Буферизация сигнала цифрового микроконтроллера для подключения к оптопаре

Я часто работаю над проектами, в которых я использую оптопары для изоляции цифровых управляющих сигналов +5 В постоянного тока (например, от микроконтроллера) от остальной части цепи. Тем не менее, поскольку они работают, освещая светодиод внутри устройства, нагрузка на контакты микроконтроллера может достигать нескольких десятков миллиампер. Я искал совет о том, что было бы наилучшей практикой для буферизации этого управляющего сигнала с дополнительным каскадом, чтобы микроконтроллер эффективно видел высокий импеданс и тем самым уменьшал ток, который он должен обеспечивать?

Просто наивно с головой я могу придумать несколько вещей, которые могут сработать:

1) Просто используйте операционный усилитель в качестве буферного усилителя с единичным усилением.

2) Используйте специальный чип компаратора для сравнения входного сигнала, например, с + 2,5 В постоянного тока.

3) Используйте полевой МОП-транзистор в качестве усилителя сигнала.

Однако после некоторого чтения я натолкнулся на целую кучу чипов, которые раньше никогда не использовал, но похоже, что они могут быть разработаны для такого рода вещей. Например:

• Драйвер дифференциальной линии ( MC3487 )
• Дифференциальный линейный приемник (DC90C032)
• Линейный трансивер (SN65MLVD040)
• Буферные ворота и драйверы (SN74LS07, SN74ABT126)

У меня действительно нет никакого опыта с любым из них, и я немного ошеломлен количеством доступного материала! Так может кто-нибудь помочь мне узнать различия между этими устройствами, и какие из них будут / не подойдут в этом случае. Есть ли лучший / стандартный способ достижения того, что я описываю?

редактировать: так
как я мог переключаться примерно на выходы x30, я не хочу беспокоиться о загрузке микроконтроллеров, и поэтому не буду рассматривать подключение напрямую к выводам DIO. Поэтому, думаю, я пойду за буфером логики IC. Я собираюсь попробовать использовать SN74LVC1G125 « Единый буферный шлюз с выходом с 3 состояниями » для каждого входа и посмотреть, как это работает.

У вас есть много вариантов.

1. Если вам нужно подключить очень мало оптопар, вы можете подключить их напрямую к GPIO вашего микроконтроллера (через резистор), при условии, что:

   • Вы не превышаете выходной ток GPIO.
   • Вы не превышаете общий ток порта.
   • Вы не превышаете общий ток gnd / vdd.

2. Если вам нужно подключить больше оптопар, вы можете попробовать использовать оптопары с низким и высоким коэффициентом передачи, такие как SFH618 ( https://www.vishay.com/docs/83673/sfh618a.pdf ), и подключить их напрямую к ваши GPIO (через резистор).

3. Или вы можете использовать BJT или MOSFET (см. Схемы ниже). Некоторые заметки:

   • Не забудьте установить понижающий / повышающий резистор, который гарантирует, что MOSFET / BJT выключены, когда GPIO еще не инициализирован (например, во время сброса).
   • Резистор повышения или понижения может быть опущен, если ваш MCU имеет вывод GPIO с всегда активным подтягиванием / опусканием во время сброса.
   • При использовании MOSFET не забудьте использовать MOSFET логического уровня (например, BSS138).
   • Если вы используете активное-низкое решение, убедитесь, что напряжение высокого уровня GPIO - VDD. Т.е. не используйте 3.3V-GPIO и VDD = 5V в активном низком уровне! ,

4. Тем не менее, если вам нужно управлять многими оптопарами (например, 6), вы можете использовать упомянутый 74LS07, так как он допускает 40 мА на вывод, и вам придется монтировать только один компонент (вместо 6 BJT / MOSFET). Помните, что, в отличие от CMOS, микросхемы TTL по своей сути подтягиваются! Тем не менее, вам может потребоваться подтягивающий резистор (в техническом описании также рекомендуется не оставлять входы плавающими). И, поскольку '07 не инвертирует, это решение будет активным LOW. 74ABT126 - CMOS, поэтому вы ДОЛЖНЫ использовать резистор!

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Простой BJT, такой как MMBT3904 или любой переключающий BJT сделает эту работу. Вы можете получить катушку 100 за два доллара.

Драйверы дифференциальной линии не предназначены для управления светодиодами. Эти буферные микросхемы управляют (или получают) дифференциальным сигналом по двум проводам. Размах напряжения может составлять от 1,3 вольт до 1,7 вольт. Недостаточно, чтобы включить или выключить светодиод.

TTL-буферы идеально подходят для этого применения, но вместо того, чтобы подключать их к верхней стороне светодиода, как показано на схеме, их следует подключать к нижней стороне светодиода, поскольку TTL хорош для тока утечки и плохого тока источника.

Однако, если у вас есть только несколько оптопар для подключения, то NPN BJT - еще более простой способ управления светодиодом.

Я рекомендую для вывода логического уровня использовать H11L1, который имеет драйвер логического вентиля CMOS Schmitt и работает с минимальным 1,4 мА ~ $ 1 (10) 3 ~ 16 В

Для недорогих открытых коллекторов с широким диапазоном усиления по току от 80% до 300% минимум http://www.taiwansemi.com/products/datasheet/TPC816%20SERIES_B1612.pdf

Это означает, что если вам нужны только логические уровни или 1 мА, то есть, по крайней мере, 80% от того, с чем работает ваш диск, что не сильно увеличивает нагрузку на процессор.

Так что ищите, что имеет значение.тысячи вариантов стоят против производительности.

Для скорости помогает больше тока, но некоторые устройства $ переключаются на другие, в нас.