该电路如何将20V信号与3v3微控制器接口

我设计了以下电路，以将12-20V信号连接到运行3.3伏特的微控制器。信号为20V或开路。

我希望电路尽可能具有弹性。它应该能够处理EMI和ESD。

• R1用于限制电流并使晶体管偏置。
• C1用于实现低通滤波器。
• R2用于下拉晶体管基极并使电容器C1放电，20V输入为20V或开路。
• D1用于保护晶体管不受基极负电压的影响。
• R3上拉微控制器引脚。

欢迎对此电路进行任何评论和改进。

附带的问题：该晶体管可以承受的最大正电压是多少。数据表中规定峰值基极电流为100mA。如果基极保持在0.7伏，则输入可以高达1000伏（10k欧姆* 100mA）。但是，如果输入为1000伏，则分压器会将电压设为500伏。根据数据表，最大Vcb为60V。

在我看来很好。反向二极管D1是个好主意。如果最低可用电压为12V，则可能需要降低R2。该电路的阈值约为2V，您可以轻松地将R2减半或将R1加倍。

在瞬时极端过电压的情况下，即使在100mA的情况下，基极-发射极电压（正向偏置）也不会升至高于伏特左右。看起来像另一个与D1反向并联的二极管。BJT在此应用程序中的优点之一。该限制更可能是R1的额定电压。

如果要考虑持续的过压，则可能必须考虑R1的额定功率。如果某些白痴将其连接到电源（我们通常可以假设大约240VAC是大多数白痴可以访问的白痴，而使用更高的电压则是一个自消除问题），那么R1会耗散近6W，因此在物理上将是很大的一部分。您可以通过增加R1的值来解决该问题，以便可以使用更小的零件。

当我需要一些“坚固”的输入时，我自己设计了一个非常相似的电路。但是，我使用R1 = R2 = 100k（而不是10k）。在R3 = 10K的情况下，将Q1饱和实际上并不需要太多输入电流。如果要保持相同的转折频率，请将C1减小相同的系数。

如果您需要一些迟滞来改善开关特性，则可以考虑在Q1的发射极和接地之间放置一个100Ω电阻，然后将R2的底端连接到该结。

电路看起来不太需要使用。
在极端情况下，它可能会结巴。

没有规定对输入信号的频率响应以及可接受的上升和下降时间，如果需要重要的话，则没有规定。

Q1的Vbe会将基极钳位在最大〜= 1V。
通过在R1-R2结到地之间使用两个二极管以及从该点到Q1基极的小电阻（例如100 Ohm），可以限制Ibe，以便二极管将大量的Vin瞬态钳位到大约1.5-2 V，并将晶体管钳位到基极。说0.7V。
示例：如果瞬态驱动输入为1000V，则I_R1 = 100 mA。
如果两个二极管钳住R1顶端的下端说2V，则基极电流为
（2V-Vbe）/ 100R = 13 mA。
可以调整值以适合。

电阻的额定电压与功耗无关。
在非常高的电压下，R1的额定电压变得很重要。
R1的耗散为〜= V ^ 2 / R，因此100V时1瓦，R1 = 10K。
在1000V时，R1的功耗为V ^ 2 / R = 1,000,000 / 10,000 = 100瓦。
您不希望长期存在这种情况，或者想要提供一个可以处理该稳态的电阻器。
ESD不需要此功能。如果您确实遇到过可能偶尔出现非常高的电压超过毫秒的情况，则可以使用在非常高的电压条件下关闭的开关输入。

如果响应时间不需要太长，则可以增加R1的值以适应更高的电压条件。