Einfache Möglichkeit, einen Tristate-Ausgang zu invertieren

Ich suche nach einer einfachen Schaltung, um einen Tristate-Ausgang von einem Mikrocontroller zu invertieren, hoffentlich nur mit BJTs. Was ich damit meine ist, dass die Wahrheitstabelle so aussehen würde:

IN   OUT
H    L
L    H
Z    Z

Eine gewöhnliche Inverterschaltung / NOT-Gate reicht nicht aus, da ich nicht möchte, dass Strom durch den Ausgang fließt, wenn er nicht durch den Eingang fließt.

Antworten (1)

Hier ist die einfachste bipolare Schaltung, die ich mir vorstellen kann. Wenn der Eingang High-Z ist, schwebt er bei 2,5 V (1/2 der Versorgungsspannung) und ein Strom von ~4,5 mA fließt durch die Widerstände R1-R4. R1 und R4 halten die Basis-Emitter-Spannungen von Q1 und Q2 auf ~0,45 V, sodass beide Transistoren ausgeschaltet sind.

Wenn der Eingang auf Masse (oder +5 V) gezogen wird, liegt an R1 und R2 (R3 und R4) doppelt so viel Spannung an, sodass die Basis-Emitter-Spannung auf 0,6 V oder höher steigt und Q1 (Q2) eingeschaltet wird und zieht Ausgang hoch (niedrig).

Ich habe niederohmige Widerstände gewählt, um einen starken Ausgangsantrieb zu erhalten. Wenn Ihre MCU den erforderlichen Eingangstreiberstrom (~ 9 mA) nicht liefern kann, erhöhen Sie einfach alle Widerstandswerte, während Sie die Verhältnisse gleich halten (z. B. 1 k und 4,7 k). Wenn Sie mit einer niedrigeren Versorgungsspannung arbeiten müssen, reduzieren Sie die Werte von R2 und R3 und/oder erhöhen Sie die Werte von R1 und R4, um eine High-z-Basis-Emitter-Spannung von ~0,45 V zu erhalten.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Hmm, nachdem ich dies in meinem Anwendungsfall ausprobiert habe, denke ich, dass es die Anforderungen möglicherweise nicht ganz erfüllt. Es stimmt, dass kein Strom durch den Ausgang fließt, wenn der Eingang hochohmig ist, wenn der Ausgang 2,5 V beträgt. Aber wenn es ein anderes Potenzial hat, scheint es so zu sein. Wenn ich damit beispielsweise einen Low-Side-Schalter (NPN) mit dem Emitter auf Masse auslöse, schaltet sich der Schalter ein, wenn der Eingang hochohmig ist. Habe ich etwas verpasst? Ich betrachte dies mit dem Applet "Circuit Simulator".
Schön, so etwas wie ein invertierender Verstärker der Klasse C mit horrenden Crossover-Antriebsverlusten :-) Beachten Sie auch, dass der Ausgang möglicherweise nicht ganz die gleichen Rail-to-Rail-Eigenschaften wie ein moderner CMOS-Mikrocontroller hat, aber hoffentlich ausreichen wird.
Die 470-Ohm-Widerstände könnten vielleicht durch Diodenketten mit einer Vf von etwa Vcc/2 ersetzt werden. Dadurch wird der Antrieb durch Übersteuerung weniger empfindlich gegenüber Transistoreigenschaften.
"Strom fließt nicht durch den Ausgang, wenn der Eingang hochohmig ist, wenn der Ausgang 2,5 V beträgt. Wenn er jedoch ein anderes Potenzial hat, scheint dies der Fall zu sein." - Sollte egal sein, was es antreibt - wenn der Wechselrichtertransistor ausgeschaltet ist, ist er ausgeschaltet. Sie sollten jedoch keinen anderen geerdeten Emittertransistor direkt ansteuern - Sie sollten einen Widerstand in Reihe mit seiner Basis haben, um den Strom zu begrenzen. Ein Widerstand zwischen Basis und Emitter wird ebenfalls empfohlen, um zu verhindern, dass Leckströme und Rauschen den Transistor einschalten.
Es stellt sich heraus, dass ich npn und pnp vertauscht habe. Das bekomme ich, wenn ich lange aufbleibe. Danke, Bruce!
Einfache Möglichkeit, einen Tristate-Ausgang zu invertieren
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