¿Por qué el atmega328p no acepta señales de 5 y 3.3v al mismo tiempo?

Esto es para expandirse en Comentario de Olin sobre los diodos de protección .
El diodo de protección sujetará la entrada de 5 V, y puede dañarse en el proceso.

(fig.10-1dep.60en hoja de datos para ATmega32u4 . Purple garabatos míos.)

En una nota diferente. De la O.P .:

  

El mismo chip se puede ejecutar a 5v o 3.3v, so es tolerante a 5v [...]
  [énfasis mío, N.A.]

Hay una falla en este razonamiento. 5V tolerante significa que un IC puede usar una entrada de 5V mientras que se alimenta desde + 3.3V (o algún otro voltaje inferior a + 5V). Si el IC puede usar una entrada de 5V mientras se alimenta de una fuente de + 5V, eso no constituye una tolerancia de 5V.

Es debido a los diodos de protección de entrada. Cada pin tiene un diodo de polarización inversa (normalmente) de la entrada a Vcc. Si entra un pico de alto voltaje, el diodo lo conduce al riel en lugar de dañar el circuito de entrada real. Si alimenta el chip con 3.3V, una entrada de 5V enviará al diodo con una gran cantidad de corriente y lo dañará, y posiblemente el resto de los circuitos.

Sin embargo, puedes usar esto para tu ventaja, coloca una resistencia en serie con la entrada. Luego, cuando aplique 5 V, el diodo se encenderá y sujetará el voltaje a un nivel seguro, pero la resistencia limitará la corriente a algo seguro.

Tu otra opción es alimentar el chip con 5V. La hoja de datos dice que aceptará cualquier cosa por encima de 0.6 * Vcc como alta lógica, por lo que cualquier lectura de 3.0 V o alta se leerá correctamente. El método que sea mejor depende de la tensión de salida que desee.

Mire la tabla 28.1 Calificaciones máximas absolutas: en esa tabla, dice

"Voltaje en cualquier Pin excepto RESET con respecto a tierra ................................- 0.5V a VCC + 0.5V "

Habrá diodos de protección en los pines de E / S que evitarán que el voltaje en el pin salga de esos límites. El límite de "Vcc + 0.5" se aplica independientemente de Vcc.

Creo que esto se debe al diseño de la placa, ya que he trabajado principalmente con dispositivos de la serie MSP430G de Texas Instruments, puedes usar un oscilador interno para la sincronización o el cristal externo. Pero recientemente he estado trabajando con el Arduino. El MSP430 puede trabajar con unos pocos voltajes de 3.3V a 1.8V, sin embargo, la velocidad máxima del reloj se reduce con el voltaje de alimentación.

En el caso del Arduino Nano, por ejemplo, viene en 5V o 3.3V, tienen 2 diferencias cruciales.

1) El pin RAW está físicamente conectado a un regulador de voltaje lineal de 5V o 3.3V. 2) El cristal en un 5V Nano es 16MHz y en un 3.3V Nano es 8MHz