Переключение тока с помощью NPN-транзистора и P-MOSFET

Вы можете просто использовать PMOS и использовать вывод, переключаемый с низкого выходного сопротивления на высокое (например, вход), чтобы включать/выключать его:

Резистор 10 кОм удерживает полевой транзистор в выключенном состоянии, когда сигнал ON-OFF остается плавающим (т. е. ваш вывод является входным/высоким импедансом)
. Затем, когда на выводе низкий уровень, затвор притягивается к земле, и полевой транзистор включается. Вы должны убедиться, что P-ch MOSFET, который вы используете, имеет достаточно низкое значение V _gs(th) (пороговое значение напряжения включения - некоторые из них могут быть довольно высокими), поэтому вам нужен MOSFET с «логическим уровнем».

Моделирование:

Когда на входе высокий уровень, переход база-эмиттер Q1 будет смещен в прямом направлении. Это создаст большой ток коллектора в Q1, и напряжение коллектора будет почти равным земле (около 0,2 В для большинства транзисторов — см. техпаспорт).

Когда это произойдет, ворота M1 быстро опустятся через Q1. Ворота M1 будут рядом с землей, а исток подключен к Vcc. P-канальный МОП-транзистор включен, когда затвор ниже истока на порог, указанный в техническом описании. Итак, M1 теперь включен, и это фактически небольшой резистор (см.$R_{ds_on}$в техпаспорте).

Теперь цифровой вход имеет высокий уровень, а выход эффективно подключен к Vcc. Это противоположно тому, что вы хотите.

Теперь цифровой вход становится низким. Переход база-эмиттер Q1 больше не смещен в прямом направлении, поэтому через Q1 не может протекать коллекторный ток. Так как коллектор подключен через R2 к Vcc, напряжение коллектора будет Vcc. Источником M1 также является Vcc для другого 0 В - M1 выключен, фактически открытый переключатель.

На данный момент ваш выход не 0 В, он просто плавающий. Вы можете подключить выход к подтягивающему резистору, если вам нужно, чтобы он был 0 В. Однако это не всегда необходимо.

То, что у вас есть на самом деле, довольно распространено, и это называется выходом с открытым стоком . Эквивалент BJT называется выходом с открытым коллектором . Однако обычно это делается с N-канальными или NPN-устройствами. Это позволяет другому концу добавить подтягивающий резистор, и нет причин, по которым он должен быть подключен к Vcc; он может быть подключен к другому напряжению.

Наконец, вы спросили о R2. В этом нет ничего плохого, но это означает, что M1 не выключается так же быстро, как включается. Причина в том, что затвор полевого МОП-транзистора выглядит как конденсатор для схемы, управляющей им. Если посмотреть на условное обозначение, то оно даже похоже на конденсатор. Требуется некоторое количество тока, чтобы изменить напряжение на конденсаторе, и чем больший ток вы можете пропустить, тем быстрее это может произойти. Q1 обеспечивает путь с более низким импедансом для тока, чтобы включить M1, в то время как R2 представляет путь со значительно более высоким импедансом для выключения M1. Это не проблема, если вам не нужно переключаться на высокой скорости.