Soluzione riassunta:
- Un singolo transistor e 3 resistori prenderanno un segnale 0V \ "5V o più" e produrranno un'uscita 5V / 0V. Con un valore di resistenza di esempio, il segnale di carico su è di circa 80 uA a 5 V e 250 uA a 15 V. Questo può essere ridotto a dire 8 uA / 25 uA se desiderato e persino inferiore se necessario. (Versione più grande del diagramma seguente).
Una resistenza da 390 ohm e uno zener 4V7 faranno ciò che desideri purché tu possa tollerare un carico di corrente in ingresso di 25 mA.
L'uso di un amplificatore operazionale consente risultati leggermente migliori, ma la soluzione a un transistor dovrebbe essere del tutto adeguata.
Non consentire MAI al diodo di bloccaggio / protezione dell'IC di trasportare corrente durante il normale funzionamento. Stai invitando inaffidabilità e funzionamento inaspettato e forse inapparente per tutti i giorni della vita del tuo prodotto. Questo durante il normale funzionamento viola sempre le condizioni del foglio dati.
- Potresti cavartela con qualcuno o anche qualche decina di U e potresti PENSARE di averla cavata con il suo utilizzo per trasportare 100 di te. OGNI applicazione che utilizza i diodi di protezione per trasportare più di mezzo soffio di corrente durante il normale funzionamento viola le specifiche della scheda tecnica e invita Murphy a pranzo.
I risultati sono imprevedibili.
Nessun design professionale lo farebbe .
Le note dell'app che lo raccomandano sono generalmente poco professionali.
Vedi la sezione alla fine di questa risposta.
Soluzione a transistor singolo:
L'ingresso è mostrato come 5-15 V ma funzionerà qualsiasi cosa al di sopra di circa 4 V.
Quando vin = 4V Vbase = R2 / (R1 + r2) x 4V = 0.6V.
Questo è teoricamente adeguato, ma a 5 V hai più che sufficiente unità.
I valori R1 e R2 visualizzati sono suggerimenti.
Valori per esempio di 100k e 560 k potrebbero essere usati se si utilizzassero R3 e transistor beta alti appropriati.
L'output è inverso rispetto all'input. cioè Vout è basso quando Vin è alto.
R3 può essere 10k o qualunque seme.
Q1 per soddisfare. Userei un BC337 o un equivalente SMD (BC817?)
Se si desidera una corrente di ingresso molto bassa, R1 e R2 possono essere aumentati notevolmente con una certa attenzione. ad es. con R1 = 1 megohm, la corrente di ingresso è di circa 15 uA a 15 V e 5 uA a 5 Volt. Se il transistor Q1 ha un guadagno di corrente di 100 (molto sicuro per es. BC337-40), allora Icollector = 500 uA, quindi per un'oscillazione di 5 V R3> = 10k, diciamo che 22k su è OK.
Un fatto estremamente prezioso da sapere sui divisori resistivi !!!
Un fatto poco apprezzato è che il rapporto tra due valori di resistenza N posti a parte su una scala di resistenza standard è circa costante.
Ciò è implicito nel modo in cui vengono scelti i valori di scala.
I valori della resistenza E12 sono
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 valori e quindi la serie ripete una scala di 10 volte superiore.
Quindi - i valori di 56k e 10k che ho mostrato per R2 e R1 sono separati da 8 valori. cioè inizia con il valore 1 sopra e conta 9 posti e ottieni 5,6
QUALSIASI due valori a parte 9 hanno lo stesso rapporto (entro la tolleranza della scala) e possono essere usati per formare un divisore circa equivalente.
ad es. uno qualsiasi di 56k / 10k, 68k / 12k, 82k / 15k 100k / 18k ecc.
Un diodo zener + un resistore farà ciò che desideri purché il carico sul circuito di ingresso sia accettabile. Se si desidera ridurre il carico, una progettazione basata su Opamp sarebbe migliore.
La pagina 350 del foglio dati fornisce livelli di tensione di ingresso alti e bassi. Quale livello si adatta dipende dal pin di input che si sta utilizzando, ma il valore più sicuro è> = 0,8 x Vdd o a Vdd = 5 V, Vinhi> = 4 V.
La scheda tecnica rileva inoltre che Vin non deve essere maggiore di Vdd + 0,3 V ASSOLUTO MASSIMO (anche se non funziona correttamente) e in pratica qualsiasi cosa su Vdd sarebbe rischiosa.
AVVERTIMENTO:
La raccomandazione di Curd di usare un morsetto a diodi su Vdd è una pratica comune ma molto rischiosa poiché inietta corrente nel circuito integrato in luoghi non previsti dal produttore durante il normale funzionamento. I risultati varieranno e saranno imprevedibili. L'uso di uno Shottky piuttosto che di un diodo al silicio rende questo meno rischioso ma ancora sconsigliato e viola persino le specifiche massime del produttore.
Morsetto Zener:
Questo semplice circuito potrebbe benissimo essere sufficiente.
Ciò che è importante è assicurarsi che Vout soddisfi le tue specifiche in ogni momento. Molte persone usano un diodo zener Volt xx e presumono che otterranno XX volt. A basse correnti questo è spesso tutt'altro che vero. Le curve seguenti mostrano la tensione di zener con la corrente per i tipici zener. Si noti che lo zener 4V7 richiede circa 1 mA di corrente per portarlo a oltre 4V. Se progettiamo per un minimo di 2 mA, tutto dovrebbe andare bene. Questo produce un risultato forse inaspettato.
