Đo tần số tín hiệu trên 5V bằng vi điều khiển


11

Tôi muốn đo tần số (lên đến 300 Hz) của tín hiệu hình chữ nhật, khác nhau giữa 0V và Vtop, trong đó Vtop là bất cứ thứ gì trong khoảng từ 5V đến 15V. Vì tôi không thể áp dụng nhiều hơn 5V cho vi điều khiển ( PIC16F1827 ), tôi cần hạn chế điện áp bằng cách nào đó.

Ý tưởng đầu tiên của tôi là sử dụng một bộ chia điện áp. Nhưng sau đó tín hiệu đầu vào 5V sẽ ở mức thấp.

Cách tiếp cận thứ hai là sử dụng opamp ( TS914 ). Khi tôi cấp nguồn cho 5V, đầu ra sẽ không vượt quá 5V. Tôi đã có opamp này trong thiết kế của mình, để lọc một phép đo điện áp khác. Nhưng khi tôi nhìn vào biểu dữ liệu thì nó báo (Trong phần "Xếp hạng tối đa tuyệt đối"):

Độ lớn của điện áp đầu vào và đầu ra không được vượt quá VCC + + 0,3V.

Tôi có nên thêm một opamp khác, ví dụ LM324 ? Bảng dữ liệu cho biết (Phạm vi điện áp chế độ chung đầu vào (Lưu ý 10)):

Điện áp chế độ chung đầu vào của một trong hai điện áp tín hiệu đầu vào không được phép âm hơn 0,3V (ở 25˚C). Đầu trên của dải điện áp ở chế độ chung là V + - 1,5V (ở 25˚C), nhưng một hoặc cả hai đầu vào có thể lên tới + 32V mà không bị hư hại (+ 26V đối với LM2902), không phụ thuộc vào cường độ của V +.

Vì vậy, LM324 sẽ không bị hỏng, nhưng nó có hoạt động trong thiết kế của tôi không (xuất tín hiệu hình chữ nhật 5V)?

Ý tưởng cuối cùng tôi có, là sử dụng điốt zener. Điều này sẽ làm việc?

Bạn sẽ làm gì để giải quyết vấn đề này? Có một khả năng khác mà tôi không nghĩ đến?


1
Tài liệu mà @Curd đã đề cập - TI - Latchup, ESD và các hiện tượng khác là tuyệt vời và cần được đọc cho tất cả các nhà thiết kế mạch. TUY NHIÊN lưu ý rằng trong phần 3, nơi ông trích dẫn ý kiến ​​họ đưa ra về điốt bảo vệ bên ngoài và điện trở đầu vào loạt, bối cảnh và chủ đề là phóng tĩnh điện thoáng qua - điện áp cao nhưng năng lượng tối đa được xác định rõ, KHÔNG áp dụng tín hiệu bên ngoài tín hiệu liên tục. Phần 4 thảo luận về các bóng bán dẫn ký sinh mà tôi đã đề cập đến.
Russell McMahon

Câu trả lời:


17

Giải pháp tóm tắt:

  • Một bóng bán dẫn đơn và 3 điện trở sẽ nhận tín hiệu 0V \ "5V trở lên" và tạo ra đầu ra 5V / 0V. Với giá trị điện trở ví dụ, tải trên tín hiệu khoảng 80 uA ở 5V và 250 uA ở 15V. Điều này có thể được giảm xuống để nói 8 uA / 25 uA nếu muốn và thậm chí thấp hơn nếu cần thiết. (Phiên bản lớn hơn của sơ đồ bên dưới).

nhập mô tả hình ảnh ở đây

  • Một điện trở 390 ohm và zener 4V7 sẽ làm những gì bạn muốn với điều kiện bạn có thể chịu được tải hiện tại 25 mA.

  • Sử dụng op amp cho phép kết quả tốt hơn một chút nhưng giải pháp một bóng bán dẫn nên hoàn toàn đầy đủ.

  • KHÔNG BAO GIỜ cho phép diode kẹp / bảo vệ của IC mang dòng điện trong quá trình hoạt động bình thường. Bạn đang mời hoạt động không đáng tin cậy và bất ngờ và có thể không hoạt động trong tất cả các ngày của cuộc đời sản phẩm của bạn. Làm điều này trong quá trình hoạt động bình thường luôn vi phạm các điều kiện biểu dữ liệu.

