แรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น

ฉันมีสัญญาณไบนารี 0V ถึง 1.4V ซึ่งฉันไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยตรง วงจรอะไร (บน PCB) ฉันสามารถใช้เพื่อเพิ่ม 1.4V เป็นอย่างน้อย 2.5V

ฉันต้องการทรานซิสเตอร์หรือไม่ ฉันเดาว่าฉันกำลังมองหาสวิตช์ที่จะ "ปิด" เมื่อมี 1.4V? ฉันเป็นคนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ แต่ฉันเข้าใจฟิสิกส์และเข้าใจสมการได้ดี

คุณกำลังขอระดับจำแลง

มีชิปบรรจุที่ทำทุกอย่างให้คุณ แต่ก็ไม่ยากที่จะสร้างด้วยตัวคุณเองจากส่วนที่ไม่ต่อเนื่อง มีหลายวิธีที่จะทำซึ่งแต่ละข้อตกลงแตกต่างกัน

ฉันพบว่าวงจรนี้จากAN10441ของ NXP เป็นวิธีที่ยอดเยี่ยมในการรับฟังก์ชั่นนั้น:

แผนผังนี้แสดงตัวเปลี่ยนระดับตรรกะบนบัสI²Cซึ่งมีสองสายสัญญาณ หากคุณต้องการเลื่อนเพียงบรรทัดเดียวคุณต้องมีตัวต้านทานมอสเฟตเดียวและตัวต้านทานแบบดึงขึ้นสองตัวตัวหนึ่งอยู่ที่เกทและอีกตัวบนตัวระบายน้ำ ในทำนองเดียวกันหากคุณต้องการเลื่อนบรรทัดมากขึ้นคุณเพียงแค่เพิ่ม MOSFET และคู่ของตัวต้านทานแบบดึงขึ้นในแต่ละบรรทัด

สำหรับตัวอย่างที่แสดงในแผนผังที่มีระดับลอจิก 3.3 V และ 5 V MOSFET สัญญาณขนาดเล็กใด ๆ จะทำงานเช่น ubiquitous 2N7000 MOSFET ทั่วไปส่วนใหญ่มีค่าสูงสุดV _{GS (th)}สูงเกินไปที่จะทำงานกับระดับตรรกะ 1.4 V ของคุณ คุณจะต้องมองไปที่สิ่งที่พิเศษมากขึ้นเช่นVishay TN0200KหรือZetex (ไดโอด, Inc) ZXMN2B14FH

ค่าของตัวต้านทานแบบดึงขึ้น (R _p ) ขึ้นอยู่กับแอพพลิเคชั่น แต่จะมีช่วงกว้างแม้ในตอนนั้น 10 kΩเป็นค่านิยมที่นี่ให้การแลกเปลี่ยนที่ดีระหว่างความเร็วเสียงและการจับสลากในปัจจุบัน ฉันสามารถเห็นการใช้ค่าต่ำสุดที่ 1 kΩในบางสถานการณ์และค่าเหนือ 1 MΩในที่อื่น ๆ

แอปพลิเคชันอธิบายการทำงานของวงจร แต่เป็นการถอดความ:

• ตัวต้านทานแบบดึงขึ้นจะนำสายข้อมูลไปสู่ระดับตรรกะแรงดันต่ำ (V _DD1)ที่ด้านหนึ่งและระดับตรรกะแรงดันสูง (V _DD2 ) ที่อีกด้านหนึ่ง

• เมื่อด้านแรงดันต่ำนำสัญญาณสายลงมันจะลากพินแหล่งที่มาของ MOSFET ลง เนื่องจากเกตเชื่อมโยงสูงสิ่งนี้ทำให้ MOSFET เปิดใช้งานเมื่อ V _GSผ่านเกณฑ์ V _{GS (th)}ดังนั้นจึงดำเนินการลากด้านแรงดันสูงลงมาด้วย

• เมื่อด้านแรงดันสูงต้องการทำเช่นเดียวกันมันซับซ้อนกว่า รูปแบบวงจรนี้ขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่า MOSFET ทุกตัวมีไดโอดกาฝากติดตั้งอยู่ภายในซึ่งแสดงในสัญลักษณ์ MOSFET ของแผนผังข้างต้น (สัญลักษณ์ MOSFET ไม่ได้ถูกวาดด้วยการแสดงปรสิต แต่มันอยู่ที่นั่นเสมอ) โดยการลากหมุดระบายน้ำลงด้านแรงดันสูงทำให้ไดโอดนี้ทำงาน ทำให้สิ่งเดียวกันเกิดขึ้นเหมือนในกรณีก่อนหน้า

แนวโน้มของวงจรที่จะ "ขับสูง" โดยค่าเริ่มต้นอาจไม่เหมาะสมสำหรับการใช้งานทั้งหมด หากปลายด้านหนึ่งสามารถถูกตัดการเชื่อมต่อและอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อทิ้งไม่ได้ดึงสายข้อมูลลงอย่างแข็งขันสายข้อมูลจะไปที่ระดับสูง นี่เป็นสิ่งที่ดีสำหรับI²Cเนื่องจากระดับตรรกะสูงเป็นสภาพปกติที่ไม่ได้ใช้งาน หากสายข้อมูลของคุณไม่ทำงานอย่างนั้น แต่ปลายทั้งสองไม่สามารถถอดออกได้และอย่างน้อยหนึ่งปลายจะดึงสายลงมาอย่างต่อเนื่องเมื่อต้องการให้สายอยู่ในระดับต่ำวงจรนี้จะยังคงทำงาน

