Tengo una señal binaria, 0V a 1.4V, que no puedo cambiar directamente. Qué circuitos (en una PCB) puedo usar para aumentar 1.4V a al menos 2.5V.
¿Necesito un transistor? ¿Supongo que estoy buscando un interruptor que se "cierre" cuando haya 1.4V? Soy un noob completo en electrónica, pero estoy bien en física y en entender las ecuaciones
Estás pidiendo un cambio de nivel lógico.
Hay chips empaquetados que hacen todo por ti, pero tampoco es difícil construir uno tú mismo a partir de partes discretas. Hay muchas formas de hacerlo, cada una con diferentes compromisos.
Me parece que este esquema, de AN10441 de NXP, es una manera bastante elegante de conseguir eso. función:
EsteesquemamuestraelcambiodenivellógicoenunbusI²C,quetienedoslíneasdeseñal.Sisolonecesitacambiarunalínea,solonecesitaunMOSFETydosresistenciaspull-up,unaensupuertaylaotraensudrenaje.Demanerasimilar,sinecesitacambiarmáslíneas,simplementeagregueunMOSFETyunparderesistenciasdepull-upacadalínea.
Paraelejemploquesemuestraenelesquema,conniveleslógicosde3,3Vy5V,funcionarácualquierMOSFETdepequeñaseñal,comoelubicuo2N7000.Sinembargo,lamayoríadelosMOSFETgenéricostienenunmáximodeVGS(th)demasiadoaltoparatrabajarconsunivellógicode1.4V.Tendráquebuscaralgomásespecializadocomoun
Los valores de las resistencias de pull-up (R p ) dependen algo de la aplicación, pero tendrán un amplio rango incluso en ese momento. 10 kΩ es un valor popular aquí, que ofrece una buena compensación entre velocidad, ruido y consumo de corriente. Pude ver el uso de un valor tan bajo como 1 kΩ en ciertas circunstancias, y los valores al Norte de 1 MΩ en otras.
La nota de la aplicación describe cómo funciona el circuito, pero parafraseando:
Al no estar conectado a la línea de datos, las resistencias de pull-up llevan la línea de datos al nivel lógico de bajo voltaje (V DD1) de un lado y nivel lógico de voltaje (V DD2 ) en el otro.
Cuando el lado de baja tensión baja la línea de señal, arrastra el pin de fuente del MOSFET hacia abajo. Como la compuerta está atada a un nivel alto, esto hace que el MOSFET se encienda cuando V GS pasa el umbral V GS (th) , por lo que conduce, arrastrando el lado de alto voltaje abajo, también.
Cuando el lado de alto voltaje quiere hacer lo mismo, es más complicado. Este esquema de circuito se basa en el hecho de que cada MOSFET tiene un diodo parásito incorporado, que se muestra en el símbolo MOSFET del esquema anterior. (El símbolo MOSFET no siempre se dibuja con el diodo parásito, pero siempre está ahí.) Al arrastrar el pin de drenaje hacia abajo, el lado de alto voltaje hace que se conduzca este diodo, lo que indirectamente arrastra el pin de origen del lado de bajo voltaje , haciendo que suceda lo mismo que en el caso anterior.
Esta tendencia del circuito a "viajar alto" por defecto puede no ser apropiada para todas las aplicaciones. Si alguna vez se puede desconectar un extremo y el dispositivo que se queda no está tirando de la línea de datos hacia abajo, la línea de datos pasará al nivel alto. Esto está bien para I²C, ya que el nivel lógico alto es la condición de inactividad normal. Si su línea de datos no funciona así, pero ninguno de los extremos puede desenchufarse y al menos un extremo siempre está tirando de la línea hacia abajo cuando quiere que la línea sea baja, este circuito seguirá funcionando.
Nota : Se corrigió el problema de inversión lógica
Segunda actualización : Rango de voltaje de salida fijo, usando MOSFET en lugar de BJT
Los conceptos básicos del problema tal como lo describió, parecen llamarse "modificadores de nivel lógico" o convertidor. La esencia es que tiene una señal de lógica digital (binaria) en un nivel de señal determinado y desea adaptarla a otro nivel de señal.
Las señales lógicas digitales normalmente se clasifican de acuerdo con la familia lógica original a la que pertenecen. Los ejemplos incluyen TTL (bajo: 0, alto: + 5V), CMOS (bajo: 0, alto: 5 a 15V), ECL (bajo: -1.6, alto: -0.75), LowV (bajo: 0V, alto: +3.3 ).
Idealmente, también deberías conocer el umbral de conmutación. E.g Niveles de tensión de la señal lógica que muestra los niveles de tensión lógica TTL en los dos primeros gráficos.
Si desea amplificar una señal lógica que es 0 o 1.4 V, entonces un solo transistor se puede configurar como un interruptor electrónico para que actúe como un convertidor de nivel.
