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Solución:
Odio agregar una respuesta aquí, especialmente porque el OP ni siquiera necesita una operación bidireccional. Pero el circuito está terriblemente diseñado (para entenderlo). Y la descripción sobre perros y colas no no ayudar, excepto quizás los alquimistas que intentan escribir fragmentos alegóricos y desconcertantes de su “arte”.
(Hay términos compartidos, desarrollados a lo largo del tiempo y utilizados en la electrónica para ayudar a comunicarse. Un “pull-down” podría ser un ejemplo. Pero han sobrevivido a la prueba del tiempo y se comunican utilizando la idea general de tirar de un nodo. , que no es difícil de comunicar cuando alguien pregunta y está tratando de aprender el término. Y se puede adaptar fácilmente para hablar de “tirar más fuerte”, por ejemplo, sin perder el significado. La idea de débil y fuerte se suele sostener , como es la idea de tirar, y estos se aplican fácilmente una vez que alguien ha adquirido las ideas de la ley de Ohm, voltaje, corriente y resistencia).
Una forma de usar un BJT para cambiar de nivel es usarlo en un modo de base común. Simplemente conecte la base a un riel y “tire hacia abajo” de su emisor. Puede colocar la resistencia en la base o en el emisor. Todo lo que queda por hacer es usar un pull-up en el colector. Dado que esperamos lograr un uso bidireccional, la resistencia se colocará en la base.
Aquí hay un ejemplo cuando se pasa de una salida lógica de $ 3 : textrm V $ a una entrada lógica de $ 5 : textrm V $:
simular este circuito: esquema creado con CircuitLab
Yendo en la otra dirección, es muy tentador utilizar un enfoque simétrico:
simular este circuito
Pero eso no funciona. ¿Por qué? Debido a que la base tiene $ 5 : textrm V $ disponible y el pull-up del colector está conectado a un voltaje más bajo, $ 3 : textrm V $. Esto significa que el diodo colector de base (que ya no se muestra comúnmente en el símbolo, aunque alguna vez fue cuando los BJT se hicieron de manera más simétrica) puede estar (y estará) polarizado hacia adelante. Entonces, cuando se supone que el BJT debe girarse apagado, en realidad no lo es. En cambio, hay un diodo polarizado hacia adelante atrapado entre $ 5 : textrm V $ y $ 3 : textrm V $ con dos resistencias para limitar la corriente. Entonces, la salida tendrá un valor medio por encima de $ 3 : textrm V $ pero tampoco del todo $ 5 : textrm V $.
La simetría falla.
Es fácil de arreglar. Podemos simplemente cambiar el voltaje base de nuevo a $ 3 : textrm V $:
simular este circuito
Y eso funciona.
Suponga que quiere hacer esto bidireccional. ¿Podrías usar dos de estos circuitos, uno para cada dirección?
simular este circuito
Y la respuesta es sí, puedes. De hecho, lo que hice fue simplemente reproducir ese circuito de cola de perro que presentó el OP. Es lo mismo. Pero ahora puedes ver la progresión que lo llevó. Y ya no es tan confuso como alguna extraña cosa de cola de perro entrecruzada. Son solo dos circuitos elaborados individualmente juntos en uno más grande.
Pero recuerdas el problema anterior con el incorrecto ¿circuito? ¿El hecho de que hay un diodo colector de base furtivo que hizo que el circuito funcionara incorrectamente? Este hecho debería recordarnos que todos los BJT también se pueden operar en un modo activo inverso. Hacerlo, especialmente con los diseños asimétricos modernos para sus colectores y emisores, significa que $ beta $ en un modo será diferente al otro (entre algunas otras diferencias). Pero lo hace no significa que no funcionan.
Entonces, ¿qué pasa si regresamos a nuestro primer circuito y simplemente agregamos ese pull-up adicional?
simular este circuito
¿Funcionaría esto? La respuesta es sí, de hecho funcionará. La única pregunta restante podría ser sobre qué dirección apuntar el emisor. Y aquí es donde una buena respuesta “depende”. Hay cuestiones de almacenamiento de carga a tener en cuenta, por ejemplo. (Y esta es una razón por la que hay una diferencia en el comportamiento del borde ascendente frente al comportamiento del borde descendente que se muestra en el gráfico del OP.) La respuesta dependerá de lo que le interese, ya que habrá consideraciones de borde ascendente frente a borde descendente y ninguna respuesta en particular siempre es correcta. Para mis propósitos aquí, voy a evitar alargar esto más y, en cambio, dejaré esa pregunta como algo para reflexionar. Es suficiente que este circuito funcione, independientemente.
Nota: El valor real de las resistencias utilizadas en los circuitos anteriores no implica que sean las únicas derecho valores a utilizar en alguna circunstancia particular. Por lo general, las salidas digitales pueden hundir más de $ 1 : textrm mA $ de la corriente de excitación y, normalmente, las entradas digitales se hundirán significativamente menos de $ 100 : mu textrm A $. Pero estas suposiciones pueden ser incorrectas para casos específicos. Sin embargo, no es difícil ajustar los detalles. Entonces, la idea básica aún puede aplicarse, aunque con cambios razonados en los valores de la resistencia.
Hay más pasos que uno podría tomar ahora. Y Trevor encontró un buen ejemplo de hacia dónde podría dirigirse. Lo incluiré aquí para capturar ese resultado. Vale la pena tenerlo. Los interesados pueden considerar los porqués y los por qué. Sin más explicaciones mías, disfruta de la adición de Trevor a continuación:
Este es un convertidor acoplado a emisor y, como tal, no necesita conexión a tierra.
NOTA: el etiquetado esquemático es un poco ambiguo. “Sistema 3V” y “Sistema 5v” son las señales lógicas. + 5V y + 3V son los rieles de suministro lógico.
Cuando tiras hacia abajo de cualquiera de los lados, bajas el emisor del transistor opuesto que lo enciende bajando la salida opuesta.
Los pull-ups internos manejan los estados lógicos altos.
Por cierto, el punto de tierra está IMPLÍCITO en ese esquema. Es cualquier cosa a la que se haga referencia a + 3V y + 5V.
Inspirado por la respuesta de Jonk, volví a dibujar el esquema de esta manera para hacerlo un poco “más claro”.
simular este circuito: esquema creado con CircuitLab
Pero, en realidad, R3 y R4 se pueden combinar y los dos transistores se convierten en un transistor bidireccional.
simular este circuito
Lo que prácticamente te lleva al mismo lugar que la respuesta de Jonk.
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