    • Bạn có thể thoát khỏi uA hoặc thậm chí một vài 10 uA và bạn có thể NGHINK rằng bạn đã thoát khỏi việc sử dụng chúng để mang 100 uA. MỌI ứng dụng sử dụng điốt bảo vệ để mang hơn một nửa dòng điện trong hoạt động bình thường đang vi phạm thông số kỹ thuật của bảng dữ liệu và mời Murphy đi ăn trưa.
      Kết quả không thể đoán trước.
      Không có thiết kế chuyên nghiệp sẽ làm điều này .
      Ứng dụng ghi chú đề nghị nó thường không chuyên nghiệp.
      Xem phần cuối câu trả lời này.

Giải pháp bóng bán dẫn đơn:

Đầu vào được hiển thị là 5-15V nhưng mọi thứ ở trên khoảng 4V sẽ hoạt động.
Khi vin = 4V Vbase = R2 / (R1 + r2) x 4V = 0,6V.
Điều này là không đủ, nhưng ở mức 5V, bạn có quá nhiều ổ đĩa.

Giá trị R1 & R2 được hiển thị là các đề xuất.
Giá trị của ví dụ 100k và 560 k có thể được sử dụng nếu sử dụng R3 và bóng bán dẫn beta cao thích hợp.

Đầu ra là nghịch đảo của đầu vào. tức là Vout thấp khi Vin cao.

nhập mô tả hình ảnh ở đây

R3 có thể là 10k hoặc bất cứ bộ đồ nào.

Q1 cho phù hợp. Tôi sẽ sử dụng tương đương BC337 hoặc SMD (BC817?)

Nếu muốn dòng điện đầu vào rất thấp thì R1 và R2 có thể được tăng lên rất nhiều với một số lưu ý. ví dụ với R1 = 1 megohm, dòng điện đầu vào khoảng 15 uA ở 15V và 5uA ở 5 Volt. Nếu bóng bán dẫn Q1 có mức tăng hiện tại là 100 (rất an toàn, ví dụ BC337-40) thì Icollector = 500 uA, vì vậy đối với một vòng xoay 5V R3> = 10k, vì vậy, nói 22k lên là OK.

Một thực tế vô cùng quý giá để biết về dải phân cách điện trở !!!

Một thực tế được đánh giá cao là tỷ lệ giữa hai giá trị điện trở N đặt cách nhau trên thang đo điện trở tiêu chuẩn là không đổi.
Điều này tiềm ẩn trong cách các giá trị tỷ lệ được chọn.
Các giá trị điện trở E12 là

1
1.2
1.5
1.8
2.2
2.7
3.3
3.9
4.7
5.6
6.8
8.2
(10, 12, 15 ...)

12 giá trị và sau đó chuỗi lặp lại tỷ lệ cao hơn gấp 10 lần.

Vì vậy - các giá trị 56k và 10k tôi đã hiển thị cho R2 và R1 cách nhau 8 giá trị. tức là bắt đầu ở 1 giá trị ở trên và đếm lên 9 vị trí và bạn nhận được 5,6
BẤT K Two hai giá trị cách nhau 9 có cùng tỷ lệ (trong phạm vi dung sai của thang đo) và có thể được sử dụng để tạo thành một dải phân cách tương đương.
ví dụ: bất kỳ 56k / 10k, 68k / 12k, 82k / 15k 100k / 18k, v.v.

Một diode zener + một điện trở sẽ làm những gì bạn muốn miễn là tải trên mạch đầu vào có thể chấp nhận được. Nếu bạn muốn giảm tải thì một thiết kế dựa trên opamp sẽ tốt hơn.

Trên trang 350 của biểu dữ liệu, nó cung cấp các mức điện áp đầu vào cao và thấp. Mức độ phù hợp tùy thuộc vào loại pin đầu vào bạn đang sử dụng nhưng giá trị an toàn nhất là> = 0,8 x Vdd hoặc tại Vdd = 5V, Vinhi> = 4V.
Bảng dữ liệu cũng lưu ý rằng Vin không được lớn hơn Vdd + 0,3V ABSOLUTE MAXIMUM (ngay cả khi không hoạt động chính xác) và trong thực tế, mọi thứ trên Vdd đều có rủi ro.


