Transitor đơn cấp lên shifter

Tôi cần một bộ dịch chuyển cấp đơn hướng, đơn giản để chuyển đổi 3,3V -> 5V.

Có nhiều tùy chọn trên internet, một số sử dụng ic logic và một số sử dụng 2 bóng bán dẫn NPN (bộ chuyển đổi và biến tần), nhưng tôi không bao giờ tìm thấy tùy chọn chỉ sử dụng một bóng bán dẫn duy nhất (và 2 điện trở).

Tôi hiểu rằng khi đầu vào ở mức 3,3V, bóng bán dẫn bị chặn và R2 kéo đầu ra lên; trong khi khi đầu vào là 0V thì bóng bán dẫn đi qua và kéo đầu ra xuống bóng bán dẫn VCE (sat).

cấp độ đơn hướng lên shifter

Vì vậy, tại sao một công cụ chuyển đổi như vậy không hoạt động? Có phải là một lý do...

level-shifting logic-level level-translation

— Nicolas D
nguồn

@medivh Nó sẽ cung cấp cho Vce (sat) là điện áp đầu ra ở đầu vào 0 Volts - và đối với nhiều bóng bán dẫn tín hiệu nhỏ, Vce (sat) nhỏ hơn nhiều so với mức giảm của diode, ví dụ tối đa 0,3 Volts cho 2n2222 .

— Anindo Ghosh

Xấu Bạn nên vẽ sơ đồ của bạn được bố trí hợp lý hơn, đặc biệt nếu bạn yêu cầu người khác nhìn vào chúng. Những gì bạn có là một mạch đơn giản, nhưng tôi phải nghiêng đầu và suy nghĩ về nó để nhận ra những gì nó thực sự đang làm. Với một bố cục thích hợp sẽ rõ ràng ngay lập tức và có thể giúp bạn thấy những gì đang thực sự xảy ra trong mạch. (Để biết thêm thông tin, hãy xem thiết bị điện

— tử.stackexchange.com/a/28255/4512

— Sơ

Sơ đồ có vẻ khá tốt với tôi. Olin có thể hơi kén chọn. Nó thiếu một điểm nối ở dưới cùng của R2 và nhà thiết kế Q1 nên ở bên cạnh bóng bán dẫn. Ngoài ra, một số phần cho bóng bán dẫn nên được hiển thị (ví dụ 2N2222). Nó có đầu vào bên trái và đầu ra bên phải, điều này là chính xác.

— tcrosley

Ngoài ra, bạn đã tái khám phá khá nhiều bằng sáng chế Hoa Kỳ 3283180 , từ những năm 1960.

— Fizz

Câu trả lời:

Bộ dịch mức đơn BJT trong câu hỏi sẽ hoạt động: Nếu trở kháng đầu vào của thiết bị ở phía 5 Volt cao hơn đáng kể so với mức 6,8 k được hiển thị trong câu hỏi, tín hiệu ~ 0,3 đến ~ 5 Volt dự kiến sẽ được nhận ( lấy một 2n2222 làm ví dụ ).

Tuy nhiên, đối với các đầu vào trở kháng thấp hơn, đầu vào sẽ hoạt động như một bộ chia điện áp với điện trở 6,8 k, làm giảm đáng kể phần cao của tín hiệu.

Chẳng hạn, nếu trở kháng đầu vào của tải ở phía 5 Volt là 100 k, tín hiệu sẽ đứng đầu ở khoảng 4,6-4,7 Vôn. Vẫn không quá tệ.

Bất kỳ thấp hơn, và mức độ trở thành vấn đề. Đây là khi người ta cần một giải pháp thay thế, chẳng hạn như thiết lập hai bóng bán dẫn được đề cập trong câu hỏi, để điều khiển đường ray đầu ra khó hơn.

— Anindo Ghosh
nguồn

Miễn là trình điều khiển 3.3V có thể chìm, giả sử, 4 mA, điện trở đầu ra trên bộ dịch mức có thể giảm xuống 1200 ohms. Trong các điều kiện này, điện trở cơ sở có thể được nâng lên 6800 ohms, vẫn cung cấp nhiều ổ đĩa (0,4 mA) để bão hòa bóng bán dẫn. Tổng số chìm hiện tại của trình điều khiển 3,3V sẽ là 4,3 mA.

