Cambiando una señal de 3.3V a una señal de 5V usando un transistor BJT

He vuelto a dibujar su esquema, porque me gusta ver más suministros de "voltaje positivo" en la parte superior, suministros de voltaje "menos positivos" más abajo y tierra en la parte inferior.
El caso para una entrada lógica baja (0v) está a la izquierda, el caso para una entrada lógica alta (+ 3.3v) está a la derecha.
La fuente lógica que proporciona la lógica baja (a la izquierda) tendrá que trabajar en ella, ya que debe absorber la corriente tanto de la fuente de 3.3v como de la fuente de 5v. El emisor del transistor es llevado a cero voltios por esa fuente lógica. La base del transistor no tiene más remedio que seguir, y es aproximadamente 0.65v más alta. Flujos considerables de corriente de base (aproximadamente 1.2 mA). La corriente asegura que el transistor está muy saturado. Está tan saturado que el voltaje del colector en realidad cae por debajo del voltaje base y proporciona una lógica baja en la salida. La corriente del colector es 0.72 mA. Muchos circuitos de transistores saturados permiten que la corriente del colector sea diez o veinte veces más que la corriente de base, pero no en este caso, no se requiere ninguna ganancia de corriente del transistor (en realidad, menos de uno). No se muestra la corriente que podría fluir desde la salida lógica de 5v. Esa corriente debe fluir a través del transistor, y el controlador de entrada también debe hundir esto.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab} A la derecha, se muestra el caso en el que la entrada lógica está en su "estado alto", hasta 3.3v. En este caso, la base y el emisor se mantienen a la misma tensión. La unión base-emisor del transistor no tiene una caída de voltaje como antes, por lo que ninguna corriente de base puede fluir a través de la resistencia de 2.2K. El transistor está APAGADO . Como está apagado, no fluye corriente de colector. La resistencia de colector se deja por sí sola para elevar la salida hasta + 5v.

Respuesta a su pregunta (1): La base está a 0.65v. El 3.3v debe suministrar corriente a través del resistor 2.2k, ya que la base lógica del transistor está siendo arrastrada hacia abajo por la fuente lógica que proporciona "entrada lógica 0". Responde a tu pregunta (2): Sí, un choque. Esa "entrada 0 lógica" está trabajando duro para bajar el emisor del transistor a 0v.
Respuesta a su pregunta (3): ejecute la ley de voltaje de Kirchoff alrededor del bucle del emisor de base del esquema (derecha). Todo está en 3.3v. No puede haber voltaje entre la base y el emisor. Eso hace que el transistor se "apague".
Responda a su pregunta (4): depende de lo que esté conduciendo. Este circuito tiene amplia latitud en la elección de estos valores. No será rápido, porque sus valores son altos. Si los baja, la fuente lógica pobre de 3.3v debe trabajar aún más. Si la salida lógica de 5v debe generar una carga significativa, esa fuente lógica de 3.3v también debe reducir su corriente.

Puede ser instructivo que hagas algunos experimentos con un LED, una resistencia, una batería y un multímetro ...

Un LED es un diodo. Similar a la unión base-emisor de su transistor. Cuando se enciende un diodo, tiene una caída de voltaje constante en él. (No exactamente, pero a menudo asumimos que lo hace para el análisis y tal).

Entonces, hablemos de un LED que tiene una caída de tensión directa de 1.8V. Si aplica menos de 1.8V a través de él, no se encenderá. Si aplica más de 1.8V a través de él, se encenderá y mantendrá 1.8V a través de él.

Ahora, no puedes hacer esto solo con el LED. Porque si lo haces, el LED permitirá que pase tanta corriente que se calentará y se quemará. Este es el propósito de una resistencia limitadora de corriente.

Ahora piense en un LED en serie con una resistencia, digamos 1K ohms. Nuevamente, si aplicamos menos de 1.8V a través de él, el LED no se encenderá. Y, nuevamente, si aplicamos más de 1.8V a través de él, el LED se encenderá y la resistencia limitará la corriente. La diferencia entre el voltaje de la batería y la caída de voltaje del LED es el voltaje a través de la resistencia. A partir de eso puedes calcular cuánta corriente está fluyendo.

Esto se aplica también al transistor. Su transistor bipolar NPN típico necesitará aproximadamente 0,65 V a través de la unión base-emisor (la base será más positiva) para encenderse y permitir que fluya la corriente del colector. Si aplica menos de 0.65 V, el transistor no se encenderá. Si aplica más de 0,65 V, el transistor se encenderá y la diferencia entre la caída de voltaje (0,65 V) y el voltaje aplicado será el voltaje que la resistencia limitadora de corriente caerá.