ทรานซิสเตอร์เดี่ยวเลื่อนระดับขึ้น

ฉันต้องการตัวเปลี่ยนระดับทิศทางเดียวที่ง่ายสำหรับ 3.3V -> การแปลง 5V

มีตัวเลือกมากมายบนอินเทอร์เน็ตบางตัวใช้วงจรตรรกะและบางตัวใช้ทรานซิสเตอร์ 2 NPN (ตัวแปลงและอินเวอร์เตอร์) แต่ฉันไม่เคยพบตัวเลือกที่ใช้ทรานซิสเตอร์เพียงตัวเดียว (และตัวต้านทาน 2 ตัว)

ความเข้าใจของฉันคือเมื่ออินพุตอยู่ที่ 3.3V ทรานซิสเตอร์กำลังบล็อกและ R2 จะดึงเอาต์พุตขึ้นมา ในขณะที่เมื่ออินพุตเป็น 0V ทรานซิสเตอร์จะผ่านและดึงเอาท์พุทลงไปที่ทรานซิสเตอร์ VCE (sat)

ทิศทางเดียวขึ้นระดับจำแลง

เหตุใดตัวแปลงเช่นนี้จึงไม่ทำงาน ต้องมีเหตุผล ...

level-shifting logic-level level-translation

— Nicolas D
แหล่งที่มา

@medivh มันจะให้ VCE (นั่ง) ในขณะที่แรงดัน output ที่ 0 โวลต์การป้อนข้อมูล - และสำหรับหลายทรานซิสเตอร์สัญญาณขนาดเล็ก VCE (นั่ง) อยู่ไกลที่มีขนาดเล็กกว่าที่ลดลงไดโอดเช่น 0.3 โวลต์สูงสุดสำหรับ2n2222

— Anindo Ghosh

สาขาวิชา คุณควรวาดแผนผังของคุณให้ละเอียดยิ่งขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าคุณขอให้คนอื่นมองพวกเขา สิ่งที่คุณมีคือวงจรที่เรียบง่าย แต่ฉันต้องเอียงศีรษะของฉันและคิดเกี่ยวกับมันเพื่อให้ตระหนักว่ามันกำลังทำอะไรอยู่ ด้วยรูปแบบที่เหมาะสมซึ่งจะเห็นได้ชัดในทันทีและอาจช่วยให้คุณเห็นสิ่งที่เกิดขึ้นจริงในวงจรด้วย (สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมโปรดดูelectronics.stackexchange.com/a/28255/4512 )

— Olin Lathrop

ลักษณะแผนผังสวยใสกับผม ..

— pericynthion

แผนผังดูดีสำหรับฉันด้วยเช่นกัน แลงอาจเป็นเรื่องพิถีพิถันนิดหน่อย มันไม่มีจุดแยกที่ด้านล่างของ R2 และผู้ออกแบบ Q1 ควรอยู่ถัดจากทรานซิสเตอร์ นอกจากนี้ควรแสดงหมายเลขชิ้นส่วนสำหรับทรานซิสเตอร์ (เช่น 2N2222) มันมีอินพุตทางด้านซ้ายและเอาต์พุตทางด้านขวาซึ่งถูกต้อง

— tcrosley

นอกจากนี้คุณยังได้ค้นพบสิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาที่มีมูลค่า 3283180ใหม่จากปี 1960

— Fizz

คำตอบ:

เดียว BJT ระดับจำแลงในคำถามที่จะทำงาน: ถ้าข้อมูลสมรรถภาพของอุปกรณ์ทางด้าน 5 โวลต์อย่างมีนัยสำคัญสูงกว่า k 6.8 แสดงให้เห็นในคำถามที่คาดว่าจะ~ 0.3 ~ 5 โวลต์สัญญาณจะได้รับ ( การซัก2n2222เป็นตัวอย่าง )

อย่างไรก็ตามสำหรับอินพุทอิมพิแดนซ์ที่ต่ำกว่าอินพุตจะทำหน้าที่เป็นตัวแบ่งแรงดันด้วยตัวต้านทาน 6.8 เคทำให้การลดทอนสัญญาณส่วนสูงมีความสำคัญ

ตัวอย่างเช่นหากอิมพีแดนซ์อินพุตของโหลดในด้าน 5 โวลต์คือให้พูดว่า 100 k สัญญาณจะออกมาด้านบนประมาณ 4.6-4.7 โวลต์ ยังไม่เลวร้ายเกินไป

ต่ำกว่าและระดับกลายเป็นปัญหา นี่คือเมื่อเราต้องการทางเลือกเช่นการตั้งค่าทรานซิสเตอร์สองตัวที่กล่าวถึงในคำถามเพื่อขับรางส่งออกให้หนักขึ้น

— Anindo Ghosh
แหล่งที่มา

ตราบใดที่ไดรเวอร์ 3.3V สามารถจมลงได้กล่าวคือ 4 mA ตัวต้านทานเอาต์พุตบนตัวเปลี่ยนระดับอาจลดลงเป็น 1200 โอห์ม ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ตัวต้านทานพื้นฐานสามารถเพิ่มเป็น 6800 โอห์มซึ่งยังคงให้ไดรฟ์ (0.4 mA) เพื่อให้ทรานซิสเตอร์อิ่มตัว จำนวนกระแสไฟที่จมด้วยไดรเวอร์ 3.3V จะเป็น 4.3 mA

— Dave Tweed

ฉันไม่ได้คิดอย่างนั้นเพราะในกรณีของฉันฉันคาดว่าการต้านทานอินพุตด้าน 5V จะมีค่าMΩมากมาย แต่นั่นอธิบายได้อย่างสมบูรณ์ว่าทำไมผู้คนถึงเลือกใช้เส้นทาง 2-NPN! ขอบคุณ ...

