Digitaler IC, der Strom von Datenpins bezieht

Ja, es gibt kommerzielle Chips, die sich dieses Konzepts zunutze machen. Am bekanntesten sind die 1-Wire IC's von Dallas Semiconductor/Maxim; Viele sind verschiedene Arten von Sensoren. "1-Wire" ist ein bisschen irreführend, da natürlich zwei Drähte inklusive Masse benötigt werden.

Ein typischer Chip ist das digitale Thermometer DS18S20 :

Beachten Sie, dass, obwohl das Thermometer in einem dreipoligen TO-92-Gehäuse verpackt ist, nur zwei Stifte verwendet werden , 1 (GND) und 2 (DQ-Daten ein/aus). Pin 3 ist ein NC (keine Verbindung). Es gibt also kein V$_{CC}$Versorgungsstift.

Sie nutzen ein Konzept namens parasitäre (oder parasitäre) Macht.

Anstelle des v$_{CC}$Pin wird Strom von der Datenleitung abgenommen, die normalerweise durch einen Pullup-Widerstand am Host-Mikrocontroller hoch gehalten wird (entweder 3,3 oder 5 V). Dadurch bleibt der Kondensator geladen, typischerweise 800 pF.

Ankommende Daten werden direkt von der Datenleitung abgelesen, entweder mit einem Puffer oder einem Inverter, wie in der Abbildung gezeigt. Ausgehende Daten werden an den Host zurückgesendet, indem der MOSFET über die Daten- und Rückleitungen aktiviert wird, wodurch sie vorübergehend kurzgeschlossen werden (der Strom wird durch den Pull-up-Widerstand begrenzt).

Wenn Daten auf der Leitung in eine der beiden Richtungen gesendet werden, wird die Leitung vorübergehend auf Low gebracht. In diesem Fall verhindert die Diode, dass der Kondensator entladen wird, und der Kondensator hält den Chip mit Strom versorgt.

Ein weiteres Beispiel für parasitäre Leistung, diesmal nicht in einem IC, sondern in einem RS-232-Pegelumsetzer, der keine Ladungspumpe benötigt:

RS-232-Signalpegel sind -3 bis -15 V Markierung (Leerlauf) und +3 V bis +15 V Abstand (aktiv). (PCs verwenden normalerweise -5 V und +5 V, da sie in diesen Bereich fallen.) Pegelumsetzer müssen verwendet werden, um die RS-232-Pegel in die TTL-Signalpegel umzuwandeln, die vom UART in einem Mikrocontroller verwendet werden, und auch um ihre Polarität umzukehren (z der UART, High ist im Leerlauf und Low ist aktiviert, im Gegensatz zu RS-232).

Der Übergang vom RS-232-TX-Ausgang vom PC zum Eingang des UART ist einfach. Verwenden Sie die positive (bestätigte) Spannung, um die TTL-RX-Leitung über Q2 zu erden, und ignorieren Sie die negative Spannung, sodass die TTL-RX-Leitung hochgezogen wird durch den Widerstand R1 im Diagramm.

In die andere Richtung führt ein niedriger Pegel bei TTL TX zu V$_{CC}$(normalerweise 5 V) auf dem RX-Kabel des PCs. Aber woher bekommt man eine negative Spannung ohne negative Versorgung? Da die PC-TX-Leitung normalerweise negativ ist, wird sie verwendet, um den Kondensator C1 über die Diode aufzuladen, ähnlich wie bei der 1-Wire-Schaltung. Diese Spannung wird dann verwendet, um die PC-RX-Leitung negativ zu halten, wenn sie nicht aktiviert wird.

Etwas verwandt – wenn auch nicht genau dasselbe – sind RFID-Tags, bei denen die Energie zum Betrieb des Tags von der HF-Energie kommt. Es gibt sogar eine Implementierung mit einem ATtiny, das Strom verwendet, der durch die ESD-Schutzdiode eines GPIO-Pins erfasst wird, um dem Kern genügend Strom zuzuführen, um ein Standard-RFID-Tag zu emulieren.