Solusi terangkum:
- Transistor tunggal dan 3 resistor akan mengambil sinyal 0V \ "5V atau lebih" dan menghasilkan output 5V / 0V. Dengan nilai resistor contoh, beban pada sinyal adalah sekitar 80 uA pada 5V dan 250 uA pada 15V. Ini dapat direduksi menjadi mengatakan 8 uA / 25 uA jika diinginkan dan bahkan lebih rendah jika perlu. (Versi diagram yang lebih besar di bawah).
Sebuah resistor 390 ohm dan zener 4V7 akan melakukan apa yang Anda inginkan asalkan Anda dapat mentoleransi beban arus input 25 mA.
Penggunaan op amp memungkinkan hasil yang sedikit lebih baik tetapi solusi satu transistor harus sepenuhnya memadai.
JANGAN PERNAH mengizinkan dioda penjepit / perlindungan IC untuk membawa arus selama operasi normal. Anda mengundang operasi yang tidak dapat diandalkan dan tidak terduga serta kemungkinan tidak pasti sepanjang masa hidup produk Anda. Melakukan ini selama operasi normal selalu melanggar kondisi lembar data.
- Anda MUNGKIN pergi dengan beberapa baru atau bahkan beberapa dari Anda dan Anda mungkin berpikir Anda telah menggunakan mereka untuk membawa 100 dari Anda. SETIAP aplikasi yang menggunakan perlindungan dioda untuk membawa lebih dari setengah bau arus dalam operasi normal melanggar spesifikasi lembar data dan mengundang Murphy untuk makan siang.
Hasil tidak dapat diprediksi.
Tidak ada desain profesional yang akan melakukan ini .
Catatan aplikasi yang merekomendasikannya biasanya tidak profesional.
Lihat bagian di akhir jawaban ini.
Solusi transistor tunggal:
Input ditampilkan sebagai 5-15V tetapi apa pun di atas tentang 4V akan berfungsi.
Ketika vin = 4V Vbase = R2 / (R1 + r2) x 4V = 0,6V.
Ini secara memadai memadai, tetapi pada 5V Anda memiliki lebih dari cukup drive.
Nilai R1 & R2 yang ditampilkan adalah saran.
Nilai misalnya 100k dan 560 k dapat digunakan jika R3 yang sesuai dan transistor beta tinggi digunakan.
Output kebalikan dari input. yaitu Vout rendah ketika Vin tinggi.
R3 dapat berupa 10k atau setelan apa pun.
Q1 sesuai. Saya akan menggunakan BC337 atau setara SMD (BC817?)
Jika arus input yang sangat rendah diinginkan, R1 dan R2 dapat ditingkatkan dengan sangat hati-hati. misalnya dengan R1 = 1 megohm, arus input sekitar 15 uA pada 15V dan 5uA pada 5 Volt. Jika transistor Q1 memiliki gain 100 saat ini (sangat aman untuk misalnya BC337-40) maka Icollector = 500 uA jadi untuk ayunan 5V R3> = 10k jadi katakan 22k up tidak apa-apa.
Fakta yang sangat berharga untuk diketahui tentang pembagi resistif !!!
Fakta yang sedikit dihargai adalah bahwa perbandingan antara dua nilai resistor yang ditempatkan N pada skala resistor standar adalah konstan.
Ini tersirat dalam cara nilai skala dipilih.
Nilai-nilai resistor E12 adalah
1
1.2
1.5
1.8
2.2
2.7
3.3
3.9
4.7 4.7
5.6
6.8
8.2
(10, 12, 15 ...)
12 nilai dan kemudian seri mengulangi skala 10x lebih tinggi.
Jadi - nilai 56k dan 10k yang saya tunjukkan untuk R2 dan R1 terpisah 8 nilai. yaitu mulai dari 1 nilai di atas dan menghitung 9 tempat dan Anda mendapatkan 5,6
SETIAP dua nilai 9 terpisah memiliki rasio yang sama (dalam toleransi skala) dan dapat digunakan untuk membentuk pembagi sekitar setara.
mis. dari 56k / 10k, 68k / 12k, 82k / 15k 100k / 18k dll.
