使用晶体管的逻辑电平转换器

我正在尝试使用晶体管BC547制作一个逻辑电平转换器。这是将Rpi Gpio的电压电平从3.3转换为5V。我已根据此图为电路接线：

我这样做是为了将3.3V转换为5V以用于PWM应用。我已将电路连接到GPIO No 17并将其设置为高电平

问题：

1）为什么电路中没有接地？

2）我试图测量另一端接地的电压，什么也没显示。是什么问题？

谢谢。

我讨厌在这里添加答案，尤其是因为OP甚至不需要双向操作。但电路非常布局（理解它。）而关于狗和尾巴的描述确实没有帮助，除了也许炼金术士试图写下的寓言和神秘的位“艺术”。

（存在一些共同的术语，这些术语随着时间的推移而发展，并用于电子设备中以帮助进行通信。“下拉”可能是这样的一个例子。但是它们经受了时间的考验，并且确实使用了拉动节点的一般思想进行通信。 ，当有人提出要求并尝试学习该术语时，沟通并不难，例如，可以轻松地讨论“更难拉动”，而又不会失去含义。 ，就像拉动的想法一样，一旦有人获得了欧姆定律，电压，电流和电阻的想法，就可以轻松应用它们。）

使用BJT进行电平转换的一种方法是在共基模式下使用它。只需将底座连接到导轨上，然后将其发射器“下拉”即可。您可以将电阻器放置在基极或发射极。剩下要做的就是在收集器上使用上拉电阻。鉴于我们希望实现双向使用，该电阻器将被放置在基座上。

这是从 $3\:\textrm{V}$ 逻辑输出朝向 $5\:\textrm{V}$ 逻辑输入：

^{模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

从另一个方向来看，使用对称方法非常诱人：

^{模拟该电路}

但这是行不通的。为什么？因为基地有$5\:\textrm{V}$ 可用，并且集电极的上拉电路连接到较低的电压， $3\:\textrm{V}$。这意味着基极-集电极二极管（不再是通常在符号上显示，尽管曾经是BJT本身被更对称地制成）可以（并将被）正向偏置。因此，当应该关闭 BJT 时，实际上并没有。相反，在它们之间夹有一个正向偏置二极管$5\:\textrm{V}$ 和 $3\:\textrm{V}$带有两个电阻以限制电流。因此输出将处于中间值以上$3\:\textrm{V}$ 但也不太 $5\:\textrm{V}$。

对称性失败。

很容易修复。我们可以将基础电压改回$3\:\textrm{V}$：

^{模拟该电路}

那行得通。

假设您要进行此投标。您能否只使用其中两个电路，每个方向一个？

^{模拟该电路}

答案是，是的，您可以。实际上，我所做的只是简单地复制了OP所介绍的狗食电路。这是同一件事。但是现在您可以看到导致这种情况的进展。而且它不再像一些奇怪的，交叉接线的狗尾一样令人困惑。只有两个单独设计的电路组合成一个更大的电路。

但是，您还记得较早的电路错误问题吗？是否存在偷偷摸摸的基极-集电极二极管导致电路无法正常工作的事实？这个事实提醒我们，所有BJT都可以在反向激活模式下运行。这样做，尤其是对于其集电极和发射极的现代不对称设计，意味着$\beta$在一个模式将不同于其他的（除一些其他方面的差异。）但是它并不能代表他们没有工作。

那么，如果我们只是回到第一个电路并仅添加额外的上拉电阻，该怎么办：

^{模拟该电路}

这行得通吗？答案是肯定的，的确可以。剩下的唯一问题可能是指向发射器的方式。这就是一个很好的答案“取决于”的地方。例如，存在一些电荷存储问题需要考虑。（这就是为什么OP所示的上升沿与下降沿行为在行为上有所差异的原因。）答案将取决于您所关心的内容，因为会有上升沿与下降沿注意事项以及没有一个特定的答案总是正确的。就我在这里的目的而言，我将避免将其进一步拖出，而是将这个问题留给我们思考。无论如何，该电路就足够了。

注意：以上电路中使用的电阻器的实际值并不意味着它们是在某些特定情况下唯一合适的值。通常，数字输出可吸收的能量超过$1\:\textrm{mA}$ 的驱动电流，通常，数字输入的灌电流大大小于 $100\:\mu\textrm{A}$。但是这些假设对于特定情况可能是错误的。不过，调整细节并不难。因此，尽管电阻值发生了合理的变化，但基本思想仍可能适用。

现在，您可能还要采取更多步骤。特雷弗（Trevor）找到了一个很好的例子，说明了人们可能走向何方。我将在此处包括它以便捕获该结果。值得拥有。那些感兴趣的人可以考虑为什么和为什么。没有我的进一步解释，请在下面享受Trevor的补充：

这是一个发射极耦合转换器，因此不需要接地。

注意原理图标签有些含糊。“ 3V系统”和“ 5v系统”是逻辑信号。+ 5V和+ 3V是逻辑电源轨。

当您将任一侧拉低时，您会拉低相反晶体管的发射极，这会使其拉低相反的输出。

内部上拉电路处理高逻辑状态。

顺便说一下，该原理图暗示了接地点。它是指+ 3V和+ 5V的任何值。

受到Jonk答案的启发，我以这种方式重新绘制了原理图，使其更加“清晰”。

^{模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

但是，实际上，R3和R4可以组合在一起，并且两个晶体管成为双向晶体管。

^{模拟该电路}

几乎可以将您带到与琼克答案相同的地方。