หมายเหตุ : ปัญหาการผกผันตรรกะที่ถูกต้อง

2nd Update : แก้ไขช่วงแรงดันเอาท์พุทโดยใช้MOSFETมากกว่าBJT

พื้นฐานของปัญหาตามที่คุณอธิบายไว้ดูเหมือนจะเรียกว่า "ตัวเปลี่ยนระดับตรรกะ" หรือตัวแปลง สาระสำคัญคือคุณมีสัญญาณดิจิตอลลอจิก (ไบนารี) ที่ระดับสัญญาณที่กำหนดและคุณต้องการใช้ปรับให้เข้ากับระดับสัญญาณอื่น

สัญญาณลอจิกดิจิทัลจะถูกจัดประเภทตามตระกูลโลจิคัลดั้งเดิมที่เป็นของพวกเขา ตัวอย่างรวมถึง TTL (ต่ำ: 0, สูง: + 5V), CMOS (ต่ำ: 0, สูง: 5 ถึง 15V), ECL (ต่ำ: -1.6, สูง: -0.75), LowV (ต่ำ: 0V, สูง: +3.3 )

เป็นการดีที่คุณควรตระหนักถึงเกณฑ์การเปลี่ยนเช่นกัน เช่นระดับแรงดันสัญญาณลอจิกที่แสดงระดับแรงดันตรรกะลอจิกในสองกราฟิกแรก

หากคุณต้องการขยายสัญญาณลอจิกที่เป็น 0 หรือ 1.4V คุณสามารถกำหนดค่าทรานซิสเตอร์เดียวเป็นสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์เพื่อทำหน้าที่เป็นตัวแปลงระดับ

(src: mctylr )

ในแอปพลิเคชันของคุณเอาต์พุตคือเอาต์พุตระดับ 5V (0 หรือ 5V ขึ้นอยู่กับสถานะต่ำ / สูง) และM1อาจเป็นโหมดเพิ่มสัญญาณ N-channel ทั่วไปมอสเฟตทรานซิสเตอร์ MOSFET, 2N7000ในพลาสติกTO-92ผ่านรูและ บรรจุภัณฑ์ SMT

ตัวต้านทานR2ควรเป็น 330Kohms (รายละเอียดส่วนประกอบของตัวต้านทานเพิ่มเติมไม่สำคัญเช่นความอดทน 1 หรือ 5% คะแนน 1/8 ถึง 1/4 วัตต์นั้นใช้ได้)

ค่าความต้านทานของตัวต้านทานไม่สำคัญอย่างยิ่งฉันเลือกค่ามาตรฐานโดยประมาณเพื่อที่ถ้าM1ไม่ได้ดำเนินการออกจะต่ำกว่า ~ 0.8 V ในขณะที่M1กำลังดำเนินการ (เช่นอินพุตคือ 1.4V, 'สูง') จากนั้นเอาท์พุท จะอยู่ที่ประมาณ 5V ฉันเลือกค่าโดยใช้การจำลองแบบ SPICE อย่างรวดเร็ว

V3เป็นแหล่งจ่ายแรงดัน + 1.4V และV2เป็นแหล่งจ่ายแรงดัน + 5V

ค่าอื่น ๆ (ความอดทนและกำลังไฟ) เป็นค่าส่วนประกอบผ่านรูทั่วไปที่ใช้ในการเลือกส่วนประกอบในโลกแห่งความเป็นจริง แต่ไม่สำคัญในแอปพลิเคชันนี้

นั่นเป็นวงจรที่ง่ายและเล็กมากมีราคาประมาณยี่สิบห้าเซนต์หรือน้อยกว่าสำหรับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปสามชิ้น

เนื่องจากคุณไม่ได้กล่าวถึงข้อกำหนดความเร็วสูงใด ๆ (เช่นความเร็วในการเปลี่ยน) ดังนั้นควรทำงานในกรณีที่ง่ายที่สุด

ฉันใช้วิธีนี้ในการใช้ MOSFET แทนที่จะเป็นทรานซิสเตอร์สองขั้วทางแยกเนื่องจากฉันมีปัญหาในการทำ BJT เดียวให้แกว่งแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการเมื่อเปลี่ยน จากมุมมองของการออกแบบสิ่งที่ดีเกี่ยวกับ FETs (และ MOSFETs) คือพวกมันเป็นอุปกรณ์ควบคุมแรงดันไฟฟ้า (ในรูปแบบของการออกแบบ) แทนที่จะเป็น BJT ที่ควบคุมกระแสไฟฟ้าในปัจจุบัน

