800-kHz-Digitalsignalverstärker, Transistoren und Vorspannung, Opto-Isolator

Grundsätzlich versuche ich, serielle Daten von einem Atmel an eine Reihe von ws2812-LEDs zu senden. Ich muss eine Isolierung vom Ausgangsstift zu den LEDs bereitstellen, die sich an einem separaten Ort befinden. Mein Plan war, den Datenstring auf 12 V umzuwandeln und dann an den LEDs zurückzugehen, in der Hoffnung, eine gewisse Störfestigkeit zu bieten. WS2812-LEDs haben eine eigene 5-V-Versorgung.

WARUM Die Umgebung ist sehr elektrisch verrauscht und der Atmel hat eine gute 5-V-Versorgung und ist zusammen mit einem PLD, das Logikfunktionen steuert, abgeschirmt. Der Atmel behandelt nur die Beleuchtung, ist aber mit vielen der PLD-Eingänge für Daten und eine Diagnosefunktion verbunden, aber auch mit der gleichen 5-V-Versorgung. Die Hauptleitung ist 12 V von einem Kfz-System. Daran werden sehr große Lasten geschaltet. Transienten von 8 V bis 30 V werden erwartet. Die Logikschaltung wird getestet und alles andere kann die Bedingungen bewältigen. END_WARUM

Ursprünglich habe ich versucht, 4n25- und 4n35-Optos zu verwenden, aber sie schalten nicht annähernd schnell genug. Die Datenfolge ist 800 kHz, was mir am Anfang nicht klar war, und verwendet einen kurzen Impuls für eine 0 und einen langen für eine 1. Als nächstes baute ich einen Verstärker, der einen 3904 mit dem Atmel-Ausgang ansteuerte, und er trieb einfach einen 3906 an wie die angehängte schaltung aber mit einem 3904 statt dem 2n7000. Ich habe versucht, Bypass-Kappen zu umgehen und die Transistoren aus der Sättigung zu bringen, kein Glück. Die angeschlossene Schaltung funktioniert und ich habe mit Werten gespielt, aber fürchte, ich bin kurz davor, dass sie nicht funktioniert. Ich habe einen Screenshot der Oszilloskopausgabe angehängt. Also meine Fragen sind.

  1. Mache ich einen Fehler, den Strom mit den Widerständen und dem Zener (3,9 V) wieder in eine Spannung für die LEDs umzuwandeln?

  2. Welcher Durchgangsloch-Opto kann damit umgehen? Dies ist die bevorzugte Route, da bei einem Opto der gesamte 5-V-Stromkreis eine isolierte Masse haben kann. Zumindest sollten die Transistoren und der Mosfet alles Böse verlangsamen, vielleicht nur den Atmel durchbrennen.

  3. Ist mein Fehler, einen 3906 dafür auszuwählen, oder etwas anderes.

PS. Ich habe Elektronik studiert und habe viel praktische Erfahrung, nur nicht in diesem Bereich.

Danke im Voraus für jeden Input.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

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Antworten (1)

MOSFETs schalten möglicherweise schneller als BJTs. Aber um zu bestimmen, wie weit Sie von der Kante entfernt sind, müssen Sie herausfinden, wo die Kante ist, dh die Frequenz erhöhen oder mehr Rauschen einführen.

Wie auch immer, diese Schaltung hat keine Isolierung, und Sie haben Recht, dass Sie dafür einen Hochgeschwindigkeits-Optokoppler benötigen würden. Der H11L1 wäre zwar für 1 Mbit/s ausgelegt, aber nur für Rechtecksignale, also wohl jenseits des Randes. Der 6N137 mit 10 Mbit/s-Fähigkeit würde gut funktionieren.

Die folgende Schaltung ist aus der MIDI-Spezifikation gestohlen und implementiert eine 5-mA-Active-Low-Stromschleife:

Stromschleife mit 6N137

(Die Widerstände R1..R3 sind so verteilt, dass sie vor Kurzschlüssen an den Steckern des Kabels schützen; wenn Sie eine feste Verbindung haben, können Sie sie möglicherweise zu einem einzigen Widerstand kombinieren. Die Diode schützt die LED des 6N137 vor Rückspannung; in einer lauten Umgebung brauchen Sie es wahrscheinlich trotzdem.)

Entschuldigung, aber ich bin etwas verwirrt. In meinem Schema ist die horizontale Linie, die vom 120-Ohm-Widerstand kommt, die Signalleitung. Ich denke, dass der 3906 und das isolierte Gate des 2n7000 der MPU mehr Schutz bieten als die verdrillten Leitungen. Ich habe versucht, mit dem 6n137 das Gate eines MOSFET anzusteuern, um die 12 V wie bei meiner vorherigen Schaltung ein- und auszuschalten. Aber ich bin auf das gleiche Problem gestoßen, das ich zuvor gefunden habe, dass die Ausgangsseite nur für eine 5-V-Versorgung ausgelegt ist.
Das Gate eines MOSFET ist viel anfälliger als ein GPIO-Ausgang (der fast direkt mit Vcc oder GND verbunden ist), und es ist schlimmer, die 12-V- und 5-V-Schaltungen direkt anzuschließen, als die 12 V vollständig vermeiden zu können. Wenn Sie immer noch Zweifel haben, verwenden Sie ein abgeschirmtes Kabel und fügen Sie dem Sender TVS-Dioden hinzu.
Als Antwort markiert. Ich habe immer noch das Gefühl, dass ich mich mit einer Antenne an meinen Stromkreis anschließe. Danke
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