电子设计教程15:三极管电平转换电路设计
在数字电路的领域,常常把电压简化为电平,来描述逻辑状态。比如TTL电平信号规定,+5V等价于逻辑“1”,也称为高电平,0V等价于逻辑“0”,也就是低电平。数字电路里,只有0和1两个状态。其实从0V到+5V,有无数个电压,为了便于处理数字电路,我们可以把无数个状态按照电压范围,简化为2个电平,因为我们只需要2个电平就能描述0和1这两种状态。
假设有两个电路板需要通信,但是两个电路板的电平标准不一样:对于数字“1”,一个板子认为5V左右的电压表示“1”;另一个板子认为3.3V左右的电压表示“1”。即两个板子对于高电平的定义不一样,不能直接通信,这中间就需要一个翻译。
翻译工作可以由一个三极管电路来完成。由于只有0和1两种情况,此时我们称三极管工作在开关状态。
当三极管的发射结导通以后,集电极与发射极之间会有电子流动,形成通路。饱和时集电极与发射极之间的电压Vce最低只有几十毫伏,可以忽略不计。所以,我们可以把输入的电平连接到三极管的基极。对于NPN型的三极管,把电源正极连接集电极,电源地连接发射极。然后从集电极引出输出电平。如果发射结导通,输出电平等于Vce,约等于0;如果发射结截止,输出电平等于电源电压。为了保证即便集电极与发射极导通,电源也不会被短路,应该在集电极串联一个电阻;同时,如果基极电流过大,可能在发射结导通的时候烧坏三极管,所以基极应该有串联电阻,因此可得原理图:
分析原理图可知,基极高电平时,发射结导通,集电极“相当于”接地(其实还有几十毫伏饱和压降);基极低电平时,发射结不导通,集电极与VCC连接,是高电平。此电路可以实现电平转换的功能,只不过相位正好相反了。
在此电路中有两个电阻,作用都是限流,让板子不被大电流烧坏。要保证三极管处于饱和区,集电极电流已经饱和,基极电流再增大,集电极电流也不会增大,也就是说,Ic/Ib<Hfe
配套电路板中的三极管的Hfe至少是200倍。当发射结导通时,为了使三极管工作在饱和区,需设定集电极电流达不到基极电流的200倍。从图中可以看出,如果想要集电极与发射极之间的饱和压降尽可能小一点,可以把集电极电流设置为几毫安。电路板中集电极限流电阻取值为2.4K,在电源电压为5V的时候,集电极电流只有2mA左右。基极限流电阻取值为30K,当基极电压为3.3V的时候,基极电流不到100uA。集电极电流是基极电流的二十多倍,三极管工作在饱和区。
电子设计教程15:三极管电平转换电路设计相关推荐
- 电子设计教程18:射极跟随电路的参数设计
射极跟随电路的原理图在上一节我们已经通过理论分析大致画了出来.接下来求从"设计的角度"出发,思考射极跟随电路的原理.不但需要计算各器件的参数,还要进行参数调试.而一些参数互相制 ...
- 基于NMOSFET的电平转换电路设计(详细版)
一.概述: 在单片机系统中,5V.3.3V是芯片常用的电平.而在传输协议中(如IIC.SPI等协议),存在芯片与芯片的高电平和低电平定义的范围不一样,所以需要存在一个电平转换电路,来使芯片与芯片之 ...
- 电子设计教程14:三极管的放大原理
关于三极管的原理,前人之述备矣,本文只强调一点:三极管是电流型放大器件,放大基极电流. 放大是对模拟信号最基本的处理,在实验和生产过程中,从传感器获得的电信号都很微弱,只有经过放大后才能作进一 ...
- 电子设计教程3:按键滤波电路
这是RC低通滤波器的应用.电路板上常见的机械接触式按键,在按下或者松开的过程中,常常会产生不稳定的信号,如下图所示,杂波过程一般持续10ms-20ms,毛刺的频率一般超过10KHz.下图是一款机械 ...
- 电子设计教程16:共射极放大电路
本文所用的电路参考自日本的铃木雅臣的<晶体管电路设计>.借此电路来讲解三极管电路的分析与设计中需要注意的事项. 图 共射极放大电路原理图 共射极放大电路的原理图很容易找到,但是器件 ...
- 电子设计教程10:电荷泵倍压输出电路
电荷泵设计非常巧妙,只需要几个简单的器件,就能实现倍压或者负压.电荷泵,也称为开关电容式电压变换器,它通过电容对电荷的积累效应而产生高压,使电流逆势由低电势流向高电势. 其中Vcc是固定的,V ...
- 电子设计教程30:温度滞回控制系统
本节我们用滞回比较器的原理,设置一个温度滞回控制系统,让散热风扇在温度高于40℃时启动,在温度低于25℃时停止. 我用的温度传感器应用的是TPM235,在温度大于0℃的时候,输出电压Vt与温度 ...
- 电子设计教程1:电容充放电指示电路
本节电路参考自面包板电子制作130例中,例1电容充电.放电显示器.借助此电路来展示电容最基本的功能:充电与放电. 电容是一种储存电能的元件.当电容的一个极板接电源正极,一个极板接电源负极,两个 ...
- 电子设计教程29:滞回比较器(施密特触发器)
为系统增加滞回控制,可以让系统对于微小变化不那么敏感,增强系统的抗干扰能力.本文讨论如何滞回比较器的原理. 单限比较器 比较器一般来说只输出高低电平,如果运放用作比较器,则无需工作在线性区.由 ...
最新文章
- 自动化测试,从入门到放弃
- DL之Mask R-CNN:2018.6.26世界杯阿根廷队VS尼日利亚比赛2:1实现Mask R-CNN目标检测
- HTML5各种标签总结(HTML、head)
- HPU暑期第五次积分赛 F - 辞树的质因数分解
- JavaScript——易班优课YOOC课群在线测试自动答题解决方案(一)答案获取
- LeetCode 第 31 场双周赛(273/2767,前9.87%,第3次全部通过)
- 太棒了!输入文本直接生成流程图
- kibana创建索引_ELK 索引生命周期管理
- Vivaldi浏览增加百度搜索引擎
- 手把手教你由TensorFlow上手PyTorch(附代码)
- 怎么打开.pos文件
- 018 参数估计之点估计法:矩估计法、最大似然估计
- 聚焦:ZK-SNARK 技术
- python秒表游戏代码_在pygam游戏中添加秒表
- 减肥要吃...淡化色斑要吃....皮肤干燥要吃...长了小痘痘要吃...整天对着电脑要吃...记住这些
- 关于阿里云服务器购买和域名购买的相关流程
- 基于分类方法的银行客户流失预测
- iOS 拓展,icon,尺寸 开发系列 吕文翰
- 【学习笔记】《卓有成效的管理者》 第三章 我能贡献什么
- 如何把项目部署到腾讯云服务器(附带常见错误)