— Dave Tweed

Tôi đã không nghĩ về điều đó, vì trong trường hợp của tôi, tôi hy vọng trở kháng đầu vào phía 5V sẽ rất nhiều MΩ. Nhưng điều đó hoàn toàn giải thích lý do tại sao mọi người đi theo con đường 2-NPN! Cảm ơn ...

— Nicolas D

Tôi thích giải pháp của bạn. Vì câu hỏi là về các giải pháp đơn giản, tôi có một vài lựa chọn thay thế (một số giải pháp được cung cấp bởi Microchip TẠI ĐÂY ):

1) Kết nối trực tiếp: Nếu Voh (điện áp đầu ra mức cao) từ logic 3,3V của bạn lớn hơn Vih (điện áp đầu vào mức cao), tất cả những gì bạn cần là kết nối trực tiếp. (cũng cần cho giải pháp này là Vol (điện áp đầu ra mức thấp) của đầu ra 3.3V nhỏ hơn Vil (điện áp đầu vào mức thấp) của đầu vào 5V).

2) Nếu các điều kiện trên gần, bạn thường có thể tăng điện áp đầu ra mức cao một chút bằng điện trở kéo lên (đến 3,3V) và kết nối trực tiếp các tín hiệu.

3) Điện trở kéo lên có thể cung cấp một lượng nhỏ điện áp cao cấp. Để biết thêm, bạn có thể sử dụng điốt và kéo lên đến 5V. Mạch được hiển thị sẽ không kéo lên rõ ràng đến 5V, nhưng nó sẽ tăng điện áp đầu vào mức cao đến logic 5V bằng mức giảm một điện áp diode (appx 0,7v). Phải cẩn thận với phương pháp này mà bạn vẫn có mức thấp hợp lệ vì nó cũng được nâng lên bởi một giọt diode. Điốt Schottky có thể được sử dụng để tăng nhẹ điện áp cấp cao trong khi giảm thiểu mức tăng không mong muốn của điện áp cấp thấp. Tham khảo các lưu ý ứng dụng được đề cập ở trên để biết thêm về mạch này.:

sơ đồ

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

4) Nếu bạn có thể xử lý đảo ngược logic (và không yêu cầu kéo lên chủ động), có thể sử dụng điện trở mosfet và pull-up:

sơ đồ

^{mô phỏng mạch này}

5) Tôi biết bạn không tìm kiếm một giải pháp ic logic, nhưng để hoàn thiện tôi sẽ đề cập đến một (có lẽ nhiều). Các MC74VHC1GT125 là một "noninverting đệm / CMOS mức Logic Shifter với LSTTL-Tương thích ngõ vào" trong một gói SOT23-5 hoặc SOT-353. Nhỏ đơn giản và rẻ tiền.

Rõ ràng chủ đề này cũng đã được thảo luận vào ngày khác: Tăng 3,3V lên 5V cho I / O kỹ thuật số mặc dù giải pháp ở đó không chính xác (cảm ơn Dave Tweed).

— Gia sư
nguồn

Vâng, nhưng họ đã hiểu sai trong câu hỏi khác.

— Dave Tweed

Nó trông có vẻ hơi nghi ngờ đối với tôi ... Tôi sẽ chỉnh sửa để đề cập đến điều đó.

— Tut

Tôi thích giải pháp thứ 3 đó, nhưng tôi nghĩ nó cũng chịu giới hạn trở kháng đầu vào giống như sơ đồ ban đầu của tôi ... phải không?

— Nicolas D

Không chính xác. Mạch 3,3V của bạn phải chìm cả dòng thu và dòng cơ sở (đủ để bão hòa Q1), nhưng sau đó sẽ cung cấp một Vol thấp hơn cho logic 5V. Mạch diode chỉ cần đủ dòng điện cho logic 5V (và điện trở kéo lên được thêm vào) có thể khá thấp trong trường hợp của CMOS (ví dụ), nhưng sẽ có Vol cao hơn do giảm diode. Tham khảo bảng dữ liệu để xác định cái nào hoạt động tốt nhất. Nếu bạn có đủ lợi nhuận, đừng bỏ qua kết nối trực tiếp khá phổ biến.

— Tut

Không nên nói gì về thời gian chuyển đổi? Với tải 10 pF, hằng số thời gian là 100 ns cho một trong những lần chuyển đổi cho mạch cuối cùng.

— Peter Mortensen