CẢNH BÁO:

Khuyến cáo của Curd về việc sử dụng kẹp diode cho Vdd là một cách phổ biến nhưng rất rủi ro vì nó sẽ bơm dòng điện vào IC ở những nơi mà nhà sản xuất không mong muốn trong quá trình hoạt động bình thường. Kết quả sẽ thay đổi và sẽ không thể đoán trước. Sử dụng một Shottky chứ không phải là một diode silicon làm cho điều này ít rủi ro hơn nhưng vẫn không được khuyến khích và nó vi phạm ngay cả thông số kỹ thuật tối đa tuyệt đối của nhà sản xuất.


Kẹp Zener:

Mạch đơn giản này cũng có thể là đủ.

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Điều quan trọng là đảm bảo rằng Vout luôn đáp ứng thông số kỹ thuật của bạn. Nhiều người sử dụng diode zener Volt xx và cho rằng họ sẽ nhận được điện áp XX. Ở dòng điện thấp, điều này thường không đúng. Các đường cong dưới đây cho thấy điện áp zener với dòng điện cho các zener điển hình. Lưu ý rằng zener 4V7 cần khoảng 1 mA dòng điện để đưa nó lên trên 4V. Nếu chúng tôi thiết kế cho tối thiểu 2 mA tất cả sẽ tốt. Điều này tạo ra một kết quả có lẽ bất ngờ.
5V trong. I = 2 mA. Vzener dự kiến ​​= 4V2.
R = (5V - 4.2) /0.002 A = 0.8 / 0,002 = 400 ohms.
Nói 390 ohms = giá trị điện trở E12 tiêu chuẩn.

Ở 15 V, chúng tôi hy vọng hiện tại sẽ GIỚI THIỆU (15-5) / 400 = 25 mA.

25 mA có thể nhiều hơn bạn muốn cho phép.

Phạm vi Vin thấp hơn sẽ cho phép phạm vi Imin-Imax thấp hơn và Vin tối thiểu một vài volt trên 5V cũng sẽ giúp ích rất nhiều.

Công suất trong điện trở = V x I = (15-5) x 25 mA = 250 mW = 500 mW điện trở.

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Đường cong điện áp hiện tại của Zener V02 x2.jpg

Ví dụ biểu dữ liệu zener


DIỆN TÍCH BẢO VỆ:

Nhiều người không biết hoặc chỉ bỏ qua phân biệt biểu dữ liệu giữa xếp hạng "Tối đa tuyệt đối" và điều kiện hoạt động được đề xuất.

Xếp hạng tối đa tuyệt đối là những thứ mà thiết bị được đảm bảo tồn tại mà không bị hư hại. Hoạt động chính xác không được đảm bảo.

PIC có liên quan cho phép Vdd + 0,3V trên các chân của nó dưới dạng xếp hạng tối đa tuyệt đối. Hoạt động không được đảm bảo trong điều kiện này.

Hầu hết các bảng dữ liệu xác định rõ rằng trong quá trình hoạt động bình thường, điện áp đầu vào không được vượt quá phạm vi nối đất đến Vdd. Bảng dữ liệu này có thể hoặc không thể ro trong vài trăm trang. Vẫn còn sai khi làm như vậy.

Nhiều người đã nghĩ rằng những lo ngại về dòng diode bảo vệ là vô căn cứ. Chỉ một số người trong số họ đã say sưa vào ngày họ nghĩ như vậy và hầu hết có lẽ đã sống để làm điều đó hay không :-).

Lưu ý rằng ghi chú ứng dụng Atmel (ác) ở đây sử dụng điện trở 1 megohm (được kết nối với nguồn điện xoay chiều!) Và ghi chú ứng dụng Microchip ở đây - ít nhất 10-1 10-2 có ân sủng để nói "... các điốt kẹp phải được giữ nhỏ (trong phạm vi micro amp). Nếu dòng điện qua điốt kẹp quá lớn, thì bạn có nguy cơ bị kẹt phần. " Atmels hàng trăm uA KHÔNG "hít vào phạm vi microamp".

