Warum werden häufig zwei Transistoren anstelle von einem verwendet?

Viele Schaltungsentwürfe, die ich bei Transistoren sehe, verwenden zwei miteinander verkettete Transistoren, anstatt nur einen Transistor zu verwenden. Ein typisches Beispiel:

Diese Schaltung ist so ausgelegt, dass ein Gerät mit einem 3,3-V-UART mit einem 5-V-Mikrocontroller kommunizieren kann.

Ich verstehe, dass wenn Q2 ausgeschaltet ist, TX_TTL hoch sein wird und wenn Q2 eingeschaltet ist, TX_TTL niedrig sein wird. Meine Frage ist, warum man UART_TXD nicht direkt zur Basis von Q2 laufen lässt, anstatt Q1 zur Steuerung der Basisspannung von Q2 zu verwenden.

Was Sie haben, ist im Grunde ein zweistufiger Verstärker - zwei aufeinanderfolgende Verstärker. In einer solchen Schaltungskonfiguration multipliziert sich die Verstärkung beider Verstärker. Da in Ihrem Beispiel jede Stufe eine negative Verstärkung aufweist, ist die Gesamtverstärkung wieder positiv.

Nehmen wir also an, dass Q1 und R2 eine Spannungsverstärkung von -10 haben und Q2 zusammen mit R3 auch eine Verstärkung von -10 erzeugen. Dann ist die Gesamtverstärkung 100, was positiv ist und viel größer als die Verstärkung einer einzelnen Stufe.

In Ihrem Beispiel bedeutet dies Folgendes: Wenn UART_TXD auf High geht, geht TX_TTL auch auf High. Wenn Sie Q1 weglassen und Q2 direkt mit UART_TXD versorgen, geht TX_TTL auf Low, wenn UART_TXD High ist.

Wie von anderen angemerkt, besteht das Hauptziel hier darin, einen nichtinvertierenden Pegelumsetzer zu erzielen.

Für "Extrapunkte" können Sie die folgende Schaltung verwenden.
Der Treiber muss in der Lage sein, den Ausgangsstrom (aber nicht die Spannung)
bereitzustellen . Da Iload_max = ~ 5 V / 10 k = 0,5 mA, sind die meisten Eingangsantriebsquellen in Ordnung.

Vin = high = 3V3 -> Q1 off
Vout wird von R2 hochgezogen.

Vin = low = ground -> Q1 ein.
Vout, der über Q1 CE an
I load = 5V / 10k an Vin gezogen wird, muss vom Eingangsantrieb abgesenkt werden.

Diese Schaltung ist von besonderem Wert, wenn eine Hochspannungslast von z. B. einem Mikrocontroller angesteuert wird. Vout max wird durch die Nennspannung von Q1 festgelegt.
Der Eingangsantriebsstift muss in der Lage sein, den Laststrom zu senken.

Dies ist ein "Common Base" -Verstärker "lustig gezeichnet".

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schaltplan erstellt mit CircuitLab}