Выходные потенциалы схемы сдвига уровня могут быть отрицательными

ON Semiconductor MMBT2369L MMBT3640

Для питания цифровых систем требуется много разных напряжений. Память питается напряжением 1.8 В, для работы I2C и ПЛИС требуется напряжение 3.3 В, микроконтроллеры работают от 5 В, а ПЗС-датчикам изображения необходимы напряжения от –9 до 8 В. Параметры импульсов синхронизации каждого устройства должны соответствовать его рабочему напряжению.

Схему сдвига, показанную на Рисунке 1, можно использовать для установки верхнего и нижнего логического уровня входных импульсных сигналов, включая отрицательные напряжения. Это свойство удобно для устройств, которым требуется отрицательное напряжение, таких как приборы с зарядовой связью (ПЗС). Хотя выходные импульсы схемы инвертированы относительно входных импульсов, на функцию устройства эта инверсия не влияет.

Эта простая и быстродействующая схема может сместить уровни входных импульсов как к положительным, так и к отрицательным значениям.
Рисунок 1. Эта простая и быстродействующая схема может сместить уровни входных
импульсов как к положительным, так и к отрицательным значениям.

Схема сдвига уровня содержит быстродействующие переключающие транзисторы Q1 и Q2. Для получения необходимых амплитудных параметров выходных импульсов пользователь выбирает верхнее и нижнее значения смещенных уровней, представляющие собой постоянные напряжения, поданные на эмиттеры транзисторов, Элементы C1, R1, D1,C2, R2 и D2 поддерживают напряжения на базах Q1 и Q2 близкими к напряжениям их эмиттеров.

Поскольку частота синхронизации памяти и ПЗС обычно высока, емкости конденсаторов C1 и C2 можно выбрать достаточно небольшими, чтобы исключить прохождение низкочастотных помех. Для измерений в схеме на Рисунке 1 на нее подавался 20-мегагерцовый сигнал (Таблица 1), поэтому использовались конденсаторы C1 и C2 емкостью 100 пФ. При низком уровне входного импульса включается транзистор Q1, а Q2 выключается, и на выходе устанавливается напряжение, близкое к верхнему потенциалу смещения. Когда уровень входного импульса высокий, транзистор Q1 выключается, а Q2 включается, и выходное напряжение сдвигается к нижнему потенциалу смещения, даже если этот потенциал отрицательный относительно земли.

Таблица 1. Входные и выходные импульсы
Верхний/нижний
уровни
смещения
(В)
Входные
тактовые
импульсы
(В)
Выходные
тактовые
импульсы
(В)
3.3/0 0/5 3.3/0
20/10 0/5 20/10
–5/–10 0/5 –5/–10
2/–4 0/5 2/–4

Из-за высокой скорости переключения схемы выводы компонентов должны быть насколько возможно короткими, чтобы их индуктивность была минимальной. Это предостережение особенно актуально для выводов конденсаторов C3 – C6, идущих к эмиттерам соответствующих транзисторов и к слою земли или земляной шине.

Материалы по теме

  1. Datasheet Avago HSMS-280x
  2. Datasheet ON Semiconductor MMBT2369L
  3. Datasheet ON Semiconductor MMBT3640

EDN

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Inverting level-shift circuit has negative potential

Изготовление 1-4 слойных печатных плат за $2

Биполярные транзисторы - BJT NPN HIGH SPD SW
ТаймЧипс
Россия
MMBT2369L
Fairchild
по запросу
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя