzt wird!(*) Direktes 
Verbinden eines 5V push/pull-Ausgangs mit einem Eingang des ESP wird 
dieser sicher nicht mögen. Schaltungen mit OK wie bei I2C gehen jedoch 
gut.

ciao

Marci

(*) Und auch dann ist es außerhalb der Specs. Aber ein höherer 
Mitarbeiter von Espressif hat mal klargestellt, dass es geht. Stand auch 
mal im DB, wurde allerdings raus genommen, da die Anwender gedacht 
haben, sie könnten den SP32 mit 5V betreiben, was natürlich nicht geht 
(Gerücht).

von Michael B. (laberkopp)


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Marci W. schrieb:
> Das ist er nur, wenn der Eingangsstrom begrenzt wird!(*) Direktes
> Verbinden eines 5V push/pull-Ausgangs mit einem Eingang des ESP wird
> dieser sicher nicht mögen

Und, ausprobiert ?

Offensichtlich nicht, und gelesen auch nicht


https://twitter.com/ba0sh1/status/759239169071837184
https://www.facebook.com/groups/1499045113679103/permalink/1731855033731442

https://ba0sh1.com/2016/08/03/is-esp8266-io-really-5v-tolerant/
https://hackaday.com/2016/07/28/ask-hackaday-is-the-esp8266-5v-tolerant/

: Bearbeitet durch User
von Alexander (alecxs)


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Ja das ist die Bastellösung. Eine Diode oder LED dazwischen ohne 
Strombegrenzung, leuchtet schön.

GPIO3 - 4,9V
GPIO16 - 6,4V

https://esp32.com/viewtopic.php?t=877

von Marci W. (Gast)


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Michael B. schrieb:
> Und, ausprobiert ?
>
> Offensichtlich nicht, und gelesen auch nicht

Gelesen: ja klar, was denkst Du denn?!

Ausprobiert (1): Die Version mit OC und externem Pullup (I2C). Nicht 
ausprobiert (2): 5V-Ausgang direkt auf ESP32.

Dennoch würde ich nicht direkt (2) in der Serie umsetzen. Punkt.
Ich habe nie behauptet, dass (2) nicht funktioniert! Ich hätte dabei 
lediglich kein gutes Gefühl.

ciao

Marci

von Michael B. (laberkopp)


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Marci W. schrieb:
> Ich hätte dabei lediglich kein gutes Gefühl.

Daher kommen auch Angstdioden über 5V Spannungsreglern oder 
Kondensatoren an OpAmp Eingängen

Ein TTL-Ausgang liefert gerade mal 3.6V, auch bei CMOS 8051, weil der 
pull up ein NMOSFET im Abschnürbetrieb ist.

von Marci W. (Gast)


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Michael B. schrieb:
> Daher kommen auch Angstdioden über 5V Spannungsreglern

Dann haben die Ings, die bei den Herstellern die DB und AN erstellen, 
wohl auch häufig ziemlich Angst! Denn genau dort werden solche Maßnahmen 
öfter mal empfohlen. Oder spielst Du auf exakt die 5V-Variante an?

ciao

Marci

von Marci W. (Gast)


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Michael B. schrieb:
> Marci W. schrieb:
>> Ich hätte dabei lediglich kein gutes Gefühl.
>
> Daher kommen auch Angstdioden über 5V Spannungsreglern oder
> Kondensatoren an OpAmp Eingängen

Kondensatoren an OP-Eingängen? Mache ich bei Audio-Schaltungen immer 
(TP), denn sonst kann man durchaus mal Radio hören mit den OPs...
Das hat allerdings nix mit Angst zu tun, sondern mit guter Entwicklung.

Oder meinst du Kondensatoren im Rückkopplungszweig? Die machen auch oft 
Sinn, denn ohne ist die Phasenreserve der Schaltung häufig ziemlich 
knapp.

Oder Cs wegen EMV-Impulsen am Eingang? Können durchaus auch Sinn machen.

ciao

Marci

von Michael B. (laberkopp)


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Marci W. schrieb:
> Dann haben die Ings, die bei den Herstellern die DB und AN erstellen,
> wohl auch häufig ziemlich Angst

Nein, die schreiben Klartext, aber du liest nicht aufmerksam genug.

Marci W. schrieb:
> Oder meinst du
1
--+--|+\
2
  C  |  >
3
--+--|-/

von Manfred P. (pruckelfred)


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Niklas G. schrieb:
> Ein TXU0101 pro Richtung?

Oder einen TXS0101? Dessen großen Bruder TXS0108 habe ich mehrfach 
verbaut, sowohl an I2C als auch SPI.

Wenn es für eine Leitung unbedingt ein IC sein muß, die 74LVC gibt es 
auch als Versionen für nur ein Signal.

Was spricht denn ernsthaft gegen den Vorschlag mit einem FET? Einen 
brauchbaren FET und zwei Widerstände ziehen viele von uns direkt aus der 
Schublade, ein IC müssten wir erst bestellen. Ich denke, es geht um ein 
Einzelstück!

von Alexander (alecxs)


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Manfred P. schrieb:
> Was spricht denn ernsthaft gegen den Vorschlag mit einem FET?

Ugs

Beitrag #8017491 wurde vom Autor gelöscht.
von Maxim B. (max182)


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Stefan S. schrieb:
> ich möchte einen ESP32 (mit 3,3Volt) via RX / TX
> mit einem 8051 (mit 5Volt) verbinden ..
> Wie am besten?

3,3 -> 5 mit HCT oder AHCT Gatter.
5 -> 3,3 mit LVC oder VHC Gatter.

Es gibt auch interessante IC (zwar in TSSOP-14, 0,65 mm Raster ), 
Pegelwandler mit Schmitt-Trigger: TXU0104 hat 4x in einer Richtung, 
TXU0304 hat 3x in einer Richtung und 1x in Gegenrichtung (ideal für 
SPI), TXU0204 hat 2x/2x. Da beide Seiten eigene VCC haben, wird hier 
Stromverbrauch kleiner als mit HCT oder AHCT. Ich habe die bei Mouser 
gekauft.

: Bearbeitet durch User
von Rainer W. (rawi)


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Marci W. schrieb:
> ... EMV-Impulsen ...

Elektromagnetische Verträglichkeit Impulse?

Warum besorgst du dir nicht gleich elektromagnetische Verträglichkeit in 
Dosen.

scnr

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