Cấp shifter sử dụng sơ đồ BJT

Tôi đang đọc cuốn sách Các hệ thống và mạch điện tử tương tự , của Amitava Basak, khi tôi tình cờ thấy mạch shifter cấp độ này sử dụng các BJT thay vì các mosfet thông thường. Xem hình dưới đây. Hãy bỏ qua các mô hình bóng bán dẫn.

Tôi bối rối bởi Q2, bóng bán dẫn NPN giữa: nó luôn luôn tắt?

Q5 được kết nối ở chế độ diode và Vbe của nó được cố định ở mức 0,7V
Thêm Q2 Vbe cộng với sự sụt giảm điện áp trong R2 sau đó sẽ cung cấp lại 0,7V
Điều trên ngụ ý rằng Vbe của Q2 nhỏ hơn 0,7 HOẶC điện áp rơi trên R2 bằng không.

Loại bỏ sự sụt giảm điện áp null trên R2, làm thế nào có thể một bóng bán dẫn được bật có một cơ sở để phát điện áp dưới 0,7V?

bjt level-shifting

— Tôi DG
nguồn

Hãy xem xét R2 được gắn với -VEE chứ không phải GND như R3

— po.pe

Ý tưởng cơ bản ở đây là sử dụng một dòng điện được tạo ra bởi và diode-kết nối thiết lập 's và do đó một gương hiện tại (nhưng không phải 1: 1 vì ) trong . làm cho nó giảm dòng điện tại bộ thu của , nhưng nó vẫn được đặt gián tiếp bởi . Dòng điện này tạo ra sự sụt giảm điện áp có thể biết trên . Vì trình phát của là một mức giảm có thể biết được từ và vì có một mức giảm có thể biết được trên nó, sẽ là một mức giảm có thể biết được bên dưới

R_{3}

$R_3$

Q_{5}

$Q_5$

Q_{5}

$Q_5$

V_{BE}

$V_\text{BE}$

R_{2}

$R_2$

Q_{2}

$Q_2$

R_{2}

$R_2$

Q_{2}

$Q_2$

R_{3}

$R_3$

R_{1}

$R_1$

Q_{1}

$Q_1$

V_{IN}

$V_\text{IN}$

R_{1}

$R_1$

V_{OUT}

$V_\text{OUT}$

V_{IN}

$V_\text{IN}$ và đó là cách shifter hoạt động.

— jonk

Câu trả lời:

quý 2 luôn tắt?

Không, nó luôn luôn bật. Điều mà Q2 làm là nó cố gắng tạo ra một dòng chảy (nhỏ) vào bộ sưu tập của nó. Dòng điện đó cố gắng kéo điện áp xuống ở Vout.

Q5, Q2 và R2 là một loại gương hiện tại nhưng là một gương xấu. Dòng điện qua R3 không được sao chép từ 1 đến 1 như trong gương hiện tại "phù hợp". Thay vào đó vì R2 có mặt dòng điện qua Q2 sẽ nhỏ hơn nhiều so với dòng điện qua R3 và Q5. Trên R3, chúng tôi nhận được điện áp khá ổn định của VEE - 0,7 V. Vì R3 là 1 kohm nên dòng điện qua R3 sẽ là một vài mA. Như đã nói, dòng điện qua Q2 sẽ nhỏ hơn thế, như 100 uA hoặc ít hơn (100uA chỉ là phỏng đoán của tôi, quá nhiều để tạo ra một con số chính xác hơn, dù sao cũng không quan trọng để giải thích cách thức hoạt động của mạch). 100uA đó làm cho Vbe của Q5 không phải là 0,7 V mà nhỏ hơn một chút như 0,6 V (= 0,7 V - 100 mV, vì 100 uA đến R2 cho 100 mV).

100 uA đó kéo xuống Vout. Đối diện là Q1 kéo đầu ra lên (thông qua R1). Nếu Vin đủ cao thì Q1 có thể cung cấp rất nhiều dòng điện mà Vout sẽ được kéo lên, gần như với giá trị của VCC.

Khi Vin có điện áp rất thấp Q1 sẽ được mở ít hơn nhiều, cung cấp ít dòng điện hơn nên Q2 "thắng" và Vout được kéo xuống.

Q5 được kết nối ở chế độ diode và Vbe của nó được cố định ở mức 0,7V

Chính xác

Thêm Q2 Vbe cộng với sự sụt giảm điện áp trong R2 sau đó sẽ cung cấp lại 0,7V

Thật vậy, Vbe (Q2) + V (R2) = Vbe (Q5) = 0.7 V

Điều gì sẽ xảy ra ở đó là sẽ có một dòng điện nhỏ hơn đáng kể chạy qua Q2, R2 so với dòng chảy qua Q5.

Điều trên ngụ ý rằng Vbe của Q2 nhỏ hơn 0,7 HOẶC điện áp rơi trên R2 bằng không.

Cả hai đều đúng, Vbe (Q2) sẽ nhỏ hơn 0,7 V và sẽ có sự sụt giảm điện áp nhỏ (dưới 100 mV) trên R2.

— Bimpelrekkie
nguồn

Tôi không hoàn toàn thấy làm thế nào điều này hoạt động như một shifter cấp, mặc dù. Nó sẽ không hoạt động như một người theo dõi phát, với đầu ra khoảng 0,7V dưới Vin?

— Nghe

Bạn nói đúng, nó là một tín hiệu điện áp hơn (với sự sụt giảm điện áp) và không phải là một mức độ "đúng" thực sự.

— Bimpelrekkie

Sau đó, nó không phải là một mạch rất tốt để quảng cáo như một shifter cấp độ!

— Nghe

@Hearth Tôi hoàn toàn đồng ý với bạn, nhưng một số người gọi một mạch làm thay đổi điện áp bằng một số volt là "levelshifter" mặc dù đó là một người theo dõi phát ra nhiều hơn ;-)

— Bimpelrekkie 13/2/19

@Bimpelrekkie, cảm ơn bạn đã trả lời toàn diện. Tôi đã giả định không chính xác rằng sự sụt giảm điện áp cơ sở trên một bóng bán dẫn đã được cố định ở mức 0,7V khi tiến hành. Một lần nữa, khá sáng :) Chúc mừng!

— Tôi DG

Các điện trở , và bóng bán dẫn và tạo thành nguồn hiện tại Widlar. $R_3$ $R_2$ $Q_2$ $Q_5$

Nguồn: https://en.wikipedia.org/wiki/Widlar_civerse_source

Nguồn hiện tại luôn luôn bật.

Đây thực sự không phải là một mạch áp dụng cho thiết kế cấp bảng. Vì nó đòi hỏi các bóng bán dẫn phải phù hợp về mặt hình học và nhiệt.

— sstobbe
nguồn

+1 để đặt tên cho nó. Thú vị đọc.

— Không quan trọng