为什么经常使用两个晶体管而不是一个?


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我看到的许多晶体管设计电路都使用链接在一起的两个晶体管,而不仅仅是使用一个晶体管。例子:

3.3V-> 5V信号放大器

该电路旨在允许具有3.3V UART的设备与5V微控制器通信。

我了解到Q2关闭时,TX_TTL将为高,而Q2打开时,TX_TTL将为低。我的问题是,为什么不直接在Q2的基极上运行UART_TXD而不是使用Q1控制Q2的基极电压?


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使用一个晶体管将使信号反相。两个晶体管再次将其反转。
pjc50

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如果使用PNP,则不需要双晶体管,因为不会发生逻辑电平转换
Lesto

Answers:


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您基本上拥有的是两级放大器-两个连续的放大器。在这样的电路配置中,两个放大器的增益相乘。由于在您的示例中每个阶段的收益均为负,因此总体收益再次为正。

因此,假设Q1和R2的电压增益为-10,而Q2与R3的电压增益也为-10。然后,总增益为100,这是正数,并且比单级增益大得多。

在您的示例中,这意味着:如果UART_TXD变为高电平,TX_TTL也将变为高电平。如果省略Q1并直接将UART_TXD馈入Q2,则当UART_TXD为高电平时TX_TTL将变为低电平。


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同意-在给定的数字电路示例中,增益并不重要,仅信号反相即可。那就是我答案的最后一段。尽管如此,仍然以一般方式提出问题,而不限于数字领域。在模拟电路中,您需要级联级以提高小信号增益。
primax

在数字输出级中更高的增益将意味着更快的过渡,波形的边缘更加平方,对吗?单个晶体管会“变慢”。也许只有在增益如此之低以至于信号要完全占据高/低或低/高转换信号的整个时钟周期的百分比时才重要吗?
Matt B.

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正如其他人所指出的,这里的主要目的是实现同相电平转换器。

对于“加分”,您可以使用以下电路。
驱动器需要能够提供输出电流(而不是电压)。
由于Iload_max =〜5V / 10k = 0.5 mA,大多数输入驱动源都可以。

Vin =高= 3V3-> Q1截止
Vout被R2拉高。

Vin =低=接地-> Q1导通。

I负载= 5V / 10k时,通过Q1 CE拉到Vin的Vout 必须由输入驱动器下沉。

当从例如微控制器驱动高压负载时,该电路具有特殊价值。Vout max由Q1的​​额定电压设置。
输入驱动引脚必须能够吸收负载电流。

这是一个“通用基础”放大器,“引人入胜”。

原理图

模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图


有趣!与这种配置相比,使用双晶体管方法(在我的原始问题中显示)有什么优势?我只是想知道为什么我正在寻找的电路设计人员会选择使用链接在一起的两个晶体管来代替仅需要一个的这种配置!
内特2014年

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@Nate-如前所述,一个晶体管电路要求输入驱动器能够吸收负载电流。对于逻辑电平信号(例如此处),这很少有问题。在电源负载的情况下,驱动器通常无法吸收足够的电流。| 不使用它的另一个原因是它很不寻常,人们看不到它是如何工作的,并且容易引起大脑爆炸(在某些情况下花费不多)并且僵尸变得脾气暴躁。
罗素·麦克马洪
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