Pourquoi deux transistors sont-ils souvent utilisés au lieu d'un?

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De nombreux modèles de circuits que je vois avec des transistors utilisent deux transistors enchaînés au lieu d'utiliser simplement un transistor. Exemple concret:

Amplificateur de signal 3,3 V -> 5 V

Ce circuit est conçu pour permettre à un appareil doté d'un UART 3,3 V de communiquer avec un microcontrôleur 5 V.

Je comprends que lorsque Q2 est désactivé, TX_TTL sera élevé et que lorsque Q2 sera activé, TX_TTL sera faible. Ma question est, pourquoi ne pas exécuter UART_TXD directement sur la base de Q2 au lieu d'utiliser Q1 pour contrôler la tension de base de Q2?

transistors uart npn

— Nate
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L'utilisation d'un transistor inverserait le signal. Deux transistors le renversent à nouveau.

— pjc50

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un double transistor n'est pas nécessaire si vous utilisez PNP, car le changement de niveau logique ne se produit pas

— Lesto

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Ce que vous avez est essentiellement un amplificateur à deux étages - deux amplificateurs consécutifs. Dans une telle configuration de circuit, le gain des deux amplificateurs se multiplie. Étant donné que chaque étape a un gain négatif dans votre exemple, le gain global est à nouveau positif.

Supposons donc que Q1 et R2 ont un gain de tension de -10 et que Q2 et R3 créent également un gain de -10. Le gain global est alors de 100, ce qui est positif et beaucoup plus important que le gain d'un seul étage.

Dans votre exemple, cela signifie ce qui suit: Si UART_TXD devient élevé, TX_TTL le deviendra également. Si vous omettez Q1 et alimentez directement Q2 avec UART_TXD, alors TX_TTL passera à Low lorsque UART_TXD est High.

— primax
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convenu - dans l'exemple de circuit numérique donné, le gain n'est pas important, seulement l'inversion du signal. C'est ce que dit le dernier paragraphe de ma réponse. Néanmoins, la question est posée de manière générale, sans limitation au domaine numérique. Dans les circuits analogiques, vous effectuez des étapes en cascade afin d'augmenter le petit gain de signal .

— primax

Un gain plus élevé dans un étage de sortie numérique signifierait des transitions plus rapides, des bords sur des formes d'onde plus carrés, non? Un seul transistor serait "plus lent". Peut-être que cela n'a d'importance que si le gain est si faible qu'il faut un pourcentage significatif du cycle d'horloge pour que le signal passe entièrement en hi / lo ou lo / hi?

— Matt B.

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Comme indiqué par d'autres, l'objectif principal ici est de réaliser un convertisseur de niveau non inverseur.

Pour les "points supplémentaires", vous pouvez utiliser le circuit ci-dessous.
Le pilote doit être en mesure de fournir le courant de sortie (mais pas la tension).
Comme Iload_max = ~ 5V / 10k = 0,5 mA, la plupart des sources de variateur d'entrée seront OK.

Vin = high = 3V3 -> Q1 off
Vout tiré haut par R2.

Vin = bas = sol -> Q1 activé.
Vout tiré vers Vin via Q1 CE sur
I charge = 5V / 10k doit être coulé par le lecteur d'entrée.

Ce circuit est d'une valeur spéciale lors de la commande d'une charge haute tension par exemple à partir d'un microcontrôleur. Vout max est défini par la tension nominale de Q1.
La broche d'entraînement d'entrée doit pouvoir absorber le courant de charge.

Il s'agit d'un amplificateur "base commune" "dessiné drôle".

schématique

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

— Russell McMahon
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Intéressant! Y a-t-il des avantages à utiliser la méthode à deux transistors (illustrée dans ma question d'origine) par rapport à cette configuration? Je me demande simplement pourquoi le concepteur du circuit que je regarde choisirait d'utiliser deux transistors chaînés ensemble au lieu de cette configuration, qui n'en nécessite qu'un!

— Nate

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@Nate - Comme je l'ai noté, le circuit à un transistor nécessite que le pilote d'entrée puisse absorber le courant de charge. Dans le cas des signaux de niveau logique (comme ici), cela pose rarement problème. Dans le cas de charges de puissance, le pilote n'est généralement pas en mesure d'absorber suffisamment de courant. | L'autre raison de ne pas l'utiliser est inhabituelle et les gens ne peuvent pas voir comment cela fonctionne et cela a tendance à faire exploser le cerveau (cela ne prend pas beaucoup dans certains cas) et les zombies deviennent grincheux.

— Russell McMahon,