將信號轉換為合適的邏輯電平
發布時間：2009-8-4 10:21
發布者：賈延安
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設計內含微控制器的測試站時，經常會碰到測試電壓超過微控制器允許最高輸入電平的情況。例如，如果某個微控制器使用5V電源，則最大輸入信號也應是5V。測試超過5V的電壓時，你可能會考慮用分壓器降低電壓。但是，分壓器可能會影響DUT （被檢設備）。因此，信號調理器需要有高輸入阻抗。另外，盡管測到的信號會有一些波動，信號調理器輸出信號應與微控制器邏輯電平匹配。 通過調理器，還可以使用常規的微控制器輸入引腳，而不是ADC引腳。 工程師們經常使用非反相運放來將信號電壓引入線路。但是，多數運放差分輸入電壓范圍是與其電源電壓匹配的，因此，需要另一個電壓較高的電源，還需要幾個額外的電阻來將運放輸出降壓到微控制器電平。此外，輸出要隨測得的輸入信號變化，所以，需要在微控制器進行模數轉換。 一個更好的方法是采用電壓中繼器配置（圖1）中的小信號MOSFET。這里可以選用On Semiconductor公司的BS107A。MOSFET的柵極到源極部分可以認為是一個約60 pF 的電容。為了在沒有接DUT時將其放電，在柵極和接地間連接一只約1 MΩ電阻。另外，輸入電壓應高于3V 的MOSFET柵極閾值直流電壓VTHR，但應低于20V的最高額定柵-源直流電壓VGS。在該圖中，輸出電壓從來不會超過電源電壓，而且只要是在飽和區，輸入電壓的變化就對輸出沒有影響。這種方法有一個缺點，就是所用晶體管數目必須與DUT中測試點數目一樣多。 另一個很好的選項是使用任何二電壓或四電壓比較器�？梢允褂肗ational Semiconductor的LM393，因為它便宜且容易購到。圖2 顯示了一個有幾個元件的簡單配置。5V 電源電壓充當正閾值電壓。對于低于5V的輸入信號，輸出為5V。如果輸入信號超過5V，輸出電壓降到0V。電阻 R1 將LM393開放集電極與電源電壓聯通。 有時，不希望有零輸出信號。電壓中斷、焊點有缺陷或者測試裝置里有斷線都會產生零輸出信號。有被測信號時使用邏輯高電平，無信號時則使用邏輯低電平。粗看起來，這樣只是將比較器輸入引腳切換了一下，用閾值電壓就可以實現可用的方法。但是，這種想法并不正確，因為只要其他電壓保持在共模范圍內，正輸入電壓就可能超過電源電壓。LM393共模輸入電壓上限比3.5V電源電壓低1.5V。因此，應該使用R2和R3構成的分壓電路來獲得閾值電壓（圖3）。 |
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