Operación del traductor de nivel lógico

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Estoy tratando de analizar el convertidor de nivel lógico de Sparkfun que se encuentra aquí:

enlace

A continuación se muestra un esquema aproximado:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Ahora, he mirado la nota de aplicación mencionada en la página de Sparkfun, y entendí la mayor parte de esto en lo que respecta a cómo cambia los niveles, pero tengo problemas para entender la tercera parte, que va desde el alto voltaje lógico hasta el menor voltaje lógico. Busqué algunas preguntas similares en el sitio, pero las respuestas que encontré no parecían explicar bien esta parte.

Mi pregunta es ¿cómo cambia el nivel lógico de la lógica alta a la lógica baja? La nota de la aplicación dice que cuando el voltaje está en el lado alto, utiliza el diodo entre el drenaje y el sustrato; en este punto, el sustrato (cuerpo) está a 3.3 V, por lo que cuando la entrada alta es de 0 voltios, el 'diodo' conduce, bajando el voltaje en el puerto bajo a 0, activando el diodo, disminuyendo aún más el voltaje. Cuando el 'diodo' conduce, ¿por qué deja caer el pin fuente (conectado al cuerpo / sustrato) de 3.3 a 0? Pensé que se mantuvo el mismo voltaje a 3.3 V.

    
pregunta user101402

1 respuesta

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Una característica de los MOSFET es que el pin de drenaje puede actuar como una fuente (y viceversa) dependiendo de los voltajes aplicados a los terminales. Eso se explota en este circuito.

Cuando hay un nivel bajo en el puerto de alto voltaje, el cuerpo conducirá el diodo y bajará el voltaje en el puerto de bajo voltaje hasta que el voltaje entre la puerta y el pin de drenaje exceda el voltaje de umbral del dispositivo. El pin de drenaje actúa como un pin fuente en este caso. La polarización positiva hace que el MOSFET conduzca de la fuente al consumo y reduzca el voltaje en el puerto de bajo voltaje a un voltaje muy bajo (solo milivoltios por encima del voltaje en el puerto de alto voltaje. Medí un BSS138 y descubrí que el La tensión de umbral en este modo inverso es muy similar a la del modo normal: no pude encontrarlo en ninguna hoja de datos.

El método de fabricación de MOSFET crea el diodo (denominado diodo corporal) como un efecto secundario. En este caso, el diodo corporal no afecta significativamente al funcionamiento, excepto en el caso de que el voltaje en el puerto de alta tensión. es lo suficientemente bajo como para hacer que el diodo del cuerpo conduzca, pero no hay suficiente diferencia de voltaje entre la compuerta y el pin de drenaje para encender el dispositivo; en este caso, el puerto de bajo voltaje estará a un voltaje de alrededor de 600 mV por encima del de la otra puerto.

Como comentó @Michael Karas, el voltaje de umbral debe ser significativamente más bajo que la fuente de bajo voltaje para que funcione correctamente.

También como lo comentó @Michael Kara, la construcción física de dispositivos discretos no es simétrica, pero para el análisis básico del circuito se puede tratar como tal con el diodo del cuerpo en paralelo.

    
respondido por el Kevin White

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