Convierta la salida TTL del IC lógico en una salida capaz de controlar dispositivos de 50 ohmios

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Quiero proporcionar señales de activación del panel frontal con el microcontrolador dentro de mi dispositivo. La señal de activación se enviará a través de un cable coaxial de 50 ohmios a otro dispositivo con una entrada de 50 ohmios.

Una conexión directa sobrecargaría los controladores de pines de salida digital del controlador, por lo que estoy buscando algo como un IC amplificador de búfer. También me gustaría hacer que esta salida de disparador sea un poco a prueba de idiotas: cortocircuitarla no debería destruir nada. Mi idea fue poner una resistencia en serie con la salida final, con una resistencia suficiente para limitar la corriente en una situación de cortocircuito a la calificación máxima absoluta del controlador final. Por supuesto, esta resistencia debe ser pequeña, para seguir teniendo la mayor caída de voltaje en los dispositivos de 50 Ohmios conectados correctamente como sea posible. ¿Es el resistor en serie el enfoque correcto para hacer que la salida sea dura a prueba de cortocircuitos (los "fusibles" de PTC son demasiado lentos para eso, supongo)? Además, si alguien conecta un dispositivo de 1 MOhm, me gustaría que el pulso de disparo se apague de manera oportuna.

Hasta ahora, tengo estas tres ideas para amplificadores / controladores:

  • Use un transistor simple para permitir que fluya más corriente. Por ejemplo, el BC337 tiene una clasificación máxima de 500 mA y parece tener un buen tiempo de subida / caída. Conecte el colector a VCC, la base a través de la resistencia al pin del microcontrolador y el emisor (a través de la resistencia a prueba de idiotas) a la salida BNC. Parece demasiado fácil, ¿qué pasa? Supongo que el problema será con los dispositivos de 1 MOhm, porque no hay un menú desplegable. Una vez que el gatillo está alto, tomaría un tiempo bajar solo a través de 1 MOhm, ¿es correcto? ¿Tal vez usar la configuración del seguidor de emisor con 10kOhm o así, para permitir transiciones más rápidas a bajas?
  • Use el controlador de línea SN54ABT126 que parece que está diseñado para lo que quiero hacer. Pero la salida de corriente máxima en alto nivel es de -32 mA, que no es suficiente para una resistencia de prueba de idiotas de 50 Ohm + si no me equivoco. No he encontrado otros dispositivos como los que pueden proporcionar corrientes notablemente más altas. Todos parecen estar optimizados para el hundimiento de corrientes altas en niveles bajos, en lugar de fuentes altas ...
  • Use una matriz de darlington como ULN200x. Esta parece ser la salida fácil para controlar corrientes más altas con pines de salida digital, pero sus especificaciones de temporización no son tan buenas (~ µs). Además, podrían tener el mismo problema con retrasos altos y bajos en las transiciones que la sugerencia del FC337 anterior.

Me gustaría hacer comentarios sobre esas tres ideas, así como, por supuesto, "la forma correcta de hacerlo".

Alguna información que podría ser interesante: Estoy apuntando a tiempos de conmutación (y tiempos de subida / caída) inferiores a 100 ns cuando se conecta un dispositivo de 50 ohmios. Tengo VCC + 5V fácilmente disponible, y con un poco de esfuerzo adicional de +6 V y +12 V. Necesito dos salidas de activación, por lo que me gustaría evitar los IC de búfer con > 8 canales. Me gustaría alcanzar un alto nivel de > = 3V en el dispositivo de 50 ohmios (que debería activar correctamente cualquier dispositivo, ¿verdad?)

    
pregunta DerManu

4 respuestas

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Puede usar un controlador MOSFET como el TC4427 con una resistencia de la serie de 47Ω. La resistencia limitará suficientemente la potencia para proteger la salida.

Tenga en cuenta que con una resistencia de salida de 50Ω, el voltaje en una entrada de alta impedancia será el doble que en una entrada de 50Ω.

Lo que realmente necesita depende del dispositivo que toma la señal como entrada.

    
respondido por el starblue
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ETA - Lamentablemente, tengo que declarar que lo siguiente (correspondiente a la opción 1) está equivocado . Pensándolo bien, he llegado a la conclusión de que el enfoque básico no cumple con el requisito de conducir una carga de 1 Mohm, y no se puede hacer para hacerlo. Esas almas que me votaron probablemente deberían reconsiderar.

Con sus requisitos, esto debería ser bastante sencillo.

1 - Opción A. Puede hacer esto fácilmente, pero necesita usar un transistor PNP, no un NPN.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

La única cosa a tener en cuenta es que este controlador invierte la señal. Además, la entrada realmente debería proporcionar un máximo de 5 voltios. Si lo desea, puede reducir R2 un poco para aumentar el voltaje de alto nivel, pero cuanto más lo haga, mayor será la posibilidad de destruir accidentalmente el transistor si corta la salida a tierra (esto puede suceder fácilmente si lo conecta a su carga mientras la salida está activa.)

ETA: olvidé abordar el requisito de que el circuito sea capaz de manejar una carga de alta impedancia (1 Mohm). Mi error. Esto se puede hacer con un enfoque ligeramente no estándar de lo que puede conducir TTL.

simular este circuito

Esto requiere 6 voltios para obtener 3 voltios de salida en 50 ohmios, y conducirá una carga de alta impedancia a 6 voltios, e impulsará la alta impedancia con poco timbre usando un cable coaxial de 50 ohmios (ya que la salida es ahora Fuente terminada a 50 ohmios). Si los 6 voltios en 1 Meg no son aceptables, el suministro de 6 voltios puede reducirse a 5, pero entonces la carga de 50 ohmios solo irá a aproximadamente 2,4 voltios. El voltaje agregado en la entrada TTL debe limitarse de manera segura por la combinación de la resistencia de base y el diodo. Casi todos los TTL manejarán esto con gracia.

Heh: en realidad, esto sirve como un buen ejemplo de cómo los diseños comienzan de manera simple y luego se vuelven más y más complejos.

Opción 2 - Eso es fácil. Solo paralelo los 4 dispositivos en cada paquete. La capacidad de corriente total se convierte en ~ 120 mA, que es suficiente. Este enfoque funciona porque los 4 canales en un paquete están bastante bien emparejados en términos de comportamiento, y están conectados térmicamente, por lo que un canal no puede calentarse más que los otros y comenzar a acapararse. Probablemente podría salirse con la suya usando solo 2 canales, obteniendo 2 señales de controlador de un solo paquete.

Opción 3: lo siento, tus temores están justificados y será "difícil" que algo como un ULN2003 funcione como quieres.

    
respondido por el WhatRoughBeast
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Esto debería hacerlo:

V2 es su fuente lógica de 5 V, R3 es su impedancia de fuente de 50 ohmios, R4 es su carga de 50 ohmios y la lista de circuitos de LTspice es here si quieres jugar con el circuito.

    
respondido por el EM Fields
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La forma más sencilla de hacerlo es usar un seguidor de emisor NPN con el colector conectado a Vcc a través de una resistencia de 10 ohmios (para protección), la base conectada a su salida digital y el emisor directamente conectado a la salida BNC (sin ninguna resistencia intermedia). La conexión de una carga de 50 ohmios a través de un cable de 50 ohmios transmitirá señales TTL con buena fidelidad. De hecho, esta idea (robada de The Art of Electronics) es útil con señales de hasta aproximadamente 2 ns de tiempo de vuelo utilizando transistores de 300 MHz. Para proteger la unión B-E del transistor contra el voltaje inverso, se puede usar un diodo anti-paralelo .

    
respondido por el Alan

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