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前言

直流有大有小，比如说3.3V，5V，要做好限流或者分压，或者转换,隔离,以下是对于单片机检测直流信号的常用电路学习，有考虑不到的地方欢迎指出，谢谢

一、3.3V/5V

负逻辑

对于3.3V/5V信号一般可以用三极管或者MOS做电平转换电路，一般用到转换电路，当然也有现成的转换芯片，以及LDO可以直接使用。但考虑到成本，所以一般用用三极管或者MOS做电平转换电路
如果只用一个三极管，那就是逻辑会反，三极管我们知道工作在线性放大区是放大信号的，那么我们当开关使用的话是工作在我们的非线性区，比如说就是我给一个高电平三极管就导通，给一个低电平三极管就不导通，这就是一个开关。 为啥要下拉一个4.7k电阻到地，最好默认下拉，要有一个明确的电平，否则可能会出现位置开通或者关断

当左边VIN输入低电平时，Q1不导通，那么此时Q2导通，，那么Vout被拉高。此时输出高电平，

当左边VIN输入5V时，Q1导通，那么此时Q1的集电极接到了地，很显然此时VOUT输出低电平

正逻辑

那么要做一个正逻辑，高转高，低转低，还需要再加一个三极管
参考文档：简单的3.3V与5V之间电平相互转换的电路
当左边VIN输入低电平时，Q1不导通，那么此时Q2导通，Q2集电极接地，那么Vout被拉低。此时输出低电平。

当左边VIN输入5V时，Q1导通，那么此时Q1的集电极接到了地，那么Q2截止不导通，很显然此时VOUT输出3.3V。

以上就做到了高转高，低转低

二、电阻限流+二极管钳位

对于明确的符合规范的信号，比如说-6V~6V之间的电压，可以采用电阻限流+二极管钳位的组合，实现双向过压保护。
我们主要看一些主要参数，反向耐压最大40V，以及电流3A，正向压降怎么理解，就是电流经过3A的时候，压降有500mV,电流小的时候，可能只有100~200mV，一般会有有一个曲线。



那么以下电路如何理解

这个电路的主要目的是保护输入信号，防止过压损坏后面的电路。输入信号是3.3V或5V，经过一个1kΩ的电阻R11，然后有两个二极管D1和D2连接到地和电源。提到二极管是SS34B，这是肖特基二极管，正向压降低，反应速度快，适合用于保护电路
当输入电压正常时，比如3.3V或5V，二极管处于截止状态，不影响信号传输。当输入电压超过VCC（比如5V）加上二极管的压降时，D1导通，把多余的电压导向VCC，防止高压进入后续电路。同样，如果输入电压低于GND，D2导通，把电压钳位到GND，防止负压损坏电路。
· 电阻R3（1kΩ）：
① 限制输入电流，防止瞬间高压损坏后级电路；
② 与二极管配合形成钳位电路时的限流保护；
③ 降低信号源的输出阻抗要求。
· 肖特基二极管D1/D2（SS34B）：
① D1（上二极管）：将输入电压钳位在VCC + 0.3V（假设系统电源VCC=5V时，输入电压超过5.3V时导通）；
② D2（下二极管）：将输入负压钳位在GND - 0.3V（防止负电压冲击）；
③ 选用肖特基二极管是因为其正向压降（约0.3V）比普通二极管（0.7V）更低，钳位更精准。

2. 保护逻辑说明：

· 正常信号（3.3V/5V）：
当输入信号在0~VCC范围内时，D1/D2均处于截止状态，信号通过R3无衰减地传输至后级电路。

· 过压保护（>5.3V）：
若输入电压超过VCC+0.3V（如静电干扰），D1正向导通，将多余电压通过VCC电源回路泄放，避免高压冲击后级电路。

· 负压保护（< -0.3V）：
若出现负电压（如接线反接），D2正向导通，将电压钳位在-0.3V左右，保护后级CMOS器件。
3. 设计注意事项：

· 电压余量：虽然允许输入信号略大于VCC，但需确保：
▶ 系统电源能吸收D1泄放的电流（VCC端需有稳压电路或大电容）
▶ 瞬时功率不超过二极管和电阻的额定值（I²R < 电阻功率，V*I < 二极管功率）

· 应用限制：
① 不适合持续高压输入（如长期超过6V），否则会导致R3过热；
② 对高频干扰（如EFT）防护能力有限，需配合滤波电容；
③ 信号传输存在约0.3V的电压误差（肖特基导通压降）。

4. 典型应用场景：

· 微控制器的按键检测接口

· 工业传感器信号输入（24V系统需增加分压电路）

· 防止热插拔引起的电压浪涌

· ESD静电防护（需配合TVS二极管）

此电路通过"电阻限流+二极管钳位"的组合，以低成本实现了双向过压保护，是数字电路输入保护的经典方案。实际应用中建议在VCC与GND之间增加去耦电容（如100nF），并注意PCB布局时保护器件要靠近连接器放置。

三、12V 24V 36V直流信号检测

光耦

对于12V 24V 36V电压，三极管不是不可以，但不是隔离的，万一后级电路损坏，很有可能影响前级12V 24V 36V电压电压，这样整个系统的供电就会出问题，我们采用绝对安全通用性强的一种方式，那就是光耦
那么我们看到芯片手册，最大正向电流是50mA，而且还跟温度有关,温度越高，电流是会减小的，根据设备实际使用温度来，那么我们以70°为例，设计成10~20mV就可以了，以12V为例子
正向导通压降1.2V，限流15mA
(12-1.2)/0.015=720Ω
0.0150.015720=0.162W， ，
那么我们用1/4W的电阻例如0805或者更大的

分压

还有一种就是电阻分压，加一个跟随器跟随，也能起到保护作用，比较简单这里不做过多解释

三、220V交流信号检测

扩展，220V交流检测
正向导通压降1.2V,对于220V来说可以忽略不记,从规格书来看导通电流设置成1~2mA也是OK的
220/200k=1.1mA
0.00110.0011100k=0.121W


二、信号传输流程

1. 交流导通时
   · 正/负半周电流通过R4→光耦LED→R5→零线（或反向），光耦内部LED发光。
   · 光耦输出端导通，OUT引脚被拉低至近地电平（逻辑0）。
   · 单片机检测到低电平脉冲，判定交流电存在。
2. 交流断开时
   · 光耦输入侧无电流，输出端保持高电平（通过R3上拉至3.3V）。
   · 单片机检测持续高电平，判定交流电断开。
3. 过零点处理
   · 电容C2在电压过零时放电，维持光耦输入侧短暂导通，避免信号抖动。
   · 100K电阻功率余量充足（实际功耗0.12W < 0.5W），避免长期过载风险。
   对比单向光耦需整流桥方案，双向结构简化电路，降低成本，提升可靠性。

总结

例如：以上就是今天要讲的内容，直流有大有小，比如说3.3V，5V，要做好限流或者分压，或者转换,隔离
参考文档;
单片机检测信号通断通用电路（3.3V/5V直流信号，24V+直流信号，220V交流信号）
辅助工具：Deepseek