NHƯNG chốt lên là vấn đề ít nhất của bạn. NẾU bạn chốt phần (hành động SCR được kích hoạt bởi dòng điện vào đế IC), IC thường biến thành một tàn tích hút thuốc và bạn nhận ra rằng có thể có điều gì đó có thể sai.

Vấn đề với dòng diode cơ thể là khi bạn KHÔNG bị hủy hoại hút thuốc ngay lập tức. Điều xảy ra là IC không bao giờ được thiết kế để chấp nhận dòng điện giữa pin đầu vào và đế - lớp mũ mà IC được đặt trên đó. Khi bạn nâng Vin> Vdd, hiệu ứng hiện tại sẽ chảy ra khỏi ICV thích hợp vào một thế giới thần tiên mà iC không biết và nhà thiết kế không và thường không thể thiết kế cho. Khi ở đó, bạn có các điện thế nhỏ được thiết lập không bao giờ bình thường ở đó và dòng điện có thể chảy ngược vào các chế độ mạch liền kề, không phải là các nút liền kề hoặc thậm chí vào các vị trí cách xa tùy thuộc vào mức độ lớn của dòng điện và điện áp được thiết lập. Lý do điều này khó đăng ký và ghim xuống là vì nó hoàn toàn không được thiết kế và về cơ bản là không thể thiết kế được. Một hiệu ứng là đẩy dòng điện vào các nút nổi không có đường dẫn đầu ra chính thức. Thse có thể đóng vai trò là cánh cổng cho FET - những người chính thức hoặc tình cờ, tuirn trên hoặc tắt các phần semirandom trong mạch của bạn. Những phần nào? Khi nào? Bao lâu? Bao lâu? Khó thế nào? Trả lời - ai có thể nói / không ai có thể nói - không thể thiết kế được.

Q: Điều này có thực sự xảy ra không? A: Ồ vâng! Q: Tôi đã thấy nó xảy ra? A: Vâng.

Tôi đã bắt đầu những gì đã được chứng minh là một cuộc thập tự chinh hơn 1 thập kỷ để khiến mọi người nhận thức được điều này (mặc dù tôi nên nhận thức rõ về nó) sau khi bị nó cắn rất nặng.
Tôi đã có một mạch nối tiếp async tương đối đơn giản khiến tôi không có kết thúc xung đột. Bộ xử lý hoạt động không liên tục hoặc bán ngẫu nhiên. Mã đôi khi bị lỗi và không phải lần khác. Không có gì ổn định. Vấn đề? Cơ thể dẫn diode, tất nhiên. Tôi đã sao chép một mạch đơn giản từ một ghi chú ứng dụng được cung cấp kèm theo một sản phẩm và chúng tôi đã đi.

Nếu bạn làm điều này mà không cẩn thận, nó sẽ cắn bạn.
Nếu bạn làm điều đó một cách cẩn thận và thông minh và thiết kế, nó có thể không cắn bạn. Nhưng có thể.
Điều này giống như việc kéo qua đường trung tâm vào lưu lượng truy cập liên tục để vượt qua - được thực hiện một cách cẩn thận và không quá thường xuyên và để lại những gì có thể là lợi nhuận đủ tốt mà bạn thường sẽ không chết. Nếu bạn làm có lẽ bạn sẽ không ngạc nhiên :-). Vì vậy, nó là với dẫn diode cơ thể. Phạm vi microamp của microchips có thể ổn. 1 megohm tắt nguồn điện chính là một tai nạn đang chờ xảy ra.