— Nicolas D

ฉันชอบทางออกของคุณ เนื่องจากคำถามเกี่ยวกับการแก้ปัญหาอย่างง่ายฉันมีทางเลือกเล็กน้อย (โซลูชันบางอย่างที่ Microchip นี่มอบให้):

1) การเชื่อมต่อโดยตรง: ถ้า Voh (แรงดันไฟฟ้าเอาต์พุตระดับสูง) จากตรรกะ 3.3V ของคุณมากกว่า Vih (แรงดันไฟฟ้าอินพุตระดับสูง) สิ่งที่คุณต้องมีคือการเชื่อมต่อโดยตรง (มันเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับโซลูชันนี้ที่ Vol (แรงดันไฟฟ้าเอาต์พุตระดับต่ำ) ของเอาต์พุต 3.3V น้อยกว่า Vil (แรงดันไฟฟ้าอินพุตระดับต่ำ) ของอินพุต 5V)

2) หากเงื่อนไขข้างต้นอยู่ใกล้คุณมักจะสามารถเพิ่มแรงดันไฟฟ้าเอาต์พุตระดับสูงเล็กน้อยด้วยตัวต้านทานแบบดึงขึ้น (ถึง 3.3V) และเชื่อมต่อสัญญาณโดยตรง

3) ตัวต้านทานแบบดึงขึ้นสามารถให้แรงดันไฟฟ้าระดับสูงเพิ่มขึ้นเล็กน้อย ยิ่งไปกว่านั้นคุณสามารถใช้ไดโอดและดึงได้ถึง 5V วงจรที่แสดงจะไม่ดึง 5V ชัดเจน แต่จะเพิ่มแรงดันไฟฟ้าอินพุตระดับสูงเป็นตรรกะ 5V โดยจำนวนแรงดันไดโอดหนึ่งอัน (appx 0.7v) ต้องใช้ความระมัดระวังด้วยวิธีนี้ที่คุณยังมีระดับต่ำที่ถูกต้องเช่นเดียวกับที่เพิ่มขึ้นโดยหนึ่งไดโอดลดลง ไดโอด Schottky อาจใช้สำหรับแรงดันไฟฟ้าระดับสูงเพิ่มขึ้นเล็กน้อยในขณะที่ลดแรงดันไฟฟ้าระดับต่ำที่ไม่ต้องการเพิ่มขึ้น อ้างถึงแอพที่กล่าวถึงข้างต้นสำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับวงจรนี้:

แผนผัง

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

4) หากคุณสามารถจัดการกับการผกผันตรรกะ (และไม่จำเป็นต้องใช้งานแบบดึงขึ้น) อาจใช้ตัวต้านทาน mosfet และ pull-up:

แผนผัง

^{จำลองวงจรนี้}

5) ฉันรู้ว่าคุณไม่ได้กำลังมองหาวิธีแก้ปัญหาตรรกะ ic แต่สำหรับความสมบูรณ์ฉันจะพูดถึงหนึ่ง (อาจมาก) MC74VHC1GT125คือ "Noninverting บัฟเฟอร์ / CMOS ระดับลอจิก Shifter กับ LSTTL เข้ากันได้ปัจจัยการผลิต" ใน SOT23-5 หรือ SOT-353 แพคเกจ ขนาดเล็กเรียบง่ายและราคาถูก

เห็นได้ชัดว่าเรื่องนี้ถูกกล่าวถึงในวันอื่น: เพิ่มระดับ 3.3V ถึง 5V สำหรับ I / O ดิจิตอลแม้ว่าการแก้ปัญหาจะไม่ถูกต้อง (ขอบคุณ Dave Tweed)

— ตุตันคาเมน
แหล่งที่มา

ใช่ แต่พวกเขาเข้าใจผิดในคำถามอื่น

— Dave Tweed

มันดูน่าสงสัยเล็กน้อยสำหรับฉัน ... ฉันจะแก้ไขเพื่อพูดถึงเรื่องนั้น

— Tut

ฉันชอบโซลูชันที่ 3 แต่ฉันคิดว่ามันเป็นไปตามข้อ จำกัด อิมพิแดนซ์อินพุตเหมือนกับแผนงานดั้งเดิมของฉัน ... ใช่ไหม

— Nicolas D

ไม่แน่นอน วงจร 3.3V ของคุณต้องจมทั้งกระแสของตัวสะสมและกระแสไฟฟ้าฐาน (เพียงพอที่จะอิ่มตัวในไตรมาสที่ 1) แต่ก็ควรส่งค่าที่ต่ำกว่าไปยังตรรกะ 5V วงจรไดโอดต้องการเพียงแค่กระแสไฟที่เพียงพอสำหรับลอจิก 5V (และตัวต้านทานแบบดึงขึ้น) ซึ่งอาจจะค่อนข้างต่ำในกรณีของ CMOS (ตัวอย่าง) แต่จะมีระดับที่สูงขึ้นเนื่องจากการลดลงของไดโอด ศึกษาเอกสารข้อมูลเพื่อพิจารณาว่าแบบใดทำงานได้ดีที่สุด หากคุณมีกำไรเพียงพออย่ามองข้ามการเชื่อมต่อโดยตรงซึ่งค่อนข้างบ่อย

— Tut

ไม่ควรพูดอะไรเกี่ยวกับการเปลี่ยนเวลา? ด้วยการโหลด 10 pF ค่าคงที่ของเวลาคือ 100 ns สำหรับหนึ่งในการเปลี่ยนสำหรับวงจรสุดท้าย

— Peter Mortensen