Logikpegelwandler mit Transistoren

Ich versuche einen Logikpegelwandler mit dem Transistor BC547 herzustellen. Hiermit wird der Spannungspegel von Rpi Gpio von 3,3 auf 5 V umgerechnet. Ich habe die Schaltung gemäß diesem Diagramm verdrahtet:

Ich habe dies getan, um 3,3 V in 5 V für PWM-Anwendungen umzuwandeln. Ich habe die Schaltung an GPIO Nr. 17 angeschlossen und hoch eingestellt

Fragen :

1) Warum ist im Stromkreis keine Masse vorhanden?

2) Ich habe versucht, die Spannung am anderen Ende der Masse zu messen, zeigt nichts. Was ist das Problem?

Vielen Dank.

Ich hasse es, hier eine Antwort hinzuzufügen, zumal das OP nicht einmal eine bidirektionale Operation benötigt. Aber die Schaltung ist schrecklich angelegt (um sie zu verstehen). Und die Beschreibung von Hunden und Schwänzen hilft nicht weiter , außer vielleicht Alchemisten, die versuchen, allegorische und mystifizierende Teile ihrer "Kunst" aufzuschreiben.

(Es gibt gemeinsame Begriffe, die im Laufe der Zeit entwickelt und in der Elektronik zur Kommunikation verwendet werden. Ein "Pulldown" könnte ein solches Beispiel sein. Sie haben jedoch den Test der Zeit überstanden und kommunizieren mit der allgemeinen Idee, an einem Knoten zu ziehen Dies ist nicht schwer zu kommunizieren, wenn jemand fragt und versucht, den Begriff zu lernen. Und es kann leicht angepasst werden, um beispielsweise über "härteres Ziehen" ohne Bedeutungsverlust zu diskutieren. Die Idee von schwach und stark wird häufig vertreten , wie es die Idee des Ziehens ist, und diese können leicht angewendet werden, sobald jemand die Ideen des Ohmschen Gesetzes, der Spannung, des Stroms und des Widerstands erworben hat.)

Eine Möglichkeit, einen BJT für die Pegelverschiebung zu verwenden, besteht darin, ihn in einem Common-Base-Modus zu verwenden. Verdrahten Sie einfach die Basis mit einer Schiene und "ziehen" Sie ihren Emitter nach unten. Sie können den Widerstand entweder an der Basis oder am Emitter platzieren. Sie müssen nur noch einen Klimmzug am Kollektor verwenden. Da wir hoffen, eine bidirektionale Verwendung zu erreichen, wird der Widerstand an der Basis platziert.

$3\:\textrm{V}$$5\:\textrm{V}$ Logikeingang:

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

In die andere Richtung zu gehen ist sehr verlockend, einen symmetrischen Ansatz zu verwenden:

^{simulieren Sie diese Schaltung}

Das geht aber nicht Warum? Weil die Basis hat Verfügung und der Pull-up des Kollektors ist an eine niedrigere Spannung angeschlossen,$5\:\textrm{V}$$3\:\textrm{V}$$5\:\textrm{V}$$3\:\textrm{V}$$3\:\textrm{V}$$5\:\textrm{V}$ .

Die Symmetrie schlägt fehl.

Es ist leicht zu beheben. Wir können einfach die Basisspannung wieder auf ändern$3\:\textrm{V}$

^{simulieren Sie diese Schaltung}

Und das funktioniert.

Angenommen, Sie möchten dies bidirektional machen. Könnten Sie einfach zwei dieser Schaltkreise verwenden, einen für jede Richtung?

^{simulieren Sie diese Schaltung}

Und die Antwort lautet: Ja, das kannst du. Tatsächlich habe ich einfach die vom OP vorgestellte Hundefress-Schwanz-Schaltung reproduziert. Das ist gleich. Aber jetzt können Sie den Fortschritt sehen, der dazu geführt hat. Und es ist nicht mehr so ​​verwirrend wie irgendein seltsames, kreuzverdrahtetes Hundeschwanz-Ding. Es sind nur zwei individuell ausgearbeitete Schaltkreise, die zu einem größeren zusammengefasst sind.

$\beta$

Was wäre, wenn wir gerade zu unserer ersten Runde zurückkehren und nur diesen zusätzlichen Pull-up hinzufügen würden:

^{simulieren Sie diese Schaltung}

Würde das funktionieren? Die Antwort ist ja, es wird in der Tat funktionieren. Die einzige verbleibende Frage könnte sein, in welche Richtung der Emitter zeigen soll. Und hier hängt eine gute Antwort "davon ab". Es gibt beispielsweise Probleme bei der Ladungsspeicherung, die berücksichtigt werden müssen. (Und dies ist ein Grund, warum es einen Unterschied im Verhalten für das Verhalten der steigenden Flanke gegenüber dem Verhalten der fallenden Flanke gibt, das in der Grafik vom OP dargestellt wird.) Die Antwort hängt davon ab, was Sie interessiert, da Überlegungen zur steigenden Flanke gegenüber fallenden Flanken und Keine bestimmte Antwort ist immer richtig. Für meine Zwecke hier werde ich vermeiden, dies weiter herauszuziehen, und stattdessen diese Frage als etwas zum Nachdenken belassen. Es ist genug, dass diese Schaltung funktioniert, unabhängig davon.

Hinweis : Der tatsächliche Wert der in den obigen Schaltungen verwendeten Widerstände soll nicht bedeuten, dass dies die einzigen richtigen Werte sind, die unter bestimmten Umständen verwendet werden können. In der Regel können digitale Ausgänge mehr als sinken$1\:\textrm{mA}$$100\:\mu\textrm{A}$ . Diese Annahmen können jedoch in bestimmten Fällen falsch sein. Es ist jedoch nicht schwer, die Details anzupassen. Die Grundidee kann also immer noch zutreffen, wenn auch mit begründeten Änderungen der Widerstandswerte.

Es gibt jetzt weitere Schritte, die man unternehmen könnte. Und Trevor fand ein schönes Beispiel dafür, wohin man gehen könnte. Ich werde es hier einfügen, um dieses Ergebnis zu erfassen. Es lohnt sich zu haben. Interessenten können über das Warum und Warum nachdenken. Genießen Sie ohne weitere Erklärung von mir Trevors Hinzufügung unten:

Dies ist ein emittergekoppelter Wandler, der als solcher keine Erdungsverbindung benötigt.

HINWEIS Die schematische Kennzeichnung ist etwas mehrdeutig. "3V System" und "5V System" sind die logischen Signale. + 5V und + 3V sind die logischen Versorgungsschienen.

Wenn Sie eine Seite nach unten ziehen, ziehen Sie den Emitter des gegenüberliegenden Transistors nach unten, wodurch er eingeschaltet wird und den gegenüberliegenden Ausgang nach unten zieht.

Die internen Klimmzüge behandeln die hohen Logikzustände.

Übrigens ist der Grundpunkt in diesem Schema impliziert. Es ist das, worauf sich + 3V und + 5V beziehen.

Inspiriert von Jonks Antwort habe ich den Schaltplan auf diese Weise neu gezeichnet, um ihn ein wenig "klarer" zu machen.

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

In Wirklichkeit können jedoch R3 und R4 kombiniert werden, und die beiden Transistoren werden zu einem bidirektionalen Transistor.

^{simulieren Sie diese Schaltung}

Das bringt dich so ziemlich an den gleichen Ort wie Jonks Antwort.