要約されたソリューション:
- 単一のトランジスタと3つの抵抗が0V \ "5V以上"の信号を受け取り、5V / 0V出力を生成します。抵抗値の例では、信号の負荷は5Vで約80uA、15Vで250uAです。これは、必要に応じて8 uA / 25 uAに削減でき、必要に応じてさらに低くできます。(下の図の大きいバージョン)。
25 mAの入力電流負荷に耐えることができれば、390オームの抵抗器と4V7ツェナーで必要なことを実行できます。
オペアンプを使用すると、わずかに良い結果が得られますが、1つのトランジスタソリューションで十分です。
NEVER ICのクランプ/保護ダイオードは、通常動作時の電流を流すために許しません。あなたは、製品の寿命のすべての日において、信頼性が低く、予期せぬ、おそらくは見かけのない操作を招いています。通常の操作中にこれを行うと、常にデータシートの条件に違反します。
- あなたはAFEWマイクロアンペアで逃げるまたはUAというの10にもいくつかの、あなたは可能性がありTHINKあなたはマイクロアンペアの100個のを運ぶためにそれらを使用して逃げる持っています。保護ダイオードを使用して通常動作で半分以上の電流を流すすべてのアプリケーションは、データシートの仕様に違反しており、マーフィーを昼食に招待しています。
結果は予測できません。
プロのデザインではこれはできません。
それを推奨するアプリノートは、通常、専門家ではありません。
この回答の最後のセクションを参照してください。
単一トランジスタソリューション:
入力は5〜15Vと表示されていますが、約4V以上であれば何でも機能します。
vin = 4Vの場合Vbase = R2 /(R1 + r2)x 4V = 0.6V。
これは概念的には十分ですが、5Vで十分なドライブが得られます。
示されているR1およびR2の値は推奨値です。
適切なR3および高ベータトランジスタが使用された場合、たとえば100kおよび560 kの値を使用できます。
出力は入力の逆です。つまり、Vinが高い場合、Voutは低くなります。
R3は10kか、どんなスーツでもかまいません。
Q1に合う。BC337または同等のSMDを使用します(BC817?)
非常に低い入力電流が必要な場合は、R1とR2を注意して大幅に増やすことができます。たとえば、R1 = 1メガオームの場合、入力電流は15 Vで約15 uA、5ボルトで5 uAです。トランジスタQ1の電流利得が100(たとえばBC337-40の場合は非常に安全)の場合、Icollector = 500 uAなので、5 VのスイングではR3> = 10kなので、22kを上に上げても問題ありません。
抵抗分割器について知っておくべき非常に貴重な事実!!!
少し高く評価された事実は、標準の抵抗器スケールで離れた2つの抵抗器の値Nの比率がほぼ一定であることです。
これは、スケール値が選択される方法において暗黙的です。
E12抵抗値は
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の値の場合、系列は10倍高いスケールを繰り返します。
つまり、R2とR1で示した56kと10kの値は、8つの値が離れています。つまりは、上記1つの値で開始し、9ヶ所をカウントアップして、あなたは5.6取得
ANY 9は離れて(スケールの許容範囲内で)同じ比率を有し、約同等の分圧器を形成するために使用することができる2つの値を。
例:56k / 10k、68k / 12k、82k / 15k 100k / 18kなど
入力回路の負荷が許容範囲内である限り、ツェナーダイオード+抵抗は、希望どおりの動作をします。負荷を軽減したい場合は、オペアンプベースの設計の方が適しています。
データシートの 350ページでは、入力電圧レベルの高低を示しています。どのレベルが適しているかは、使用している入力ピンによって異なりますが、最も安全な値は> = 0.8 x VddまたはVdd = 5V、Vinhi> = 4Vです。
また、データシートには、VinがVdd + 0.3V絶対最大値(正しく動作していなくても)を超えてはならず、実際にはVddを超えるものは危険であると記載されています。
警告:
Vddにダイオードクランプを使用するというカードの推奨事項は一般的な方法ですが、通常の動作中にメーカーが意図しない場所に電流をICに注入するため、非常に危険です。結果は変化し、予測できません。シリコンダイオードではなくShottkyを使用すると、リスクが低くなりますが、それでもお勧めできず、絶対最大製造元の仕様にも違反します。
ツェナークランプ:
この単純な回路で十分かもしれません。
重要なことは、Voutが常に仕様に適合することを保証することです。多くの人がxxボルトのツェナーダイオードを使用しており、XXボルトが得られると想定しています。低電流では、これはしばしば真実とはかけ離れています。以下の曲線は、一般的なツェナーのツェナー電圧と電流を示しています。4V7ツェナーを4V以上に駆動するには、約1mAの電流が必要であることに注意してください。最小2 mAで設計した場合、すべてが順調です。これはおそらく予期しない結果をもたらします。
