電気回路 | FETを使った簡易レベルシフター

FETを使った簡易レベルシフターについて説明する。

結論

下図のようにFETを使用することでレベルシフター回路を構成できる。

本記事のスコープ

この回路を場合分けして考えてみる。5.0V側がL出力、3.3V側が入力のときの動作がパット見よくわからない。本記事ではこの場合の動作について説明する。

5.0V側	3.3V側
出力 H	入力	ここは普通に理解できる。
出力 L	入力	ここが少し奇妙。	本記事ではここを説明する。
入力	出力 H	ここは普通に理解できる。
入力	出力 L	ここは普通に理解できる。

5.0V側がL出力、3.3V側が入力の場合の動作

5.0V側がL出力、3.3V側が入力の場合、FETの寄生ダイオードに電流が流れる。電流が流れる経路だけ抜き出すと下図の通りである。この回路を見て分かる通り、3.3V側入力は寄生ダイオードのVfの電圧になってしまい完全な0Vにはならないが、抵抗を大きくすることによりVfをできる限り0Vに近づけることができる。

検証

シミュレーションで検証してみる。FETは寄生ダイオードが組み込まれた適当なモデルを使用している。5.0V側がL出力のとき3.3V側入力はほぼ0Vとなることがわかる。

まとめ

FETを使った簡易レベルシフターについて説明した。この回路は多少怪しい気もするが某上場メーカーでも実際に使われていたりする。