宽幅电压3.5~30V信号采集探讨？

pepsi360

公司一项目要求如下：
单电源供电，供电电压：+10V~+30V DC
输入通道数：8路
输出通道数：8路
数字量输入信号：支持干湿结点输人
　－高电平信号（数字 1）： +3.5 V~+30V
　－低电平信号（数字 0）：≤+1V
数字量输出信号：
　－集电极开漏输出，最大负载电压+30V，最大负载电流30mA
自己的解决方案：
输入：
由于是宽幅电压信号，所以
方案一：首先想到稳压管降压将3.5V以上的电压用稳压管稳到5V以内再做处理，这样很容易将+3.5 V~+30V范围内的电压降到2.4~5V中间的某个值，，这样就好处理些
方案二：想到用lm339之类的宽幅电压比较器，也可很精确的将+3.5 V~+30V范围内的电压直接处理为高电平，而且平率上采样信号可以达到us级，算是很理想。
但是这里想到的仅仅是+3.5 V后面的~+30V该怎么处理呢，由于是5V 系统，我总不可能还去找个30V参考，再做个比较吧。也就是30V以上没有限制。
同时－低电平信号（数字 0）：≤+1V 部分亦未做处理，很烦躁哦，小弟涉世不深，还望德高望重的老鸟们给与意见。

输出：
集电极开漏输出，最大负载电压+30V，最大负载电流30mA ，
方案：采用肖特基管应该可以应付。

binglin

最简单的方案:

1、电源部份用正版的LM2576/2596来做。

2、输入电路部份，用一只NPN三极管，B极串一只二极管及限流电阻来实现，具体串多大的阻值自行计算一下。

3、输出部份相信你已想到怎么做了。

tidsp

不要想这么麻烦，应该只是工业设备数字输入输出。输入用光耦，查下光耦的手册，选合适的电阻就行了。怕不保险串个发光管，即做指示，又抬高电平。很少有人用3.5V输入的，你可以和用户讨论下这个

pepsi360

数字量输入信号：支持干湿结点输人
　－高电平信号（数字 1）： +3.5 V~+30V
   －低电平信号（数字 0）：≤+1V

是对外部的信号采样，敢问柄哥，npn实现，给个简图看看，能够实现3.5V到30V的宽幅吗？毕竟是采样，得转化为数字量，0或1啊。这个怎么实现？需要8通道，方便吗。频率特性怎样，较lm339的us级有多大优势。

同时新问题：
有好使的10~30V宽幅转5V 的电源模块，最好还带隔离的没，有的推荐下啊，谢谢。

zzzzzz

电源模块就是炳哥说的LM2576，输入电压可在8V——40V。

binglin

隔离的5V电源模块，坛子上就有这个产品。

binglin

用2楼我描述的最简单方案为例:

2009-11-12 19:53

设电源电源为5V，Q1的放大倍数为80倍，R2取值为2K时，当Q1饱和导通后，R2流过的最大电流是：5V/2K=2.5mA。

R1取值为4.7K，计算输入3.5V及30V时Q1的导通情况。

1、IN0=3.5V时，流过Q1基极b的电流等于(3.5-0.7-.07)/4.7K=0.00045A=0.45mA；

基极b的电流XQ1的放大倍数=0.45mAX80=36mA，36mA远大于Q1进入饱和导通的2.5mA，因此当输入3.5V时，Q1可以进入饱和导通状态。

2、IN0=30V时，流过Q1基极b的电流等于(30-0.7-.07)/4.7K=0.00601A=6.01mA；

基极b的电流XQ1的放大倍数=6.01mAX80=480.8mA，480.8mA远大于Q1进入饱和导通的2.5mA，因此当输入3.5V时，Q1可以进入饱和导通状态。

