BJT回路図を使用したレベルシフター

通常のmosfetの代わりにBJTを使用するこのレベルシフター回路に出くわしたとき、Amitava Basak の本「Analogue electronic回路とシステム」を読んでいました。下の図を参照してください。トランジスタモデルは無視してください。

中央のNPNトランジスタであるQ2に戸惑っています。常にオフですか？

Q5はダイオードモードで接続され、そのVbeは0.7Vに固定されています
Q2 VbeとR2の電圧降下を追加すると、0.7Vが再び得られます。
上記は、Q2のVbeが0.7未満、またはR2の電圧ドロップがゼロであることを意味します。

R2でのヌル電圧降下を破棄すると、オンに切り替えられたトランジスタのベースエミッタ電圧が0.7Vを下回る可能性があるのはなぜですか。

bjt level-shifting

— 私はDG
ソース

R2が-VEEに接続され、R3がGNDに接続されていないことを考慮してください

— po.pe

ここでの基本的な考え方は、によって生成された電流を使用することです

R_{3}

$R_3$ およびダイオード接続

Q_{5}

$Q_5$ 設定する

Q_{5}

$Q_5$ の

V_{BE}

$V_\text{BE}$ したがって、ミラー電流（ただし、1：1ではないため、

R_{2}

$R_2$ ）

Q_{2}

$Q_2$ 。

R_{2}

$R_2$ コレクタの電流を大幅に削減します

Q_{2}

$Q_2$ 、しかしそれはまだ間接的に設定されています

R_{3}

$R_3$ 。この電流により、両端に既知の電圧降下が生じます

R_{1}

$R_1$ 。以来

Q_{1}

$Q_1$ のエミッターは、

V_{IN}

$V_\text{IN}$ それ以来

R_{1}

$R_1$ そこに知っている低下がある、

V_{OUT}

$V_\text{OUT}$ 以下の知っているドロップになります

V_{IN}

$V_\text{IN}$ それがシフターの働きです。

— jonk

回答:

Q2は常にオフですか？

いいえ、常にオンです。Q2が行うことは、（小さな）電流をコレクタに流そうとすることです。その電流はVoutの電圧を引き下げようとします。

Q5、Q2、R2は現在のミラーのようなものですが、悪いものです。R3を流れる電流は、「適切な」カレントミラーのように1対1にコピーされません。代わりに、R2が存在するため、Q2を流れる電流はR3およびQ5を流れる電流よりもはるかに小さくなります。R3全体で、VEE-0.7 Vのかなり一定の電圧が得られます。R3は1 kohmなので、R3を流れる電流は数mAになります。前述のように、Q2を流れる電流は100 uA以下のようにそれよりも小さくなります（100 uAは私の推測ですが、回路をどのように動作させるかについては問題ではありませんが、より正確な数値にするのは大変な作業です）。その100uAにより、Q5のVbeは0.7 Vではなく、0.6 Vのようにわずかに小さくなります（= 0.7 V-100 mV、R2を介した100 uAは100 mVを与えるため）。

その100 uAはVoutを引き下げます。反対側はQ1が（R1を介して）出力を引き上げています。Vinが十分に高い場合、Q1はVoutがプルアップされるほど多くの電流を供給でき、ほぼVCCの値に達します。

Vinの電圧が非常に低い場合、Q1は非常に少なく開き、供給される電流は非常に少なくなるため、Q2が「勝ち」、Voutがプルダウンされます。

Q5はダイオードモードで接続され、そのVbeは0.7Vに固定されています

正しい

Q2 VbeとR2の電圧降下を追加すると、0.7Vが再び得られます。

実際、Vbe（Q2）+ V（R2）= Vbe（Q5）= 0.7 V

ここで起こることは、Q2を流れる電流がQ5を流れる電流よりも大幅に小さいことです。

上記は、Q2のVbeが0.7未満、またはR2の電圧ドロップがゼロであることを意味します。

どちらも真であり、Vbe（Q2）は0.7 Vをわずかに下回り、R2で小さな電圧降下（100 mV未満）が発生します。

— ビンペルレッキー
ソース

ただし、これがレベルシフターとしてどのように機能するかはよくわかりません。Vinより約0.7V低い出力で、エミッタフォロアとして機能しませんか？

— ハース

そうです、これは電圧フォロワ（電圧降下あり）であり、実際の「適切な」レベルシフタではありません。

— Bimpelrekkie、

だから、レベルシフターとして宣伝するのはあまり良い回路ではありません！

— ハース

@Hearth私はあなたに完全に同意しますが、一部の人々は、電圧をいくつかのボルトだけシフトする回路を「レベルシフター」と呼んでいます。それはエミッターフォロワーですが;-)

— Bimpelrekkie

@Bimpelrekkie、包括的な答えをありがとうございます。導通時のトランジスタのベースエミッタ電圧降下が0.7Vに固定されていると誤って想定していました。繰り返しますが、かなり明るくしています:)乾杯！

— I DG

抵抗器 $R_3$ 、 $R_2$ とトランジスタ $Q_2$ そして $Q_5$ ウィドラー電流源を形成します。

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

現在のソースは常にオンです。

これは、実際にはボードレベルの設計に適用できる回路ではありません。それはトランジスタが幾何学的かつ熱的に一致する必要があるので。

— ストッベ
ソース

それに名前を付けるための+1。興味深い読み物。

— 重要ではない