niveauomzetters

Niveauomzetters, ook wel level shifters genoemd, zijn elektronische schakelingen of geïntegreerde schakelingen die logische spanningsniveaus tussen verschillende spanningsdomeinen omzetten. Ze maken het mogelijk om apparaten met verschillende voedingsspanningen met elkaar te laten communiceren zonder de ingangen of uitgangen te beschadigen of logisch verkeerd te laten reageren.

Er bestaan verschillende typen. Passieve niveauomzetters, zoals eenvoudige spanningsdelers, gebruiken weerstanden om een signaal tussen twee spanningen te brengen. Ze zijn goedkoop en verbruiken weinig stroom, maar zijn beperkt tot voorspelbare unidirectionele signalen en kunnen de bronimpedantie van de zender beïnvloeden, waardoor ze niet geschikt zijn voor hoge snelheid of bidirectionele communicatie.

Actieve niveauomzetters vormen de meeste moderne toepassingen. Unidirectionele omzetters zetten een signaal van een laag naar een hoog voltage niveau, terwijl bidirectionele, vaak auto-directionele omzetters, de richting van het signaal bepalen en de conversie in beide richtingen toestaan. Een veelgebruikte techniek voor bidirectioneel werkende signalen is een MOSFET-gebaseerde schakeling met pull-ups aan beide kanten, populair bij I2C-bussen. Er bestaan ook geïntegreerde circuits die als bidirectionele of unidirectionele translator fungeren, met bediening via een richtingpin of via auto-detectie, geschikt voor snelle digitale signalen.

Toepassingen omvatten interfacing tussen microcontrollers en sensoren, geheugenmodules, displays en andere randapparatuur die op verschillende spanningen opereren. Ontwerpkeuzes hangen af van snelheid, impedantie, voedingsefficiëntie, en of de schakeling bidirectioneel moet zijn. Belangrijke overwegingen zijn onder meer propagatietijd, vertraging, uitstroom- en leakage-stromen, en de implicaties van level shifting voor open-drain versus push-pull drivers.