如何获得低电平
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解决时间 2021-03-20 12:44
- 提问者网友：十年饮冰
- 2021-03-19 17:04
如何获得低电平
最佳答案
- 五星知识达人网友：第四晚心情
- 2021-03-19 17:32
输入
低电平（Vil）：保证逻辑门的输入为低电平时所允许的最大输入低电平，当输入电平低于Vil时，则认为输入电平为低电平。
输出
低电平（Vol）：保证逻辑门的输出为低电平时的输出电平的最大值，逻辑门的输出为低电平时的电平值都必须小于此Vol。
对测量电缆的要求
虽然数字多用表常常使用无屏蔽的测试引线，但是这种连接方式在使用皮安计、静电计和SMU等进行低电平测量时一般是不合适的。这些仪器通常使用同轴电缆或三同轴电缆。
同轴电缆由屏蔽包围的单芯导体组成，而三同轴电缆在第一层屏蔽之外又加入了第二层屏蔽。使用三同轴电缆时，为了减少电缆泄漏并尽量降低电路的上升时间，可以将内层屏蔽驱动到保护电位。外层屏蔽通常连到机箱地，有的时候连到公共端。在这两种情况下，考虑到安全因素，外层屏蔽的电位不得比机箱地高出 30V有效值（42.4V峰值）。一定要使用编织紧密的屏蔽以避免静电干扰。同轴电缆和三同轴电缆都有低噪声的产品型号，在低电平测量中应当使用这种电缆。低噪声电缆的内部有石墨涂敷层，以尽量降低由摩擦电效应产生的电流。虽然普通同轴 电缆的泄漏和噪声电流比低噪声电缆要高，但是在某些情况下，普通的同轴电缆，如 RG-58可能还是适用的。
在测量高电阻时，电缆的绝缘电阻是很重要的。质量良好的三同轴电缆使用聚乙烯绝缘材料，其导体到屏蔽的典型绝缘电阻值大约为1TΩ/英尺。
当电缆的长度增加时，其电缆电阻、电容和泄漏电流等参数也会变化。所以重要之点是使所有的连接电缆尽可能地短。例如，电阻参数为1TΩ/英尺 、电容参数为100pF/英尺的电缆，当其长度为10英尺时，绝缘电阻为100GΩ、电容为1000pF。
低电平（Vil）：保证逻辑门的输入为低电平时所允许的最大输入低电平，当输入电平低于Vil时，则认为输入电平为低电平。
输出
低电平（Vol）：保证逻辑门的输出为低电平时的输出电平的最大值，逻辑门的输出为低电平时的电平值都必须小于此Vol。
对测量电缆的要求
虽然数字多用表常常使用无屏蔽的测试引线，但是这种连接方式在使用皮安计、静电计和SMU等进行低电平测量时一般是不合适的。这些仪器通常使用同轴电缆或三同轴电缆。
同轴电缆由屏蔽包围的单芯导体组成，而三同轴电缆在第一层屏蔽之外又加入了第二层屏蔽。使用三同轴电缆时，为了减少电缆泄漏并尽量降低电路的上升时间，可以将内层屏蔽驱动到保护电位。外层屏蔽通常连到机箱地，有的时候连到公共端。在这两种情况下，考虑到安全因素，外层屏蔽的电位不得比机箱地高出 30V有效值（42.4V峰值）。一定要使用编织紧密的屏蔽以避免静电干扰。同轴电缆和三同轴电缆都有低噪声的产品型号，在低电平测量中应当使用这种电缆。低噪声电缆的内部有石墨涂敷层，以尽量降低由摩擦电效应产生的电流。虽然普通同轴 电缆的泄漏和噪声电流比低噪声电缆要高，但是在某些情况下，普通的同轴电缆，如 RG-58可能还是适用的。
在测量高电阻时，电缆的绝缘电阻是很重要的。质量良好的三同轴电缆使用聚乙烯绝缘材料，其导体到屏蔽的典型绝缘电阻值大约为1TΩ/英尺。
当电缆的长度增加时，其电缆电阻、电容和泄漏电流等参数也会变化。所以重要之点是使所有的连接电缆尽可能地短。例如，电阻参数为1TΩ/英尺 、电容参数为100pF/英尺的电缆，当其长度为10英尺时，绝缘电阻为100GΩ、电容为1000pF。
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- 1楼网友：一秋
- 2021-03-19 18:58
如何产生负电压？
1、电荷泵提供负压