5V in。i = 2 mA。予想されるVzener = 4V2。
R =(5V-4.2)/0.002 A = 0.8 / 0.002 = 400オーム。
390オーム=標準のE12抵抗値と言います。
15 Vでは、電流は約(15-5)/ 400 = 25 mAになると予想されます。
25 mAは許容範囲を超える場合があります。
Vinの範囲を低くすると、Imin- Imaxの範囲が低くなり、Vin minが5Vを数ボルト上回れば、さらに効果的です。
抵抗の電力= V x I =(15-5)x 25 mA = 250 mW = 500 mW抵抗。
ツェナー電流電圧曲線V02 x2.jpg
ツェナーデータシートの例
保護ダイオード:
多くの人々は、「絶対最大」定格と推奨動作条件の間のデータシートの違いに気づいていないか、単に無視しています。
絶対最大定格は、デバイスが損傷することなく存続することが保証されている定格です。正常な動作を保証するものではありません。
関係するPICは、絶対最大定格としてピンのVdd + 0.3Vを許可します。この状態での動作は保証されません。
ほとんどのデータシートには、通常の動作中に入力電圧がグランドからVddの範囲を超えてはならないことが明記されています。このデータシートは、数百のページでそうである場合とそうでない場合があります。そうすることはまだ間違っています。
多くの人々は、保護ダイオード電流に関する懸念は根拠がないと考えています。彼らの一部だけが彼らがそう思った日を破った、そして大部分は恐らくそれを破るために生きてきた:-)。
(悪)アトメルアプリケーションノートという注意ここでは、 1メガオーム抵抗使用し、マイクロチップ社のアプリケーションノート(AC電源に接続されている!)をここに-イチジク10-1 10-2は、少なくとも、「言うべき恵みを持っている...貫通電流をクランプダイオードは小さく保つ必要があります(マイクロアンペアの範囲内)。クランプダイオードを流れる電流が大きくなりすぎると、部品がラッチアップする危険があります。」Atmelsの何百ものuAは「マイクロアンペアの範囲内」ではありません。
しかし、ラッチアップはあなたの問題の最小です。部品をラッチアップすると(IC基板への電流によってトリガーされるSCRアクション)、ICはしばしば喫煙の破滅に変わり、何かが間違っている可能性があることに気付きます。
ボディダイオード電流の問題は、すぐに喫煙の影響を受けない場合です。何が起こるかというと、ICは入力ピンと基板の間の電流を受け入れるように設計されていなかったということです-ICが置かれる層。Vin> Vddを上げると、現在の効果はICV本体からiCが認識しておらず、通常は設計できなかったファントムフェアランドに流れ込みます。いったん小さなポテンショが設定されると、通常はそこに決して設定されず、電流は隣接する回路モードに流れたり、まったく隣接していないノードや、電流の大きさや設定されている電圧に応じて、離れた場所に流れたりすることがあります。これを記述してピン留めするのが難しい理由は、完全に設計されておらず、本質的に設計できないためです。1つの効果は、正式な出力パスを持たないフローティングノードに電流を注入することです。これらは、FETのゲートとして機能する可能性があります。これは、回路の半ランダムな部分をオンまたはオフにする、正式または偶発的なものです。どの部分?いつ?どのくらいの頻度で?どのぐらいの間?どれくらい難しい?答え-誰が言うことができる/誰も言うことができない-その設計されていない署名できない。
Q:これは実際に起こりますか?
A:はい。
Q:それが起こるのを見ましたか?
A:はい。
非常にひどく噛まれた後、人々にこれを知ってもらうために、1年以上前の十字軍であることが証明されたものを始めました(たとえ私はそれをよく知っていなければなりませんが)。
私は比較的単純な非同期シリアル回路を持っていたので、私には争いの終わりはありませんでした。プロセッサの動作が断続的または半ランダムでした。コードに時々障害が発生し、他の場合には障害が発生しませんでした。何も安定していませんでした。問題?もちろんボディダイオード導通。製品に付属のアプリケーションノートから簡単な回路をコピーしていたので、先に進みました。
十分な注意を払わずにこれを行うと、噛まれてしまいます。
あなたが注意と知性とデザインでそれをするならば、それはあなたを噛まないかもしれません。しかし可能性があります。
これは、追い越しのために中心線を進行中のトラフィックに引き込むのと同じです-頻繁にではなく慎重に行われ、通常は死ぬことのない十分なマージンを残します。あなたがそうするなら、あなたはおそらく驚かないでしょう:-)。したがって、ボディダイオードの伝導が原因です。マイクロチップの「マイクロアンペア範囲」は大丈夫かもしれません。Atmelの1メガオームオフの電源は、起こるのを待っている事故です。