Как ограничить отрицательное напряжение на входном контакте uC

Я пытаюсь разработать металлоискатель с импульсной индукцией, чтобы немного улучшить свои навыки ЭЭ.

Я начал набрасывать передающий каскад, который представляет собой просто полевой МОП-транзистор, который переключает ток через поисковую катушку и ограничивает противо-ЭДС для дальнейшей обработки.

Чего я хочу добиться, так это потянуть контакт на моем микроконтроллере на высокий уровень (+ 5 В), когда начинается импульс передачи, и вернуть его на низкий уровень (GND), когда устанавливается противо-ЭДС, т. е. напряжение становится отрицательным в контрольной точке 2 (TP2). ).

Таким образом, контакт микроконтроллера подключен к контрольной точке 3 (TP3), и проблема заключается в том, что транзистор все еще открыт (?), и напряжение падает до -12 В, что убивает входной контакт на микроконтроллере.

Итак, мой вопрос: как я могу улучшить конструкцию, чтобы на входном контакте микроконтроллера было только + 5 В или GND? Я уже пытался разместить диод после эмиттера, но это все равно оставляет отрицательное напряжение около -0,7 В ...

Спасибо за любой совет!

PS: диод TVS зажимает напряжение до +/- 12В

Схема Тестпойнты

ОТВЕТ НА ОТВЕТ

Обновленная схема

Ответы (2)

Как говорит Энди, большой отрицательный импульс сломает базу-эмиттер (и повредит транзистор), они обычно рассчитаны на максимальное обратное напряжение ~ 5 В.

Ваша идея не так уж плоха, с парой изменений значений компонентов она может сработать. По сути, вам нужно увеличить импеданс на входе в базу, добавить защитный диод на переход be и снизить импеданс на выходе транзистора (это делает его менее восприимчивым к чему-либо, работающему против него, шуму и т. д.)

Кроме того, при моделировании катушек не забудьте включить любое сопротивление катушки и параллельную емкость - это может иметь большое значение для вашей симуляции (т.е. обратная ЭДС, вероятно, будет намного ниже в реальной жизни, если это большая катушка с ручной обмоткой - если у вас есть измеритель LCR) используйте его, чтобы получить некоторые измерения)

Что-то вроде этого (я просто взял соответствующие биты) — это начало. Очевидно, что резисторы 1k и 47k могут быть только одним, я следовал вашей схеме и собирался добавить другой бит, но отказался от этого. Выход на uC инвертирован, но это тривиально компенсируется в прошивке (или вы можете взять выход с эмиттера, если хотите, с меньшим номиналом резистора):

введите описание изображения здесь

Моделирование:

введите описание изображения здесь

И последнее: ваш вход UC выдержит небольшое отрицательное напряжение и, вероятно, будет иметь некоторую защиту входа (подробности будут в таблице данных), поэтому до -0,3 В или около того, вероятно, будет нормально.

большое спасибо за подробное объяснение! Можно поинтересоваться, нужны ли еще встречно-параллельные диоды (D3, D4)? Насколько я понимаю, напряжение ограничивается защитным диодом на переходе BE, верно? Мое намерение состоит в том, чтобы захватить зажатый сигнал с базы и подать его на операционный усилитель :)
D3/D4 (или аналогичные) по-прежнему необходимы, если вы хотите ограничить вход операционного усилителя, да. Если вы берете сигнал операционного усилителя с соединения R1/R6, то резистор 47k (R1) эффективно изолирует эффект зажима от этого соединения (т.е. он по-прежнему будет видеть большой отрицательный размах - смоделируйте его и проверьте сами. Из-за R1 , часть Q1 почти не влияет на остальную часть схемы) Поэтому я бы рассматривал часть операционного усилителя отдельно и проектировал соответственно.
привет, я пробовал это (см. мой обновленный вопрос), но когда я добавляю встречно-параллельные диоды на стыке между резисторами 1k и 47k, кажется, что напряжение на диоде падает, а транзистор не переключается, так что «to_uc» узел всегда на ~ 5V :(
Извините, я не понял - если вы делаете это так, вам нужно также «изолировать» диоды так же, как и транзистор. Размещение резистора аналогичного номинала (например, 47 кОм) между переходом и диодами предотвратит их влияние на транзистор.

Я думаю, что большая отрицательная ЭДС катушки фактически разрушает область базового эмиттера Q1.

Почему бы вам не взять сигнал MCU с выхода U1? Может быть небольшая задержка (около микросекунды или меньше) перед тем, как реальный импульс пройдет через катушку, но вы можете учесть это с микро без проблем.

Привет, проблема с задержкой в ​​том, что окно выборки составляет около 10 микросекунд после обратной ЭДС. Цель состоит в том, чтобы измерить кривую индуцированного напряжения (от мкВ до мВ) от вихревых токов после того, как всплеск затухает до определенного уровня. Поэтому я хочу запустить короткий таймер, как только установится обратная ЭДС, и начать выборку, когда таймер истечет.
@sled, так что запусти таймер и подожди еще немного. От конца импульса возбуждения до реальной точки, в которой начинается противо-ЭДС, будет доля микросекунды и она будет постоянной, и если она не постоянна, то что-то не так, или ваш MD сидит над сундуком. золото. Может быть, вы можете связать документ, который говорит об обратном.
Как ограничить отрицательное напряжение на входном контакте uC
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v