Підвищення напруги

У мене є бінарний сигнал від 0 до 1,4 В, який я не можу змінити безпосередньо. Яку схему (на друкованій платі) можна використовувати, щоб збільшити 1,4 В принаймні до 2,5 В.

Чи потрібен транзистор? Я думаю, я шукаю вимикач, який "закриється", коли буде 1,4 В? Я повний ноб в галузі електроніки, але я добре в фізиці і розумію рівняння

Ви просите змінити логічний рівень.

Є упаковані мікросхеми, які роблять все за вас, але також не важко сконструювати себе з дискретних деталей. Існує багато способів зробити це, кожен з яких має різні компроміси.

Я вважаю, що це схематично, з AN10441 NXP Semiconductors, як дуже елегантний спосіб отримати цю функцію:

Ця схема показує логічний перемикач рівня на шині I²C, яка має дві сигнальні лінії. Якщо вам потрібна лише одна зміщена лінія, вам знадобиться лише один MOSFET і два підтягувальні резистори, один на його воротах, а другий на зливі. Аналогічно, якщо вам потрібно змістити більше ліній, вам просто додати MOSFET і пару підтягуючих резисторів до кожної лінії.

Для прикладу, показаного на схемі, з логічними рівнями 3,3 В і 5 В працюватиме будь-який малосигнальний MOSFET, наприклад, всюдисущий 2N7000. Більшість загальних MOSFET мають максимум V _{GS (го),} щоб працювати з вашим логічним рівнем 1,4 В, проте. Вам доведеться звернутися до чогось більш спеціалізованого, наприклад, Vishay TN0200K або Zetex (Diodes, Inc.) ZXMN2B14FH .

Значення підтягуючих резисторів (R _p ) дещо залежать від застосування, але навіть тоді вони матимуть широкий діапазон. 10 кОм тут є популярним значенням, що дає хороший компроміс між швидкістю, шумом та поточним витягом. Я міг бачити, як за певних обставин використовується значення, яке становить 1 кОм, а в інших - на північ від 1 МОм.

У примітці програми описано, як працює схема, але перефразовуючи:

• Немає приєднаного до зміщення лінії передачі даних, піднімаючі резистори приводять лінію даних до логічного рівня низької напруги (V _DD1) з одного боку і логічного рівня високої напруги (V _DD2 ) з іншого.

• Коли сторона низької напруги знижує лінію сигналу вниз, вона перетягує вихідний контакт MOSFET. Оскільки затвор високий, це призводить до включення MOSFET, коли V _GS переходить порог V _{GS (го)} , тому він проводить, перетягуючи також високовольтну сторону вниз.

• Коли сторона високої напруги хоче зробити те саме, це складніше. Ця схема схеми спирається на те, що кожен MOSFET має вбудований в нього паразитарний діод, який зображений у наведеному вище символі MOSFET. (Символ MOSFET не завжди намальований паразитним діодом, але він завжди є.) Перетягуючи зливний штифт вниз, високовольтна сторона викликає цей діод, що опосередковано тягне стовбур джерела низької напруги вниз , спричиняючи те саме, що і в попередньому випадку.

Така схильність схеми до "їзди на висоті" за замовчуванням може бути не підходящою для всіх програм. Якщо один кінець може коли-небудь відключитися, а пристрій, що залишився підключеним, активно не тягне лінію даних вниз, лінія даних перейде на високий рівень. Це добре для I²C, оскільки високий логічний рівень - це нормальний режим холостого ходу. Якщо ваша лінія даних не працює так, але жоден кінець не може бути відключений, і принаймні один кінець завжди активно тягне лінію вниз, коли хоче, щоб лінія була низькою, ця схема все одно буде працювати.

Примітка : виправлена ​​проблема логічної інверсії.

2-е оновлення : фіксований діапазон вихідної напруги, використовуючи MOSFET, а не BJT

Основи проблеми, як ви її описали, здається, називаються або "перемикачем логічного рівня", або перетворювачем. Суть полягає в тому, що у вас є цифровий логічний (бінарний) сигнал на заданому рівні сигналу, і ви хочете скористатися його адаптацією до іншого рівня сигналу.

Цифрові логічні сигнали, як правило, класифікуються відповідно до вихідного логічного сімейства, до якого вони належать. Приклади включають TTL (низький: 0, високий: + 5V), CMOS (низький: 0, високий: 5 до 15 В), ECL (низький: -1,6, високий: -0,75), LowV (низький: 0 V, високий: +3,3 ).

В ідеалі ви також повинні знати про поріг перемикання. Наприклад, рівні напруги логічного сигналу, які показують рівні логічної напруги TTL в перших двох графіках.

Якщо ви хочете посилити логічний сигнал, який дорівнює 0 або 1,4 В, один транзистор може бути налаштований як електронний перемикач, щоб діяти як перетворювач рівня.

