. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
Konverze napěťových úrovní
4. března 2013 - 8:00 | Pandatron | Konverze napěťových úrovní | Komentářů: 0  

Konverze napěťových úrovní

Následující článek vychází z aplikační poznámky společnosti Texas Instruments a představuje několik základních metod konverze napěťových úrovní signálů s tranzistory FET.

Moderní elektronické systémy obsahují obvykle i několik rozdílných napěťových úrovní. Aby tyto systémy pracovaly správně, je nutné použít nějaký typ napěťových převodníků, zajišťujících bezpečný převod a bezproblémovou komunikaci různých vstupů/výstupů (I/O), bez hrozby poškození například od přepětí. Jednoduchým a zároveň levným způsobem, jakým toho lze dosáhnout, je použití obvodů úrovňových převodníků s FET. V následujících příkladech jsou použity obvody SN74TVC3306 od Texas Instruments – dvojité napěťové upínací obvody. Po připojení jednoho I/O FET na úroveň Vcc může konstruktér druhý I/O použít na opačné straně, s napěťovou referencí (Vref). Takové uspořádání nabízí možnost konverze napěťových úrovní, definovaných hodnotou Vcc na straně jedné a Vref na straně druhé. Jedinou podmínkou je úroveň napětí Vref, která nesmí překročit hodnotu Vdd - 0,8 V.

Výhody použití obvodů SN74TVC3306:

  • Vysokorychlostní převod napěťových úrovní
  • Definici směru přenosu
  • Vynikající odolnost vůči ESD
  • Jednoduché provedení s minimálním počtem součástek
  • S 5V napájením může konstruktér konvertovat napětí v úrovních mezi 1 až 5 V na vstupu nebo na výstupu

Obvody jsou vhodné pro:

  • Jednoduché řešení jednosměrného převodu napěťových urovní
  • Obousměrný převod I2C™
  • Převod GTL na TTL/LVTTL
  • Převod z jedné úrovně na několik různých napětí za pomocí jediného obvodu

Následující příklady ilustrují různé způsoby využití napěťových převodníků.

Na obr. 1 je příklad s možností nastavení výstupního napětí mezi 0,8 a 4,2 V.


Obr. 1. Příklad úrovňového převodníku s výstupním napětím mezi 0,8 a 4,2 V

Na obr. 2 je uveden stejný příklad, ovšem s použitím pullup rezistoru. Díky tomu je možné dosáhnout výstupního napětí až k hodnotě pullup napětí. Při zachování podmínky nižší úrovně napětí Vref, je díky pull-up rezistorům možné vytvořit i několik úrovní výstupního napětí. Konstruktérovi je na výstupu k dispozici jakékoliv napětí mezi hodnotami Vref a Vcc.


Obr. 2: Obvod s pull-up rezistorem

Na obr. 3 je naopak uveden obvod s pull-down rezistorem. Pomocí pull-down rezistoru je výstup upnut k hodnotě napětí Vref.


Obr. 3: Obvod s pull-down rezistorem

Na obr. 4 je příklad obvodu, který na obou stranách využívá konfiguraci open-drain s TVC. Výsledkem provozu je nízká úroveň výstupního napětí ve chvíli, kdy je na vstupu obvodu vysoká úroveň a TVC táhne výstupní signál na vysokou úroveň ve chvíli, kdy je na vstupu nízká hodnota. Obvod tedy invertuje vstupní napětí v rozmezí od 0 V do Vref na výstupní napětí v rozmezí od 0 V do napětí definovaného pull-up rezistorem.

Tento typ úrovňových převodníků se často používá v případě open-drain rozhraní CPU a velmi často se nachází v obvodech osobních počítačů. Výhodou je totiž jeho funkce odstranění napěťových špiček a jiných přechodových stavů. Stejně jako v předchozích příkladech, i v obvodu na obr. 4 je použit obvod SN74LVC1G07. Samozřejmě uvdené zapojení lze zjednodušit použitím pouze jediného tranzistoru. Další informace o tomto typu obvodu lze nalézt v aplikační poznámce SN74TVC3306 (SCDS112).


Obr. 4: Obvod s otevřeným kolektorem

Portfolio společnosti Texas Instruments obsahuje samozřejmě celou řadu dalších typů napěťových převodníků. Pro více informací vám doporučujeme stáhnout dokument Selecting the Right Level-Translation Solution (SCEA035) s dalšími informacemi o převodnících napěťových úrovní a mnohem dalších druhů převodníků.

Velikost pull-up rezistoru:
Vhodnou hodnotou pull-up rezistoru je třeba omezit proud tranzistorem, pokud je v otevřeném stavu, na hodnotu cca. 15 mA. To zajišťuje úbytek napětí v rozmezí 260 až 350 mV. Pokud je proud tranzistorem vyšší než 15 mA, je i úbytek napětí vyšší v sepnutém stavu vyšší. Chcete-li nastavit proud procházející otevřeným tranzistorem na hodnotu 15 mA, vypočítá se hodnota pull-up rezistoru takto:

Následující tabulka shrnuje hodnoty rezistorů, referenčních napětí a proudů 15, 10 a 3 mA. Hodnota rezistoru uvedená ve sloupci 10% (nebo větší) by měla být použita k vytvoření úbytku napětí na tranzistoru v hodnotě 350 mV (či méně). Externí obvody musí být schopny zpracovat celý proud z rezistorů a to na obou stranách zařízení s udržením hodnoty napětí do hodnoty 0,175 V při proudu 15 mA, který přes obvod protéká.

Šířka pásma:
Maximální propustná frekvence je závislá na konkrétní aplikaci. Obvod může při vhodném návrhu pracovat při rychlosti >100MHz. Maximální frekvence je však vždy závislá na zatížení aplikace. Výstup se chová jako standardní vypínač, kde je šířka pásma závislá na odporu a kapacitě zátěže.

Následující obrázek ukazuje změřený průběh šířky pásma.

Závěr:
Uvedené obvody konvertorů napěťových úrovní vycházejí z aplikační poznámky společnosti Texas Instruments - Voltage Clamps Made Easy. Více informací o této problematice naleznete v následujících odkazech.

Odkazy & Download:
Domovská stránka firmy Texas Instruments
Domovská stránka firmy Texas Instruments v českém jazyce
Přehled distributorů

Voltage Clamps Made Easy
Aplikační poznámka SN74TVC3306
Selecting the Right Level-Translation Solution







GooglePlus1 FaceBook Twitter del.icio.us DiGG Google StumbleUpon Google Buzz Email RSS PDF Tisk

Komentáře:
Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
BC-NBK AUREL
Přijímač AM 433.92MHz, BW=1,2MHz, -97dBm,+5V/3mA
od 83 Kč

Informace uvedené v článcích jsou platné v době jejich vydání a samotné články jsou určeny pouze jako zdroj informací. Autor článku ani správce webu nenesou žádnou zodpovědnost za případné újmy na majetku a zdraví. Názvy společností a výrobků, loga a další multimediální materiál mohou být ochrannými známkami příslušných společností.
RSS kanály: | |
+420 723 846 377
info@pandatron.cz
Všechna práva vyhrazena | mobilní verze | © Copyright 2000 - 2016 ISSN 1803-6007