नकारात्मक आधार-उत्सर्जक वोल्टेज से एनपीएन ट्रांजिस्टर की रक्षा?

Question

मेरे पास एक सर्किट है जो 5V RS-232 ध्रुवीयता संकेतों (तार्किक 0 = + 5V, तार्किक 1 = -5V) को एक BC548 ट्रांजिस्टर का उपयोग करके 3.3V TTL ध्रुवता (तार्किक 1 = 3.3V, तार्किक 0 = 0V) को परिवर्तित करता है।

यह एक गेट नहीं बनाता है ताकि जब RS-232 आउटपुट अधिक हो, तो यह आउटपुट को कम और इसके विपरीत खींचता है।

संदर्भ के लिए, RS-232 डिवाइस (एक जीपीएस रिसीवर) 9600bps पर संचारित हो रहा है और रास्पबेरी पाई के UART से जुड़ा है।

मेरा सर्किट इस तरह दिखता है:

हालाँकि, इस कॉन्फ़िगरेशन का परिणाम RS-232 इनपुट के नकारात्मक वोल्टेज के कारण बेस-एमिटर जंक्शन पर -5 वी के वोल्टेज को देखकर ट्रांजिस्टर में होता है। BC548 में अधिकतम Vbe -6V है, लेकिन मैं बेस-एमिटर जंक्शन पर किसी भी नकारात्मक वोल्टेज को कम करके ट्रांजिस्टर की सुरक्षा करना चाहता हूं।

कुछ खोज के बाद मैं रास्पबेरी पाई मंचों पर एक पोस्ट पर आया, जो ट्रांजिस्टर को नकारात्मक वोल्टेज से बचाने के लिए निम्नलिखित सर्किट का सुझाव देता है:

मैंने सर्किट का निर्माण किया है और यह सफल प्रतीत होता है: सबसे कम Vbe वोल्टेज -0.5V के आसपास होता है। मेरी डिजिटल मल्टीमीटर केवल 5 बार प्रति सेकंड के बारे में अपडेट करता है और चीजों को अधिक स्पष्ट रूप से देखने के लिए मेरे पास एक आस्टसीलस्कप नहीं है, लेकिन यह पहले लगभग -5 वी पर सबसे कम Vbe वोल्टेज दिखाता था।

मेरे सवाल ये हैं:

1. डायोड को क्यों रखा गया है, यह कहां है? अगर मैं चीजों को सही ढंग से व्याख्या करता हूं, तो इसका मतलब है कि सबसे कम Vbe डायोड की फॉरवर्ड ड्रॉप के समान होगा और नकारात्मक आरएस -232 पिन में अवरोधक R1 के माध्यम से जमीन से करंट प्रवाह होगा। क्या RS-232 इनपुट और R1 के बीच या R1 और ट्रांजिस्टर Q1 के बीच डायोड को रखने का अधिक अर्थ नहीं होगा, ताकि पिन में किसी भी वर्तमान प्रवाह को अवरुद्ध किया जा सके?

2. योजनाबद्ध 1N4148 हाई-स्पीड डायोड का उपयोग करने के लिए कहता है, जिसका मैंने उपयोग किया है। क्या 1N4148 के बजाय 1N4001 का उपयोग करने का कोई नुकसान है? 9600bps का मतलब है कि प्रत्येक बिट लगभग 100uS लंबा है और 1N4001 में 2uS का विशिष्ट रिवर्स रिकवरी समय है। 1N4148 का 4nS का एक विशिष्ट रिवर्स रिकवरी समय है - स्पष्ट रूप से 1N4148 स्विचिंग में तेज है लेकिन क्या वास्तव में इस संदर्भ में कोई फर्क पड़ता है?

Answer 1

डायोड सबसे अच्छी स्थिति में है, और एक उपयुक्त प्रकार का है।

यह इनपुट के नकारात्मक होने पर आयोजित करता है, इनपुट पॉजिटिव होने पर ट्रांजिस्टर बेस का संचालन करता है। 47K अवरोधक एक सामान्य RS-232 लोड के बारे में 1/10 है । कोई भी वोल्टेज को अवरुद्ध कर सकता है, लेकिन फिर एक -100 वी स्पाइक (ईएसडी कहते हैं) 1N4148 को तोड़ सकता है और ईबी जंक्शन को तोड़ सकता है, जिससे अपरिवर्तनीय क्षति हो सकती है।

इसके अलावा, 1N4148 इस एप्लिकेशन के लिए एक उपयुक्त डायोड है। यह "स्विचिंग डायोड", कम धारिता और तेजी से रिवर्स रिकवरी है। 1N4001 भी संभवत: ठीक काम करेगा, कम से कम धीमी बॉड दरों पर। 200mA रेटिंग का मतलब है कि भले ही एक बहुत ही उच्च वोल्टेज थे, इनपुट ट्रांजिस्टर पूरी तरह से सुरक्षित है पर प्रकट करने के लिए कम से कम ऊपर बाधा आर्क्स जब तक पर अधिक ,.

Comments

अति उत्कृष्ट। धन्यवाद। क्या RS-232 इनपुट और R1 के बीच दूसरा 1N4148 ("D2") डालने का कोई नुकसान होगा, ताकि ट्रांजिस्टर को किसी भी नकारात्मक वोल्टेज को देखने से रोका जा सके? यदि D2 आपके द्वारा वर्णित स्थिति में विफल हो जाता है, तो D1 अभी भी R1 के माध्यम से RS-232 पिन को करंट की आपूर्ति कर सकेगा। यह भी ट्रांजिस्टर की रक्षा नहीं करेगा?

— heypete

यदि केबल लंबी और बॉड दरें ऊंची होती हैं तो यह निश्चित रूप से थोड़ा नुकसान का कारण हो सकता है, क्योंकि केबल कैपेसिटी -0.5 के बजाय -5 या -10 को चार्ज हो जाएगी, लेकिन इसके अलावा, यह निश्चित रूप से एक उचित दृष्टिकोण है। RS-232 के बाद से '1' (-V) में, यह ट्रांसमीटर अंत में बिजली बचा सकता है।

— स्पेह्रो पेफानी

कुल केबल की लंबाई लगभग 10 मीटर है और बॉड्रेट केवल 9600 एमबी है, इसलिए उम्मीद है कि केबल समाई एक मुद्दा नहीं होगी। यदि यह काम नहीं करता है, तो कोई बड़ी बात नहीं है, लेकिन मैं यह सुनिश्चित करना चाहता था कि मैं एक ऐसी स्थिति पैदा नहीं करूंगा जो एक भयावह विफलता हो सकती है (जैसे कि ईएसडी परिदृश्य जो आपके द्वारा वोल्टेज-अवरुद्ध डायोड के लिए उल्लेख किया गया है)।

— heypete

परिशिष्ट: D2 स्थापित चीजों के साथ काम ठीक लगता है और Vbe मेरे मीटर के अनुसार या तो शून्य या सकारात्मक है। आपकी मदद के लिए पुनः शुक्रिया।

— heypete

आगे का परिशिष्ट: ऐसे चिप्स मौजूद हैं जो RS-232-से-TTL रूपांतरण को बेहतर, अधिक नियंत्रित तरीके से करते हैं और सस्ते और छोटे होते हैं। उदाहरण के लिए, MAX3232 को केवल कुछ छोटे बाहरी कैपेसिटर की आवश्यकता होती है और इस मुद्दे को काफी शान से हल करता है।

— 13