Russel, tôi nghĩ rằng mối quan tâm của bạn là vô căn cứ. Những gì tôi đã đề xuất không chỉ là thông lệ, nó còn được nhà sản xuất khuyến nghị trong một trong những ghi chú ứng dụng của anh ấy. Xem phần bổ trợ trong bài viết của tôi.
Sữa đông

Russel, vui lòng quay lại cảnh báo của bạn bằng một số ấn phẩm quan trọng hoặc dữ liệu thử nghiệm riêng có thể được sao chép. Nếu không, bạn chỉ đang làm bí truyền.
Sữa đông

1
@Curd - Phản hồi của bạn là hơn 30 phút sau khi cập nhật của tôi vì vậy tôi cho rằng bạn đã không đọc nó hoặc không hiểu nó hoặc chọn bỏ qua nó. Như tôi đã nói (1) Tôi đã có điều này xảy ra (2) Theo định nghĩa, nó KHÔNG thể tái tạo với sự chính xác trừ trường hợp thô. (3) Bạn có thể dễ dàng tự làm điều đó. Tôi đã mô tả thiết lập thử nghiệm của mình đủ tốt để 'một người có kỹ năng trong nghệ thuật' = nhận nối tiếp async với điốt cơ thể đóng vai trò là kẹp. Kết quả = tình trạng lộn xộn. (4) Bí truyền là một từ tuyệt vời NHƯNG bạn có hiểu khía cạnh không được thiết kế và không thể thiết kế được và bạn PHẢI vi phạm bảng thông số kỹ thuật để làm điều đó?
Russell McMahon

1
Đầu tiên tôi bị choáng bởi bức tường văn bản này, nhưng sau khi tôi đã trải qua nó, tôi thực sự thích câu trả lời của bạn. Nó thậm chí có một số thông tin cơ bản hữu ích. Cảm ơn bạn!
PetPaulsen

1
+1 Điều này cần phải nổi bong bóng lên đầu, đặc biệt là trái ngược với câu trả lời không hay từ @Curd.
Olin Lathrop

5

Chỉ cần sử dụng một biến tần được tạo ra từ một bóng bán dẫn duy nhất và một vài điện trở. Vì bạn đang đo tần số, nên việc tín hiệu có đảo ngược hay không không quan trọng - tần số là như nhau. Bạn có thể sử dụng "bóng bán dẫn kỹ thuật số" có các điện trở bên trong hoặc bạn có thể sử dụng hầu hết mọi bóng bán dẫn thông thường và thêm điện trở cơ sở (10K trở lên) bên ngoài (một giữa đế và bộ phát không bắt buộc, nhưng bạn cũng có thể thêm nó) . Tôi đã sử dụng mạch này để chuyển đổi điện áp từ 25Vtop sang 5Vtop để đo tần số dòng AC.

biến tần bán dẫn đơn


5

Cách dễ nhất là kẹp tín hiệu đầu vào vào Vcc (+ 5V):

kẹp vào Vcc

Giá trị điện trở không quan trọng, nhưng nó không quá nhỏ; có thể trong phạm vi 10-100 kOhms.

Nếu bạn thực sự kén chọn về yêu cầu Vcc + 0,3V, bạn nên sử dụng diode Schottky; nhưng tôi nghĩ rằng cuộc tấn công của bạn sẽ không bị tổn hại nếu bạn sử dụng 1N4148 thông thường.

EDIT:
Để hỗ trợ ý kiến ​​của tôi rằng việc sử dụng mạch này hoàn toàn tiết kiệm (ngược lại với các mối quan tâm được đề cập trong các bình luận) xem các ấn phẩm sau đây về chủ đề này; chủ yếu từ các nhà sản xuất vi mạch:

Vi mạch:

chương 8.pdf , Mẹo # 10, Hình 10-1 và 10-2

Nhiều nhà sản xuất bảo vệ chân I / O của họ vượt quá thông số điện áp tối đa cho phép bằng cách sử dụng điốt kẹp. Các điốt kẹp này giữ cho pin không đi nhiều hơn một diode giảm xuống dưới VSS và một diode giảm trên VDD. Để sử dụng diode kẹp để bảo vệ đầu vào, bạn vẫn cần nhìn vào dòng điện thông qua diode kẹp. Dòng điện qua điốt kẹp phải được giữ nhỏ (trong phạm vi micro amp). Nếu dòng điện qua điốt kẹp quá lớn, thì bạn có nguy cơ bị khóa.