Dioda zener + resistor akan melakukan apa yang Anda inginkan selama beban pada rangkaian input dapat diterima. Jika Anda ingin mengurangi beban maka desain berbasis opamp akan lebih baik.
Lembar data pada halaman 350 memberikan level tegangan input tinggi dan rendah. Tingkat kesesuaian mana yang tergantung pada pin input mana yang Anda gunakan tetapi nilai teramannya adalah> = 0,8 x Vdd atau pada Vdd = 5V, Vinhi> = 4V.
Lembar data juga mencatat bahwa Vin tidak boleh lebih besar dari Vdd + 0.3V Maksimal ABSOLUT (bahkan jika tidak beroperasi dengan benar) dan dalam praktiknya apa pun yang melebihi Vdd akan berisiko.
PERINGATAN:
Rekomendasi Curd untuk menggunakan penjepit dioda untuk Vdd adalah praktik umum tetapi sangat berisiko karena AKAN menyuntikkan arus ke IC di tempat-tempat yang tidak diinginkan oleh pembuat selama operasi normal. Hasil akan bervariasi dan tidak dapat diprediksi. Menggunakan Shottky daripada silikon dioda membuat ini kurang berisiko tetapi masih kurang disarankan dan bahkan melanggar spesifikasi pabrikan maksimum absolut.
Zener clamp:
Sirkuit sederhana ini mungkin cukup.
Yang penting adalah memastikan bahwa Vout memenuhi spesifikasi Anda setiap saat. Banyak orang menggunakan dioda zener xx Volt dan menganggap bahwa mereka akan mendapatkan XX volt. Pada arus rendah ini seringkali jauh dari benar. Kurva di bawah ini menunjukkan tegangan zener dengan arus untuk zener tipikal. Perhatikan bahwa zener 4V7 membutuhkan sekitar 1 mA arus untuk mengarahkannya ke di atas 4V. Jika kami mendesain untuk minimum 2 mA, semuanya harus baik-baik saja. Ini menghasilkan hasil yang mungkin tidak terduga.
5V in. I = 2 mA. Vzener diharapkan = 4V2.
R = (5V - 4.2) /0.002 A = 0.8 / 0.002 = 400 ohm.
Katakan 390 ohm = nilai resistor E12 standar.
Pada 15 V kami berharap saat ini TENTANG (15-5) / 400 = 25 mA.
25 mA mungkin lebih dari yang Anda izinkan.
Rentang Vin yang lebih rendah akan memungkinkan rentang Imin-Imax yang lebih rendah dan Vin min beberapa volt di atas 5V juga akan sangat membantu.
Daya dalam resistor = V x I = (15-5) x 25 mA = 250 mW = 500 mW resistor.
Kurva tegangan arus Zener V02 x2.jpg
Contoh lembar data zener
DIODA PERLINDUNGAN:
Banyak orang tidak menyadari atau hanya mengabaikan perbedaan lembar data antara peringkat "Absolute maksimum" dan kondisi operasi yang disarankan.
Peringkat maksimum absolut adalah yang dijamin perangkat akan bertahan tanpa kerusakan. Pengoperasian yang benar tidak dijamin.
PIC yang bersangkutan memungkinkan Vdd + 0.3V pada pinnya sebagai peringkat maksimum absolut. Pengoperasian tidak dijamin selama kondisi ini.
Sebagian besar lembar data dengan jelas menetapkan bahwa selama operasi normal, tegangan input tidak boleh melebihi ground ke kisaran Vdd. Lembar data ini dapat atau tidak bisa diakses dalam beberapa ratus halaman. Masih salah untuk melakukannya.