由上面分析可以，R1的电阻可以适当加大，加大到10K可能会更合适。

注意：图中的Q1三极管型号并不一定合适用本电路中，我在画图时是随便选择一个，请查三极管手册选择合适的型号使用。

pepsi360

解决啦，3.5~30V的情况，可以用合适的方法解决掉，只<1V 的情况吗？只有小于1才为低电平，真是想不出来啦，哎。
－高电平信号（数字 1）： +3.5 V~+30V
－低电平信号（数字 0）：≤+1V
我今天还问经理，那1~3.5之间是什么状态，他也不确定。烦死；啦

binglin

pepsi360你就别钻牛角尖了，你定一个在1V~3.5V之间一个电平作为转折电平就行了，比如我在7楼的电路，这个电平大约是1.4V左右，只要高于1.4V就认为输出的是高电平，低于1.4V就认为是低电平。

你说的1~3.5V之间的电平，这是为了提高抗干扰而自行制定的规则，主要是准对输出电平方而言，你知道对方的电平标准就可以了。

pepsi360

你在7楼电路的1.4V是由IN4148的压降0.7V加上be端得压降0.7V，得来的吗？呵呵
“R2取值为2K时，当Q1饱和导通后，R2流过的最大电流是：5V/2K=2.5mA。
1、IN0=3.5V时，流过Q1基极b的电流等于(3.5-0.7-.07)/4.7K=0.00045A=0.45mA；

基极b的电流XQ1的放大倍数=0.45mAX80=36mA，36mA远大于Q1进入饱和导通的2.5mA，因此当输入3.5V时，Q1可以进入饱和导通状态。”
这个分析方法正确吗，按你2K，与4.7K的电阻配置来看，电压在3.5~某个值区间，3级管会处于放大状态，
某个值~30V区间，3级管会处于饱和状态，区别也就是Ic电流不再受Ib的β影响，到达饱和，此时BJT基本进入开关状态的开状态。当然是npn，我说的常用的bjt.

pepsi360

修正，输出采用达林顿管，大电流，高压。前面表述错误

binglin

你在7楼电路的1.4V是由IN4148的压降0.7V加上be端得压降0.7V，得来的吗？呵呵
“R2取值为2K时，当Q1饱和导通后，R2流过的最大电流是：5V/2K=2.5mA。
1、IN0=3.5V时，流过Q1基极b的电流等于(3.5-0.7-.07)/4.7K=0.00045 ...
pepsi360 发表于 2009-11-13 08:56

7楼电路的中的1.4V确实是由IN4148的压降0.7V加上be端得压降0.7V得来的，这样就可以确保≤+1V时，三极管Q1截止。

输入3.5V时，三极管就已进入到饱和导通状态，也就是说只要输入的电压大于3.5V它就会会饱和导通。

当然了，这个电路是原理描述性质，IN0输入端还应加上一只对地下拉电阻或一只对电源的上拉电阻，是否上拉还是下拉电阻按实际电路需要而定），用于当IN0口悬空时电路有一个确定的状态度。

pepsi360

正解，补充的不错，呵呵

bkkman

要搞的这么复杂干什么？

不要被3.5~30V蒙住了，重点应放在1.0~3.5V的信号门槛上,这个门槛抓住了,抓稳了,高电平变到48V、60V也无关。

memorable1999

用mc34161，就是干电压比较用的，自己算一下分压电阻就行了。

pepsi360

“重点应放在1.0~3.5V的信号门槛上,这个门槛抓住了,抓稳了,高电平变到48V、60V也无关。”有比较好的办法，处理1.0~3.5V的信号区间没，我没想到，只能够做到单边，电压大于3.5Ｖ或小于3.5Ｖ，但是同一个输入输出，我没办法做到两个电压点的监控，既可以判断1Ｖ也可以判断3.5Ｖ。

bkkman

解决啦，3.5~30V的情况，可以用合适的方法解决掉，只
pepsi360 发表于 2009-11-12 21:50

比对一下CMOS门槛电压的定义,就很清楚了，实质还是大学基础课程里的基本概念模糊。

bkkman

“重点应放在1.0~3.5V的信号门槛上,这个门槛抓住了,抓稳了,高电平变到48V、60V也无关。”有比较好的办法，处理1.0~3.5V的信号区间没，我没想到，只能够做到单边，电压大于3.5Ｖ或小于3.5Ｖ，但是同一个输入输出，我 ...
pepsi360 发表于 2009-11-17 16:26

