资产监测设备中三极管做电平转换电路，数据传输速率受到限制问题

Posted 2021-10-02 瑞奇Ricky

近期笔者在做资产监测设备的优化培训，对于新入职的同事来说，如何提升对产品了解的效率。除了产品性能、外观。市场的介绍外，还有对该设备常见问题进行总结。

资产监测设备简介：
资产监测设备是利用物联网无线传感技术对运输中的资产进行监测。包括资产的实时位置、运动状态等。例如在运输易碎物品过程中，可通过安装资产监测设备，对货物的运输路线、运输速度进行监测、当资产监测设备被恶意拆除或货物受到撞击，该设备也会自动报警。帮助用户了解运输中货物的真实状况。

对于资产监测设备，目前我们用的通讯模块基本都是低电压1.8V域的，而连接的MCU大部分都是3.3V域，这样通信电平不匹配，就需要加电平转换电路，而三极管电平转换电路是一个低成本的转换电路。
本文就针对三极管电平转换电路分析下，传输速率受到限制的原因以及如何解决：

主要是由于三极管的极间电容的原因。 假设我们需要传输 1Mbps 的信号， 这样每一 bit 位的时间就是 1us。假设我们传输一个 bit 位“1” ， 从一个 bit 位的时间上看就是高电平的持续时间就应该是要满足 1us。 现在由于电容的原因， 导致了上升和下降沿的延时， 从而高电平持续时间远远小于 1us。 这样就不能传输 1Mbps的速率， 从而说速率受限。
归根揭底是极间电容，时域上，我们看电容是延时；频域上，我们看电容是旁路高频分量。
既然知道原因了，就需要设计解决，我们可以在三极管基极上面并联一个电容C40

当需要开的时候，通过C40的电容特性，可以通过C40给三极管的极间电容快速充电，达到快速开启，当需要关的时候，三极管极间电容又会通过C40快速放电，达到快速关闭，这样就实现了加速开关的需求，提高了传输速率，这个电容在电路上也叫做加速电容。

同样从事物联网监测设备开发的人员，在遇到类似问题时可参考该文档，为后期的工作提供思路。
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