将信号转换为正确的逻辑电平

    在设计包含微控制器的测试站时，您经常会在测试中遇到超过微控制器允许的输入电平的电压。例如，如果微控制器使用5V电源，那么输入信号也应该是5V。当测试电压超过5V时，您可能会考虑使用分压器降低电压。然而，分压器会影响 DUT（被测设备）。因此，信号调节器需要高输入阻抗。此外，尽管测量信号存在一些波动，信号调节器的输出信号仍应与微控制器的逻辑电平匹配。它允许您使用常规微控制器输入引脚而不是 ADC 输入引脚。
    工程师经常使用同相运算放大器来使信号电压保持一致。然而，大多数运算放大器的差分输入电压范围与其电源电压相匹配。因此，您需要一个更高电压的电源电压和几个额外的电阻器来将运算放大器的输出降低到微控制器级别。此外，输出将跟随测量的输入信号变化，因此需要在微控制器中进行模数转换。

    更好的方法是在电压中继器配置中使用小信号 MOSFET（图 1）。您可以使用On Semiconductor 的BS107A 来完成此任务。您可以将 MOSFET 的栅极到源极区域视为一个电容值约为 60 pF 的电容器。要在没有 DUT 的情况下对其进行放电，请在栅极和接地之间连接一个大约 1 MΩ 的电阻。此外，输入电压应大于 MOSFET 的栅极阈值电压 V THR (3V dc)，但小于额定栅极源极电压 V GS，20V 直流。在该图中，输出电压永远不会超过电源电压，并且输入电压的变化只要发生在饱和区就不会影响输出。这种方法的缺点是您必须使用与 DUT 中的测试点数量一样多的晶体管.

    图 1您可以使用小信号 MOSFET 来提供过压信号调节。

    另一个不错的选择是使用任何双电压或四电压比较器。您可以使用National Semiconductor的 LM393，因为它价格便宜且广泛使用。图 2显示了一个包含很少组件的简单配置。5V 电源电压充当正阈值电压。对于低于该电平的输入信号，输出为 5V。如果输入信号超过 5V，输出电压将降至 0V。电阻器 R 1将 LM393 的集电极开路连接到电源电压。

    图 2另一种信号调理方法是使用双电压或四电压比较器 (a)。5V 电源电压充当正阈值电压。对于低于该电平的输入信号，输出为 5V。如果输入信号超过 5V，输出电压将降至 0V (b)。

    有时，零输出信号是不受欢迎的。电源电压缺失、焊点不良或测试夹具中的断线都可能导致此零输出信号。当被测信号存在时使用逻辑高电平，当被测信号不存在时使用逻辑低电平。乍一看，似乎仅切换输入的比较器引脚和阈值电压就提供了一种可接受的方法。然而，该假设是无效的，因为只有当其他电压保持在共模范围内时，正输入电压才可能超过电源电平。LM393 的共模输入电压上限比电源电压低 1.5V，即 3.5V。因此，您应该使用由 R 2和 R 3组成的分压器作为阈值电压（图3）。

    图 3使用包含 R 2和 R 3的分压器作为阈值电压。