razón real por la que tengo distorsión en la parte inferior de este amplificador de onda cuadrada (aplicación de traductor de nivel)

  

Mi objetivo es ir más abajo en la parte inferior del paso de la ola para obtener   el "0" para satisfacer las necesidades de TTL en la salida de este circuito (menos de 1 voltio).

El problema potencial con la primera etapa es el valor de R1 de 100 ohmios. Ignorando la conexión del colector durante un minuto, piense qué sucede con el voltaje de base real cuando hay 4,5 voltios en la entrada de la resistencia R1 de 100 ohmios; se forma un divisor potencial con R1 (100 ohmios), el emisor de base (un diodo polarizado hacia delante) y la resistencia del emisor (60 ohmios).

La corriente en la base sería aproximadamente: -

(4.5 voltios menos 0.7 voltios) / (100 ohmios más 60 ohmios) = 24 mA.

Por lo tanto, esta corriente bajaría 2.4 voltios a través de R1 y lleva la base a 4.5 - 2.4 voltios = 2.1 voltios. Parece un análisis irreal hasta que empiezas a considerar qué sucede cuando vuelves a conectar el colector.

El problema es este; el recolector de la 1ª etapa no puede bajar (2,1 voltios menos 0,7 voltios) porque si lo hiciera también actuaría como un diodo con polarización directa desde la base y la hFE del BJT se dispararía hasta la muerte. Por lo tanto, si el colector comienza a descender más que la base, el transistor no funciona con ninguna característica respetable y se convierte rápidamente en dos diodos, por lo que mi (posiblemente) análisis bastante extraño.

Teniendo en cuenta lo que he dicho, el voltaje más bajo que se puede obtener en el colector es de aproximadamente 1.3 voltios. Su respuesta transitoria LTSpice parece indicar 1,4 voltios, por lo que no estoy muy lejos con estas aproximaciones.

La segunda etapa BJT agrava el problema.

Tal vez intente esto: -

  

alguien puede decirme la razón exacta por la que la parte inferior del paso tiene   un gancho en él

Ese gancho se debe a que el voltaje de la base se está reduciendo rápidamente de 4.5 voltios a 0 voltios y se llega a un punto en el que la región base del colector ya no está polarizada (ilegalmente para un amplificador lineal) hacia adelante. Ahora el transistor comienza a comportarse con cierta dignidad. En este nivel intermedio intermedio, el transistor está amplificando correctamente y se permite que el colector caiga a un voltaje mucho menor.

Aquí está el circuito que estamos discutiendo:

Si desea que la salida sea lo más baja posible, pierda la resistencia del emisor R4. Una vez que haces eso, necesitas que la entrada a la segunda etapa también baje, así que también pierdes R3.

R2 también parece bastante bajo para lo que parece que estás tratando de hacer. Comenzaría con hacerlo 10 veces más alto, como 4.7 kΩ, por ejemplo.

R1 también parece bastante bajo. Especialmente cuando R3 se ha ido, un valor tan bajo de R1 puede cargar demasiado la señal digital. Comience por hacerlo de 1 kΩ o menos.

Entonces, en resumen, haga R1 1 kΩ, R2 4.7 k short, y corto R3 y R4. Mira cómo funciona.

Ya tiene buenas respuestas que explican el mal comportamiento de su circuito. Así que no voy a discutir eso. El trabajo se hace tan bien o mejor de lo que yo podría hacer.

Sin embargo, en lo que respecta a una solución, eso es un asunto diferente.

Tu pregunta podría necesitar alguna aclaración. Incluso si crees que no necesitas hablar sobre por qué , sigue siendo una buena idea explicar la razón por la que te estás molestando.

La siguiente respuesta explicará por qué es importante.

Circuito 1:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Circuito 2:

^{simular este circuito}

Circuito 3:

^{simular este circuito}

Circuito 4:

^{simular este circuito}

Y hay muchas más posibilidades.

Por favor sea más específico cuando haga una pregunta.

El 'gancho' es causado por la corriente de la Base que fluye a través de la resistencia del Emisor, lo que aumenta el voltaje del Emisor y evita que el Colector baje a 0V.

