Mengapa dua transistor sering digunakan alih-alih satu?

20

Banyak desain sirkuit yang saya lihat dengan transistor menggunakan dua transistor dirantai bersama, bukan hanya menggunakan satu transistor. Inti masalah:

3.3V -> penguat sinyal 5V

Sirkuit ini dirancang untuk memungkinkan perangkat dengan UV 3.3V untuk berkomunikasi dengan mikrokontroler 5V.

Saya mengerti bahwa ketika Q2 mati, TX_TTL akan tinggi, dan ketika Q2 aktif, TX_TTL akan rendah. Pertanyaan saya adalah, mengapa tidak menjalankan UART_TXD langsung ke basis Q2 daripada menggunakan Q1 untuk mengontrol tegangan basis Q2?

transistors uart npn Nate
sumber
8
Menggunakan satu transistor akan membalikkan sinyal. Dua transistor membalikkannya kembali.
pjc50
1
Transistor ganda tidak diperlukan jika menggunakan PNP, karena pergeseran level logika tidak terjadi
Lesto

Jawaban:

23

Apa yang Anda miliki pada dasarnya adalah amplifier dua tahap - dua amplifier berturut-turut. Dalam konfigurasi sirkuit seperti itu, gain kedua amplifier bertambah banyak. Karena setiap tahap memiliki keuntungan negatif dalam contoh Anda, keuntungan keseluruhan positif lagi.

Jadi misalkan Q1 dan R2 memiliki gain tegangan -10 dan Q2 bersama dengan R3 membuat gain sebesar -10 juga. Maka keuntungan keseluruhan adalah 100 yang positif dan jauh lebih besar dari keuntungan satu tahap.

Dalam contoh Anda ini berarti yang berikut: Jika UART_TXD menjadi Tinggi, TX_TTL juga akan menjadi Tinggi. Jika Anda menghilangkan Q1 dan langsung memberi makan Q2 dengan UART_TXD, maka TX_TTL akan menjadi Rendah ketika UART_TXD Tinggi.

primax
sumber
4
setuju - dalam gain contoh sirkuit digital yang diberikan tidak penting, hanya inversi sinyal. Itulah yang dikatakan paragraf terakhir jawaban saya. Namun pertanyaannya ditanyakan secara umum, tidak ada batasan untuk domain digital. Dalam sirkuit analog Anda melakukan tahapan kaskade untuk meningkatkan penguatan sinyal kecil .
primax
Gain yang lebih tinggi dalam tahap output digital akan berarti transisi yang lebih cepat, tepi pada bentuk gelombang lebih lurus, kan? Transistor tunggal akan "lebih lambat". Mungkin itu hanya masalah jika penguatannya sangat rendah sehingga dibutuhkan persentase yang signifikan dari siklus clock untuk sinyal untuk sepenuhnya transisi hi / lo atau lo / hi?
Matt B.
9

Sebagaimana dicatat oleh orang lain, tujuan utama di sini adalah untuk mencapai konverter tingkat non-pembalik.

Untuk "poin ekstra" Anda dapat menggunakan sirkuit di bawah ini.
Pengemudi harus dapat memberikan arus keluaran (tetapi bukan tegangan.)
Karena Iload_max = ~ 5V / 10k = 0,5 mA sebagian besar sumber drive input akan OK.

Vin = tinggi = 3V3 -> mati Q1
Vout ditarik tinggi oleh R2.

Vin = rendah = tanah -> Q1 aktif.
Vout menarik Vin melalui Q1 CE pada
I load = 5V / 10k harus ditenggelamkan oleh drive input.

Sirkuit ini memiliki nilai khusus saat mengendarai beban tegangan tinggi dari mis. Mikrokontroler. Vout max diatur oleh nilai tegangan Q1.
Pin drive input harus dapat menenggelamkan arus beban.

Ini adalah amplifier "pangkalan umum" yang dibuat lucu.

skema

mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab

Russell McMahon
sumber
Menarik! Apakah ada keuntungan menggunakan metode dua-transistor (ditunjukkan dalam pertanyaan asli saya) dibandingkan konfigurasi ini? Saya hanya ingin tahu mengapa perancang di sirkuit yang saya lihat akan memilih untuk menggunakan dua transistor yang dirantai bersama, alih-alih konfigurasi ini, yang hanya memerlukan satu!
Nate
2
@Nate - Seperti yang saya catat, satu rangkaian transistor membutuhkan driver input untuk dapat menenggelamkan arus beban. Dalam kasus sinyal tingkat logika (seperti di sini) ini jarang menjadi masalah. Dalam hal beban daya, pengemudi biasanya tidak dapat menenggelamkan arus yang cukup. | Alasan lain untuk tidak menggunakannya adalah itu tidak biasa dan orang tidak dapat melihat cara kerjanya dan cenderung menyebabkan otak meledak (tidak perlu banyak dalam beberapa kasus) dan zombie menjadi galak.
Russell McMahon