• EIA232(RS232C) 受信用レベルシフタ
• 0/+12V 受信用レベルシフタ
• +24V リレードライブ用レベルシフタ

ロジックレベル変換なら、TXU0204 (Texas Instruments) 等の専用 IC や Si8642 (Skyworks) 等のロジック・アイソレータを使うのがお薦めです。
モーターやリレーを駆動するのにも専用の IC が各種市販されていますので、それらを利用するのがお勧めです。

EIA232 の ±3〜15 V の受信信号を 3.3V LVC ロジックにインターフェースする回路です。
RS232C トランシーバ IC では RI 用に１本足らないとか、データ受信だけで良いときとかに便利です。

シミュレーション回路

Download rs232rx-lvc-0.1.asc, the schematic file for the LTspice XVII.

• 回路図中 R1 と R3 で 1/2 アッテネータを構成し、Cc と合わせてローパスフィルタを構成します。
• Cc は D2 の接合容量を通じて流れる電流に対しては積分器として働きます
• R4 で R1, R3 等と併せて受信インピーダンスを EIA232 の規格値内に合わせています。

過渡特性

12V系のリレー用出力などをCMOSロジックで直接受け取りたいときなどに便利です。

シミュレーション回路

Download p12v-lvc-0.1.asc, the schematic file for the LTspice XVII.

• 回路図中に図示されていない 10kΩ以下の信号源抵抗 Rs と R1, R2, R3 で 1/2 前後のアッテネータを構成し、C1 と合わせてローパスフィルタを構成します。
• D1 で Vc 点での電圧が約 3.9 V を超えないようにクランプします。
• D2 はアンダーシュート等による負電圧入力に対する保護ダイオードです。
• 24V系用にするには、R1 を 22kΩ に変更します。

過渡特性

2.5V (または 3.3V系) LVC ロジックから 0-24V にレベル変換する回路の比較です。

Download lvc-24v-0.2.asc, the schematic file for the LTspice XVII.

• Vc 出力は汎用 NPN トランジスタのオープンコレクタ出力です。
  ベース電荷の蓄積のためにオン→オフ時間が遅くなっています。20mA 程度までの出力に使えます。
• Vbc 出力は汎用 NPN トランジスタのオープンコレクタ出力です。
  ベース抵抗に並列にキャパシタを挿入して高速化を図っています。
  X4 の出力が C3 と Q2 の Cob を通してコレクタ出力に繋がるため、コレクタにスパイクが発生します。
  また、外部からの影響も受けやすくなるため安全性や信頼性の問題が生じる恐れがあります。
• Vsc 出力は汎用 NPN トランジスタのオープンコレクタ出力です
  Q1 のベース・コレクタ間をダイオードでクランプしてベース電荷の蓄積を低減しています。
  それにより Vc に対してオン→オフ時間が改善されています。
  そのかわり D2 の接合容量が Q1 の帰還容量になるためミラー効果によりオフ→オン時間は遅くなっています。
• Vd は 2.5V駆動用 MOS-FET のオープンドレイン出力です。
  U2 はチップフェライトで M2 の寄生振動防止と M2 の帰還容量を介した雑音の抑圧用です。
  M2 を 2.5V で駆動しているときのオン抵抗は出力電流 10mA のとき最大で 12Ω です。
• Vn 出力は X1 の出力にカスケード接続された 2.5V駆動用 MOS-FET のオープンドレイン出力です。
  X1 をゲート接地で使用しているため、出力は反転しません。
  また、素直で高速な出力応答が得られています。
  U1 はチップフェライトで C2 と併せ M1 の出力容量を介した雑音の抑制用です。
  出力のオン抵抗は X1 と M1 のオン抵抗の和となるため、出力電流 10mA のとき最大で 62Ω です。

リレーとかをドライブするのなら、素直に DMOS-FET アレイの TBD62083AFNG (Toshiba) を使うのがお勧めです。
2.5V 入力 100mA 出力 50V 耐圧の 8回路入りで、保護素子やクランプダイオードも入っていて高性能・高信頼です。
電流ソース型の TBD62783AFNG もあります。

See also

• 直列抵抗を入れて電源に接続したダイオードの順方向電圧
• LTspice — 周波数特性シミュレーション例 (4 kHz, フリーゲ型 BEF）
• LTspice — .include ディレクティブとトランスの使用例（Ni-MH 1-cell, LED 点灯回路）
• LTspice — 回路図中での関数と式の使用例の使用例（容量分割整合）
• LTspice — パラメータスイープの使用例（音声用バンドパスフィルタ）
• LTspice — 信号源のパルス幅の変更例（PWM 可変負電圧バイアス生成回路）
• LTspice — パラメータ中の式の使用例（セラミックはんだごてブースター）
• LTspice — パルス電圧源中での数式の使用例（低電圧 CMOS ロジック用レベルシフタ）
• LTspice — メーカー製ライブラリの使用例（汎用フォトカプラの応答速度）
• LTspice — メーカー製ライブラリの使用例（基準電圧 IC 用プリレギュレータ）
• LTspice — 群遅延シミュレーション例（シングル MOS-FET ３次 LPF）
• LTspice — 群遅延シミュレーション例 (800 Hz, 直線位相, 3 次対 BPF）
• LTspice — フーリエ解析の使用例（バイポーラトランジスタ 4 石、電流帰還型アンプ）
• LTspice — フーリエ解析の使用例（バイポーラトランジスタ 4 石、多重帰還型差動出力アンプ）
• LTspice — 差動信号のフーリエ解析の例（多重帰還差動出力アンプ）
• LTspice — 高精度 DFT の使用例（JFET + Op.Amp. + Buffer 構成の低雑音アンプ）
• LTspice — 高精度 DFT 解析例（超低歪プリアンプ）
• LTspice — 過渡特性・周波数特性シミュレーション例（電圧帰還型オペアンプ）
• LTspice — 損失のある伝送線路の使用例（パッシブプローブ）
• LTspice — 伝送線路の使用例 (LV-CMOS の直列終端)
• LTspice — 極座標フォーマット (db,deg) のテキストを CSV に変換する方法

External link

• LTspice — Analog Devices (Linear Technologies), シミュレーション・ソフトウェア
• AD8656 — Analog Devices, Low Noise, Precision CMOS Amplifier
• ad8656.cir — Analog Devices, AD8656 SPICE model
• LVC SPICE model — Nexperia, Low-Voltage CMOS (LVC)
• MMZ1608B301 — TDK, 単方向レベルシフタ
• TXU0204 — Texas Instruments, 単方向レベルシフタ
• RK7002BM — Rohm, 2.5V駆動タイプ Nch MOSFET