왜 하나 대신 두 개의 트랜지스터가 자주 사용됩니까?


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트랜지스터로 볼 수있는 많은 회로 설계는 하나의 트랜지스터를 사용하는 대신 서로 연결된 두 개의 트랜지스터를 사용합니다. 지목 사항:

3.3V-> 5V 신호 증폭기

이 회로는 3.3V UART가있는 장치가 5V 마이크로 컨트롤러와 통신 할 수 있도록 설계되었습니다.

Q2가 꺼져 있으면 TX_TTL이 높고 Q2가 켜져 있으면 TX_TTL이 낮다는 것을 알고 있습니다. 제 질문은 Q1을 사용하여 Q2의 기본 전압을 제어하는 ​​대신 UART_TXD를 Q2의 기본으로 직접 실행하지 않는 이유는 무엇입니까?


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하나의 트랜지스터를 사용하면 신호가 반전됩니다. 두 개의 트랜지스터가 다시 역전시킵니다.
— pjc50

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로직 레벨 시프트가 발생하지 않기 때문에 PNP를 사용하는 경우 이중 트랜지스터가 필요하지 않습니다
— Lesto

답변:


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당신이 가진 것은 기본적으로 2 단계 증폭기-2 개의 연속 증폭기입니다. 이러한 회로 구성에서 두 증폭기의 이득은 곱해진다. 각 단계는 예제에서 음수 이득을 가지므로 전체 이득은 다시 양수입니다.

Q1과 R2의 전압 이득은 -10이고 Q2와 R3의 이득도 -10입니다. 그런 다음 전체 게인은 100이며 단일 단계의 게인보다 양이 크고 훨씬 큽니다.

귀하의 예에서 이것은 다음을 의미합니다. UART_TXD가 높으면 TX_TTL도 높을 것입니다. Q1을 생략하고 UART_TXD로 Q2에 직접 공급하면 UART_TXD가 높을 때 TX_TTL이 낮게 설정됩니다.


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동의-주어진 디지털 회로 예제에서 이득은 중요하지 않으며 신호 반전 만 중요합니다. 그것이 내 대답의 마지막 단락에서 말하는 것입니다. 그럼에도 불구하고 질문은 일반적인 방식으로 요구되며 디지털 영역에 제한이 없습니다. 아날로그 회로에서는 작은 신호 게인 을 높이기 위해 캐스케이드 단계를 수행 합니다.
— primax

디지털 출력 스테이지에서 더 높은 이득은 더 빠른 전환, 파형의 에지가 더 제곱됨을 의미합니까? 단일 트랜지스터는 "느리게"됩니다. 게인이 너무 낮아서 신호가 hi / lo 또는 lo / hi로 완전히 전환되는 데 클럭 사이클의 상당한 비율이 필요한 경우에만 문제가 될 수 있습니까?
— 매트 B.

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다른 사람들이 지적했듯이, 여기서 주요 목표는 비 반전 레벨 변환기를 달성하는 것입니다.

"추가 포인트"의 경우 아래 회로를 사용할 수 있습니다.
드라이버는 출력 전류 (전압은 아님)를 제공 할 수 있어야합니다.
Iload_max = ~ 5V / 10k = 0.5 mA이므로 대부분의 입력 드라이브 소스는 정상입니다.

Vin = 높음 = 3V3-> Q1 꺼짐 V2
가 R2에 의해 높았습니다.

Vin = 낮음 = 접지-> Q1 켜짐. I load = 5V / 10k
에서 Q1 CE를 통해 Vin에 Vout을 가져
오면 입력 드라이브로 가라 앉아야합니다.

이 회로는 마이크로 컨트롤러 등의 고전압 부하를 구동 할 때 특별한 가치가 있습니다. Vout max는 Q1의 정격 전압으로 설정됩니다.
입력 드라이브 핀은 부하 전류를 싱크 할 수 있어야합니다.

이것은 "공통베이스"앰프 '그린 재미'입니다.

개략도

이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도


흥미 롭습니다! 이 구성에 비해 2- 트랜지스터 방법 (원래 질문에 표시)을 사용하면 어떤 이점이 있습니까? 내가보고있는 회로의 설계자 가이 구성 대신 하나의 체인 만 사용하는 두 개의 트랜지스터를 사용하기로 선택한 이유가 궁금합니다.
— Nate

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@Nate-앞서 언급했듯이 하나의 트랜지스터 회로는 입력 드라이버가 부하 전류를 싱크 할 수 있어야합니다. 로직 레벨 신호 (예 : 여기)의 경우에는 거의 문제가되지 않습니다. 전력 부하의 경우 드라이버는 일반적으로 충분한 전류를 싱크 할 수 없습니다. | 그것을 사용하지 않는 또 다른 이유는 드문 일이며 사람들은 그것이 어떻게 작동하는지 알 수 없으며 뇌가 폭발하게되는 경향이 있으며 (어떤 경우에는별로 걸리지 않습니다) 좀비는 심술 get습니다.
— Russell McMahon
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