Augmentation de la tension

J'ai un signal binaire, 0V à 1,4V, que je ne peux pas changer directement. Quels circuits (sur un PCB) puis-je utiliser pour augmenter de 1,4 V à au moins 2,5 V.

Ai-je besoin d'un transistor? Je suppose que je cherche un interrupteur qui "se fermera" quand il y aura 1,4 V? Je suis un noob complet en électronique, mais je suis bien en physique et en comprenant les équations

Vous demandez un décalage de niveau logique.

Il existe des puces emballées qui font tout pour vous, mais il n'est pas difficile non plus d'en construire une vous-même à partir de pièces distinctes. Il existe de nombreuses façons de le faire, chacune avec des compromis différents.

Je trouve que ce schéma, de l' AN10441 de NXP Semiconductors est un moyen assez élégant pour obtenir cette fonction:

Ce schéma montre le décalage de niveau logique sur un bus I²C, qui a deux lignes de signal. Si vous avez besoin d'une seule ligne décalée, vous n'avez besoin que d'un MOSFET et de deux résistances de rappel, une sur sa grille et l'autre sur son drain. De même, si vous avez besoin de plus de lignes décalées, vous ajoutez simplement un MOSFET et une paire de résistances de rappel à chaque ligne.

Pour l'exemple illustré dans le schéma, avec des niveaux logiques de 3,3 V et 5 V, tout MOSFET à petit signal fonctionnera, comme l'omniprésent 2N7000. Cependant, la plupart des MOSFET génériques ont un V _{GS (th)} maximum trop élevé pour fonctionner avec votre niveau logique de 1,4 V. Vous devrez vous tourner vers quelque chose de plus spécialisé comme un Vishay TN0200K ou un Zetex (Diodes, Inc.) ZXMN2B14FH .

Les valeurs des résistances de pull-up (R _p ) dépendent quelque peu de l'application, mais auront alors une large plage. 10 kΩ est une valeur populaire ici, offrant un bon compromis entre la vitesse, le bruit et la consommation de courant. Je pouvais voir utiliser une valeur aussi faible que 1 kΩ dans certaines circonstances, et des valeurs au nord de 1 MΩ dans d'autres.

La note d'application décrit le fonctionnement du circuit, mais pour paraphraser:

• Comme rien n'est attaché à la ligne de données déplacée, les résistances de rappel amènent la ligne de données au niveau logique basse tension (V _DD1) d'un côté et au niveau logique haute tension (V _DD2 ) de l'autre.

• Lorsque le côté basse tension abaisse la ligne de signal, il entraîne la broche source du MOSFET vers le bas. Étant donné que la porte est attachée haut, cela provoque l'activation du MOSFET lorsque V _GS dépasse le seuil V _{GS (th)} , donc il conduit, faisant glisser le côté haute tension vers le bas également.

• Quand le côté haute tension veut faire de même, c'est plus compliqué. Ce schéma de circuit repose sur le fait que chaque MOSFET a une diode parasite intégrée, qui est montrée dans le symbole MOSFET du schéma ci-dessus. (Le symbole MOSFET n'est pas toujours dessiné avec la diode parasite affichée, mais il est toujours là.) En faisant glisser la broche de drain vers le bas, le côté haute tension entraîne la conduite de cette diode, ce qui entraîne indirectement la broche source du côté basse tension vers le bas , provoquant la même chose que dans le cas précédent.

Cette tendance du circuit à "monter haut" par défaut peut ne pas convenir à toutes les applications. Si une extrémité peut se déconnecter et que l'appareil laissé connecté ne tire pas activement la ligne de données vers le bas, la ligne de données passera au niveau supérieur. C'est très bien pour I²C, car le niveau logique élevé est la condition de repos normale. Si votre ligne de données ne fonctionne pas comme ça mais qu'aucune extrémité ne peut être débranchée et qu'au moins une extrémité tire toujours activement la ligne vers le bas lorsqu'elle veut que la ligne soit basse, ce circuit fonctionnera toujours.

Remarque : Problème d'inversion logique corrigé.

2e mise à jour : plage de tension de sortie fixe, utilisant MOSFET plutôt que BJT

Les principes de base du problème tels que vous l'avez décrit semblent s'appeler soit un "décaleur de niveau logique", soit un convertisseur. L'essentiel est que vous ayez un signal logique numérique (binaire) à un niveau de signal donné, et que vous souhaitiez l'adapter à un autre niveau de signal.

Les signaux logiques numériques sont normalement classés en fonction de la famille logique d' origine à laquelle ils appartiennent. Les exemples incluent TTL (faible: 0, élevé: + 5 V), CMOS (faible: 0, élevé: 5 à 15 V), ECL (faible: -1,6, élevé: -0,75), LowV (faible: 0 V, élevé: + 3,3) ).

Idéalement, vous devez également être conscient du seuil de commutation. Par exemple , niveaux de tension du signal logique qui montrent les niveaux de tension logique TTL dans les deux premiers graphiques.

Si vous souhaitez amplifier un signal logique de 0 ou 1,4 V, un seul transistor peut être configuré comme commutateur électronique pour agir comme convertisseur de niveau.

