NPN transistörün negatif baz yayıcı voltajından korunması?

Bir BC548 transistörü kullanarak 5V RS-232 polarite sinyallerini (mantıksal 0 = + 5V, mantıksal 1 = -5V) 3.3V TTL polaritesine (mantıksal 1 = 3.3V, mantıksal 0 = 0V) dönüştüren bir devre var.

RS-232 çıkışı yüksek olduğunda, çıkışı düşük ve tam tersi şekilde bir NOT geçidi oluşturur.

Referans olarak, RS-232 cihazı (bir GPS alıcısı) 9600bps'de iletim yapıyor ve bir Raspberry Pi'nin UART'ına bağlı.

Devrem şöyle:

Bununla birlikte, bu konfigürasyon, transistörün, RS-232 girişinin negatif voltajı nedeniyle baz yayıcı bağlantısında -5V'luk bir voltaj görmesine neden olur. BC548'in maksimum V6 değeri -6V'dur, ancak baz-yayıcı kavşaktaki negatif gerilimleri en aza indirerek transistörü korumak istiyorum.

Bazı aramalardan sonra Raspberry Pi forumlarında, transistörü negatif voltajdan korumak için aşağıdaki devreyi öneren bir yazı ile karşılaştım:

Devreyi kurdum ve başarılı görünüyor: en düşük Vbe voltajı -0.5V civarında. Dijital multimetrem saniyede sadece 5 kez güncelleniyor ve işleri daha net görmek için bir osiloskopum yok, ancak daha önce -5V civarında en düşük Vbe voltajını gösterdi.

Sorularım şu:

Diyot neden bulunduğu yere yerleştirildi? Bir şeyleri doğru bir şekilde yorumlarsam, en düşük Vbe'nin diyotun ileri düşüşü ile aynı olacağı ve direnç R1'den negatif voltaj RS-232 pinine bir akım akışı olacağı anlamına gelir. Diyotun pime herhangi bir akım akışını engellemek için RS-232 girişi ile R1 arasına veya R1 ve transistör Q1 arasına yerleştirilmesi daha anlamlı olmaz mıydı?
Şematikte, kullandığım 1N4148 yüksek hızlı diyot kullanıldığını söylüyor. 1N4148 yerine 1N4001 kullanmanın herhangi bir dezavantajı var mı? 9600bps, her bitin yaklaşık 100uS uzunluğunda ve 1N4001'in tipik bir 2uS geri kazanım süresine sahip olduğu anlamına gelir. 1N4148'in tipik bir geri dönüş süresi 4nS'dir - açıkça 1N4148 anahtarlamada daha hızlıdır, ancak bu bağlamda gerçekten bir fark yaratıyor mu?

transistors diodes npn

— heypete
kaynak

Diyot en iyi konumdadır ve uygun tiptedir.

Giriş negatif olduğunda, giriş pozitif olduğunda iletken transistör tabanı ile aynı şekilde çalışır. 47K direnç normal RS-232 yükünün yaklaşık 1 / 10'udur . Biri de voltajı bloke edebilir, ancak daha sonra -100V'lik bir artış (ESD, 1N4148'i) bozabilir ve EB eklemini bozabilir ve geri dönüşü olmayan hasara neden olabilir.

Ayrıca, bir 1N4148 bu uygulama için uygun bir diyottur. Bu bir "anahtarlama diyodu", düşük kapasitans ve hızlı geri kazanımdır. Bir 1N4001 de en azından yavaş baud hızlarında iyi çalışır. 200mA değerlendirmesi çok yüksek gerilim olsa bile araç direnç yaylar kadar en azından üzerinde, transistör tamamen korunmaktadır girişindeki görünmesini ,.

— Spehro Pefhany
kaynak

Mükemmel. Teşekkür ederim. Transistörün herhangi bir negatif voltaj görmesini önlemek için RS-232 girişi ve R1 arasına ikinci bir 1N4148 ("D2") koymanın herhangi bir dezavantajı var mı? D2 açıkladığınız durumda başarısız olursa, D1 yine de RS-232 pimine R1 üzerinden akım sağlayabilir. Bu, transistörü de korumaz mı?

— heypete

Kablonun uzun olması ve baud hızının yüksek olması düşünülebilir bir dezavantaj olabilir, çünkü kablo kapasitansı -0.5 yerine -5 veya -10'a şarj edilir, ancak bunun dışında kesinlikle makul bir yaklaşımdır. RS-232 '1' (-V) konumunda durduğundan, verici ucunda güç tasarrufu sağlayabilir.

— Spehro Pefhany

Toplam kablo uzunluğu yaklaşık 10m'dir ve baudrat sadece 9600bps'dir, bu yüzden umarım kablo kapasitansı bir sorun olmayacaktır. Eğer işe yaramazsa, önemli değil, ama felakete yol açabilecek bir arızaya neden olabilecek bir durum yaratmayacağımdan emin olmak istedim (kendi başına voltaj engelleyici diyot için bahsettiğiniz ESD senaryosu gibi).

— heypete

Zeyilname: D2 takılıyken işler iyi çalışıyor gibi görünüyor ve ölçüm cihazımla göre Vbe sıfır veya pozitif. Yardımınız için tekrar teşekkür ederim.

— heypete

Ek madde: RS-232-TTL dönüşümünü daha iyi, daha kontrollü bir şekilde gerçekleştiren ve ucuz ve küçük olan yongalar vardır. Örneğin bir MAX3232 sadece birkaç küçük harici kapasitör gerektirir ve sorunu oldukça zarif bir şekilde çözer.

— hey