Tegangan Meningkat

Saya memiliki sinyal biner, 0V ke 1.4V, yang tidak dapat saya ubah secara langsung. Apa sirkuit, (pada PCB) yang dapat saya gunakan untuk meningkatkan 1.4V ke setidaknya 2.5V.

Apakah saya memerlukan transistor? Saya kira saya sedang mencari saklar yang akan "menutup" ketika ada 1.4V? Saya seorang noob di bidang elektronik, tapi saya baik-baik saja di bidang fisika dan memahami persamaannya

Anda meminta pengalih level logika.

Ada chip yang dikemas yang melakukan segalanya untuk Anda, tetapi juga tidak sulit untuk membuat sendiri dari bagian yang terpisah. Ada banyak cara untuk melakukannya, masing-masing dengan pengorbanan yang berbeda.

Saya menemukan skema ini, dari NXP Semiconductors ' AN10441 menjadi cara yang cukup elegan untuk mendapatkan fungsi itu:

Skema ini menunjukkan shifter level logika pada bus I²C, yang memiliki dua garis sinyal. Jika Anda hanya perlu satu saluran bergeser, Anda hanya perlu satu MOSFET dan dua resistor pull-up, satu di gerbang dan yang lainnya di saluran pembuangannya. Demikian pula, jika Anda membutuhkan lebih banyak garis bergeser, Anda cukup menambahkan MOSFET dan sepasang resistor pull-up untuk setiap baris.

Untuk contoh yang ditunjukkan dalam skema, dengan level logika 3,3 V dan 5 V, setiap sinyal kecil MOSFET akan berfungsi, seperti 2N7000 di mana-mana. Kebanyakan MOSFET generik memiliki V _{GS (th)} maksimum terlalu tinggi untuk bekerja dengan tingkat logika 1,4 V Anda. Anda harus melihat sesuatu yang lebih khusus seperti Vishay TN0200K atau Zetex (Diodes, Inc.) ZXMN2B14FH .

Nilai-nilai resistor pull-up ( _Rp ) agak tergantung pada aplikasi, tetapi akan memiliki rentang yang luas bahkan saat itu. 10 kΩ adalah nilai populer di sini, memberikan tradeoff yang baik antara kecepatan, kebisingan, dan undian saat ini. Saya bisa melihat menggunakan nilai serendah 1 kΩ dalam keadaan tertentu, dan nilai Utara dari 1 MΩ pada yang lain.

Catatan aplikasi menjelaskan cara kerja sirkuit, tetapi untuk parafrase:

• Dengan tidak ada apa pun yang melekat pada jalur data yang sedang bergeser, resistor pull-up membawa jalur data ke level logika tegangan rendah (V _DD1) di satu sisi dan level logika tegangan tinggi (V _DD2 ) di sisi lain.

• Ketika sisi bertegangan rendah membawa garis sinyal ke bawah, itu menyeret pin sumber MOSFET ke bawah. Karena gerbang diikat tinggi, ini menyebabkan MOSFET untuk hidup ketika V _GS melewati ambang V _{GS (th)} , sehingga melakukan, menyeret sisi tegangan tinggi ke bawah juga.

• Ketika sisi tegangan tinggi ingin melakukan hal yang sama, itu lebih rumit. Skema rangkaian ini bergantung pada fakta bahwa setiap MOSFET memiliki dioda parasit yang dibangun di dalamnya, yang ditunjukkan dalam simbol MOSFET skema di atas. (Simbol MOSFET tidak selalu digambarkan dengan dioda parasitik, tetapi selalu ada di sana.) Dengan menyeret pin drain ke bawah, sisi tegangan tinggi menyebabkan dioda ini melakukan, yang secara tidak langsung menyeret pin sumber sisi tegangan rendah ke bawah , menyebabkan hal yang sama terjadi seperti pada kasus sebelumnya.

Kecenderungan rangkaian "naik tinggi" ini secara default mungkin tidak sesuai untuk semua aplikasi. Jika salah satu ujungnya terputus dan perangkat yang terhubung tidak aktif menarik jalur data ke bawah, jalur data akan menuju ke tingkat tinggi. Ini bagus untuk I²C, karena level logika tinggi adalah kondisi siaga normal. Jika jalur data Anda tidak berfungsi seperti itu, tetapi kedua ujungnya tidak dapat dicabut dan setidaknya satu ujung selalu secara aktif menarik garis ke bawah ketika menginginkan garis menjadi rendah, sirkuit ini akan tetap berfungsi.

Catatan : Masalah inversi logika terkoreksi.

Pembaruan ke-2 : Kisaran tegangan output tetap, menggunakan MOSFET daripada BJT

Dasar-dasar masalah seperti yang telah Anda gambarkan, tampaknya disebut sebagai "pengalih level logika" atau konverter. Intinya adalah bahwa Anda memiliki sinyal logika digital (biner) pada tingkat sinyal tertentu, dan Anda ingin menggunakannya menyesuaikan dengan level sinyal lain.

Sinyal logika digital biasanya diklasifikasikan menurut keluarga logika aslinya . Contohnya termasuk TTL (rendah: 0, tinggi: + 5V), CMOS (rendah: 0, tinggi: 5 hingga 15V), ECL (rendah: -1.6, tinggi: -0.75), LowV (rendah: 0V, tinggi: +3.3 ).

Idealnya, Anda juga harus menyadari ambang switching juga. Misalnya level tegangan sinyal logika yang menunjukkan level tegangan logika TTL dalam dua grafik pertama.

Jika Anda ingin memperkuat sinyal logika baik 0 atau 1.4V, maka satu transistor dapat dikonfigurasi sebagai sakelar elektronik untuk bertindak sebagai konverter level.