Banyak orang berpikir bahwa kekhawatiran tentang arus dioda proteksi tidak berdasar. Hanya beberapa dari mereka yang merasa bersalah pada hari yang mereka pikir begitu dan sebagian besar mungkin hidup untuk menyesali atau tidak :-)
Perhatikan bahwa catatan aplikasi Atmel (jahat) di sini menggunakan resistor 1 megohm (terhubung ke listrik AC!) Dan catatan aplikasi Microchip di sini - buah ara 10-1 10-2 setidaknya memiliki rahmat untuk mengatakan "... Arus melalui dioda penjepit harus dijaga tetap kecil (dalam kisaran amp mikro). Jika arus melalui dioda penjepit menjadi terlalu besar, maka Anda berisiko bagian terkunci. " Memuji ratusan uA BUKAN "di dalam rentang microamp".
TETAPI mengunci adalah masalah Anda yang paling kecil. JIKA Anda mengunci bagian (tindakan SCR yang dipicu oleh arus ke IC substrat) IC sering berubah menjadi reruntuhan merokok dan Anda menyadari bahwa ada sesuatu yang mungkin salah.
Masalah dengan arus dioda tubuh adalah ketika Anda TIDAK mendapatkan kehancuran merokok langsung. Apa yang terjadi adalah bahwa IC tidak pernah dirancang untuk menerima arus antara pin input dan substrat - lapisan topi IC diletakkan. Ketika Anda meningkatkan Vin> Vdd, arus efektif mengalir keluar dari ICV ke peri negeri hantu yang tidak diketahui oleh iC dan bahwa perancang tidak dan biasanya tidak dapat mendesain untuk itu. Setelah di sana Anda memiliki potensi kecil; s pengaturan yang tidak pernah normal di sana dan saat ini dapat mengalir kembali ke mode sirkuit yang berdekatan, dari node tidak cukup berdekatan atau bahkan ke lokasi beberapa tempat jauh tergantung pada seberapa besar arus dan berapa voltase yang diatur. Alasan mengapa ini sulit untuk dijelaskan dan dijabarkan adalah karena ini sepenuhnya tidak dirancang dan pada dasarnya tidak dapat dirancang. Salah satu efeknya adalah untuk mengalirkan arus ke floating node yang tidak memiliki jalur output formal. Ini dapat bertindak sebagai gerbang untuk FET - formal atau tidak disengaja, yang mengaktifkan atau menonaktifkan bagian semi-acak dari sirkuit Anda. Bagian mana? Kapan? Seberapa sering? Berapa lama? Seberapa keras? Jawaban - siapa yang bisa mengatakan / tidak ada yang tahu - itu tidak dirancang dan tidak dirancang.
T: Apakah ini benar-benar terjadi?
A: Oh ya!
T: Apakah saya sudah melihatnya terjadi?
A: Ya.
Saya memulai apa yang sekarang telah terbukti sebagai perang salib 1+ dekade untuk membuat orang sadar akan hal ini (walaupun saya seharusnya sudah menyadarinya) setelah digigit dengan sangat buruk.
Saya memiliki rangkaian serial async yang relatif sederhana yang menyebabkan saya tidak ada akhir perselisihan. Operasi prosesor adalah intermiten atau semi acak. Terkadang kode salah dan tidak kali lain. Tidak ada yang stabil. Masalah? Konduksi dioda tubuh, tentu saja. Saya telah menyalin rangkaian sederhana dari catatan aplikasi yang disertakan dengan produk dan kemudian kami pergi.
Jika Anda melakukan ini tanpa peduli itu akan menggigit Anda.
Jika Anda melakukannya dengan hati-hati dan cerdas serta mendesainnya mungkin tidak akan menggigit Anda. Tapi mungkin.
Ini mirip dengan menarik garis tengah ke lalu lintas yang sedang berlangsung untuk menyalip - dilakukan dengan hati-hati dan tidak terlalu sering dan meninggalkan margin yang cukup baik yang biasanya Anda tidak akan mati. Jika Anda melakukannya, Anda mungkin tidak akan terkejut :-). Begitu pula dengan konduksi dioda tubuh. Rentang microampip microchip "mungkin OK. Atmel 1 megohm dari kabel listrik adalah kecelakaan yang menunggu untuk terjadi. Sesuaikan diri Anda.