工业控制 | 能源技术 | 汽车电子 | 通信网络 | 安防监控 | 智能电网 | 移动手持 | 无线技术 | 家用电器 | 数字广播 | 消费电子 | 应用软件 | 其他方案

电路设计->综合电路图->综合电路图->三极管电平转换电路设计

三极管电平转换电路设计

作者:fanxiaoxi 时间:2024-06-11 收藏

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。

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。



评论

技术专区