conversiones de nivel lógico para optoaisladores en adquisición de entrada digital

Este no es mi trabajo habitual, no soy un EE, pero quiero intentarlo...

Esta pregunta se refiere al desarrollo de una placa de interfaz para conectar un dispositivo (DUT) a un sistema de prueba en un escenario de fabricación.

Las señales a las que tengo acceso son un montón de líneas lógicas cmos de 1,8 V de los pines GPIO de una CPU integrada, un riel de alimentación de 5 V y GND (ver el diagrama a continuación). Todo está en un espacio bastante reducido, tengo control sobre toda la energía/tierra, etc.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Las señales GPIO de 1,8 V (s1, s2, s3...) finalmente son leídas por un dispositivo de entrada digital optoaislado (resulta ser un NI-6525 ). Las entradas digitales optoaisladas necesitan al menos 3,2 V para detectar un nivel ALTO, por lo que debo cambiarlas de nivel, además, la entrada de corriente por canal se proporciona como "3 mA MAX", demasiado para 1,8 V cmos, creo.

Para realizar el cambio de nivel, estaba pensando en el MAX3000E porque está diseñado para soportes de teléfonos celulares, lectores de tarjetas inteligentes, etc. Tiene protección ESD y puede manejar 8 señales y puedo usarlo para cambiar el nivel de 1.8 a 5.0 , todo lo que tengo que hacer es proporcionar rieles de voltaje para 1.8 y 5 desde mi sistema de prueba. No hay problema, pensé...

ingrese la descripción de la imagen aquí

PERO al mirar la hoja de datos del 3000E, parece que la corriente de salida que puedo proporcionar desde el lado de 5V (Vcc) es de solo 10uA como máximo. Eso no es suficiente para controlar los diodos en el dispositivo de entrada digital.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Así que ahora, estoy pensando en agregar mosfets a cada salida del convertidor de nivel para poder entregar suficiente corriente a los optoaisladores.

Preguntas:

  1. ¿Estoy usando el convertidor de nivel correcto para tal aplicación? Tengo la sensación de que estoy haciendo esto mal. El sistema de prueba utiliza optoaisladores, pero es una buena elección por otras razones.

  2. Pensé en deshacerme del traductor de nivel por completo y solo usar mosfets para controlar los optoaisladores de las señales de 1.8V. Pero luego, está el problema de la protección ESD, perder el buen pin "habilitar", además no me siento seguro con solo mosfets desnudos. ¿Es esto fácil de hacer con mosfets en este escenario donde los DUT se van a conectar y desconectar constantemente del sistema? ¿Debería invertir el tiempo tratando de hacer esto solo con mosfets? ¿Será confiable en un sistema de fábrica?


Parece que la moraleja de la historia es que los traductores lógicos bidireccionales "autoconfigurables" solo pueden entregar una cantidad muy pequeña de corriente en el lado de salida (~ uA). En mi escenario, estoy usando el lado de salida para controlar las entradas del optoaislador en el lado del sistema que requieren ~ mA de corriente. Esto requiere el uso de un búfer adicional de algún tipo o la selección de un traductor de nivel lógico diferente. Dado que no necesito cambiar de dirección in situ (nunca estoy transmitiendo y transmitiendo en la misma línea), seleccionar un traductor que tenga una dirección fija o configurable resuelve el problema porque estos no parecen tener la extremadamente pequeña especificación de corriente máxima en la salida.

Todo lo que necesita es una corriente uA, pero puede manejar xx mA por puerto como una lógica de 1,8 V. ¿Puede estar invirtiendo el cambiador de nivel BJT? Más robusto.
@TonyEErocketscientist, ¡gracias! Supongo que no entiendo algunas cosas clave en la hoja de datos del traductor de niveles. ¿Uno pensaría que simplemente especificaría cuánta corriente (o incluso "abanico") puede obtener de las salidas? La hoja de datos del traductor de niveles no dice nada sobre la cantidad de corriente que puede generar en cada salida. Si realmente puedo conducir el optoaislador directamente desde el traductor de nivel, sería genial.
Rohm los fabrica en circuitos integrados con muchos por paquete para diferentes necesidades. Esta es la teoría electronics.stackexchange.com/questions/260995/…
Creo que la unidad NI tiene un umbral TTL (1,5 V) de baja corriente, por lo que sí, se eleva a cualquier límite de corriente V+. Los traductores CMOS y todos los puertos CMOS son conmutadores R bajos que extraen uA sin carga y Vol/Iol=R
¿Es entonces lógica de alta velocidad o bidireccional? Esa es la ventaja de Max3000
Todo esto es cosas de muy baja velocidad. Mirando a través de las categorías de productos de Rohm para tratar de ubicar los cambiadores de nivel lógico BJT (no se preocupe por la inversión o no). GPIO es bidireccional (pero principalmente salida de DUT). No quería TMI en cuestión, ¡así que omití ese detalle!
Luego, para bidireccional, use su Mac3000 o ti.com/lit/ds/symlink/txb0104.pdf y agregue diodos limitadores de corriente en serie R y abrazadera a rieles para entornos ESD hostiles.

Respuestas (1)

Su dispositivo NI-6525 necesita su controlador para poder generar hasta 3 mA de corriente. Sin embargo, el MAX3000E se especifica solo para 20 µA (consulte V OHx ); un cambiador de nivel bidireccional con detección de dirección automática debe tener salidas débiles para permitir que otro dispositivo anule el nivel de voltaje.

Para obtener salidas más potentes, utilice un desplazador de nivel unidireccional o controlado por dirección, como el ( SN ) 74LVC2T45 .

¡gracias! Veo que Tony EE señaló en su comentario que la cifra de 20 uA no era el límite de capacidad de fuente de las salidas. Entendí mal la hoja de datos. El 20uA es simplemente el máximo de lo que cada pin dibuja en estado H o L sin carga. Por alguna razón, la hoja de datos no indica cuánta corriente puede entregar cada pin. ¿Quizás porque está destinado a entrar en otra entrada o salida CMOS?
Pero sí, mirando un cambiador de nivel controlado por dirección, ¡veo que es posible obtener 32 mA de cada salida! ti.com/lit/ds/symlink/sn74lvc8t245-ep.pdf
El consumo de energía del propio MAX (sin contar las salidas) es como máximo de 10 µA. Las salidas están especificadas para 20 µA (si intenta extraer más de 20 µA, la caída de voltaje será mayor que VOHx).
Ya veo, voy a deshacerme del MAX3000E e iré con un convertidor que tiene una dirección fija o configurable (SN74LVC8T245). Eso funcionará, creo, para conducir hasta 3 mA en un optoaislador. Supongo que estos traductores bidireccionales automáticos están destinados a situaciones en las que están conectados solo a otras entradas lógicas de cmos.