去复习模电课程里比较器部分，特别是滞回曲线的定义、类型、计算，都是基本概念。现在带着问题回过去看，你会有恍然大悟的感觉，并不存在单边问题。

当经验并不丰富时，往往关注并不重要方面，抓不住关键，感觉很茫然。
不要把问题看的很严重，带着问题回过去看书，这样的经历几次，你就是高手了！

bkkman

看问题要系统地、全局地看，对这信号的定义应这样理解：
当信号电平上升超过+3.5V，才是高电平信号；当信号电平下降低于+1.0V，才是低电平信号；在+1.0V~+3.5V之间，跟信号的历史有关，也就是信号的滞回门槛。

pepsi360

前几位朋友都说我死抓概念，选个1~3.5V中间的电压为参考电压，就可以，然后>Vref就为高电平，<Vref为低电平，就可以。bkkman 兄算是给我指了一条方向，其实用lm339做电压比较的时候，就发现有迟滞比较器这个应用，但是里面的具体用法不知道是不是我理解错啦.
“因为对迟滞比较器来说，它不能分辨差别小于ΔU的两个输入电压值。迟滞比较器加有正反馈可以加快比较器的响应速度，这是它的一个优点。除此之外，由于迟滞比较器加的正反馈很强，远比电路中的寄生耦合强得多，故迟滞比较器还可免除由于电路寄生耦合而产生的自激振荡。"----这个ΔU，被我理解为3.5-1=2.5V ,也就是说我的电压比较都是以2.5V为基准啦。每次变动在2.5V,这个电压比较才会变化，当然这个理解的不深，我再去看看书，谢谢啦啊。终于有人说可以做到这个指标啦，强烈谢谢。
”

pepsi360

其实既然施密特就是一个现成的迟滞比较器，我也可以在施密特的输入端加一个稳压管的，也是一个方案。这样就避免自己去设计迟滞参数，但是常用的施密特是3.3Ｖ，的貌似也是单边的，高于就为Ｖｏｈ，低于3.3Ｖ输出为Ｖｏｌ，

bkkman

施密特触发器http://www.dz863.com/all-technol ... chmidt-circuits.htm

pepsi360

刚刚看料下，sn74hc14斯密特在4.5V电压下的Vt+为2.5，Vt-为1.6，典型值是，感觉做个普通的迟滞比较器的话名可以啦，但是与我的1V与3.5V 还是不尽相同，在想自己该怎么选着的问题，自己用lm339整个迟滞比较器，估计要达到指标，还有一堆参数没有确定，仿真效果一般。是不是该拿个过来呢，其实蛮想算算，呵呵。哪位朋友有空的话，帮我算个339的试一下，整个358的运放的也行，参数的可以仿真的啊，谢拉。自己还得加油再研究下。

pepsi360

还在继续研究ing,书上就没个可以参考的实例，哎。都是模型，这就是模电最不爽的地方

pepsi360

2009-11-19 16:29

用74ｈｃ14施密特加稳压管做的0~30Ｖ的迟滞电压比较器，其实我想用ｌｍ339集成ｉｃ的，但是参数一直没算出来，哎主要是参考电压，电阻，不知道该如何设定。哪位高手可以帮我参考下吗？给我个运放的参数。

pepsi360

坚持~ing,等待

bkkman

2009-11-20 19:00

2009-11-20 19:00

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2009-11-20 19:00

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bkkman

2009-11-20 19:24

binglin

bkkman的分析真详细，学习了。

pepsi360

感谢啦，我下下来看看先