Vi mạch-Hình10

Atm:

doc2508.pdf , Hình 1

Để bảo vệ thiết bị khỏi các điện áp trên VCC và dưới GND, AVR có các điốt kẹp bên trong trên các chân I / O (xem Hình 1). Các điốt được kết nối từ các chân đến VCC và GND và giữ tất cả các tín hiệu đầu vào trong điện áp hoạt động của AVR (xem Hình 2). Bất kỳ điện áp nào cao hơn VCC + 0,5V sẽ bị ép xuống VCC + 0,5V (0,5V là điện áp rơi trên diode) và bất kỳ điện áp nào dưới GND - 0,5V sẽ được buộc lên tới GND - 0,5V.
Bằng cách thêm một điện trở lớn nối tiếp, các điốt này có thể được sử dụng để chuyển đổi tín hiệu xoang điện áp cao thành tín hiệu sóng vuông điện áp thấp, với biên độ trong điện áp hoạt động của AVR ± 0,5V. Do đó, điốt sẽ kẹp tín hiệu điện áp cao xuống điện áp hoạt động của AVR.

Atmel-Fig1

Dụng cụ Texas

slya014a.pdf "3.7 Mạch bảo vệ bên ngoài", Hình 13

Thông thường, không có khó khăn trong việc lựa chọn một điện trở phù hợp cho mạch đầu vào. Giá trị điện trở từ 1 kΩ đến 10 kΩ thường là phù hợp. Trong thực tế, thường chỉ đủ sử dụng một điện trở có giá trị cao, không có điốt bổ sung.

TI-Hình13

và thậm chí cho các IC
tương tự Thiết bị tương tự đề xuất

EDch 11 quá điện áp và emi.pdf

Đối với những bộ khuếch đại có yêu cầu bảo vệ bên ngoài rõ ràng chống lại cả lạm dụng quá áp và đảo ngược pha đầu ra, một kỹ thuật phổ biến là sử dụng điện trở nối tiếp, R, để hạn chế dòng sự cố và điốt Schottky để kẹp tín hiệu đầu vào vào nguồn cung cấp, như thể hiện trong Hình 11.7. Điện trở sê-ri đầu vào bên ngoài, R, sẽ được cung cấp bởi nhà sản xuất bộ khuếch đại hoặc được xác định theo kinh nghiệm bởi người dùng với phương pháp được hiển thị trước đây trong Hình 11.2 và Phương trình. 11.1. Thường xuyên hơn không, giá trị của điện trở này sẽ cung cấp đủ khả năng bảo vệ chống lại sự đảo ngược pha điện áp đầu ra, cũng như hạn chế dòng sự cố thông qua điốt Schottky.

AnalogDevices-Fig11.2

AnalogDevices-Fig11.7

Châm ngôn

Bảo vệ quá áp (OVP) cho các ứng dụng khuếch đại nhạy

Một nguyên tắc công nghiệp là chọn RLIMIT sao cho không quá 5mA sẽ chảy qua đầu vào IC.

MaximFig01

Cuối cùng, hãy xem
Horowitz / Hill "The Art of Electronis" nói gì về chủ đề này:

Đầu vào CMOS không có dòng điện (...) cho điện áp đầu vào giữa điện áp đất và điện áp cung cấp. Đối với các điện áp vượt quá phạm vi cung cấp, đầu vào trông giống như một cặp điốt kẹp vào nguồn cung cấp tích cực và mặt đất. Dòng điện tạm thời lớn hơn khoảng 10mA qua các điốt này là tất cả những gì cần thiết để đưa nhiều thiết bị CMOS vào chốt SCR (...; thiết kế mới hơn chịu được dòng điện cao hơn và có xu hướng chống lại hoặc miễn dịch đối với bệnh này, ví dụ như HC và HCT gia đình có thể được điều khiển 1,5V ngoài đường ray cung cấp mà không gặp trục trặc hoặc thiệt hại).

EDIT2:
Tôi đoán điều mà Russel rất quan tâm là hiệu ứng Latch-up, rằng các IC hiện đại có khả năng chống lại nhiều hơn như trong những ngày đầu. Có lẽ điều đó giải thích bằng cách nào đó "cuộc thập tự chinh hơn 1 thập kỷ" của anh ấy.

