Pegelverschiebung + Verstärkung

Nehmen wir an, ich habe ein Signal, bei dem 1 V eine digitale 0 und 4 V eine digitale 1 ist.

Ich bin ein wenig verloren, wie kann ich einen PNP + NPN-Transistor verwenden, um +11..12 (für 1) oder -11..12 V (für 0) auszugeben, vorausgesetzt, ich habe ein +12/-12-Netzteil?

UPDATE: Dies ist für Low-Power-MOSFET-Treiber, die in diskreten Transistoren erfolgen müssen.

Ist es eine Designbeschränkung, dass Sie genau 1 PNP und 1 NPN haben? Oder können Sie mehr als einen von jedem haben?
Je weniger desto besser, also kann es bei Bedarf auch mehr sein.

Antworten (3)

Ist es das was du meinst?Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Sehr, sehr nah, aber ist es möglich, den Ausgangswiderstand irgendwie durch einen anderen Transistor zu ersetzen, um schnellere Übergänge / höhere Antriebsfähigkeit zu erhalten?
@BarsMonster - Das habe ich mir auch gerade gedacht. Ich denke immer noch ...
Zunächst einmal, @BarsMonster: Gute Frage, +1, ich habe es wirklich genossen, darüber nachzudenken. Und @Mike, auch gute Antwort. +1. Ich habe viel darüber nachgedacht, ich denke, so ziemlich die richtige Lösung für dieses Problem ist ein +/- 12-V-Komparator, diskret oder auf andere Weise, oder? Ich habe mit ein paar Ideen herumgespielt, aber ich habe es nicht ganz richtig herausgefunden ... habe nie einen Komparator entworfen und der einzige bipolare Operationsverstärker, den ich studiert habe, ist der 741 ...
@AdamP Die Anstiegsgeschwindigkeit und Bandbreite des Komparators sind ein begrenzender Faktor, insbesondere bei billigen Komparator-ICs. Ich bin gespannt, wie weit man mit einem IC+diskret gehen kann.
@BarsMonster, MikeJ-UK - Um es zu einem Gegentakt zu machen: Der Kollektor von Tr1 liegt entweder bei +12 V (Eingang niedrig) oder 0 V (Eingang hoch). Sie ersetzen den Ausgangswiderstand (Pulldown auf -12 V) durch einen NPN-Transistor in Emitterschaltung. Verwenden Sie einen Widerstandsteiler vom Kollektor Tr1 bis -12 V, um die Basis anzusteuern. Wählen Sie die Widerstandswerte so, dass die Basisspannung entweder knapp unter oder deutlich über Vbe liegt, je nachdem, ob der Kollektor von Tr1 0 V bzw. +12 V beträgt.
@stevenvh - Ja, das könnte funktionieren. Der letzte Satz ist besonders wichtig, aber wenn der Eingang langsame Übergänge hat, könnten beide Ausgangstransistoren zusammen eingeschaltet werden. Ein Hysteresewiderstand vom Ausgang zu Tr1b könnte etwas helfen.

Mein Lösungsversuch.

R5 und R6 dienen nur zur Modellierung des Quellenwiderstands und sind nicht Teil der Schaltung. C1 und R4 werden als Last für die Simulation verwendet.

V4: Eingangsquelle (10 MHz 0,5 Tastverhältnis 0 bis 5 V Rechteckwelle für Simulation)
V3: Referenzquelle (2,5 V für Simulation)
V1: +12 V Versorgung
V2: -12 V Versorgung

Es ist im Grunde ein Operationsverstärker oder Komparator. Ich habe nur einige transiente Simulationen durchgeführt, um es zu überprüfen. Es könnte Ihren Bedürfnissen entsprechen. Hauptnachteile sind Komplexität, 1:1-Empfindlichkeit des Ausgangspegels zu den Versorgungspegeln, kein Kurzschlussschutz am Ausgang.

Sie müssten die Versorgung ein wenig trimmen, wenn Sie näher an den +/-12-V-Ausgang herankommen müssen. Ich würde empfehlen, R1 und R3 auf 5k oder 10k oder 20k zu erhöhen. Dies würde den Ruhestromverbrauch senken, aber die Ausgangsstromfähigkeit verringern - aber Sie müssten wahrscheinlich nicht viel Strom damit treiben, oder? Sie möchten mit den Werten spielen, um es für Ihre Bedürfnisse richtig zu machen.

V3 stellt die Schaltschwelle ein. Es gibt keine Hysterese. Möglicherweise können Sie eine positive Rückkopplungsschleife vom Ausgang zum Eingang einrichten, um einen Schmitt-Trigger zum Hinzufügen einer Hysterese zu bewirken.

Die Ausgangsstufe könnte wahrscheinlich auch auf Push-Pull-Common-Emitter-Verstärker anstelle von Followern geändert werden, um einen breiteren Ausgangshub zu erhalten.

Schema:

Schaltplan

Simulation:

Schaltsimulation

Wenn ich Leute sehe, die solche verrückten Transistorschemata erfinden, komme ich mir einfach dumm vor :-) Leider ist das zu komplex :-/

Das klingt nach einem TTL-zu-RS232-Level-Shifter.

Es gibt eine Liste von TTL-zu-RS232-Pegelumsetzern bei Open Circuits .

Insbesondere könnten Sie an 2 billigen MOSFETs und 2 Widerständen mit der Dale N0XAS-Konfiguration interessiert sein .

Leider ist dies nicht für RS232. Dies dient dazu, schnelle (> 10 MHz) Treiber für winzige N-Mosfets zu bauen (nicht diese sperrigen Power-Mosfets, winzige wie 2N7002). Das widerspricht der Idee, MOSFETs allein zu verwenden - es wird einfach zu langsam sein.
Bei einem TTL-zu-EIA232-Pegelumsetzer würden die Ausgangsspannungen umgekehrt.
@Bars BJTs werden noch langsamer sein, es sei denn, Sie unternehmen große Anstrengungen, um sie aus der Sättigung zu halten. Kleinsignal-MOSFETs sind nett, ziemlich billig und schnell.
@BarsMonster: Auch wenn würfelförmige CM-Kanister nicht für Ihre Zylinder-Sockel-LM-Anwendung entwickelt wurden , funktionieren sie vielleicht immer noch mit etwas Klebeband. :-)
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