(src: mctylr )

У додатку вихід вихід 5V рівня (0 або 5 в залежності від низького / високого статусу) і M1може бути загальним слабкого сигналу N-каналу в режимі збагачення польовий МОП - транзистор, то 2N7000 в TO-92 пластикові наскрізний отвір, і Упаковка SMT.

Резистори R2повинні бути 330 кОм (додаткові деталі резистора не є критичними, наприклад, 1 або 5% допуску, 1/8 до 1/4 Вт нормально).

Значення опору резистора не є особливо критичними, я вибрав приблизне стандартне значення, так що якщо M1його не проводять, то вихід буде нижче ~ 0,8 В, а коли M1проводиться (тобто вхід 1,4 В , "високий"), то вихід буде приблизно 5В. Я вибрав значення за допомогою швидкого SPICE-моделювання.

V3є джерелом напруги + 1,4 В і V2є джерелом напруги + 5 В.

Інші значення (допуск та потужність) є загальними значеннями компонентів наскрізних отворів, які використовуються для вибору компонента реального світу, але не є критичними в цій програмі.

Це дуже простий і невеликий контур, який коштує приблизно двадцять п’ять копійок або менше на три поширені електронні частини.

Оскільки ви не згадали жодних швидкісних вимог (тобто швидкості перемикання), то це має спрацювати у більшості простих випадків.

Я прийняв такий підхід використання MOSFET, а не біполярного транзистора, оскільки у мене виникли проблеми з тим, щоб один BJT дав потрібний розмах напруги при перемиканні. З дизайнерської точки зору, приємним у FETs (та MOSFET) є те, що вони є пристроями, керованими напругою (з точки зору проектної моделі), а не керованими струмом як BJT.

Ви можете побудувати логічний перемикач рівня (так це називається) з кількома дискретними компонентами (транзисторами та резисторами) або ви можете перейти до однокомпонентного рішення, тобто ІМС. Більшість ІС не братиме вхідні напруги , як низько як 1,4 V, але я знайшов Fairchild в FXLP34 , який робить. (Ви хочете, щоб FXLP34P5X, інші версії мають пакети без свинцю, і тому їх важче спаяти)
Схема підключення:

A , де ви подаєте низькорівневий вхідний сигнал, Y - ваш вихідний сигнал високого рівня. Vcc1 - це ваш 1,4 В з'єднання, підключіть необхідну вихідну напругу до Vcc (до 3,6 В).
Пристрій може бути важко дістати в невеликій кількості, можливо, дистриб'ютор може поставити кілька зразків.

PS: так, цей крихітний курсор також присутній на зображенні в аркуші :-)

редагувати
альтернативну частину, якщо простір на друкованій платі є преміум: OnSemi NLSV1T34 доступний у форматі DFN Small ™ 1.2mm x 1mm DFN . Для смертних також у СОТ-353 .

Для зміни напруги ви можете використовувати надійний ручний трансформатор. Зайдіть до книжкового магазину та візьміть копію посібника з ліцензії на загальний клас ARRL для радіостанції. Це вчить, як це зробити.

Для перемикача, керованого напругою, Panasonic робить ІМС, який називається тригером на основі напруги 1381. Він призначений для вимкнення вимикача, коли напруга падає нижче певного рівня (як правило, для вимкнення гаджетів, коли акумулятор вмирає). Він доступний від Solarbotics .

Якщо ви просто хочете перемикач, який закривається, коли логічний сигнал становить 1,4 В, і відкривається, коли він 0В, то вам потрібно дуже мало:

Транзистор увімкнеться, коли логічний рівень високий, а вимкнений - низький. Ви можете підключити все, що ви хочете контролювати, між блоком живлення та колектором транзистора. Це може бути просто резистором, якщо ви хочете зробити логічний сигнал, який йде між землею і подачею, хоча сигнал буде інвертований від вхідного логічного сигналу. Або це може бути світлодіод з відповідним обмежувальним струмом резистором послідовно, або багато іншого. Якщо річ, що ведеться, може бути індуктивною, тоді слід додати діод від колектора для живлення, щоб вловлювати струм відкату при відключенні індуктора.

Це ставить близько 1 мА через основу транзистора при включенні. Зважаючи на гарантоване посилення транзистора близько 50, вихід хороший до 50 мА, щоб транзистор працював як комутатор.

Напруга живлення не залежить від вхідних логічних рівнів, і лише воно не повинно перевищувати максимальну характеристику Vce транзистора, що становить 40В у цьому прикладі.

У вас є контроль над сигналом з боку низької напруги? Якщо так, можливо, для заряджання насоса до вищої напруги може бути використаний подвійний контур напруги випрямляча. Єдиний підхід при такому підході полягає в тому, що вам потрібно, щоб бічний вихід низької напруги переходив від сигналу "високий / низький" до сигналізації "несучий / несучий".