¿El optoaislador 4N35 para entrada MIDI no funciona?

Question

Tengo el siguiente circuito que me gustaría usar para conectar un dispositivo habilitado para MIDI. No estoy recibiendo ninguna señal en el pin 5, ¿podría ser porque la resistencia de la base a tierra es demasiado pequeña? No estoy seguro de cómo calcularlo a partir de la hoja de datos.

Actualización #1

He reemplazado el optoaislador, probado la entrada usando un LED y pude ver que el LED se encendía indicando que la corriente fluye en el circuito MIDI. He colocado una sonda de osciloscopio en la salida del pin 5 del dispositivo. El pin 6 ahora no está conectado a nada. Normalmente (en reposo) la señal se mantiene alta, cuando entra una señal la señal se vuelve baja pero solo hasta ~2.8V, lo cual no es suficiente para registrarse como un lógico bajo.

Actualización #2

He reemplazado R17 con 360 Ohmios. Ahora la señal desciende a tan solo 1.6V.

Actualización #3 - Última

He intercambiado la resistencia de 360 ohmios por una de 1K. Ahora la señal se ve mucho mejor y alcanza casi 0V cuando está baja. Vale la pena mencionar que el osciloscopio señala un tiempo de subida de 7 us y un tiempo de caída de 3 us (probablemente del lado más bajo). Considerando la frecuencia MIDI con alrededor de 32 us por bit, esto es lo suficientemente corto como para no tener lecturas falsas. La señal MIDI va a un Atmel AVR y por las pruebas que hice ahora parece que los mensajes están pasando claramente. Estoy de acuerdo en que este no es el dispositivo óptimo para esta tarea, sin embargo, y el circuito que se haría para ello (si se desea) se parece mucho a lo que contiene el optoacoplador PC900 de Sharp.

Answer 1

El 4N35 es demasiado lento para MIDI.

Con una relación de transferencia de corriente del 100 % (que está especificada para 10 mA, por lo que obtienes incluso menos para los 5 mA de MIDI), no puedes confiar en obtener más de 5 mA a través de la salida. Esto significa que para poder reducir los 5 V completos, necesitas una resistencia de pull-up de al menos 1 kΩ. Y esto significa que no podrás conmutar a la velocidad de baudios MIDI de 31250 Hz (y una señal UART digital requiere mucho más ancho de banda que una onda senoidal):

Y con una resistencia en el pin 6, la relación de transferencia de corriente sería aún peor:

Si realmente quieres usar el 4N35, entonces es posible acelerarlo agregando un transistor como amplificador con una impedancia de entrada más baja:

Pero el método más simple para que la entrada MIDI funcione sería usar un optoacoplador de alta velocidad como el H11L1 o 6N137.

Answer 2

He utilizado OCs 4N35 para MIDI. Una transición lo suficientemente rápida de ON a OFF necesitaba una resistencia en serie ridículamente baja para el transistor de salida. La oscilación de voltaje de salida era de aproximadamente 0,5V. Añadí un comparador para obtener la salida lógica adecuada.

¿Por qué 4N35 y no algún tipo recomendado? Porque tenía un puñado de 4N35's.

Answer 3

1. Verifique su entrada:

   • Sustituya U5 con un LED estándar conectando el ánodo a 1 y el cátodo a 2. Debería parpadear cuando se envíen datos MIDI.
   • Pruebe de nuevo con el LED en serie con R18 y U5. Si brilla (probablemente mucho más débilmente), demuestra que hay corriente circulando. Si no lo hace, puede ser simplemente que no haya suficiente voltaje de accionamiento.
   • Verifique la polaridad de la señal de entrada MIDI.

2. Verifique su salida:

   • Desconecte R? de la base del foto-transistor. Está ahí para asegurarse de que el foto-transistor se apague por completo, pero debería funcionar sin él para propósitos de prueba.
   • Coloque un LED en serie con R17. Este debería brillar cuando se envíen datos.

El fracaso en estas pruebas puede indicar que el optoaislador está dañado.

Answer 4

Tener la base del opto transistor conectada a tierra a través de una resistencia es una espada de doble filo. Por un lado, puede ayudar al transistor a apagarse un poco más rápido. Pero al mismo tiempo, hace que sea más difícil de encender, lo que es casi equivalente a reducir la relación de transferencia de corriente.

La resistencia del colector de tamaño pequeño es un gran desafío para un optoacoplador antiguo y voluminoso como el 4N35. Especialmente con la baja relación de transferencia de corriente de partes como estas.

Por lo tanto, como ya ha comenzado a experimentar y se ha comentado en otras respuestas aquí, la resistencia de la base debe ser mucho mayor o eliminada. Además, la resistencia del colector también debe ser mucho mayor.

Las personas siempre seleccionan el 4N35 porque es barato. Pero, como dicen, obtienes lo que pagas. Hay mejores optoacopladores que ofrecen una relación de transferencia de corriente mucho mayor y tienen etapas de salida lógicas completas en lugar de solo un transistor no comprometido.

Hay algunos tipos de optoacopladores que funcionarán mejor en un esquema de aislamiento digital, como el 6N136/6N137. Estos ofrecen una mejora sobre la basura barata pero aún pueden presentar un desafío. En aplicaciones serie asíncronas, he experimentado problemas con los 6N137 debido al problema de distorsión de la forma de pulso debido a retrasos de propagación no uniformes al encender y apagar a través de la parte. Una solución robusta es buscar partes que tengan controladores de salida completos incorporados específicamente para aplicaciones digitales. Un ejemplo es la parte número ACNT-H61L de Avago (ahora parte de Broadcom). Estos ofrecen un rendimiento de hasta 10MBd y suministran y absorben 3.2mA y mantienen buenas salidas de oscilación lógica.