Der beste Weg, um den MCU-Ausgang linear von 0-3,3 V auf 0-5 V zu erhöhen

Ich bin dabei, von Arduino auf meine eigene MCU-Plattform umzusteigen und schaue mir derzeit ARM Cortex M7 und M0+ an. Eine meiner Sorgen ist, dass diese Mikrocontroller nur 3,3 V ausgeben zu können scheinen. Ich muss digitale, PWM- und analoge Signale senden, die bis zu 5 V skalieren, zum Beispiel ein Drosselsignal, das von 1 bis 4 V geht. Was wäre der beste und effizienteste Weg, dies zu tun? Danke schön!

Es gibt keinen einzigen besten Weg, alles hängt von den Eigenschaften des Signals ab, das Sie benötigen
"Am besten und effizient" hängt davon ab, was Sie schätzen ... Einfachheit, Kosten, Teileverfügbarkeit, Leistung, Robustheit ...?
Eine Möglichkeit wäre, alles für die Übertragung digital zu halten und am Ende, wo Sie das Analoge benötigen, einen seriellen DAC zu verwenden.

Antworten (2)

Digital

Der erste Schritt besteht darin, sicherzustellen, dass Sie wirklich einen 5-V-Ausgang benötigen. Viele Digitaleingänge haben einen ausreichend niedrigen logisch hohen Schwellenwert, so dass 3,3 V solide hoch sind.

Wenn Sie wirklich 5-V-Logiksignale benötigen, verwenden Sie Pegelwandler . Diese sind klein, billig und leicht verfügbar. Sie haben eine geteilte Stromversorgung. Sie versorgen eine Seite mit der 3,3-V-Versorgung und verbinden sie mit der 3,3-V-Logik und die andere Seite mit 5 V und verbinden sie mit der 5-V-Logik.

Manchmal sind die Anforderungen einfach, so dass dies mit einem einzigen Transistor erreicht werden kann. Angesichts des Niveaus Ihrer Frage lautet die beste Antwort jedoch einfach "Niveaukonverter verwenden".

Analog

Die Wandlung von 5 V auf 3,3 V erfolgt einfach mit einem Spannungsteiler , der aus zwei Widerständen besteht.

Auch für die Umrechnung von 3,3 V auf 5 V stellen Sie zunächst sicher, dass es wirklich benötigt wird. Wenn dies der Fall ist, kann dies mit einem Operationsverstärker in klassischer Konfiguration mit positiver Verstärkung erfolgen. Das bedeutet Signal in den + Eingang und zwei Widerstände, die die Ausgangsspannung in den - Eingang teilen.

FWIW, das Umwandeln digitaler Signale mit einfachen Spannungsteilern (nur R) ist ebenfalls durchaus machbar, solange die Spannung verringert werden muss.
Schlagen Sie eine bestimmte Operationsverstärker- oder Operationsverstärkerkonfiguration zum Umwandeln von 3,3 V in 5 V vor, ohne eine separate Stromversorgung> 5 V zu verwenden? Beispielsweise hat LM324 eine Dropout-Spannung von 1,3 V. Wenn Sie also 5 V an LM324 liefern, können Sie keinen 5-V-Ausgang erhalten.

Vermutlich haben Sie eine 5-V-Stromversorgung für die Schaltung, die immer noch 5 V benötigt. Verwenden Sie also einfach einen TTL / CMOS-Pufferchip, der von der 5-V-Schiene gespeist wird. Das 3V3-Signal vom 3V3-betriebenen Gerät wird mit ziemlicher Sicherheit eine Spannung ausgeben, die höher ist als die hohe Schwelle von 2 V, die am Eingang des Puffers benötigt wird, und sein CMOS-Ausgang beträgt 5 V.

Das 74AHCT1G32GW/T1 ist ein ODER-Gatter mit zwei Eingängen, das dies tut, aber Sie können Puffer im gleichen Bereich erhalten (wie das SN74AHCT1G125).

Wenn Sie einen analogen Signalverstärker benötigen, verwenden Sie einen Rail-to-Rail-Operationsverstärker mit den entsprechenden Widerständen zur Verstärkungseinstellung: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Die Art des Operationsverstärkers hängt von Geschwindigkeit und Genauigkeit ab, aber der OPA333 kommt mir für niedrige Geschwindigkeiten in den Sinn und der AD8605 für höhere Geschwindigkeiten.

Es gibt keinen ersichtlichen Grund, warum digitale Logik verwendet werden sollte. Ein reiner, unidirektionaler Puffer-IC wie 74HCT125 ist wahrscheinlich die bessere Wahl.
@Lundin - Beachten Sie, dass ich sagte, verwenden Sie einen Puffer aus demselben Bereich.
In diesem Fall für eine Verstärkung von 1,5, wenn ich Rg = 1 kOhm und Rf = 1,5 kOhm nehme, wäre es in Ordnung?
Für diese Operationsverstärkerschaltung ist die Verstärkung = 1 + Rf/Rg, daher sollte Rg das Doppelte von Rf sein.
Der beste Weg, um den MCU-Ausgang linear von 0-3,3 V auf 0-5 V zu erhöhen
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