Desplazador de nivel usando el esquema BJT

Estaba leyendo el libro Circuitos y sistemas electrónicos analógicos , de Amitava Basak, cuando me topé con este circuito de cambio de nivel que usa BJT en lugar de los mosfets habituales. Ver la imagen de abajo. No tenga en cuenta los modelos de transistores.

Me sorprende el Q2, el transistor NPN medio: ¿está siempre apagado?

Q5 está conectado en modo diodo, y su Vbe está fijado a 0.7V
Agregar Q2 Vbe más la caída de voltaje en R2 debería dar 0.7V nuevamente
Lo anterior implica que el Vbe de Q2 es menor que 0.7 O que el dropo de voltaje en R2 es cero.

Descartando la caída de voltaje nula en R2, ¿cómo es posible que un transistor encendido tenga una base de voltaje de emisor por debajo de 0.7V?

bjt level-shifting

— I DG
fuente

Considere que R2 está vinculado a -VEE y no a GND como lo está R3

— po.pe

La idea básica aquí es usar una corriente generada por

R_{3}

$R_3$ y conectado por diodos

Q_{5}

$Q_5$ para configurar

Q_{5}

$Q_5$ 's

V_{BE}

$V_\text{BE}$ y, por lo tanto, una corriente reflejada (pero no 1: 1 debido a

R_{2}

$R_2$ ) en

Q_{2}

$Q_2$ .

R_{2}

$R_2$ hace que sea una corriente muy reducida en el colector de

Q_{2}

$Q_2$ , pero todavía se establece indirectamente por

R_{3}

$R_3$ . Esta corriente crea una caída de voltaje reconocible

R_{1}

$R_1$ . Ya que

Q_{1}

$Q_1$ El emisor es una gota reconocible de

V_{IN}

$V_\text{IN}$ y desde

R_{1}

$R_1$ tiene una caída reconocible,

V_{OUT}

$V_\text{OUT}$ será una gota reconocible a continuación

V_{IN}

$V_\text{IN}$ y así es como funciona la palanca de cambios.

— jonk

Respuestas:

¿Q2 está siempre apagado?

No, siempre está encendido. Lo que Q2 hace es que intenta hacer que una corriente (pequeña) fluya hacia su colector. Esa corriente intenta bajar el voltaje en Vout.

Q5, Q2 y R2 son una especie de espejo actual pero uno malo. La corriente a través de R3 no se copia de 1 a 1 como en un espejo de corriente "adecuado". En cambio, dado que R2 está presente, la corriente a través de Q2 será mucho más pequeña que la corriente a través de R3 y Q5. A través de R3 obtenemos un voltaje bastante constante de VEE - 0.7 V. Como R3 es 1 kohm, la corriente a través de R3 será un par de mA. Como se dijo, la corriente a través de Q2 será menor que eso, como 100 uA o menos (100uA es solo mi suposición, es demasiado trabajo hacer que sea un número más preciso, eso no importa de todos modos para explicar cómo funciona el circuito). Ese 100uA hace que el Vbe de Q5 no sea 0.7 V sino un poco más pequeño como 0.6 V (= 0.7 V - 100 mV, ya que 100 uA a través de R2 dan 100 mV).

Esos 100 uA derriban a Vout. Enfrente está Q1 tirando de la salida hacia arriba (a través de R1). Si Vin es lo suficientemente alto, Q1 puede suministrar tanta corriente que Vout se detendrá, casi al valor de VCC.

Cuando Vin tiene un voltaje muy bajo, Q1 se abrirá mucho menos, suministrando mucha menos corriente, de modo que Q2 "gana" y Vout es derribado.

Q5 está conectado en modo diodo, y su Vbe está fijado a 0.7V

Correcto

Agregar Q2 Vbe más la caída de voltaje en R2 debería dar 0.7V nuevamente

De hecho Vbe (Q2) + V (R2) = Vbe (Q5) = 0.7 V

Lo que sucederá allí es que habrá una corriente significativamente más pequeña que fluye a través de Q2, R2 que la que fluye a través de Q5.

Lo anterior implica que el Vbe de Q2 es menor que 0.7 O que el dropo de voltaje en R2 es cero.

Ambas son ciertas, Vbe (Q2) será un poco menos de 0.7 V y habrá una pequeña caída de voltaje (menos de 100 mV) en R2.

— Bimpelrekkie
fuente

Sin embargo, no veo cómo funciona esto como un cambiador de nivel. ¿No actuaría simplemente como un seguidor de emisor, con una salida de aproximadamente 0.7V por debajo de Vin?

— Hogar

Tienes razón, es más un seguidor de voltaje (con alguna caída de voltaje) y no un verdadero cambiador de nivel "adecuado".

— Bimpelrekkie

¡No es un muy buen circuito anunciarse como un cambiador de nivel, entonces!

— Hogar

@Hearth Estoy totalmente de acuerdo con usted, pero algunas personas llaman a un circuito que cambia el voltaje en algunos voltios un "cambiador de nivel" a pesar de que es más un seguidor de emisor ;-)

— Bimpelrekkie

@Bimpelrekkie, gracias por la respuesta integral. Asumí incorrectamente que la caída de voltaje del emisor base en un transistor se fijó en 0.7V durante la conducción. De nuevo, bastante esclarecedor :) ¡Salud!

— DG

Resistencias $R_3$ , $R_2$ y transistores $Q_2$ y $Q_5$ formar una fuente de corriente Widlar.

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

La fuente actual siempre está activada.

Esto no es realmente un circuito aplicable al diseño a nivel de placa. Como requiere que el transistor se adapte geométrica y térmicamente.

— sstobbe
fuente

+1 por ponerle un nombre. LecturA INTERESANTE.

— importancia