Buffer de um sinal de microcontrolador digital para conexão a um acoplador óptico

Frequentemente, trabalho em projetos nos quais utilizo acopladores ópticos para isolar os sinais de controle digitais + 5VDC (por exemplo, de um microcontrolador) do restante do circuito. No entanto, como eles funcionam iluminando um LED dentro do dispositivo, pode haver várias dezenas de miliamperes de carga nos pinos do microcontrolador. Procurando conselhos sobre qual seria a melhor prática para armazenar em buffer esse sinal de controle com um estágio adicional, para que o microcontrolador efetivamente veja uma alta impedância e, assim, reduza a corrente que ele precisa fornecer?

Ingenuamente de cabeça para baixo, consigo pensar em algumas coisas que podem funcionar:

1) Basta usar um amplificador operacional como um amplificador de buffer de ganho unitário.

2) Use um chip comparador dedicado para comparar o sinal de entrada com, por exemplo, + 2,5VDC.

3) Use um MOSFET como um tipo de amplificador de sinal.

No entanto, após algumas leituras, deparei-me com um monte de chips que nunca usei antes, mas parece que eles podem ser projetados para esse tipo de coisa. Por exemplo:

• Um driver de linha diferencial ( MC3487 )
• Um receptor de linha diferencial (DC90C032)
• Um transceptor de linha (SN65MLVD040)
• Portas e drivers de buffer (SN74LS07, SN74ABT126)

Eu realmente não tenho experiência com nenhum deles e estou um pouco impressionado com a quantidade de coisas disponíveis! Alguém pode me ajudar a aprender as diferenças entre esses dispositivos e quais deles seriam / não seriam adequados nesse caso. Existe uma maneira melhor / padrão de alcançar o que descrevo?

edit:
Como eu poderia estar alternando até cerca de x30, não quero me preocupar com o carregamento dos microcontroladores e, portanto, não considerarei conectar-me diretamente aos pinos do DIO. Portanto, acho que vou para um buffer lógico IC. Vou tentar usar o SN74LVC1G125 " Single Buffer Gate com saída de 3 estados " para cada entrada e ver como isso funciona.

Você tem muitas opções.

1. Se você precisar conectar muito poucos optoacopladores, poderá conectá-los diretamente ao GPIO do seu microcontrolador (através de um resistor), desde que:

   • Você não excede a corrente de saída GPIO.
   • Você não excede a corrente total da porta.
   • Você não excede a corrente total de gnd / vdd.

2. Se você precisar conectar mais optoacopladores, poderá tentar usar optoacopladores de baixa corrente e alta taxa de transferência de corrente, como SFH618 ( https://www.vishay.com/docs/83673/sfh618a.pdf ) e conectá-los diretamente a seus GPIOs (através de um resistor).

3. Ou, você pode usar um BJT ou MOSFET (veja esquemas abaixo). Algumas notas:

   • Lembre-se de colocar o resistor pull-down / pull-up, o que garante que o MOSFET / BJT esteja desligado quando o GPIO ainda não foi inicializado (por exemplo, durante a reinicialização).
   • O resistor de pull-up ou down pode ser omitido se o MCU tiver o pino GPIO com o pull-up / down sempre ativado durante a redefinição.
   • Se estiver usando MOSFETs, lembre-se de usar MOSFETs de nível lógico (por exemplo, BSS138).
   • Se você usar a solução baixa ativa, verifique se a voltagem de alto nível do GPIO é VDD. Ou seja , não use um 3.3V-GPIO e VDD = 5V na solução baixa ativa!.

4. Ainda assim, se você precisar acionar muitos acopladores ópticos (por exemplo, 6), use o 74LS07 que você mencionou, pois ele permite 40mA por pino e precisará montar apenas um componente (em vez de 6 BJTs / MOSFETs). Lembre-se de que, diferentemente do CMOS, os ICs TTL são instrinicamente puxados! No entanto, você ainda pode querer o resistor pull-up (a folha de dados também recomenda não deixar as entradas flutuantes). E, como '07 não está invertendo, esta solução estará ativa em BAIXO. O 74ABT126 é CMOS, portanto você DEVE usar de qualquer maneira o resistor de pull-up!

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Um BJT simples como MMBT3904 ou qualquer BJT de comutação fará o trabalho. Você pode obter um rolo de 100 por dois dólares.

Os drivers de linha diferencial não foram projetados para acionar LEDs. Esses chips de buffer acionam (ou recebem) um sinal diferencial em dois fios. O balanço de tensão pode ser de 1,3 volts a 1,7 volts. Não é suficiente para ligar ou desligar um LED.

Os buffers TTL são ideais para esta aplicação, mas, em vez de se conectarem ao lado alto do LED, conforme indicado no esquema, eles devem ser conectados ao lado inferior do LED, pois o TTL é bom na corrente de afundamento e ruim na corrente de fornecimento.

No entanto, se você tiver apenas alguns acopladores ópticos para conectar, um NPN BJT é uma maneira ainda mais simples de acionar o LED.

Eu recomendo que a saída de nível lógico use o H11L1 que possui um driver de porta lógica CMOS Schmitt e roda com um mínimo de 1,4mA ~ $ 1 (10) 3 ~ 16V

Para coletores abertos de baixo custo, classificados com uma ampla gama de ganhos de corrente de 80% a 300% no mínimo http://www.taiwansemi.com/products/datasheet/TPC816%20SERIES_B1612.pdf

Isso significa que se você precisar apenas de níveis lógicos ou 1mA, isso é pelo menos 80% do que o seu drive possui e que não há muita carga de energia na CPU.

Portanto, procure o que importa. milhares de opções custam versus desempenho.

Para velocidade, ajuda mais atual, mas alguns dispositivos $ alternam em outros ns em nós.