Почему два транзистора часто используются вместо одного?

20

Многие схемы, которые я вижу с транзисторами, используют два транзистора, соединенных вместе, а не только один транзистор. Дело в точке:

3,3 В -> 5 В усилитель сигнала

Эта схема предназначена для того, чтобы устройство с UART 3,3 В могло обмениваться данными с микроконтроллером 5 В.

Я понимаю, что когда Q2 выключен, TX_TTL будет высоким, а когда Q2 включен, TX_TTL будет низким. Мой вопрос: почему бы не запустить UART_TXD непосредственно на базу Q2 вместо использования Q1 для управления базовым напряжением Q2?

transistors uart npn Nate
источник
8
Использование одного транзистора будет инвертировать сигнал. Два транзистора снова инвертируют его.
pjc50
1
двойной транзистор не нужен, если используется PNP, так как сдвиг логического уровня не происходит
Lesto

Ответы:

23

То, что у вас есть, это в основном двухступенчатый усилитель - два последовательных усилителя. В такой конфигурации схемы коэффициент усиления обоих усилителей увеличивается. Так как каждый этап имеет отрицательный прирост в вашем примере, общий прирост снова положительный.

Допустим, Q1 и R2 имеют коэффициент усиления напряжения -10, а Q2 вместе с R3 также создают коэффициент усиления -10. Тогда общее усиление равно 100, что положительно и намного больше, чем усиление за один этап.

В вашем примере это означает следующее: если UART_TXD становится Высоким, TX_TTL также становится Высоким. Если вы пропустите Q1 и напрямую добавите Q2 с UART_TXD, то TX_TTL станет Низким, когда UART_TXD - Высоким.

Primax
источник
4
согласовано - в приведенном примере цифровой схемы усиление не важно, только инверсия сигнала. Вот что говорит последний абзац моего ответа. Тем не менее, вопрос задается в общем виде, без ограничений в цифровой области. В аналоговой схеме вы делаете каскадные каскады для усиления усиления слабого сигнала .
Примакс
Более высокое усиление в цифровом выходном каскаде будет означать более быстрые переходы, а грани волновых форм будут более квадратными, верно? Один транзистор будет "медленнее". Может быть, это имеет значение только в том случае, если усиление настолько мало, что для полного перехода сигнала hi / lo или lo / hi требуется значительный процент тактового цикла?
Мэтт Б.
9

Как отметили другие, главная цель здесь - получить неинвертирующий преобразователь уровня.

Для «дополнительных очков» вы можете использовать схему ниже.
Драйвер должен быть в состоянии обеспечить выходной ток (но не напряжение).
Поскольку Iload_max = ~ 5 В / 10 к = 0,5 мА, большинство источников входного привода будут в порядке.

Vin = высокий = 3V3 -> Q1 выкл.
Vout высоко поднят R2.

Vin = низкий = земля -> Q1 вкл.
Vout, подключенный к Vin через Q1 CE при
I нагрузке = 5 В / 10 К, должен быть утоплен входным приводом.

Эта схема имеет особое значение при управлении нагрузкой высокого напряжения, например, от микроконтроллера. Vout max устанавливается номинальным напряжением Q1.
Входной вывод привода должен быть в состоянии поглощать ток нагрузки.

Это «общий базовый» усилитель, «нарисованный забавно».

схематический

смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab

Рассел МакМахон
источник
Интересный! Есть ли какие-либо преимущества в использовании двухтранзисторного метода (показанного в моем первоначальном вопросе) по сравнению с этой конфигурацией? Мне просто интересно, почему разработчик в схеме, на которую я смотрю, решил использовать два транзистора, соединенных вместе, вместо этой конфигурации, которая требует только одного!
Nate
2
@Nate - Как я уже заметил, для одной транзисторной схемы требуется, чтобы входной драйвер мог потреблять ток нагрузки. В случае сигналов логического уровня (таких как здесь) это редко является проблемой. В случае силовых нагрузок водитель обычно не в состоянии потреблять достаточный ток. | Другая причина не использовать это, это необычно, и люди не могут видеть, как это работает, и это имеет тенденцию заставлять мозги взрываться (это не берет много в некоторых случаях), и зомби становятся сварливыми.
Рассел МакМахон