Para comprender cómo sucede esto, considere este (simplificado) circuito simplificado en el que el transistor se reemplaza por un diodo y el interruptor simula las uniones del emisor de base y el emisor de colector: -

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Cuando Vin aumenta por encima de ~ 0.6V, el transistor se enciende (SW1 cerrado) pero Vout solo baja a 0.45V porque la corriente que fluye a través de R3 también pasa por R2, formando un divisor de voltaje con una relación de (500 + 50 ) / 50 = 11: 1. Esta es la condición cuando hay suficiente corriente entrando en la Base para encender el transistor.

El transistor tiene una alta ganancia de corriente, por lo que su corriente base es inicialmente muy pequeña y no afecta significativamente el voltaje en R2. Sin embargo, a medida que aumenta el voltaje de entrada, inyecta más corriente a través de D1 en R2, lo que aumenta el voltaje en R2 y aumenta el voltaje de salida aún más.

Si el valor de R1 aumenta, la corriente inyectada en la Base es más baja y los 'ganchos' se hacen más pequeños, pero el Vout nunca puede bajar de 0.45V. Para obtener el voltaje de salida más bajo posible, debe reducir R2 a 0 & ohm ;. Incluso entonces, todavía habrá una caída de voltaje debido a la resistencia del Emisor interno del transistor, por lo que también debe aumentar R1 para reducir la corriente de la Base (solo necesita ser una fracción de la corriente del Colector, no 3 veces). más alto!).

Por supuesto, un transistor es más que un simple diodo y un interruptor, por lo que su forma de onda tiene otras características que no están explicadas por este circuito simplificado. El transistor amplifica la corriente de forma lineal para que no se encienda y apague instantáneamente. También tiene capacidades internas que ralentizan la acción de conmutación y permiten que la entrada se alimente durante las transiciones. Esto explica por qué sus 'ganchos' llegan momentáneamente a 0.2V cuando la entrada baja, y no llegan a 0.45V cuando la entrada es alta.

Si reduce la frecuencia de entrada y aumenta los tiempos de transición, los efectos capacitivos se reducen y la forma de onda de salida se vuelve más simétrica. También tenga en cuenta que con Trise y Tfall establecidos en cero, LTspice hará que los tiempos de transición sean proporcionales al período total. Para controlar el tiempo de transición, debe establecer Trise y Tfall en valores específicos.

* ¡Gracias por todas tus respuestas! El último con el circuito detallado funciona bien! Mientras tanto, yo también probé varias combinaciones y me di cuenta de que el terminal base probablemente estaba "saturado" de tus respuestas anteriores. Aquí está el circuito modificado (tenía miedo de "perder" la resistencia del emisor por completo, ya que su opinión popular es que alguna resistencia del emisor proporciona "estabilidad" en los circuitos CE. Por lo tanto, la redujo a 30k. En la entrada funciona dando una buena onda cuadrada con 1K como @Ady Aka sugirió en su propuesta de circuito modificado. Pero también funciona si evitamos parte de la corriente con una resistencia de base a tierra como se muestra en el circuito. Por supuesto, esto reduciría la impedancia de entrada del circuito, pero aumentaría la estabilidad. Hace 3 décadas (tenía más radios de válvulas en ese momento) cuando hicimos un curso en transistores (High School) Recuerdo que nos dijeron: "Estabilice cualquier circuito de transistores eliminando el efecto de Vbe contra las fluctuaciones de temperatura" desperdiciando "parte de la corriente de entrada para tierra con resistencia de base a tierra (¡hasta 10 veces x Ib (corriente de base) se recomendó en ese entonces!), o para usar un valor más alto Re (resistencia de emisor) (que parecería BETA veces más grande si se ve desde el lado Base / entrada del circuito ) o ambos! En la vieja escuela, no sé si sigues esto con las tolerancias modernas de los transistores. . El propósito de este circuito es derivar un alto voltaje de programación Vpp para un microcontrolador. Por supuesto, me doy cuenta de que este circuito no se puede usar directamente, se debe verificar la impedancia de entrada para que no cargue el controlador.