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工業IO卡的故事
—泛華測控應用工程師 金龍
摘要 工業中經常遇到的IO卡選擇的問題,一般選擇依據設備要求的輸入類型:源極輸入還是漏極輸入來選擇板卡的驅動方式:漏極輸出和源極輸出。本文從理論上推導實現了漏極輸出驅動源極輸入,并提供電路圖,有一定的應用意義。
一、 概述 工業IO卡一般分為源、漏型輸出。選型前,要確定設備的輸入類型。盡量采用漏極輸出驅動源級輸入和源級輸出驅動漏極輸入的驅動方式。
二、 漏極與源級 2.1 漏極輸出——源級輸入 6519為漏極輸出,即COM端為VCC,其典型電路及IO接口如下:(其中負載為源極輸入型,其COM端接VCC)。
源級輸入原理圖:
2.2源級輸出——漏極輸入 6518為源級輸出,即COM端接GND。其典型電路及IO接口如下:(其中負載為漏極輸入型,其COM端接GND)
漏極輸入原理圖如下:
共用VCC的就是源極型輸入輸出,共用GND的就是漏極型輸入輸出。注意,這里的“共用”指的不是COM端而是電路共用線。 如我們現在手中是漏極輸出的板卡,但是設備同為漏極輸入,是否可以通過變換電路實現相連呢?下面我們就來討論一下。
三、 漏極輸出驅動漏極輸入 改進方法如下:
3.1原理 這里只討論用純電阻的方法進行改進。電路中R1和R2作用都是限流(這是因為光耦導通后,主要為電流驅動)。 當6519信號輸出為高電平時(這里指的不是TTL電平),電流流過VCC-R2-R3-GND回路,R2要保證此時的負載輸入電流在“安全可用”的范圍內。 當6519信號輸出為低電平時(實際內部直接接到了COM端,即GND),相當于將負載輸入與GND短路,從而使光耦截止。此時,電流流過VCC-R2-R1-GND回路,R1的作用是在保證負載光耦不導通的情況下,將電流控制在安全范圍內,避免板卡燒掉。 R1越大,板卡越安全,但是負載輸入端口的電壓也就越高。所以,不是所有情況都可以這樣改的。具體情況下面會分析。
3.2推導 圖中VCC為0V—30V。設負載內阻為R_3,負載所需最小導通電流為I_min,最大導通電流為I_max,負載最小導通電壓為U,板卡最大灌電流為〖I'〗_max。其中只有R_1和R_2為未知量,其確定方式如下:

3.3可行性分析
推論:當板卡最大灌電流大于負載最小驅動電流時,一定可以用漏極輸出驅動漏極輸入,此時,R_1=0。
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