Podsumowane rozwiązanie:
- Pojedynczy tranzystor i 3 oporniki przyjmą sygnał 0 V „5 V lub więcej” i wytworzą wyjście 5 V / 0 V. W przypadku przykładowej wartości rezystora obciążenie sygnału wynosi około 80 uA przy 5 V i 250 uA przy 15 V. W razie potrzeby można to zmniejszyć do 8 uA / 25 uA, a nawet w razie potrzeby obniżyć. (Większa wersja schematu poniżej).
Rezystor 390 Ω i zener 4V7 zrobią to, co chcesz, pod warunkiem, że możesz tolerować obciążenie prądem wejściowym 25 mA.
Zastosowanie wzmacniacza operacyjnego pozwala na nieco lepsze wyniki, ale rozwiązanie z jednym tranzystorem powinno być całkowicie odpowiednie.
NIGDY nie pozwól, aby dioda zaciskająca / ochronna układu scalonego przewodziła prąd podczas normalnej pracy. Zapraszasz do zawodności i nieoczekiwanej i prawdopodobnie nieoczekiwanej operacji przez wszystkie dni użytkowania produktu. Wykonanie tego podczas normalnej pracy zawsze narusza warunki arkusza danych.
- MOŻESZ uciec od kilku lub nawet kilku dziesięciu uA i możesz WYBRAĆ, że uciekłeś z ich użycia do przenoszenia 100 uA. KAŻDA aplikacja, która używa diod zabezpieczających do przenoszenia ponad połowy powiewu prądu podczas normalnej pracy, narusza specyfikacje arkusza danych i zaprasza Murphy'ego na lunch.
Wyniki są nieprzewidywalne.
Nie zrobiłby tego żaden profesjonalny projekt .
Notatki aplikacji, które zalecają, są zwykle nieprofesjonalne.
Sekcja na końcu tej odpowiedzi.
Rozwiązanie z pojedynczym tranzystorem:
Wejście jest pokazane jako 5-15 V, ale wszystko powyżej około 4 V. będzie działać.
Gdy vin = 4 V Vbase = R2 / (R1 + r2) x 4 V = 0,6 V.
Jest to teoretycznie wystarczające, ale przy 5 V masz więcej niż wystarczającą moc.
Przedstawione wartości R1 i R2 są sugestiami.
Można zastosować wartości np. 100k i 560 k, jeśli zastosuje się odpowiedni R3 i wysoki beta tranzystor.
Wyjście jest odwrotne do wejścia. tj. Vout jest niski, gdy Vin jest wysoki.
R3 może wynosić 10 000 lub cokolwiek innego.
Q1, aby dopasować. Użyłbym odpowiednika BC337 lub SMD (BC817?)
Jeśli pożądany jest bardzo niski prąd wejściowy, R1 i R2 można znacznie zwiększyć z pewną ostrożnością. np. przy R1 = 1 megahm prąd wejściowy wynosi około 15 uA przy 15 V i 5 uA przy 5 woltach. Jeśli tranzystor Q1 ma wzmocnienie prądu 100 (bardzo bezpieczne dla np. BC337-40), to Icollector = 500 uA, więc dla przesunięcia 5 V R3> = 10k, powiedzmy, że 22k w górę jest OK.
Niezwykle cenny fakt na temat dzielników rezystancyjnych !!!
Nieco doceniony jest fakt, że stosunek między dwiema wartościami rezystorów N umieszczonymi w odstępach od standardowej skali rezystorów jest prawie stały.
Jest to domyślnie związane ze sposobem wybierania wartości skali.
Wartości rezystora E12 wynoszą
1
1,2
1,5
1,8
2,2
2,7
3,3
3,9
4,7
5,6
6,8
8,2
(10, 12, 15 ...)
12 wartości, a następnie seria powtarza skalę 10 razy większą.
