バッファＩＣの選定

質問

わけあって5V電源マイコンから、3.3V駆動のいくつかのICにシリアル信号とPWM信号を与えることを考えています。ICは、あくまで3.3V電源駆動なので、マイコンとIC間に電圧をレベル変換するバッファをいれたいです。どのようなバッファが適しているのかアプローチの仕方またお勧めの汎用バッファICを教えていただきたいです。
できれば、8chくらいあると助かります。
補足情報ですが、PWM周波数は50kHz程度を想定しています。
他アプローチに必要な情報があればご教授願います。

余力があればで結構ですが、バッファには、バスバッファなどあり求めるバッファとの違いがわからず困っています。あと、バッファの種類と部品番号の関係あるらしいですがわかってません。調べると反転されたバッファばかりがでてきて、非反転のものがわかりません。部品番号がわかればたどり着けるのかなと推測しています。

ICやマイコンなど勉強し始めのためいたらない点があるため噛み砕いて教えて頂けると助かります。

回答No.1

正親町（@Ohgimachi） · ベストアンサー

デジタル回路の論理レベルの電圧の変換はよくある事なので
その目的専用のICが販売されています。
http://www.semicon.toshiba.co.jp/product/logic/faq/answer21.html

上記のURLにもあるのですが、オープンドレインでも変換可能です。速度が遅くてもよければ、ディスクリートのFETでも製作可能です。50kHzなら、どんな方法でも可能でしょう。

バッファというのは、電流出力を増強する目的のものです。CMOSのデジタル回路においては、駆動する回路の総容量(キャパシタンス)で必要な電流が決まります。容量は配線、各デバイスなどに存在していて配線が長くて太いほど、接続するデバイスが多いほど大きくなります。
回路の容量が大きい場合には、出力電流が小さいと容量をチャージ・ディスチャージするために必要な時間が大きくなり、パルスの立ち上がり時間が遅くなります。またバッファの出力電流が大きすぎると立ち上がり時間が非常に速くなり、ノイズや反射でトラブルが発生します。

勘違いしている人が多いのですが、回路の最大動作周波数というのはパルスの立ち上がり・立ち下がりの時間(スルーレート)で決まるため、パルスの周波数が1Hzでも330MHzでも同じスルーレートであれば同じ問題が発生します。

したがってバッファの選択方法は、回路の特性に依存して決まるため、なかなか難しいのです。基本はスルーレートが許容範囲で最小になるように選択して、配線パターンや抵抗で微調整します。

回答No.2

tadys

具体的なICの名前を書いたほうがより良い回答が得られます。

信号の方向が、マイコン→ICなのか、マイコン←ICなのか、マイコン←→ICなのか
マイコンの入力レベルがTTLなのかCMOSなのか、ICの入力が５Vトレラントなのかなどで答えが変わります。

マイコン←ICで、マイコンの入力がTTLであればそのまま接続できます。
マイコン→ICで、ICの入力が５Vトレラントであればそのまま接続できます。

これらでない場合、参考URLから下記の条件で選んでください。
マイコン→ICの場合、動作電圧3.3Vで５Vトレラントのバッファを選んでください。
マイコン←ICの場合、動作電圧5Vで型名にHCTやACTなど”T”の付くものを選んでください。

マイコン←→ICの場合、
信号の方向制御の信号が利用できるのであれば、上記の条件で３ステートバッファを使って接続できます。
そうでない場合は、下記から「2電源タイプ双方向レベルシフタ」を選んでください。
http://focus.tij.co.jp/jp/logic/docs/orphan.tsp?contentId=34049

参考URL：

http://www.semicon.toshiba.co.jp/product/logic/selection/general/index.html

補足

ご回答ありがとうございます。
補足いたします。

信号の方向が、マイコン→ICのみです。
マイコンのPWM信号を出力させるI/Oポートは、CMOSでした。
ICの入力が５Vトレラントではありませんでした。

上記より、マイコン→ICの場合、動作電圧3.3Vで５Vトレラントのバッファの選定でよいのかと思っていいます。

8ch(又は4ch)で、よいバッファがあれば教えて頂きたいです。