Protección de circuito de pinza de entrada digital

Esto es todo lo que necesitas:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

esto también elimina el problema de que un alto voltaje en la entrada elevará su VCC local.

Cuando se ingresa < -0.6 V D1 conducirá y limitará GPIO a -0.6 V, R2 limita la corriente, su entrada GPIO podrá manejar esto (¡también tiene diodos de protección de entrada!)

Cuando se ingresa > -0.6 V pero < 3.9 V D1 no hace nada, GPIO también feliz

Cuando se ingresa > 3.9 V D1 realizará, R2 limitará cualquier entrada actual, GPIO estará feliz.

Alguien se quejó de que esto no funcionaría pero era demasiado perezoso para explicar por qué, pero yo mismo lo descubrí:

Aparentemente pasé por alto que los zenerdiodes de 3.9 V se filtran mucho a la inversa, así que reduje R1 a 10 kohm. Si eso aún no lo soluciona, entonces podría reemplazar el zenerdiode con 4 a 5 diodos estándar en serie, vea el segundo esquema.

Las pautas generales que se dan generalmente están bien

BUT

Usted NO DEBE exceder el Vdd con cualquier tipo de capacidad de unidad.
El 3V9 que usted cita es un valor MÁXIMO ABSOLUTO y su controlador puede irse bien si lo aplica durante la operación. Mire la hoja de datos en la sección "condiciones de operación típicas" y vea qué límites hay. En muy pocas hojas de datos, probablemente escritas por personal de mercadotecnia o el personal de limpieza de oficinas, pueden decir que 0.2V o 0.3V fuera de los rieles están bien, PERO más de 0. poco es peligroso. Los diseñadores reales [tm] dicen 0.0V fuera de los rieles en sus hojas de datos.
La experiencia sugiere que el 1M que mostró para R1001 es una buena idea si DEBE tener Vin > Vdd. Todavía no es maravilloso, pero con mayor frecuencia será más confiable.

Algunas personas argumentan durante mucho tiempo que la conducción del diodo del cuerpo a pequeñas corrientes durante la operación está bien. Escúchelos si no le importan los niveles comerciales de confiabilidad.

La corriente en los diodos del cuerpo por lo general fluye hacia el sustrato de IC y puede terminar en los nodos que generalmente no tienen alimentación y pueden desencadenar una acción FET falsa donde normalmente no existe un FET y pueden hacer ruido hasta el ADCS. Estos efectos son insidiosos e impredecibles y pueden ser fatales para la confiabilidad del diseño. Muchas partes "duras de RAD" (las paga en oro) y algunas otras pueden diseñarse para abordar específicamente estos problemas, pero la gran mayoría no lo está.

SI las pinzas de diodo permiten que el voltaje de entrada siempre sea > = Vin_high_min y
< = Vdd_min_actual
(y equivalente para Vin low) para todos los legales y probables Vin high (y low) durante la operación, por lo tanto, será mejor que cortar con Murphy.

El requisito de una corriente de entrada máxima de +/- 300 nA significa que debe sujetar la tensión de entrada dentro de aproximadamente +/- 100 mV de los rieles de suministro (dependiendo del rango de temperatura). Si realmente necesita esta especificación (por ejemplo, para garantizar operación normal durante los picos de entrada), necesitará una mejor sujeción que algunas resistencias y diodos.

Sugiero sujetar las entradas con una resistencia en serie y diodos a tierra y un regulador de derivación como el TL431, luego una resistencia en serie a un búfer CMOS. El búfer no excederá los voltajes de suministro en su salida y la mayoría puede soportar varios mA en la entrada sin un mal funcionamiento importante (pueden consumir más corriente de suministro pero no se engancharán).

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Un requisito más normal es +/- 300 mV, pero aún así no se puede cumplir fácilmente con algunas partes discretas.

Un requisito considerablemente relajado es +/- 300mV o +/- 100mA máx. No se espera una operación normal durante condiciones transitorias y es posible que se requiera un reinicio para restablecer la operación normal. En particular, la precisión analógica y la funcionalidad a menudo se ven interrumpidas por este tipo de cosas.

En tal caso, es posible que pueda usar una resistencia de serie simple como 100K (usando la red de protección interna en el chip). Se debe tener cuidado de que la corriente a través de la resistencia no aumente la tensión de alimentación cuando es positiva.

Preste atención a las precauciones de Russell: ignorar las especificaciones es una buena manera de meterse en problemas graves. Sin embargo, casi siempre es casi imposible mantener los voltajes de E / S de todos los chips dentro de los rieles de suministro en condiciones transitorias.

Los primeros chips CMOS tenían una inmunidad de enganche muy pobre y un pequeño pico por debajo o por encima de los rieles de suministro haría que fallaran espectacularmente. En estos días, el SCR parasitario gigante que vive dentro de la mayoría de los chips CMOS no militares (SOS es una excepción) ha sido domado en su mayoría y tiende a causar un mal comportamiento más sutil a menos que realmente los golpee con una corriente alta de muchas decenas de mA. Aún para las aplicaciones espaciales, tenemos que considerar tales grandes eventos individuales y recuperarlos.