缓冲数字微控制器信号以连接到光耦合器

我经常在一些项目中工作，在这些项目中，我使用光耦合器将数字+ 5VDC控制信号（例如，来自微控制器的信号）与电路的其余部分隔离开。但是，由于这些功能通过点亮设备内部的LED来工作，因此微控制器引脚上可能会负载数十毫安的电流。我正在寻找有关用附加级缓冲该控制信号的最佳实践的建议，以使微控制器有效地看到高阻抗，从而减少其需要提供的电流？

只是天真地离开了我的脑海，我想到了一些可行的方法：

1）只需将运算放大器用作单位增益缓冲放大器。

2）使用专用的比较器芯片将输入信号与例如+ 2.5VDC进行比较。

3）使用MOSFET作为信号放大器。

但是，在阅读后，我遇到了很多以前从未使用过的芯片，但听起来它们可能是为这种事情而设计的。例如：

• 差分线路驱动器（MC3487）
• 差分线路接收器（DC90C032）
• 线路收发器（SN65MLVD040）
• 缓冲门和驱动器（SN74LS07，SN74ABT126）

我真的没有任何这些经验，对可用的东西数量有点不知所措！因此，任何人都可以帮助我了解这些设备之间的区别，以及哪种/哪种情况下不适合。有没有达到我所描述的最佳/标准方法？

编辑：
由于我最多可以切换到x30左右的输出，因此我完全不需要担心微控制器的加载，因此不会考虑直接连接到DIO引脚。因此，我认为我会选择逻辑缓冲器IC。我将尝试对每个输入使用SN74LVC1G125 “ 具有三态输出的单总线缓冲门 ”，并查看其工作原理。

您有很多选择。

1. 如果您需要连接很少的光耦合器，则可以将它们直接连接到微控制器的GPIO（通过电阻器），但前提是：

   • 您不要超过GPIO输出电流。
   • 您没有超过端口的总电流。
   • 您未超过总的gnd / vdd电流。

2. 如果需要连接更多的光耦合器，则可以尝试使用低电流，高电流传输比的光耦合器，例如SFH618（https://www.vishay.com/docs/83673/sfh618a.pdf），并将它们直接连接到您的GPIO（通过电阻）。

3. 或者，您可以使用BJT或MOSFET（请参见下面的示意图）。一些注意事项：

   • 切记放置一个下拉/上拉电阻，以确保当尚未初始化GPIO时（例如，在复位期间），MOSFET / BJT处于关闭状态。
   • 如果您的MCU的GPIO引脚在复位期间始终启用了上拉/下拉，则可以省略上拉或下拉电阻。
   • 如果使用MOSFET，请记住使用逻辑电平MOSFET（例如BSS138）。
   • 如果使用低电平有效解决方案，请确保GPIO的高电平电压为VDD。也就是说，在低电平有效方案中请勿使用3.3V-GPIO和VDD = 5V！。

4. 不过，如果您需要驱动许多光耦合器（例如6个），则可以使用您提到的74LS07，因为每个引脚允许40mA的电流，并且您只需要安装一个组件（而不是6个BJT / MOSFET）。请记住，与CMOS不同，TTL IC本质上是上拉的！但是，您可能仍然需要上拉电阻（数据手册还建议不要使输入悬空）。并且，由于'07没有反相，该解决方案将为低电平有效。74ABT126是CMOS，因此无论如何您都必须使用上拉电阻！

^{模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

像MMBT3904这样的简单BJT或任何交换式BJT都可以完成这项工作。您可以花100美元购买2块钱的卷轴。

差分线驱动器不适用于驱动LED。这些缓冲芯片在两条线上驱动（或接收）差分信号。电压摆幅可以是1.3伏至1.7伏。不足以打开或关闭LED。

TTL缓冲器是此应用的理想选择，但与其连接到LED的高侧（如原理图所示），不如将其连接到LED的低侧，因为TTL的吸收电流很好，而拉电流却很弱。

但是，如果仅连接几个光电耦合器，则NPN BJT是驱动LED的更简单方法。

我建议逻辑电平输出使用H11L1，它具有CMOS施密特逻辑门驱动器，并以1.4mA的最小电流运行〜$ 1（10）3〜16V

对于低成本的开放式收集器，其当前增益范围从最小的80％到最小的300％排名http://www.taiwansemi.com/products/datasheet/TPC816%20SERIES_B1612.pdf

这意味着，如果您仅需要逻辑电平或1mA逻辑电平，则至少是驱动该逻辑电平的80％，而CPU上的电源负载并不多。

因此，搜索重要的内容。成千上万的选择成本与性能。

为了提高速度，电流虽然有所帮助，但某些设备会切换到其他设备。