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将信号转换为合适的逻辑电平 免费猫

发布时间:2020-02-17 13:43:15 阅读: 来源:聚氨酯玻纤板厂家

将信号转换为合适的逻辑电平

设计内含微控制器的测试站时,经常会碰到测试电压超过微控制器允许最高输入电平的情况。例如,如果某个微控制器使用5V电源,则最大输入信号也应是5V。测试超过5V的电压时,你可能会考虑用分压器降低电压。但是,分压器可能会影响DUT (被检设备)。因此,信号调理器需要有高输入阻抗。另外,尽管测到的信号会有一些波动,信号调理器输出信号应与微控制器逻辑电平匹配。 通过调理器,还可以使用常规的微控制器输入引脚,而不是ADC引脚。

工程师们经常使用非反相运放来将信号电压引入线路。但是,多数运放差分输入电压范围是与其电源电压匹配的,因此,需要另一个电压较高的电源,还需要几个额外的电阻来将运放输出降压到微控制器电平。此外,输出要随测得的输入信号变化,所以,需要在微控制器进行模数转换。

一个更好的方法是采用电压中继器配置(图1)中的小信号MOSFET。这里可以选用On Semiconductor公司的BS107A。MOSFET的栅极到源极部分可以认为是一个约60 pF 的电容。为了在没有接DUT时将其放电,在栅极和接地间连接一只约1 MΩ电阻。另外,输入电压应高于3V 的MOSFET栅极阈值直流电压VTHR,但应低于20V的最高额定栅-源直流电压VGS。在该图中,输出电压从来不会超过电源电压,而且只要是在饱和区,输入电压的变化就对输出没有影响。这种方法有一个缺点,就是所用晶体管数目必须与DUT中测试点数目一样多。

另一个很好的选项是使用任何二电压或四电压比较器。可以使用National Semiconductor的LM393,因为它便宜且容易购到。图2 显示了一个有几个元件的简单配置。5V 电源电压充当正阈值电压。对于低于5V的输入信号,输出为5V。如果输入信号超过5V,输出电压降到0V。电阻 R1 将LM393开放集电极与电源电压联通。

有时,不希望有零输出信号。电压中断、焊点有缺陷或者测试装置里有断线都会产生零输出信号。有被测信号时使用逻辑高电平,无信号时则使用逻辑低电平。粗看起来,这样只是将比较器输入引脚切换了一下,用阈值电压就可以实现可用的方法。但是,这种想法并不正确,因为只要其他电压保持在共模范围内,正输入电压就可能超过电源电压。LM393共模输入电压上限比3.5V电源电压低1.5V。因此,应该使用R2和R3构成的分压电路来获得阈值电压(图3)。

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