5V in. I = 2 mA. Vzener previsto = 4V2.
R = (5 V - 4,2) / 0,002 A = 0,8 / 0,002 = 400 ohm.
Dire 390 ohm = valore del resistore E12 standard.
A 15 V prevediamo che la corrente sia CIRCA (15-5) / 400 = 25 mA.
25 mA potrebbe essere maggiore di quello che si desidera consentire.
Una gamma inferiore di Vin consentirà una gamma Imin-Imax più bassa e anche Vin min a qualche volt sopra 5V sarebbe di grande aiuto.
Potenza nella resistenza = V x I = (15-5) x 25 mA = 250 mW = resistenza 500 mW.
Curve di tensione corrente Zener V02 x2.jpg
Esempio di scheda tecnica zener
DIODI DI PROTEZIONE:
Molte persone non sono consapevoli o ignorano semplicemente la distinzione del foglio dati tra le classificazioni "Massimo assoluto" e le condizioni operative consigliate.
I valori nominali massimi assoluti sono quelli a cui il dispositivo è garantito per sopravvivere senza danni. Il corretto funzionamento non è garantito.
Il PIC in questione consente Vdd + 0,3 V sui suoi pin come una valutazione massima assoluta. Il funzionamento non è garantito in questa condizione.
La maggior parte delle schede tecniche specifica chiaramente che durante il normale funzionamento le tensioni di ingresso non devono superare la gamma da terra a Vdd. Questo foglio dati può essere o meno inviato nelle sue diverse centinaia di pagine. È ancora sbagliato farlo.
Molte persone hanno pensato che le preoccupazioni sulle correnti dei diodi di protezione siano prive di fondamento. Solo alcuni di loro hanno rovinato il giorno in cui lo pensavano e molti probabilmente hanno vissuto per rincorrerlo o meno :-).
Nota che la (cattiva) nota sull'applicazione Atmel qui usa una resistenza da 1 megaohm (collegata alla rete CA!) E la nota dell'app Microchip qui - i fichi 10-1 10-2 almeno hanno la grazia di dire "... La corrente attraverso i diodi di serraggio devono essere mantenuti piccoli (nella gamma dei microamplificatori). Se la corrente attraverso i diodi di serraggio diventa troppo grande, si rischia che la parte si blocchi. " Atmels centinaia di uA NON è "nella gamma dei microamp".
MA il latch up è l'ultimo dei tuoi problemi. Se si aggancia la parte (azione SCR innescata dalle correnti nel substrato IC) l'IC si trasforma spesso in una rovina fumante e si rende conto che qualcosa potrebbe non essere corretto.
Il problema con le correnti del diodo corporeo è quando NON si ottiene immediatamente una rovina del fumo. Quello che succede è che l'IC non è mai stato progettato per accettare la corrente tra il pin di input e il substrato - il cappello di livello su cui è posizionato l'IC. Quando rilanci Vin> Vdd, l'attuale corrente fluisce efficacemente dall'ICV proprio in una terra fantasma fiabesca di cui l'iC non è a conoscenza e che il designer non ha progettato e di solito non può progettare. Una volta lì hai piccoli potenziamenti che non sono mai normalmente lì e la corrente può rifluire in modalità circuitali adiacenti, di nodi non abbastanza adiacenti o addirittura in posizioni lontane a seconda della grandezza delle correnti e delle tensioni impostate. Il motivo per cui questo è difficile da scrivere e da definire è perché è totalmente non progettato ed essenzialmente non progettabile. Un effetto è quello di iniettare correnti in nodi fluttuanti che non hanno un percorso di output formale. Questi possono fungere da porte per FET - formali o accidentali, che si accendono o si spengono da parti semirandom del circuito. Quali parti? Quando? Quante volte? Per quanto? Quanto è difficile? Rispondi - chi può dirlo / nessuno può dirlo - non è designabile come non designabile.
D: Questo succede davvero?
A: Oh si!
Q: L'ho visto accadere?
A: Sì.
Ho iniziato quella che ora si è rivelata una crociata di oltre un decennio per rendere le persone consapevoli di questo (anche se avrei dovuto esserne ben consapevole) dopo essere stato morso molto male da esso.
Avevo un circuito seriale asincrono relativamente semplice che non mi causava la fine del conflitto. Il funzionamento del processore era intermittente o semi casuale. Codice difettoso a volte e non altre volte. Niente era stabile. Il problema? Conduzione dei diodi corporei, ovviamente. Avevo copiato un semplice circuito da una nota applicativa fornita con un prodotto e siamo partiti.
Se lo fai senza la dovuta cura, ti morderà.
Se lo fai con cura, intelligenza e design, potresti non morderti. Ma maggio.
Questo è simile a scavalcare la linea centrale nel traffico in corso per sorpassarlo - fatto con cura e non troppo spesso e lasciando margini che potrebbero essere abbastanza buoni di solito non morirai. Se lo fai probabilmente non sarai sorpreso :-). Lo stesso vale per la conduzione dei diodi corporei. La gamma di microampere dei microchip "potrebbe essere OK. La corrente di Atmel da 1 megohm è un incidente in attesa di accadere.