คุณสามารถสร้างลอจิกระดับลอจิก (นั่นคือสิ่งที่เรียกว่า) โดยมีส่วนประกอบไม่กี่ตัว (ทรานซิสเตอร์และตัวต้านทาน) หรือคุณสามารถหาวิธีแก้ปัญหาแบบองค์ประกอบเดียวเช่น IC ของวงจรรวมส่วนใหญ่จะไม่ยอมรับแรงดันไฟฟ้าอินพุตที่ต่ำเป็น 1.4 V แต่ผมพบว่าของ Fairchild FXLP34ซึ่งไม่ (คุณต้องการ FXLP34P5X รุ่นอื่น ๆ มีแพ็คเกจไร้สารตะกั่วและดังนั้นจึงยากที่จะประสาน)
แผนภาพการเชื่อมต่อ:

Aเป็นที่ที่คุณจัดหาสัญญาณอินพุตระดับต่ำYคือสัญญาณเอาต์พุตระดับ "สูง" ของคุณ Vcc1คือการเชื่อมต่อ 1.4 V ของคุณเชื่อมต่อแรงดันเอาต์พุตที่จำเป็นกับVcc (สูงสุด 3.6 V)
อุปกรณ์อาจได้รับในปริมาณน้อยอาจเป็นผู้จัดจำหน่ายที่สามารถจัดหาตัวอย่างเล็กน้อย

PS: ใช่เคอร์เซอร์เล็ก ๆ นั้นก็ปรากฏอยู่ในภาพในแผ่นข้อมูล :-)

แก้ไข
ส่วนหนึ่งทางเลือกในพื้นที่กรณี PCB เป็นพรีเมี่ยมที่: OnSemi NLSV1T34มีอยู่ในประณามขนาดเล็ก™ 1.2mm x 1mm DFN สำหรับปุถุชนยังอยู่ในSOT-353

ในการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าคุณสามารถใช้หม้อแปลงแบบมือแผลที่เชื่อถือได้ ไปที่ร้านหนังสือและรับสำเนาของคู่มือใบอนุญาตระดับทั่วไปของ ARRL สำหรับวิทยุแฮม มันสอนวิธีการทำเช่นนั้น

สำหรับสวิตช์ควบคุมแรงดันไฟฟ้าพานาโซนิคทำ IC เรียกว่าทริกเกอร์ที่ใช้แรงดันไฟฟ้า 1381 มันถูกออกแบบมาเพื่อปิดสวิทช์เมื่อแรงดันไฟฟ้าลดลงต่ำกว่าระดับหนึ่ง (โดยปกติจะเป็นสำหรับการปิดอุปกรณ์เมื่อแบตเตอรี่ตาย) มันมีอยู่จาก Solarbotics

หากคุณต้องการสวิตช์ที่ปิดเมื่อสัญญาณลอจิกคือ 1.4V และเปิดเมื่อเป็น 0V คุณต้องมีน้อยมาก:

ทรานซิสเตอร์จะเปิดเมื่อระดับลอจิกสูงและปิดเมื่อต่ำ คุณสามารถเชื่อมต่อสิ่งที่คุณต้องการควบคุมระหว่างแหล่งจ่ายไฟและตัวสะสมของทรานซิสเตอร์ นี่อาจเป็นเพียงตัวต้านทานถ้าคุณต้องการสร้างสัญญาณตรรกะที่อยู่ระหว่างพื้นดินและแหล่งจ่ายแม้ว่าสัญญาณจะกลับด้านจากสัญญาณลอจิกอินพุต หรืออาจเป็น LED ที่มีตัวต้านทาน จำกัด กระแสที่เหมาะสมในซีรีย์หรือสิ่งอื่น ๆ อีกมากมาย หากสิ่งที่ถูกผลักดันสามารถเหนี่ยวนำได้ก็ควรเพิ่มไดโอดจากตัวสะสมสู่พลังงานเพื่อจับกระแสคิกแบ็กเมื่อตัวเหนี่ยวนำถูกปิด

สิ่งนี้ทำให้ประมาณ 1 mA ถึงฐานของทรานซิสเตอร์เมื่อเปิด การหากำไรที่รับประกันได้ประมาณ 50 สำหรับทรานซิสเตอร์เอาต์พุตนั้นดีถึง 50 mA เพื่อให้ทรานซิสเตอร์ทำงานเป็นสวิตช์

แรงดันไฟฟ้าเป็นอิสระจากระดับลอจิกอินพุตและจะต้องไม่เกินสเปค max Vce ของทรานซิสเตอร์ซึ่งเป็น 40V ในตัวอย่างนี้

คุณสามารถควบคุมรูปคลื่นจากด้านแรงดันต่ำได้หรือไม่? ถ้าเป็นเช่นนั้นอาจเป็นวงจรเรียงกระแสแรงดันคู่วงจรที่สามารถใช้เพื่อชาร์จปั๊มให้แรงดันสูงขึ้น gotcha เพียงวิธีเดียวที่ใช้วิธีนี้คือคุณต้องมีเอาต์พุตด้านแรงดันไฟฟ้าต่ำไปจากสัญญาณ "สูง / ต่ำ" ถึงสัญญาณ "carrier / no carrier"