Tak więc - wartości 56k i 10k, które pokazałem dla R2 i R1, różnią się o 8. tzn. zacznij od wartości 1 powyżej i policz 9 miejsc, a otrzymasz 5,6
DOWOLNE dwie wartości 9 osobno mają ten sam stosunek (w granicach tolerancji skali) i mogą być użyte do utworzenia w przybliżeniu równoważnego dzielnika.
np. dowolny z 56k / 10k, 68k / 12k, 82k / 15k 100k / 18k itp.
Dioda Zenera + opornik zrobi to, co chcesz, o ile obciążenie obwodu wejściowego jest dopuszczalne. Jeśli chcesz zmniejszyć obciążenie, lepsza byłaby konstrukcja oparta na opamp.
Na stronie 350 arkusza danych podaje wysokie i niskie poziomy napięcia wejściowego. Który poziom odpowiada kolorowi zależy od używanego styku wejściowego, ale najbezpieczniejsza wartość wynosi> = 0,8 x Vdd lub przy Vdd = 5 V, Vinhi> = 4 V.
Arkusz danych zauważa również, że Vin nie może być większy niż Vdd + 0,3 V MAKSYMALNA ABSOLUTNA (nawet jeśli nie działa poprawnie), a w praktyce wszystko powyżej Vdd byłoby ryzykowne.
OSTRZEŻENIE:
Zalecenie Curd, aby użyć zacisku diodowego do Vdd jest powszechną praktyką, ale jest bardzo ryzykowne, ponieważ BĘDZIE wprowadzać prąd do układu scalonego w miejscach niezamierzonych przez producenta podczas normalnej pracy. Wyniki będą się różnić i będą nieprzewidywalne. Zastosowanie Shottky'ego zamiast diody krzemowej sprawia, że jest to mniej ryzykowne, ale nadal niewskazane i narusza nawet absolutne maksimum specyfikacji producenta.
Zacisk Zenera:
Ten prosty obwód może być wystarczający.
Ważne jest, aby upewnić się, że Vout zawsze spełnia Twoje wymagania. Wiele osób używa diody Zenera xx Volt i zakłada, że otrzyma XX woltów. Przy niskich prądach jest to często dalekie od prawdy. Poniższe krzywe pokazują napięcie zenera wraz z prądem dla typowych zenerów. Zauważ, że zener 4V7 wymaga około 1 mA prądu, aby doprowadzić go powyżej 4V. Jeśli projektujemy dla minimum 2 mA wszystko powinno być dobrze. Daje to być może nieoczekiwany wynik.
5 V in. I = 2 mA. Oczekiwany Vzener = 4V2.
R = (5 V - 4,2) / 0,002 A = 0,8 / 0,002 = 400 omów.
Powiedz 390 omów = standardowa wartość rezystora E12.
Przy napięciu 15 V spodziewamy się, że prąd będzie WYDAJNY (15-5) / 400 = 25 mA.
25 mA może być więcej niż chcesz.
Niższy zakres Vin pozwoli na niższy zakres Imin-Imax, a Vin min kilka woltów powyżej 5 V również bardzo by pomógł.
Moc rezystora = V x I = (15-5) x 25 mA = 250 mW = 500 mW rezystor.
Krzywe napięcia prądu Zenera V02 x2.jpg
Przykładowy arkusz danych Zenera
DIODY OCHRONNE:
Wiele osób nie zdaje sobie sprawy z rozróżnienia w arkuszu danych między ocenami „absolutne maksimum” a zalecanymi warunkami pracy lub ignoruje je.
Bezwzględne maksymalne wartości znamionowe to takie, które gwarantują przetrwanie urządzenia bez uszkodzeń. Prawidłowe działanie nie jest gwarantowane.
Odpowiedni PIC pozwala Vdd + 0,3 V na swoich pinach jako absolutna maksymalna ocena. Działanie nie jest gwarantowane w tym stanie.
Większość arkuszy danych wyraźnie precyzuje, że podczas normalnej pracy napięcia wejściowe nie powinny przekraczać uziemienia do zakresu Vdd. Ten arkusz danych może, ale nie musi, znajdować się na kilkuset stronach. Nadal jest to niewłaściwe.