(src: mctylr )

Dans votre application, la sortie est la sortie de niveau 5V (0 ou 5V selon l'état bas / haut) et M1pourrait être un transistor MOSFET à mode N à petit signal commun, le 2N7000 dans un trou traversant en plastique TO-92 , et Emballage SMT.

Les résistances R2doivent être de 330 kohms (les détails supplémentaires des composants de la résistance ne sont pas critiques, par exemple une tolérance de 1 ou 5%, une note de 1/8 à 1/4 watts est très bien).

Les valeurs de résistance de la résistance ne sont pas particulièrement critiques, j'ai choisi une valeur standard approximative de sorte que si elle M1n'est pas conductrice, la sortie sera inférieure à ~ 0,8 V, tandis que lorsqu'elle M1est conductrice (c'est-à-dire que l'entrée est de 1,4 V, «élevée»), puis la sortie sera d'environ 5V. J'ai choisi la valeur en utilisant une simulation SPICE rapide.

V3est une source de tension + 1,4V, et V2est une source de tension + 5V.

Les autres valeurs (tolérance et puissance) sont des valeurs de composant de trou traversant utilisées pour sélectionner un composant du monde réel, mais ne sont pas critiques dans cette application.

C'est un circuit très simple et petit, coûtant environ vingt-cinq cents ou moins pour trois pièces électroniques courantes.

Comme vous n'avez mentionné aucune exigence de vitesse élevée (c'est-à-dire la vitesse de commutation), cela devrait donc fonctionner dans la plupart des cas simples.

J'ai adopté cette approche en utilisant un transistor MOSFET plutôt qu'un transistor de jonction bipolaire car j'ai eu du mal à faire en sorte qu'un seul BJT donne l'oscillation de tension souhaitée lors de la commutation. Du point de vue de la conception, la bonne chose à propos des FET (et des MOSFET) est qu'ils sont des dispositifs contrôlés en tension (en termes de modèle de conception), plutôt que contrôlés en courant comme le sont les BJT.

Vous pouvez construire un décaleur de niveau logique (c'est ce qu'on appelle) avec quelques composants discrets (transistors et résistances) ou vous pouvez opter pour une solution à un composant, c'est-à-dire un circuit intégré. La plupart des circuits intégrés n'acceptent pas des tensions d'entrée aussi basses que 1,4 V, mais j'ai trouvé le FXLP34 de Fairchild qui le fait. (Vous voulez le FXLP34P5X, les autres versions ont des boîtiers sans plomb et sont donc plus difficiles à souder)
Schéma de connexion:

A est l'endroit où vous fournissez le signal d'entrée de bas niveau, Y est votre signal de sortie de niveau "élevé". Vcc1 est votre connexion 1,4 V, connectez la tension de sortie requise à Vcc (jusqu'à 3,6 V).
L'appareil peut être difficile à obtenir en faible quantité, peut-être qu'un distributeur peut fournir quelques échantillons.

PS: oui, ce petit curseur est également présent dans l'image de la fiche technique :-)

modifier
Une pièce alternative, dans le cas où l'espace PCB est une prime: l'OnSemi NLSV1T34 est disponible dans un Damn Small ™ DFN 1,2 mm x 1 mm . Pour les mortels également dans SOT-353 .

Pour changer la tension, vous pouvez utiliser un fidèle transformateur à remontage manuel. Allez dans une librairie et prenez une copie du manuel de licence de classe générale ARRL pour radioamateur. Il vous apprend comment faire cela.

Pour le commutateur commandé en tension, Panasonic fabrique un circuit intégré appelé déclencheur basé sur la tension 1381. Il est conçu pour éteindre un interrupteur lorsque la tension chute en dessous d'un certain niveau (généralement pour éteindre les gadgets lorsque la batterie se décharge). Il est disponible auprès de Solarbotics .

Si vous voulez juste un interrupteur qui se ferme lorsque le signal logique est de 1,4 V et s'ouvre lorsqu'il est de 0 V, alors vous avez besoin de très peu:

Le transistor s'activera lorsque le niveau logique est élevé et s'éteindra lorsqu'il sera faible. Vous pouvez connecter ce que vous voulez contrôler entre l'alimentation et le collecteur du transistor. Cela pourrait être juste une résistance si vous voulez faire un signal logique qui va entre la masse et l'alimentation, bien que le signal soit inversé par rapport au signal logique d'entrée. Ou ce pourrait être une LED avec une résistance de limitation de courant appropriée en série, ou bien d'autres choses. Si la chose entraînée peut être inductive, une diode doit être ajoutée au collecteur pour alimenter le courant de rebond lorsque l'inductance est éteinte.

Cela met environ 1 mA à travers la base du transistor lorsqu'il est activé. Représentant un gain garanti d'environ 50 pour le transistor, la sortie est bonne jusqu'à 50 mA pour que le transistor fonctionne comme un interrupteur.

La tension d'alimentation est indépendante des niveaux logiques d'entrée et ne doit pas dépasser la spécification Vce max du transistor, qui est de 40 V dans cet exemple.

Avez-vous un contrôle sur la forme d'onde du côté basse tension? Si c'est le cas, peut-être qu'un double circuit de tension de redresseur peut être utilisé pour charger la pompe à la tension supérieure. Le seul problème avec cette approche est que vous devez faire passer la sortie côté basse tension d'une signalisation "haute / basse" à une signalisation "porteuse / pas de porteuse".