Deslocador de nível usando o esquema BJT

Eu estava lendo o livro Circuitos eletrônicos analógicos e sistemas , de Amitava Basak, quando tropecei neste circuito de mudança de nível que usa BJTs em vez dos mosfets habituais. Veja a imagem abaixo. Desconsidere os modelos de transistor.

Estou intrigado com o Q2, o transistor NPN do meio: está sempre desligado?

Q5 é conectado no modo diodo, e seu Vbe é fixado em 0,7V
A adição de Q2 Vbe mais a queda de tensão no R2 deve então dar 0,7V novamente
O exposto acima implica que o Vbe do Q2 é menor que 0,7 OU a queda de tensão no R2 é zero.

Descartando a queda de tensão nula no R2, como é possível que um transistor ligado tenha uma base para a tensão do emissor abaixo de 0,7V?

bjt level-shifting I DG
fonte

Considere que o R2 está vinculado ao -VEE e não ao GND como o R3 é

po.pe 13/02/19

A idéia básica aqui é usar uma corrente gerada por

R_{3}

$R_3$ e conectado por diodo

Q_{5}

$Q_5$ configurar

Q_{5}

$Q_5$ é

V_{BE}

$V_\text{BE}$ e, portanto, uma corrente espelhada (mas não 1: 1 por causa da

R_{2}

$R_2$ ) no

Q_{2}

$Q_2$ .

R_{2}

$R_2$ torna uma corrente muito reduzida no coletor de

Q_{2}

$Q_2$ , mas ainda é definido indiretamente por

R_{3}

$R_3$ . Essa corrente cria uma queda de tensão conhecida através

R_{1}

$R_1$ . Desde a

Q_{1}

$Q_1$ emissor é uma gota conhecida de

V_{IN}

$V_\text{IN}$ e desde

R_{1}

$R_1$ tem uma queda visível através dele,

V_{OUT}

$V_\text{OUT}$ será uma gota conhecida abaixo

V_{IN}

$V_\text{IN}$ e é assim que o shifter funciona.

21719

Respostas:

Q2 está sempre desligado?

Não, está sempre ligado. O que o Q2 faz é que ele tenta fazer um fluxo (pequeno) de corrente no coletor. Essa corrente tenta diminuir a tensão em Vout.

Q5, Q2 e R2 são uma espécie de espelho atual, mas ruim. A corrente através de R3 não é copiada de 1 para 1 como em um espelho de corrente "adequado". Em vez disso, como R2 está presente, a corrente no Q2 será muito menor que a corrente no R3 e Q5. No R3, obtemos uma tensão constante constante de VEE - 0,7 V. Como R3 é de 1 kohm, a corrente através de R3 será de alguns mA. Como dito, a corrente no Q2 será menor do que isso, como 100 uA ou menos (100uA é apenas o meu palpite, é muito trabalho tornar esse número mais preciso, o que não importa de qualquer maneira para explicar como o circuito funciona). Esse 100uA faz com que o Vbe de Q5 não seja 0,7 V, mas um pouco menor como 0,6 V (= 0,7 V - 100 mV, pois 100 uA através de R2 fornece 100 mV).

Aqueles 100 uA derrubam Vout. O oposto é Q1 puxando a saída para cima (através de R1). Se o Vin for alto o suficiente, o Q1 poderá fornecer tanta corrente que o Vout será puxado para cima, quase até o valor do VCC.

Quando Vin tem uma voltagem muito baixa, o Q1 será aberto muito menos, fornecendo muito menos corrente para que o Q2 "ganhe" e Vout seja puxado para baixo.

Q5 é conectado no modo diodo, e seu Vbe é fixado em 0,7V

Corrigir

A adição de Q2 Vbe mais a queda de tensão no R2 deve então dar 0,7V novamente

De fato Vbe (Q2) + V (R2) = Vbe (Q5) = 0,7 V

O que acontecerá lá é que haverá uma corrente significativamente menor fluindo pelo Q2, R2 do que pelo Q5.

O exposto acima implica que o Vbe do Q2 é menor que 0,7 OU a queda de tensão no R2 é zero.

Ambos são verdadeiros, Vbe (Q2) será um pouco menor que 0,7 V e haverá uma pequena queda de tensão (menos de 100 mV) no R2.

Bimpelrekkie
fonte

Não vejo bem como isso funciona como um deslocador de nível. Não atuaria apenas como um seguidor de emissor, com uma saída cerca de 0,7V abaixo de Vin?

Hearth

Você está certo, é mais um seguidor de voltagem (com alguma queda de voltagem) e não um deslocador de nível "adequado" real.

Bimpelrekkie 13/02/19

Portanto, não é um circuito muito bom anunciar como um deslocador de nível!

Hearth

@Hearth Concordo plenamente com você, mas algumas pessoas chamam de um circuito que desloca uma tensão por alguns volts uma "levelshifter" Mesmo que seja mais um seguidor de emissor ;-)

Bimpelrekkie

@Bimpelrekkie, obrigado pela resposta abrangente. Eu estava assumindo incorretamente que a queda de tensão do emissor-base em um transistor foi fixada em 0,7V durante a condução. Mais uma vez, bastante esclarecedor :) Felicidades!

DG DG

Resistores $R_3$ , $R_2$ e transistores $Q_2$ e $Q_5$ formar uma fonte atual Widlar.

Fonte: https://en.wikipedia.org/wiki/Widlar_current_source

A fonte atual está sempre ativada.

Este não é realmente um circuito aplicável ao design no nível da placa. Como requer que o transistor seja geometricamente e termicamente combinado.

sstobbe
fonte

+1 por colocar um nome nele. Leitura interessante.

importância