¿Protegiendo el transistor NPN del voltaje negativo del emisor de base?

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Tengo un circuito que convierte las señales de polaridad 5V RS-232 (lógico 0 = + 5V, lógico 1 = -5V) a 3.3V TTL polaridad (lógico 1 = 3.3V, lógico 0 = 0V) usando un transistor BC548.

Forma una puerta NO, de modo que cuando la salida RS-232 es alta, tira de la salida a baja y viceversa.

Como referencia, el dispositivo RS-232 (un receptor GPS) está transmitiendo a 9600bps y está conectado a la UART de una Raspberry Pi.

Mi circuito tiene este aspecto:

Sinembargo,estaconfiguraciónhacequeeltransistorveaunvoltajede-5VatravésdelaunióndelemisordelabasedebidoalvoltajenegativodelaentradaRS-232.ElBC548tieneunVbemáximode-6V,peromegustaríaprotegereltransistorminimizandolosvoltajesnegativosenlaunióndelemisordelabase.

Despuésdealgunasbúsquedas,encontréunapublicaciónenlosforosdeRaspberryPiquesugiereelsiguientecircuitoparaprotegereltransistordelvoltajenegativo:

He construido el circuito y parece que tiene éxito: el voltaje Vbe más bajo es de alrededor de -0.5V. Mi multímetro digital solo se actualiza 5 veces por segundo y no tengo un osciloscopio para ver las cosas con mayor claridad, pero anteriormente mostraba el voltaje Vbe más bajo a alrededor de -5V.

Mis preguntas son las siguientes:

  1. ¿Por qué se coloca el diodo donde está? Si interpreto correctamente las cosas, significa que el Vbe más bajo sería el mismo que la caída hacia adelante del diodo y que habría un flujo de corriente desde la tierra a través de la resistencia R1 hasta el pin de voltaje negativo RS-232. ¿No tendría más sentido colocar el diodo entre la entrada RS-232 y R1, o entre R1 y el transistor Q1, para bloquear el flujo de corriente en el pin?

  2. El esquema dice que se debe usar un diodo de alta velocidad 1N4148, que he usado. ¿Hay alguna desventaja al usar un 1N4001 en lugar de un 1N4148? 9600 bps significa que cada bit tiene aproximadamente 100 uS de longitud y el 1N4001 tiene un tiempo de recuperación inverso típico de 2 uS. El 1N4148 tiene un tiempo de recuperación inverso típico de 4nS: claramente el 1N4148 es más rápido en el cambio, pero ¿realmente hace una diferencia en este contexto?

pregunta heypete

1 respuesta

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El diodo está en la mejor posición y es del tipo adecuado.

Conduce cuando la entrada es negativa, lo mismo que la base del transistor cuando la entrada es positiva. La resistencia de 47K es aproximadamente 1/10 de una carga normal RS-232 . Uno también podría bloquear el voltaje, pero luego un pico de -100V (según ESD) podría romper el 1N4148 y romper la unión E-B, causando daños irreversibles.

Además, un 1N4148 es un diodo apropiado para esta aplicación. Es un "diodo de conmutación", baja capacitancia y recuperación rápida en reversa. Un 1N4001 también podría funcionar bien, al menos a velocidades de transmisión bajas. La clasificación de 200 mA significa que incluso si apareciera una tensión muy alta en la entrada, el transistor está totalmente protegido , al menos hasta que la resistencia se arquea ,.

    
respondido por el Spehro Pefhany

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