# Преобразователь 3.3В → 24В для входа TX01

## Назначение

Преобразователь уровня сигнала с GPIO микроконтроллера 3.3В (STM32F407) на дискретный вход 24В (TX01) с инверсией логики. Подходит для подключения ПЛИС/МК к промышленным входам 24В. [web:10]

## Схема

```text
            +24V (внешний источник)
   GPIO pin_10        │
     │               ┌┴┐
     │               │ │ R3 = 4.7kΩ
     │               └┬┘
     │                │
     │                ├──────────► TX01 (вход 24V)
     │                │
     └─[ 10kΩ ]─┬[B]  │
                │     │
               ┌┴┐ ┌──┴──┐
          R2   │ │ │  C  │
         100kΩ │ │ │ NPN │   Q1: BC547B / 2N2222A / 2N3904
               └┬┘ │  Q1 │
                │  │  E  │
               GND └──┬──┘
                │     │
               ─┴─   GND
               GND    │
                      │
     GND ─────────────┴──────────── GND (общий)
```

## Принцип работы

R1 (10kΩ) и R2 (100kΩ) образуют резистивный делитель напряжения на базе транзистора. [web:8]

- При GPIO = 3.3В на базе формируется около 3.0В (до открытия перехода база‑эмиттер). [web:8]
- При \(V_{BE} \approx 0.7В\) транзистор открывается и входит в насыщение, коллектор притягивается к GND. [web:8]
- Избыток напряжения рассеивается на делителе R1–R2. [web:8]

Выход TX01 подтянут к +24В через R3 (4.7kΩ):

- Когда транзистор закрыт, TX01 ≈ 24В (логическая 1 для входа 24В). [web:8]
- Когда транзистор открыт, TX01 ≈ 0.2В (насыщение, логический 0). [web:8]

## Таблица состояний

| GPIO PA5 | Транзистор | TX01   | Логика TX01 |
|----------|------------|--------|-------------|
| 0В       | Закрыт     | ~24В   | HIGH        |
| 3.3В     | Открыт     | ~0.2В  | LOW         |

Инверсия логики:

- LOW на GPIO → HIGH на TX01  
- HIGH на GPIO → LOW на TX01  

## Расчеты

Ток базы при GPIO = 3.3В:

\[
I_b = \frac{V_{in} - V_{BE}}{R1 + R2}
\]

\[
I_b = \frac{3.3V - 0.7V}{110k\Omega} \approx 24\ \mu A
\]

Ток коллектора (при подтяжке 24В через 4.7kΩ):

\[
I_c = \frac{24V}{4.7k\Omega} \approx 5.1\ mA
\]

Требуемый коэффициент усиления:

\[
\beta = \frac{I_c}{I_b} \approx \frac{5.1mA}{24\mu A} \approx 212
\]

Подходящие транзисторы (по \(h_{FE}\) в активном режиме, с запасом для насыщения): [web:8][web:9]

- BC547B: \(hFE \approx 200–450\) [web:8]
- 2N2222A: \(hFE \approx 100–300\) [web:9]
- 2N3904: \(hFE \approx 100–300\) [web:9]

## Назначение элементов

- R1 (10kΩ)  
  - Ограничивает ток базы.  
  - Формирует верхнее плечо делителя напряжения.

- R2 (100kΩ)  
  - Обеспечивает разряд базы при выключении.  
  - Не дает базе и GPIO «плавать».  
  - Ускоряет выключение транзистора.  
  - Формирует нижнее плечо делителя.

- R3 (4.7kΩ)  
  - Pull‑up к +24В для входа TX01.  
  - Ограничивает ток коллектора транзистора.  
  - Формирует уровень HIGH на входе 24В.

- Q1 (NPN: BC547B / 2N2222A / 2N3904)  
  - Работает как ключ в насыщении. [web:8][web:9]  
  - Коммутирует вход TX01 на землю.  
  - Обеспечивает развязку 3.3В GPIO и 24В линии.

## Особенности применения

- Требуется общий GND между STM32/ПЛИС и источником 24В. [web:10]
- Логика инверсная, это нужно учесть в прошивке. [web:10]
- Ток через вход TX01 ≈ 5 mА при 24В, что подходит для большинства промышленных дискретных входов. [web:8]
- Схема подходит для частот от единиц герц до десятков килогерц (ограничения по R1/R2 и паразитным емкостям). [web:8]