(src: mctylr )

Dalam aplikasi Anda, outputnya adalah output level 5V (0 atau 5V tergantung pada status rendah / tinggi) dan M1bisa menjadi mode peningkatan-sinyal N-channel MOSFET transistor kecil sinyal umum, 2N7000 dalam lubang plastik TO-92 , dan Kemasan SMT.

Resistor R2harus 330Kohms, (detail komponen resistor tambahan tidak kritis, misalnya toleransi 1 atau 5%, 1/8 hingga 1/4 Watt peringkat baik-baik saja).

Nilai resistansi resistor tidak terlalu kritis, saya memilih nilai standar perkiraan sehingga jika M1tidak melakukan maka output akan di bawah ~ 0,8 V, sementara ketika M1melakukan (yaitu input 1.4V, 'tinggi') maka output akan menjadi sekitar 5V. Saya memilih nilainya menggunakan simulasi SPICE cepat.

V3adalah sumber tegangan + 1.4V, dan V2merupakan sumber tegangan + 5V.

Nilai-nilai lain (toleransi dan watt) adalah nilai-nilai komponen umum melalui-lubang yang digunakan untuk memilih komponen dunia nyata, tetapi tidak kritis dalam aplikasi ini.

Itu sirkuit yang sangat sederhana dan kecil, dengan biaya sekitar dua puluh lima sen atau kurang untuk tiga bagian elektronik umum.

Karena Anda tidak menyebutkan persyaratan kecepatan tinggi (kecepatan switching), maka ini seharusnya berfungsi dalam kebanyakan kasus sederhana.

Saya telah mengadopsi pendekatan ini menggunakan MOSFET daripada transistor persimpangan bipolar karena saya kesulitan membuat BJT tunggal memberikan ayunan tegangan yang diinginkan ketika beralih. Dari sudut pandang desain, hal yang menyenangkan tentang FET (dan MOSFET) adalah bahwa mereka adalah perangkat yang dikontrol tegangan (dalam hal model desain), daripada dikontrol saat ini seperti BJT.

Anda dapat membangun tingkat logika shifter (itu yang disebut) dengan beberapa komponen diskrit (transistor dan resistor) atau Anda dapat pergi untuk solusi satu komponen, yaitu IC. Kebanyakan IC tidak akan menerima voltase input serendah 1,4 V, tapi saya menemukan FXLP34 Fairchild yang melakukannya. (Anda menginginkan FXLP34P5X, versi lain memiliki paket tanpa timbal dan oleh karena itu lebih sulit disolder)
Diagram koneksi:

A adalah tempat Anda memasok sinyal input tingkat rendah, Y adalah sinyal output tingkat tinggi "tinggi" Anda. Vcc1 adalah koneksi 1,4 V Anda, sambungkan tegangan output yang diperlukan ke Vcc (hingga 3,6 V).
Perangkat mungkin sulit didapat dalam jumlah rendah, mungkin distributor dapat menyediakan beberapa sampel.

PS: ya, kursor kecil itu juga ada dalam gambar di datasheet :-)

sunting
Bagian alternatif, seandainya ruang PCB adalah premium: OnSemi NLSV1T34 tersedia dalam Damn Small ™ 1.2mm x 1mm DFN . Untuk manusia juga dalam SOT-353 .

Untuk mengubah voltase, Anda bisa menggunakan transformator luka tangan tepercaya. Pergi ke toko buku dan ambil salinan Manual Lisensi Kelas Umum ARRL untuk radio ham. Itu mengajarkan Anda bagaimana melakukan itu.

Untuk sakelar yang dikendalikan tegangan, Panasonic membuat IC yang disebut pemicu berbasis tegangan 1381. Ini dirancang untuk mematikan sakelar ketika voltase turun di bawah level tertentu (biasanya untuk mematikan gadget saat baterai mati). Ini tersedia dari Solarbotics .

Jika Anda hanya ingin sebuah saklar yang menutup ketika sinyal logika 1.4V dan terbuka ketika 0V, maka Anda perlu sedikit:

Transistor akan menyala ketika level logika tinggi, dan mati ketika rendah. Anda dapat menghubungkan apa pun yang ingin Anda kontrol antara catu daya dan pengumpul transistor. Ini bisa jadi hanya sebuah resistor jika Anda ingin membuat sinyal logika yang berada di antara ground dan suplai, meskipun sinyal akan terbalik dari sinyal logika input. Atau bisa berupa LED dengan resistor pembatas arus yang sesuai secara seri, atau banyak hal lainnya. Jika benda yang didorong dapat menjadi induktif, maka dioda harus ditambahkan dari kolektor ke daya untuk menangkap arus bantingan saat induktor dimatikan.

Ini menempatkan sekitar 1 mA melalui basis transistor saat dihidupkan. Mengetahui keuntungan yang dijamin sekitar 50 untuk transistor, outputnya bagus hingga 50 mA untuk menjaga agar transistor tetap beroperasi sebagai saklar.

Tegangan daya tidak tergantung pada level logika input, dan hanya perlu tidak melebihi spesifikasi maks Vce transistor, yaitu 40V dalam contoh ini.

Apakah Anda memiliki kontrol atas bentuk gelombang dari sisi tegangan rendah? Jika demikian, mungkin rangkaian ganda tegangan rectifier dapat digunakan untuk mengisi daya pompa ke tegangan yang lebih tinggi. Satu-satunya gotcha dengan pendekatan ini adalah Anda harus memiliki output samping bertegangan rendah dari pensinyalan "tinggi / rendah" ke pensinyalan "pembawa / tidak ada pembawa".