Estou tentando fazer um conversor de nível lógico usando o transistor BC547. Isso é para converter o nível de tensão do Rpi Gpio de 3,3 para 5V. Liguei o circuito de acordo com este diagrama:
Eu fiz isso para converter 3.3V para 5V para aplicação PWM. Conectei o circuito ao GPIO no 17 e o ajustei alto
Perguntas :
1) por que não há terra no circuito?
2) Tentei medir a tensão na outra extremidade do terra, não mostra nada. Qual é o problema?
Obrigado.
amplifier
circuit-analysis
analog
pwm
Mr.Sky
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Respostas:
Detesto adicionar uma resposta aqui, principalmente porque o OP nem precisa de operação bidirecional. Mas o circuito é definido terrivelmente (para entendê-lo.) E a descrição sobre cães e caudas não ajuda, exceto, talvez, alquimistas tentando escrever partes alegóricas e mistificantes de sua "arte".
(Existem termos compartilhados, desenvolvidos ao longo do tempo e usados na eletrônica para ajudar na comunicação. Um "pull-down" pode ser um exemplo. Mas eles sobreviveram ao teste do tempo e se comunicam usando a ideia geral de puxar um nó , que não é difícil de se comunicar quando alguém pergunta e está tentando aprender o termo, e pode ser adaptado facilmente para discutir "se esforçar mais", por exemplo, sem perda de significado. A idéia de fraco e forte é comum , como é a ideia de puxar, e elas são facilmente aplicadas depois que alguém adquire as idéias da lei, tensão, corrente e resistência de Ohm.)
Uma maneira de usar um BJT para mudança de nível é usá-lo no modo de base comum. Basta conectar a base a um trilho e "puxar" o emissor. Você pode colocar o resistor na base ou no emissor. Tudo o que resta a fazer é usar um pull-up no coletor. Dado que esperamos obter uso bidirecional, o resistor será colocado na base.
Aqui está um exemplo ao passar de um3V saída lógica para um 5V entrada lógica:
simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab
Indo na outra direção, é muito tentador usar uma abordagem simétrica:
simule este circuito
Mas isso não funciona. Por quê? Porque a base tem5V disponível e o pull-up do coletor está ligado a uma tensão mais baixa, 3V . Isso significa que o diodo do coletor de base (não é mais comumente mostrado no símbolo, embora já tenha sido quando os BJTs foram feitos de forma mais simétrica) pode ser (e será) polarizado para a frente. Então, quando o BJT deve ser desligado , na verdade não é. Em vez disso, há um diodo polarizado para frente capturado entre5V e 3V com dois resistores para limitar a corrente. Portanto, a saída terá algum valor intermediário acima3V mas também não é bem assim 5V .
A simetria falha.
É fácil de consertar. Podemos apenas mudar a voltagem básica para3V :
simule este circuito
E isso funciona.
Suponha que você queira fazer isso de forma bidirecional. Você poderia usar apenas dois desses circuitos, um para cada direção?
simule este circuito
E a resposta é: sim, você pode. De fato, o que eu fiz foi simplesmente reproduzir o circuito de cauda de cachorro que o OP apresentou. É a mesma coisa. Mas agora você pode ver a progressão que levou a isso. E não é mais tão confuso quanto alguma coisa estranha e rabo de cachorro com fios cruzados. São apenas dois circuitos individualmente elaborados, reunidos em um maior.
Mas você se lembra do problema anterior com o circuito errado ? O fato de haver um diodo coletor de base furtivo que causou o funcionamento incorreto do circuito? Esse fato deve nos lembrar que todos os BJTs também podem ser operados no modo ativo reverso. Isso, especialmente com os projetos modernos e assimétricos de seus coletores e emissores, significa que oβ em um modo será diferente do outro (entre outras diferenças). Mas isso não significa que eles não funcionem.
E daí se voltássemos ao nosso primeiro circuito e apenas adicionássemos esse pull-up:
simule este circuito
Isso funcionaria? A resposta é sim, realmente funcionará. A única questão restante pode ser sobre qual direção apontar o emissor. E é aqui que uma boa resposta "depende". Há problemas de armazenamento de cobrança a serem considerados, por exemplo. (E essa é uma razão pela qual há uma diferença de comportamento entre o comportamento da aresta ascendente e o aresta descendente mostrada no gráfico pelo OP.) nenhuma resposta em particular está sempre certa. Para meus propósitos aqui, evitarei prolongar isso e deixar essa pergunta como algo a refletir. Basta que este circuito funcione, independentemente.
Nota : O valor real dos resistores usados nos circuitos acima não significa que esses são os únicos valores corretos a serem usados em alguma circunstância específica. Normalmente, as saídas digitais podem afundar mais do que1mA da corrente do inversor e, normalmente, as entradas digitais diminuirão significativamente menos do que 100μA . Mas essas suposições podem estar erradas para casos específicos. Não é difícil ajustar os detalhes, no entanto. Portanto, a idéia básica ainda pode ser aplicada, embora com alterações fundamentadas nos valores do resistor.
Existem mais etapas que você pode seguir agora. E Trevor encontrou um bom exemplo de onde alguém poderia ir. Vou incluí-lo aqui para capturar esse resultado. Vale a pena ter. Os interessados podem considerar os porquês e os motivos. Sem mais explicações minhas, aproveite a adição de Trevor abaixo:
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Este é um conversor acoplado ao emissor e, como tal, não precisa de conexão à terra.
NOTA A rotulagem esquemática é um pouco ambígua. "Sistema 3V" e "Sistema 5v" são os sinais lógicos. + 5V e + 3V são os trilhos de alimentação lógicos.
Quando você puxa um dos lados para baixo, puxa para baixo o emissor do transistor oposto, que o liga, puxando a saída oposta para baixo.
As pull-ups internas lidam com os altos estados lógicos.
A propósito, o ponto de referência está IMPLÍCITA nesse esquema. É o que quer que seja mencionado + 3V e + 5V.
Inspirado pela resposta de Jonk, refiz o esquema desta maneira para torná-lo um pouco "mais claro".
simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab
Mas, na realidade, R3 e R4 podem ser combinados, e os dois transistores se tornam um transistor bidirecional.
simule este circuito
O que praticamente o leva ao mesmo lugar que a resposta de Jonk.
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