Interfaz de 3.3V a 5V y visceversa

Es ahora comun tener que interactuar señales entre IC's que trabajan a diferentes voltajes, un ejemplo tipico puede ser un microcontrolador que trabaje a 5V y un módulo de radio (Zigbee) trabajando a 3.3V o 3V. A continuacion muestro una solución sencilla de implementar, sin muchos elementos y muy fácil de entender.

El circuito de la parte superior reduce de 5V a 3.3V, lo ideal es usar un diodo schottky, por su bajo voltaje de trabajo (cercano a los 0.2V) y por su rapidez para conmutarse, pero tambien puede usarse un diodo de germanio en casos de bajas frecuencias de operación.

El funcionamiento es muy sencillo, cuando hay un 1 lógico en la entrada, el cátodo del diodo queda a 5V mientras que el anodo queda a 3V, es decir, está más positivo el cátodo que el anodo, por lo que el diodo se abre y la salida queda conectada a 3.3V. Por el contrario cuando hay un 0 lógico en la entrada, el cátodo queda a 0V mientras que el anodo está a 3.3V, entonces el diodo se cierra y entra a conducir, llevando así, la salida a un 0 lógico, que realmente sera el voltaje de conducción del diodo, digamos en un caso extremo, 0.4V.

El segundo circuito es el "elevador", para pasar señales de 3.3V a 5V o un voltaje mayor. Se usa un transistor MOSFET canal N de pequeña señal (Puede ser un BS170). Recordando que el MOSFET conducirá cuando el voltaje Gate-Source sea positivo ( y obviamente, que tambien sea mayor que el que voltaje minimo Vgs que indique la hoja de datos del transistor) podemos analizar el funcionamiento.

Cuando en la entrada hay un 1 lógico, el voltaje Gate-Source es cero, pues ambas terminales estarian al mismo voltaje, entonces el transistor no conduce, de forma que la salida queda conectada a 5V. Cuando por el contrario en la entrada aparece un 0 lógico, el voltaje Gate-Source se hace positivo, llevando a conducción al transistor y conectando la salida a un 0 lógico, cuyo valor real será el voltaje Drain-Source del transistor.