EDIT3:
Bảng dữ liệu PIC16F1827 ("THÔNG SỐ KỸ THUẬT ĐIỆN 30.0") cho biết xếp hạng tối đa tuyệt đối cho dòng điện kẹp Ik là 20mA. Đó là dòng điện sẽ làm hỏng chip. Ghi chú ứng dụng đề xuất một dòng điện trong phạm vi phạm vi.

EDIT4
Tôi đã tìm thấy một ghi chú ứng dụng khác của Microchip chỉ dành riêng cho vấn đề "Sử dụng Điốt Ký sinh trùng ESD trên Bộ vi điều khiển Tín hiệu Hỗn hợp" .

Có thể nói quá điện áp (hơn Vdd + 0,3V) có thể gây ra sự cố nếu áp dụng cho các chân có thể được sử dụng làm đầu vào tương tự.

Giải pháp đầu tiên là ngăn chặn quá điện áp xuất hiện trên các chân I / O của vi điều khiển. Điều này có thể được thực hiện bằng cách thêm điốt Schottky vào VDD và từ VSS trên mỗi chân có thể thấy điện áp cao. Điều này sẽ kẹp các điện áp đến VDD + 0,3V

... đúng như tôi đề nghị từ đầu.

Tài liệu cũng nói rõ rằng không đúng khi quá áp được áp dụng cho đầu vào bộ điều khiển Microchip dẫn đến dòng điện vào đế (như đã nêu trong các nhận xét). Điều này chỉ có thể xảy ra ở điện áp thấp (= bên dưới Vss; xem đoạn "Không điện áp") không phải là chủ đề của câu hỏi này.

(Những dòng điện vào chất nền không thể xảy ra ở quá điện áp và thiếu điện áp vì nó phụ thuộc vào sự pha tạp của chất nền. Nó là pha tạp p hoặc n, không phải cả hai cùng một lúc)


1
Ở trên không có nghĩa là một "cuộc tấn công". Tôi đánh giá cao việc có những lời đề nghị của một người bị chỉ trích thường không dễ chịu. | Bạn đang ở trong một công ty tốt :-) - NHIỀU NHIỀU người làm điều này và bảo vệ việc thực hành một cách ngoan cố. Thực tế là nó vi phạm thông số kỹ thuật của bảng dữ liệu và nó có thể gây ra các vấn đề ẩn không xác định. Nó có thể hoạt động tốt trong vài giờ vài tuần vài tháng hoặc nhiều năm. Và nó cũng có thể gây ra những vấn đề chưa biết và không thể kiểm soát được. Nó PHẢI "tránh như bệnh dịch". | Một trong những mục tiêu cuộc sống của tôi là giáo dục nhân loại về vấn đề đặc biệt này :-) :-) :-)
Russell McMahon

1
@Russell McMahon: cảm ơn bạn vì ý kiến ​​hoài nghi của bạn, nhưng tôi sẽ đánh giá cao nó hơn nếu bạn có thể cung cấp một số biện minh đáng kể (ví dụ: liên kết đến các ấn phẩm liên quan đến vấn đề hoặc thí nghiệm riêng có thể được sao chép).
Sữa đông

2
@Curd: Russell nói đúng. Mạch của bạn có thể sẽ hoạt động hầu hết thời gian, nhưng nó không phải là một ý tưởng tốt. Ít nhất, không nên khuyến khích mà không chỉ ra vấn đề này. Một sửa chữa đơn giản sẽ là theo đầu ra của bạn với một bộ chia điện áp đưa 5,7V xuống còn 5,0V.
Olin Lathrop

1
@Olin và Russell: bạn đã không cung cấp bất kỳ lời biện minh đáng kể nào cho những gì bạn đang nói - hãy để một mình các nhà sản xuất (ví dụ Mircochip, Atmel) đề xuất trong ghi chú ứng dụng của họ chính xác những gì tôi đề xuất. Xin vui lòng đọc chúng trước khi tiếp tục tranh luận.
Sữa đông