(src:mctylr
En su aplicación, la salida es la salida de nivel 5V (0 o 5V dependiendo del estado bajo / alto) y M1 podría ser un transistor MOSFET de modo de mejora de canal N de señal pequeña común, el 2N7000 en TO-92 agujero pasante de plástico, y empaque SMT.
Los resistores R2 deben ser 330Kohms, (los detalles adicionales de los componentes del resistor no son críticos, por ejemplo, 1 o 5% de tolerancia, 1/8 a 1/4 vatios de capacidad están bien).
Los valores de resistencia de la resistencia no son particularmente críticos, elegí un valor estándar aproximado de modo que si M1 no conduce, la salida estará por debajo de ~ 0.8 V, mientras que cuando M1 es conductora (es decir, la entrada es 1.4 V, 'alto') entonces la salida será de aproximadamente 5V. Escogí el valor usando una simulación rápida de SPICE.
V3 es una fuente de voltaje de + 1.4V, y V2 es una fuente de voltaje de + 5V.
Los otros valores (tolerancia y vataje) son valores comunes de componentes de orificio pasante utilizados para seleccionar componentes del mundo real, pero no son críticos en esta aplicación.
Es un circuito muy simple y pequeño, que cuesta aproximadamente veinticinco centavos o menos por tres partes electrónicas comunes.
Como no mencionó ningún requisito de alta velocidad (es decir, velocidad de conmutación), esto debería funcionar en la mayoría de los casos simples.
He adoptado este enfoque de usar un MOSFET en lugar de un transistor de unión bipolar Como tuve problemas para hacer un solo BJT dar el swing de voltaje deseado al cambiar. Desde el punto de vista del diseño, lo bueno de los FET (y MOSFET) es que son dispositivos controlados por voltaje (en términos de un modelo de diseño), en lugar de controlados por la corriente como lo son los BJT.
Puede crear un modulador de nivel lógico (así se llama) con algunos componentes discretos (transistores y resistencias) o puede optar por una solución de un solo componente, es decir, un IC. La mayoría de los circuitos integrados no aceptan voltajes de entrada tan bajos como 1.4 V, pero encontré el FXLP34 de Fairchild, que sí lo hace. (Usted quiere el FXLP34P5X, las otras versiones tienen paquetes sin plomo y por lo tanto son más difíciles de soldar)
Diagrama de conexión:
Aesdondesesuministralaseñaldeentradadebajonivel,Yessuseñaldesalidade"alto nivel". Vcc1 es su conexión de 1.4 V, conecte el voltaje de salida requerido a Vcc (hasta 3.6 V).
El dispositivo puede ser difícil de obtener en cantidades bajas, tal vez un distribuidor pueda suministrar algunas muestras.
PD: sí, ese pequeño cursor también está presente en la imagen en la hoja de datos :-)
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Una parte alternativa, en caso de que el espacio PCB sea una prima: OnSemi NLSV1T34 está disponible en Damn Pequeño ™ 1.2 mm x 1 mm DFN . Para mortales también en SOT-353 .
Para cambiar el voltaje, puede usar un transformador confiable de cuerda manual. Vaya a una librería y recoja una copia del Manual de licencias de clase general de ARRL para radioaficionados. Te enseña cómo hacer eso.
Para el interruptor controlado por voltaje, Panasonic crea un IC llamado disparador basado en voltaje 1381. Está diseñado para apagar un interruptor cuando el voltaje cae por debajo de un cierto nivel (generalmente para apagar aparatos cuando la batería se agota). Está disponible de Solarbotics .
Si solo desea un interruptor que se cierre cuando la señal lógica sea de 1.4 V y se abra cuando sea de 0 V, necesitará muy poco:
El transistor se encenderá cuando el nivel lógico sea alto y se apagará cuando esté bajo. Puede conectar lo que quiera controlar entre la fuente de alimentación y el colector del transistor. Esto podría ser solo una resistencia si desea hacer una señal lógica que va entre la tierra y la fuente de alimentación, aunque la señal se invierta de la señal lógica de entrada. O podría ser un LED con resistencia limitadora de corriente apropiada en serie, o muchas otras cosas. Si la cosa que se está accionando puede ser inductiva, entonces se debe agregar un diodo desde el colector a la energía para capturar la corriente de retroceso cuando el inductor está apagado.
Esto pone aproximadamente 1 mA a través de la base del transistor cuando está encendido. Calculando una ganancia garantizada de aproximadamente 50 para el transistor, la salida es buena para hasta 50 mA para mantener el transistor funcionando como un interruptor.
La tensión de alimentación es independiente de los niveles lógicos de entrada, y solo necesita no superar la especificación Vce máxima del transistor, que es de 40 V en este ejemplo.
¿Tiene control sobre la forma de onda desde el lado de baja tensión? Si es así, tal vez se pueda usar un circuito doble de voltaje rectificador para cargar la bomba al voltaje más alto. El único problema con este enfoque es que necesita que la salida lateral de bajo voltaje pase de una señalización "alta / baja" a una señalización "portadora / no portadora".
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