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level shifting

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] level shifting

Messaggioda Foto UtenteDrCox » 23 nov 2021, 14:45

Ciao a tutti,

ho un microcontrollore che genera periodicamente una serie di 3 impulsi a 3.3V.
Partendo da questo segnale, ho necessita' di ottenerne una versione amplificata a 0-12V (12V minimo, se va oltre, ad es 15V o 20V, tanto meglio)



Requisiti:
- rise/fall time: ordine delle decine di ns o inferiore
- deve essere in grado di fornire una corrente di picco di almeno 250mA (il consumo medio sul carico sara' comunque molto ridotto, dell'ordine dei 1-2 mA)
- consumo di potenza as low as possible. Idealmente inferiore a 50mW

Inizialmente ho pensato a dei level shifter come:
- HEF4104B
- CD4504B

Il problema e' che consumano un botto e non sono in grado di sostenere delle correnti di picco particolarmente elevate.
Avete qualche idea su cosa si potrebbe fare?
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[2] Re: level shifting

Messaggioda Foto Utenteelfo » 23 nov 2021, 14:59

MCP1401/02
https://ww1.microchip.com/downloads/en/ ... 02052D.pdf

Supply Voltage .....................................................+20V
High Output Voltage VOH VDD – 0.025 — — V DC Test
Peak Output Current IPK — 0.5 — A VDD  18V (Note 2)
Rise Time tR — 19 25 ns Figure 4-1, Figure 4-2
CL = 470 pF
Fall Time tF — 15 20 ns
Power Supply
Supply Voltage VDD 4.5 — 18.0 V
Power Supply Current IS — 0.85 1.1 mA VIN = 3V
IS — 0.10 0.20 mA VIN = 0V

Tutti I prodotti
https://www.microchip.com/en-us/paramet ... h.html/391

Cerca "gate driver": esistono zillions di produttori con zillions^99 prodotti
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[3] Re: level shifting

Messaggioda Foto UtenteDrCox » 23 nov 2021, 15:18

Grazie Foto Utenteelfo

Vista la rapidita' della risposta, ti chiedo anche un'estensione:
e se volessi avere un'uscita duale, +/- 12V, solo durante il treno di impulsi?
Quindi convertire il segnale da 0V a 3V, in un segnale che sia:
da -12V a +12V nel periodo iniziale dell'onda (quindi quando ho la serie di 3 o piu' impulsi, con -12V quando l'input sta a 0, +12V quando l'input sta a 3V) e 0V nel periodo rimanente?
Come lo faresti?

Grazie
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[4] Re: level shifting

Messaggioda Foto Utenteelfo » 23 nov 2021, 15:43

Risposta rapida (e quindi NON meditata)

1) mi sembra che non esistano componenti off-the-shelf pronti all'uso

2) una soluzione quick_and_dirty (limitata a +/- 9 V e no 0 V - i componenti standard lavorano tipicamente fino a 18 V totali) potrebbe essere quella di figura
Il level shifter potrebbe essere - per una valutazione preliminare - anche uno Zener+Capacita'_in_parallelo+resistenza_di_carico

3 Per avere +12 , -12, 0 V probabilmente occorre ripiegare su una soluzione "lineare" (non switching come I gate driver) ma ci dovrei pensare

P.S. Cos'e' effettivamente il carico da pilotare?
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[5] Re: level shifting

Messaggioda Foto Utentestefanopc » 23 nov 2021, 18:12

Si possono valutare anche tutti i convertitori TTL - Rs232 tipo Max232 e affini se la corrente da gestire non è eccessiva.
Questi integrano anche il convertitore 5V - > +10 - 10 V.
Ciao
600 Elettra
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[6] Re: level shifting

Messaggioda Foto Utenteobiuan » 23 nov 2021, 18:18

Qualche domanda:

1- hai qualche richiesta particolare sul ritardo di propagazione?
2- sei certo della richiesta su rise e fall? vedo una durata degli impulsi di 1ms..
3- qualche richiesta sull'ultimo impulso? tipo elongazione massima prima di ristabilizzarsi a zero..
4- il microcontrollore l'hai programmato tu? puoi alzare un PIN quando vuoi che il driver dia zero e abbassarlo durante il treno di impulsi?
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[7] Re: level shifting

Messaggioda Foto UtenteDrCox » 24 nov 2021, 10:04

elfo ha scritto:Cos'e' effettivamente il carico da pilotare?

un trasduttore per ultrasuoni

obiuan ha scritto:1- hai qualche richiesta particolare sul ritardo di propagazione?

no

obiuan ha scritto:2- sei certo della richiesta su rise e fall? vedo una durata degli impulsi di 1ms..

si

obiuan ha scritto:3- qualche richiesta sull'ultimo impulso? tipo elongazione massima prima di ristabilizzarsi a zero..

problema secondario rispetto al riuscire a generare tali forme d'onda

obiuan ha scritto:4- il microcontrollore l'hai programmato tu? puoi alzare un PIN quando vuoi che il driver dia zero e abbassarlo durante il treno di impulsi?

non ho questo grado di liberta', la parte di generazione dell'onda iniziale proviene da una sottocomponente specializzata del micro senza grossi margini di modifica

elfo ha scritto:una soluzione quick_and_dirty (limitata a +/- 9 V e no 0 V - i componenti standard lavorano tipicamente fino a 18 V totali) potrebbe essere quella di figura
Il level shifter potrebbe essere - per una valutazione preliminare - anche uno Zener+Capacita'_in_parallelo+resistenza_di_carico

+/- 9 potrei ancora farmeli andare bene..
come gate driver in questo caso pensavi al medesimo che hai suggerito sopra?
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[8] Re: level shifting

Messaggioda Foto Utenteobiuan » 24 nov 2021, 10:51

DrCox ha scritto:
elfo ha scritto:Cos'e' effettivamente il carico da pilotare?

un trasduttore per ultrasuoni


quindi la fase non ti interessa? cioè può essere invertente?

che ne pensi di usare un passa-alto seguito da un opa high speed alimentato a +/-15 (per esempio) collegato a trigger di Schmitt seguito da un altro passa alto per garantirti la 0V quando smettono gli impulsi?
Per esempio l'ADA4870 potrebbe fare al caso tuo, ha 2500V/us di slew rate e 1A di output.

Per esempio così:
immagine_2021-11-24_100242.png


scusa l'immagine...fidacadj non riesco a farlo partire. E' uno schema di principio e non è detto che sia dimensionabile in modo che ti vada bene, dipende dalle caratteristiche temporali del treno di impulsi in ingresso.
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[9] Re: level shifting

Messaggioda Foto Utenteobiuan » 24 nov 2021, 11:05

ps: vedo ora che quell'opa consuma 32mA a riposo...troppo mi sa, a 30V fa quasi 1W, in caso ne posso cercare un altro.
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[10] Re: level shifting

Messaggioda Foto Utenteelfo » 24 nov 2021, 17:12

DrCox ha scritto:+/- 9 potrei ancora farmeli andare bene..
come gate driver in questo caso pensavi al medesimo che hai suggerito sopra?

Risposta breve: Si

Risposta lunga:
UCC27531-Q1 2
Supply voltage range, VDD Min 10 Typ 18 Max32 V

https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ucc27 ... le.fr%252F
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