Сдвиг уровня по схеме BJT

Я читал книгу « Аналоговые электронные схемы и системы» , написанную Амитавой Басаком, когда я наткнулся на эту схему сдвига уровня, в которой вместо обычных МОП-транзисторов используются BJT. Смотри картинку ниже. Пожалуйста, не обращайте внимания на модели транзисторов.

Я озадачен Q2, средний NPN-транзистор: он всегда выключен?

Q5 подключен в диодном режиме, а его Vbe зафиксирован на 0,7 В
Добавление Q2 Vbe плюс падение напряжения в R2 должно затем дать 0,7 В снова
Вышесказанное подразумевает, что Vbe Q2 меньше 0,7 ИЛИ падение напряжения на R2 равно нулю.

Отбрасывая нулевое падение напряжения на R2, как возможно, что включенный транзистор имеет напряжение базы к эмиттеру ниже 0,7 В?

bjt level-shifting

— Я ДГ
источник

Представьте, что R2 привязан к -VEE, а не к GND, как R3

— po.pe

Основная идея здесь заключается в использовании тока, генерируемого

R_{3}

$R_3$ и диодный

Q_{5}

$Q_5$ установить

Q_{5}

$Q_5$ «s

V_{BE}

$V_\text{BE}$ и, следовательно, зеркальный ток (но не 1: 1 из-за

R_{2}

$R_2$ ) в

Q_{2}

$Q_2$ ,

R_{2}

$R_2$ делает его значительно сниженным током на коллекторе

Q_{2}

$Q_2$ , но он все еще устанавливается косвенно

R_{3}

$R_3$ , Этот ток создает заметное падение напряжения на

R_{1}

$R_1$ , поскольку

Q_{1}

$Q_1$ Эмиттер является заметным падением

V_{IN}

$V_\text{IN}$ и с тех пор

R_{1}

$R_1$ имеет заметное падение через него,

V_{OUT}

$V_\text{OUT}$ будет ощутимо ниже

V_{IN}

$V_\text{IN}$ и вот как работает переключатель.

— Джон

Ответы:

Q2 всегда выключен?

Нет, это всегда включено. Что делает Q2, так это пытается (малый) ток протекать в его коллектор. Этот ток пытается снизить напряжение на Vout.

Q5, Q2 и R2 вроде текущего зеркала, но плохое. Ток через R3 не копируется с 1 на 1, как в «правильном» текущем зеркале. Вместо этого, поскольку R2 присутствует, ток через Q2 будет намного меньше, чем ток через R3 и Q5. Через R3 мы получаем довольно постоянное напряжение VEE - 0,7 В. Поскольку R3 составляет 1 кОм, ток через R3 будет пару мА. Как уже говорилось, ток через Q2 будет меньше, чем, например, 100 мкА или менее (100 мА, я думаю, слишком много работы, чтобы сделать это более точное число, которое в любом случае не имеет значения для объяснения того, как работает схема). Это 100 мкА приводит к тому, что Vbe Q5 будет не 0,7 В, а немного меньше, например 0,6 В (= 0,7 В - 100 мВ, так как 100 мкА через R2 дает 100 мВ).

Это 100 ед. Напротив Q1 подтягивает выход (через R1). Если Vin достаточно высокий, то Q1 может подавать такой большой ток, что Vout будет повышаться почти до значения VCC.

Когда Vin имеет очень низкое напряжение, Q1 будет открываться гораздо меньше, обеспечивая гораздо меньший ток, поэтому Q2 "выигрывает" и Vout опускается.

Q5 подключен в диодном режиме, а его Vbe зафиксирован на 0,7 В

Правильный

Добавление Q2 Vbe плюс падение напряжения в R2 должно затем дать 0,7 В снова

Действительно Vbe (Q2) + V (R2) = Vbe (Q5) = 0,7 В

Что произойдет, так это то, что через Q2, R2 протекает значительно меньший ток, чем через Q5.

Вышесказанное подразумевает, что Vbe Q2 меньше 0,7 ИЛИ падение напряжения на R2 равно нулю.

Оба факта верны, Vbe (Q2) будет чуть меньше 0,7 В, и будет небольшое падение напряжения (менее 100 мВ) на R2.

— Bimpelrekkie
источник

Я не совсем понимаю, как это работает как сдвиг уровня, хотя. Разве он не будет действовать как повторитель излучателя с выходом около 0,7 В ниже Vin?

— Очаг

Вы правы, это скорее следящий за напряжением (с некоторым падением напряжения), а не настоящий "правильный" переключатель уровней.

— Bimpelrekkie

Это не очень хорошая схема, чтобы рекламировать меня как уровня!

— Очаг

@Hearth Я полностью согласен с вами, но некоторые люди называют цепь, которая сдвигает напряжение на несколько вольт, «сдвигом уровня», хотя это скорее

— следящий

@Bimpelrekkie, спасибо за исчерпывающий ответ. Я неправильно предполагал, что падение напряжения на базе эмиттера на транзисторе было зафиксировано на уровне 0,7 В при проводке. Опять же, довольно озаряет :) Ура!

— Я ДГ

Резисторы $R_3$ , $R_2$ и транзисторы $Q_2$ а также $Q_5$ сформировать источник тока Widlar.

Источник: https://en.wikipedia.org/wiki/Widlar_current_source

Источник тока всегда включен.

Это не совсем схема, применимая к дизайну на уровне платы. Поскольку это требует, чтобы транзистор был геометрически и термически согласован.

— sstobbe
источник

+1 за нанесение имени. Интересно читать.

— важно