TTL电平/232电平转换芯片（如，MAX232,MAX3391等）是最典型的电荷泵器件可以输出较低功率的负压。但有些LCD要求－24V的负偏压，则需要另外想办法。可用一片max232为LCD模块提供负偏压。TTL-in接高电平，RS232-out串一个10K的电位器接到LCM的VEE。这样不但可以显示， 而且对比度也可调。 MAX232是＋5V供电的双路RS-232驱动器，芯片的内部还包含了＋5V及±10V的两个电荷泵电压转换器。
设计高压电荷泵需要较多的开关，用分离元件实现起来就有点困难了，不如用电感来得简单。一般地，1个三极管或MOSFET，1个比较器或通用运放（做PWM振荡），1个电感，1个肖基特二极管和若干阻容元件就可以搞定。如果你的MCU自身带有PWM接口，且软件允许的话，就更简单了。
2、反相器提供负压
反相器的输出接一个电容C1，C1的另一端接二极管D1的正极和二极管D2的负极，D1的负极接地，D2的负极接电容C2，C2的另一端接地。C2的容量要大于C1。例如，C1用0.1μF，C2用 0.47μF，当然最佳数值可由试验确定。反相器的输入端加一个方波，其幅值应该能使反相器正常工作，那么在反相器的输出端就出现一个相位相反的方波。电容C2上就会出现一个负电压，理论上比电源电压低0.7V，然后再稳压到-5V。
3、负压电源转换器产生负压
MAX749是一个专门用来产生负电压的电源转换器。 MAX749为倒相式PFM开关稳压，输入电压 +2V至 +6V，输出电压可达-100V以上，可通过内部的D/A转换器进行调节，或者通过一个PWM信号或电位器进行调节。MAX749采用一种电流控制方法，既减小了静态电流消耗，又提高了转换效率。关断方式下，静态电流仅为15mA。MAX749在关断方式下仍保持DAC的设定值，从而简化了软件控制。
使用MAX749产生负压时应注意外围元件的选择，这里特别说明几点：
1) 晶体管：可以用PNP晶体管或P沟道MOSFET。前者经济，使用简单，后者能提供更大电流，且转换效率较高，但往往需要较高的输入电压(通常要求 +5V或 +5V以上)。如使用2SC8550三极管，可以提供较大的输出电流。
2) RSENSE：RSENSE是一个微阻值的检测电阻，可以用一小段康铜丝代替，但不能直接用0Ω电阻短路。RSENSE的大小与输出电流成反比关系，因此可根据电流需要确定RSENSE的最大值，但为了保证转换效率，不宜取得过小。一般在输出电压为-24V的情况下，要求输出电流为0.5A左右时， 可取RSENSE =0.25Ω，输出电流为0.8A左右时，可取RSENSE =0.2Ω。
3) RBASE ：RBASE应足够小以保证晶体管能处在饱和状态，但RBASE太小又降低了转换效率，通常在160Ω~470Ω之间取值。
4) 另外，电感L的感值在22~l00mH之间，通常取47mH，为提高效率，电感的内阻要小，最好在300mΩ以下；二极管可用IN5817 ~ IN5822系列快恢复二极管；CCOMP取决于RFB及电路布局，通常在100pF ~ l0nF之间取值。
4、专用DC/DC电压反转器提供负压
ME7660是一种DC/DC电荷泵电压反转器，采用AL栅 CMOS工艺设计。该芯片能将输入范围为+1.5V至+10V的电压转换成相应的-1.5V至-10V的输出，并且只需外接两只低损耗电容，无需电感。芯片的振荡器额定频率为10KHZ，应用于低输入电流情况时，可于振荡器与地之间外接一电容，从而以低于10KHZ的振荡频率正常工作。
ME7660转换器的特点如下：
1) 转换逻辑电源+5V为±5V双相电压；
2) 输入工作电压范围广：1.5V～10V；
3) 电源转换效率高：98%；
4) 低功耗：静态电流为90μA(输入5V时)。
ME7660转换器多用于LCD、接口转换器及仪表等场合。
除上述方法之外，也可用一些输出正电压的DC/DC转换器产生负压，例如：降压型开关稳压器LM2596等，只需以GND为参考锁住反向调节器，在输出参考等方面稍作改变就可以了。由于GND端不是接地而是接到负输出电压端上，所以需要相应的电平转换装置（如光藕或三极管）。在此不再赘述。可参考相关器件的应用手册。
1、电荷泵提供负压