1
Tôi đã thấy tất cả các loại thiết kế xấu trong ghi chú ứng dụng. Kiểm tra các thông số kỹ thuật thực sự trong bảng dữ liệu. Nhìn vào điện áp pin tối đa trong quá trình hoạt động, và bạn sẽ thấy rằng một diode giảm trên Vdd là quá cao. Cá nhân tôi đã thấy các vấn đề từ một kẹp diode chính xác như bạn hiển thị. Tôi không nhớ PIC chính xác, nhưng các số đọc A / D đã bị rối khi dòng điện đi qua diode bảo vệ phía cao của pin khác. Những thứ này là có thật.
Olin Lathrop

1

Chỉ cần sử dụng một bộ chia và bộ khuếch đại không đảo ngược được cấp nguồn ở mức 5V với mức tăng ít nhất gấp 3 lần.

Vì vậy, ở mức 5V, bạn sẽ lại có đầu ra 5V, và tương tự ở mức 15V vì nó sẽ bão hòa. Có lẽ tốt hơn là sử dụng giải pháp đường sắt, nhưng không hoàn toàn cần thiết nếu bạn chỉ muốn phát hiện các cạnh.


0

Bạn có thể muốn xem xét một cái gì đó ngoài giá, như bộ thu phát hoặc bộ thu tín hiệu RS232. Hầu hết sẽ xử lý lên đến 25V (vì thông số kỹ thuật của RS232 là +/- 25V tối đa) và một số điện áp thậm chí cao hơn, ngoài ra bạn có thể có được cách ly 100% để bảo vệ mạch điện khỏi các vòng nối đất và các sự cố điện xấu khác.

Mặc dù RS232 được cho là có điện áp +/-, nhưng hầu hết các chip RS232 hiện đại coi một chút trên mặt đất là ngưỡng cho tín hiệu âm, do đó đầu vào của bạn sẽ hoạt động với chúng. Lý do điều này phải hoạt động trên các chip RS232 là vì rất nhiều đầu ra của bastardized không đầu ra +/-, mà thay vào đó là tín hiệu dương hoặc mặt đất, do đó, các chip RS232 hiện đại phải hoạt động với các loại tín hiệu đó. Kiểm tra từng bảng dữ liệu cho ngưỡng.

Các tín hiệu mức logic mà bạn nhận được sẽ bị đảo ngược, nhưng điều này không đáng quan tâm vì bạn đang đo tần số.

+/- 50V Bị cô lập, 3.0V đến 5.5V, 250kbps, Bộ thu phát 2 Tx / 2 Rx, RS-232: http://www.maxim-ic.com/datasheet/index.mvp/id/3368

Nhiều loại chip RS232 khác: http://www.maxim-ic.com/products/protection/esd/rs232.cfm


Trừ khi bạn đã có một bộ thu phát tín hiệu không được sử dụng trong mạch, điều này không hiệu quả lắm. Các đầu vào điện áp cao là một phần nhỏ của silicon bạn đang mua. Câu trả lời của Pentium100 mô tả một mạch tương đương rẻ hơn và nhỏ hơn nhiều.
Kevin Vermeer

-1

Những người có vấn đề đặc biệt với điốt cơ thể hoặc điốt kẹp có lẽ không có tụ điện đủ lớn trên toàn bộ nguồn điện gần với IC.

Các diode đang chuyển dòng điện đến nguồn cung cấp +. Nếu không có tụ điện đủ lớn để hấp thụ thì nó sẽ gây ra vấn đề. Nó chỉ là đường sắt cung cấp tăng vọt. Vì bạn đang sử dụng một tụ điện nhỏ (0,1uF?)

Nó không có gì để làm với bất kỳ bí ẩn bên trong silicon.

Chỉ cần đảm bảo rằng bạn có một nắp (10uF) khá gần chip Tùy thuộc vào mức độ dòng điện bạn đang đi qua các diode cơ thể.

10mA là tốt. Nó là một diode.

Tôi không sử dụng điốt bảo vệ bên ngoài. Tôi sử dụng điện trở 2k7. Bạn có thể kết nối 12 volt với đầu vào của phần 5V, không có vấn đề gì. Đừng lo lắng. Cố gắng hiểu những gì đang thực sự xảy ra trước khi bạn bắt đầu nói về những chiếc máy bay nổi và bơm dòng điện vào vùng đất cổ tích.

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.