TXB0106 Signaalitason muunnin

Hyvin usein elektroniikkaharrastuksen parissa tulee eteen tilanne, missä tarvitaan logiikkasignaalin tasoa muuttaa, esimerkiksi 3.3 voltin jännitteestä 5 volttiin ja takaisin.

Kourallisella transistoreita tämä tietysti onnistuu ja kytkentätapojakin löytyy invertoivista ei-invertoiviin ja niin edelleen, mutta mielestäni "nykyaikainen" tapa on tehdä tasonmuutos IC-piirillä.

Kytkentä

Tässä pienimuotoisessa rakentelussa käytin Texas Instrumentsin TXB0106 muunninpiiriä ja REG710-5 5 voltin Buck-Boost varauspumppua. Kytkentään voidaan syöttää 1.8 - 5.5 volttia, mistä REG710-5 -piiri tekee 5 volttia toisen puolen käyttöjännitteeksi. Alta näkyy piirin 'poweri'.

Kytkentä TXB0106-piirille on myös hyvin yksinkertainen. Piirille tarvitaan vain käyttöjännitteet sekä vedot tuloille ja lähdöille. Lähtöjen sallintanasta OE (Output Enable) ohjaa ovatko lähdöt aktiivisena vai korkeaimpedanssisessa tilassa eli lähes täysin isoloituja.

Kytkentäkuvan piirrettyäni siirryin piirilevyn tekoon, missä siinäkään ei kauan nokka tohissut.

Piirilevyn tekeminen

Piirtelin piirilevyn suunnitteluohjelmalla ja muokkasin valmista tuotosta vielä niin, että saan tulostettua useamman piirilevykuvan kerralla. Piirilevystä tuli yksinkertainen ja hyppylangaton malli. Alla esimerkkikuva piirilevystä, minkä tulostin "Press-n-Peel" siirtokalvolle (tätä kuvaa ei kannata kopioida tulostusta varten, koska kuva on eräänlainen pikamalli oikeasta kuparitasosta).

Siirtokalvolle tulostuksen jälkeen puhdistin kuparilevyn huolellisesti teräsvillan ja Fairyn avulla. Lopuksi puhdistin levyä vielä desinfiointiaineen ja paperin avulla, jotta varmasti kaikki rasvat olisivat pois pinnasta. Kun hinkkaus ja jynssäys oli valmista, asetin siirtokalvon tulostuspuoli alaspäin piirilevyn päälle ja aloitin silitysraudalla kuumentamisen. Kuumennuksen aikana painoin rautaa jatkuvasti kevyesti kohti piirilevyä, en kuitenkaan silittänyt siirtokuviota laisinkaan. Raudan ja kalvon välissä oli lisäksi yksi palanen tavallista A4 paperia estämään kalvon tarttumisen rautaan kiinni.

Aikaa "silittämiseen" käytin hieman vajaa 5 minuuttia raudan kuumuusasetuksen ollessa 2 ja 3 välissä. Lopuksi annoin levyn jäähtyä rauhassa. Kalvo lähti helposti irti ja toinen kuvioista tarttui täydellisesti kuparilevyyn, toisessa oli puolestaan korjailtavaa ja niinpä korjailin niitä piirilevykynällä.

Korjailujen jälkeen kiinnitin levyn Polymorph muovista tehtyyn kehikkoon teipillä samalla peittäen ylimääräiset kuparialueet, ettei syövytyksessä liuoteta turhaan ylimääräistä kuparia ja näin ollen laimenneta seosta liikaa. Alla olevassa kuvassa ylimääräiset alueet on peitetty teipillä ennen syövytystä.

Syövytyksen jälkeen poistin syöpymismaskin teräsvillan ja pesuaineen avulla sekä katkaisin piirilevyt omiksi puolikkaiksi. Katkaisuun käytin dremel-kopiota katkaisulaikan kanssa. Testasin yleismittarilla oikosulut ja poistin ne (muutama löytyi) raaputtamalla kuparia kyseisestä kohdasta pois. Reiät porasin pylväsporakoneella.

Puhdistuksen ja reikien porauksen jälkeen oli aika latoa komponentit paikalleen. Tein samalta istumalta kaksi versiota piirilevystä, missä toisessa on johtimen paikat myös logiikka-analysaattoria varten (piikkirima). Yllä olevassa kuvassa nähdään vasemmalla puolen kaksi riviä reikiä joista toiseen reikään tulee paikka signaalianalysaattorin 'probea' varten. Alla olevassa kuvassa nähdään molemmat levyt juotoksineen.

Levyjen alalaidassa on ESD-suojauskomponentteja sähköjohtimille. Nämä suojaavat sähkön syötön ylijännitteiltä ja ESD:ltä. Lisäksi jos käyttöjännite kytketään väärinpäin, niin komponentti suojaa kytkentää siltä. Kyseiset suojakomponentit ovat tyypiltään ESDA6V1SC6 ja valmistajana ST. Tulojen ja lähtöjen ESD-suojaus on piirissä itsessään ja tarvittaessa TVS-diodit voisi juottaa tulo- ja lähtönastojen juureen, yksinkertaisuuden vuoksi en näin kuitenkaan tehnyt.

Testaus ja mittaukset

Molemmat levyt toimivat ainakin yleismittarin perusteella. Käyttöjännitteellä 3.6 volttia REG710-piiri luo hieman reilun 5 voltin jännitteen, joka toimii toisen puolen logiikkajännitteen "1" - tilana (mitattu ilman kuormaa).

Virtaa molemmat levyt OE-tila aktiivisena kuluttavat n. 60 mikroampeeria (lähdöt ja tulot kelluvat). 5 voltin tarkka jännite ilman kuormaa oli toisella levyllä 5,25 ja toisella 5,5 volttia, mikä on ok.

Muunnin toimii oikein mainiosti ainakin LCD-näytön ohjauksessa. Nopeammissa sovelluksissa en ole testannut, mutta päivitetään tieto tänne jahka se päivä koittaa.