连接两个Sinking I /O或Sourcing I /O

更新 Jan 3, 2019

适用于

Hardware

  • Multifunction I/O Device

问题详述

当有两个相同类型的I / O(即两个Sinking或Sourcing)。如何将他们连接在一起?

解决方案

Sourcing和SinkingI / O如何工作的详细参照,请参阅Sinking和Sourcing之间的区别?

将Sinking输入和Sinking输出相连:

由于Sinking Input 与Sinking Output连接后具有接地端和负载,但没有电源,因此需要将电源添加到电路中。这可以通过在I / O的输出端与电源之间添加“上拉”电阻来实现。这个添加的电压源本该由源极的I/O提供,而这个电阻可以防止电源到地之间的短路。下图显示了如何将电阻,电源电压连同漏极的输入和输出连接起来。
电阻必须满足两个要求。第一,这个电阻的阻值要足够大,以便于当Sinking output被拉低接地时,该电阻可作为一个合适的负载。第二,这个电阻又要尽可能的小,这样当Sinking output断开时,电阻才能够将输出拉离地。下面给出了计算合适的阻值的公式。这些计算假设电压源为24 V,Sinking输入阻抗为5kΩ,通过电阻器的最大电流为20 mA,阈值电压为3 V.

使用V = I * R计算最小电阻值

V = I * R.
R = V / I.
R = 24伏/ 20毫安=1.2kΩ最小电阻

使用电压分压方程计算最大电阻值:

Vn =节点电压(输出)
Vt =电压源
R1 =Sinking output的电阻值
R2 =上拉电阻的电阻

Vn = Vt *(R1 /(R1 + R2)) -电压分压公式
R2 = Vt * R1 / Vn-R1
R2 = 24伏*5kΩ/ 3伏 - 5kΩ=35kΩ

因此,对该电路合适的阻值应在1.2kΩ和35kΩ之间。

注意:当1被写到数字输出时(三极管导通),输出短接到地,这样数字输入拉低,读到0。相反,当数字输出截止(0)时,电压源与地之间的通路断开,数字输入将变高,读到1。这样得到的是一个反的逻辑(例如,当写0时,数字输入将读到1,写1时,数字输入将读到0)。


将Sourcing Input与Sourcing Output相连

当Sourcing Input与Sourcing output相连时,我们得到的是有两个电压源和一个负载的电路。在输入端的电平高低将决定输入的“导通”或“截止”,因此,我们也需要一个下拉电阻,起下拉到地和断开与数字输入相连的电压源的作用,以便于数字输出可以控制电平的高低。图2显示了如何将源极的输入和输出连接起来。
在这种情况下,必须调整下拉电阻的大小,以便在输出数字输出关闭时,数字输入端的电压为逻辑低电平。使用数字输入的负载电阻来计算该值。此外,必须调整电阻的大小,以免超出数字输入设备的电流限制。

另一种情况是完全去除数字输入的电源电压。下图为此图:
在这种情况下,下拉电阻必须足够大,以便在线路通过Sourcing output连接到电压源时提供足够的负载。电阻器的电阻也必须尽可能的小,这样当原端的输出与电压源断开时,才能防止数字线“浮空”(没有接地)。由于数字输入端没有与电压源相连,因此,该阻值的最大值只要大到能够防止三级管的漏电流将数字线拉到V+即可。通过计算三级管的漏电流就可以确定这个值;然而,由于该漏电流非常小,因此,小于100 kohm的阻值已经足够了。计算合适阻值的公式如下。在计算中假定电压源为24V,流过电阻的最大电流为20mA。

使用V = I * R计算最小电阻值

V = I * R.
R = V / I.
R = 24伏/ 20毫安=1.2kΩ最小电阻

对于此设置,电阻需要至少为1.2kΩ且小于100kΩ。

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