TTL电平/232电平转换芯片（如，MAX232,MAX3391等）是最典型的电荷泵器件可以输出较低功率的负压。但有些LCD要求－24V的负偏压，则需要另外想办法。可用一片max232为LCD模块提供负偏压。TTL-in接高电平，RS232-out串一个10K的电位器接到LCM的VEE。这样不但可以显示， 而且对比度也可调。 MAX232是＋5V供电的双路RS-232驱动器，芯片的内部还包含了＋5V及±10V的两个电荷泵电压转换器。
设计高压电荷泵需要较多的开关，用分离元件实现起来就有点困难了，不如用电感来得简单。一般地，1个三极管或MOSFET，1个比较器或通用运放（做PWM振荡），1个电感，1个肖基特二极管和若干阻容元件就可以搞定。如果你的MCU自身带有PWM接口，且软件允许的话，就更简单了。
2、反相器提供负压
反相器的输出接一个电容C1，C1的另一端接二极管D1的正极和二极管D2的负极，D1的负极接地，D2的负极接电容C2，C2的另一端接地。C2的容量要大于C1。例如，C1用0.1μF，C2用 0.47μF，当然最佳数值可由试验确定。反相器的输入端加一个方波，其幅值应该能使反相器正常工作，那么在反相器的输出端就出现一个相位相反的方波。电容C2上就会出现一个负电压，理论上比电源电压低0.7V，然后再稳压到-5V。
3、负压电源转换器产生负压
MAX749是一个专门用来产生负电压的电源转换器。 MAX749为倒相式PFM开关稳压，输入电压 +2V至 +6V，输出电压可达-100V以上，可通过内部的D/A转换器进行调节，或者通过一个PWM信号或电位器进行调节。MAX749采用一种电流控制方法，既减小了静态电流消耗，又提高了转换效率。关断方式下，静态电流仅为15mA。MAX749在关断方式下仍保持DAC的设定值，从而简化了软件控制。
使用MAX749产生负压时应注意外围元件的选择，这里特别说明几点：
1) 晶体管：可以用PNP晶体管或P沟道MOSFET。前者经济，使用简单，后者能提供更大电流，且转换效率较高，但往往需要较高的输入电压(通常要求 +5V或 +5V以上)。如使用2SC8550三极管，可以提供较大的输出电流。
2) RSENSE：RSENSE是一个微阻值的检测电阻，可以用一小段康铜丝代替，但不能直接用0Ω电阻短路。RSENSE的大小与输出电流成反比关系，因此可根据电流需要确定RSENSE的最大值，但为了保证转换效率，不宜取得过小。一般在输出电压为-24V的情况下，要求输出电流为0.5A左右时， 可取RSENSE =0.25Ω，输出电流为0.8A左右时，可取RSENSE =0.2Ω。
3) RBASE ：RBASE应足够小以保证晶体管能处在饱和状态，但RBASE太小又降低了转换效率，通常在160Ω~470Ω之间取值。
4) 另外，电感L的感值在22~l00mH之间，通常取47mH，为提高效率，电感的内阻要小，最好在300mΩ以下；二极管可用IN5817 ~ IN5822系列快恢复二极管；CCOMP取决于RFB及电路布局，通常在100pF ~ l0nF之间取值。
4、专用DC/DC电压反转器提供负压
ME7660是一种DC/DC电荷泵电压反转器，采用AL栅 CMOS工艺设计。该芯片能将输入范围为+1.5V至+10V的电压转换成相应的-1.5V至-10V的输出，并且只需外接两只低损耗电容，无需电感。芯片的振荡器额定频率为10KHZ，应用于低输入电流情况时，可于振荡器与地之间外接一电容，从而以低于10KHZ的振荡频率正常工作。
ME7660转换器的特点如下：
1) 转换逻辑电源+5V为±5V双相电压；
2) 输入工作电压范围广：1.5V～10V；
3) 电源转换效率高：98%；
4) 低功耗：静态电流为90μA(输入5V时)。
ME7660转换器多用于LCD、接口转换器及仪表等场合。
除上述方法之外，也可用一些输出正电压的DC/DC转换器产生负压，例如：降压型开关稳压器LM2596等，只需以GND为参考锁住反向调节器，在输出参考等方面稍作改变就可以了。由于GND端不是接地而是接到负输出电压端上，所以需要相应的电平转换装置（如光藕或三极管）。在此不再赘述。可参考相关器件的应用手册。
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