Wiele osób uważało, że obawy dotyczące prądów diod ochronnych są bezpodstawne. Tylko niektórzy z nich zrujnowali dzień, w którym tak myśleli, a większość z nich prawdopodobnie przeżyła to, aby to zrobić lub nie :-).
Zwróć uwagę, że (zła) notatka dotycząca zastosowania Atmela używa tutaj rezystora 1 megohm (podłączonego do sieci prądu przemiennego!), A notatka aplikacji Microchip tutaj - rys. 10-1 10-2 ma co najmniej łaskę powiedzieć „... Prąd przez diody zaciskowe powinny być małe (w zakresie mikroamperów). Jeśli prąd przez diody zaciskowe staje się zbyt duży, ryzykujesz zatrzaśnięcie części. ” Atmosfery setki uA NIE są „w zakresie mikroamperów”.
ALE zatrzask to najmniejszy z twoich problemów. JEŻELI zatrzaśniesz część (działanie SCR wywołane przez prądy w podłożu układu scalonego), układ scalony często zmienia się w palącą ruinę i zdajesz sobie sprawę, że coś może być nie tak.
Problem z prądami diod ciała występuje wtedy, gdy NIE dostaniesz natychmiastowej ruiny palenia. Dzieje się tak, że układ scalony nigdy nie został zaprojektowany do przyjmowania prądu między pinem wejściowym a podłożem - warstwą, na której układ jest układany. Kiedy podnosisz Vin> Vdd, bieżący efekt wypływa właściwie z ICV do fantomowej bajki, której iC nie jest świadomy, a projektant tego nie zrobił i zwykle nie mógł zaprojektować. Kiedy już masz małe potencjometry, które nigdy nie są normalnie ustawione, a prąd może przepływać z powrotem do trybów sąsiednich obwodów, niezupełnie sąsiednich węzłów, a nawet do odległych lokalizacji w zależności od tego, jak duże są prądy i jakie napięcia są ustawione. Powodem, dla którego trudno to opisać i określić, jest to, że jest całkowicie nieokreślony i zasadniczo nie można go przypisać. Jednym z efektów jest wyrzucenie prądów do pływających węzłów, które nie mają formalnej ścieżki wyjściowej. Mogą one działać jak bramki dla FET - formalnych lub przypadkowych, które włączają się lub wyłączają półirandomowe części twojego obwodu. Które części? Kiedy? Jak często? Jak długo? Jak ciężko? Odpowiedź - kto może powiedzieć / nikt nie może powiedzieć - jego nieprojektowane jest nieoznaczone.
P: Czy to się faktycznie dzieje?
Odp .: O tak!
P: Czy widziałem, jak to się dzieje?
Odp .: Tak.
Rozpocząłem coś, co obecnie okazało się ponad 10-letnią krucjatą, aby uświadomić ludziom to (choć powinienem być tego świadom) po tym, jak bardzo mnie ugryzł.
Miałem stosunkowo prosty asynchroniczny obwód szeregowy, który nie spowodował końca konfliktu. Działanie procesora było przerywane lub pół losowe. Kod czasami nie działał poprawnie. Nic nie było stabilne. Problem? Oczywiście przewodnictwo diody ciała. Skopiowałem prosty obwód z noty aplikacyjnej dostarczonej z produktem i odeszliśmy.
Jeśli zrobisz to bez należytej staranności, to cię ugryzie.
Jeśli zrobisz to z rozwagą i inteligencją, może cię nie ugryźć. Ale może.
Jest to podobne do przejeżdżania przez linię środkową do ciągłego ruchu, aby wyprzedzić - odbywa się to ostrożnie i niezbyt często i pozostawiając wystarczająco dobre marginesy, zwykle nie umrzesz. Jeśli to zrobisz, prawdopodobnie nie będziesz zaskoczony :-). Podobnie jest z przewodnictwem diody ciała. „Zakres mikroamperów” mikroczipów może być OK. 1 megohm Atmela z sieci to wypadek, który czeka na Ciebie. Dopasuj się.
