Cambiar una señal de 3.3V a una señal de 5V usando un transistor BJT

He vuelto a dibujar su esquema, porque me gusta ver más suministros de "voltaje positivo" en la parte superior, suministros de voltaje "menos positivos" más abajo y tierra en la parte inferior.
El caso de una entrada lógica baja (0v) está a la izquierda, el caso de una entrada lógica alta (+3.3v) está a la derecha.
La fuente lógica que proporciona la lógica baja (a la izquierda) tendrá que trabajar en ello, porque debe absorber corriente tanto del suministro de 3.3v como del suministro de 5v. El emisor del transistor es llevado a cero voltios por esa fuente lógica. La base del transistor no tiene más remedio que seguir, y es aproximadamente 0.65v más alta. Flujos de corriente de base considerables (alrededor de 1,2 mA). La corriente asegura que el transistor esté fuertemente saturado. esta tan saturadoese voltaje del colector en realidad cae por debajo del voltaje base y proporciona una lógica baja en la salida. La corriente del colector es de 0,72 mA. Muchos circuitos de transistores saturados permiten que la corriente del colector sea diez o veinte veces mayor que la corriente base, pero no en este caso: no se requiere ganancia de corriente del transistor (en realidad, menos de uno). No se muestra la corriente que podría fluir desde la salida lógica de 5v. Esa corriente debe fluir a través del transistor y el controlador de entrada también debe absorberla.

^{simule este circuito : esquema creado con CircuitLab} A la derecha, muestre el caso en el que la entrada lógica está en su "estado alto", hasta 3.3v. En este caso, la base y el emisor se mantienen al mismo voltaje. La unión base-emisor del transistor no tiene caída de voltaje como antes, por lo que no puede fluir corriente base a través de la resistencia de 2.2K. El transistor está APAGADO . Como está apagado, no fluye corriente de colector. La resistencia del colector se deja sola para llevar la salida hasta +5v.

Responda a su pregunta (1): La base está en 0.65v. Los 3.3v deben suministrar corriente a través de la resistencia de 2.2k, ya que la base del transistor está siendo arrastrada hacia abajo por la fuente lógica que proporciona la "entrada lógica 0".
Respuesta a su pregunta (2): Sí, un choque. Esa "entrada lógica 0" está trabajando duro para reducir el emisor del transistor a 0v.
Respuesta a su pregunta (3): Ejecute la ley de voltaje de Kirchoff alrededor del bucle base-emisor del esquema (derecha). Todo es a 3.3v. No puede haber voltaje entre la base y el emisor. Eso obliga al transistor a "apagarse".
Respuesta a su pregunta (4): Depende de lo que esté conduciendo. Este circuito tiene una amplia libertad para elegir estos valores. No será rápido, porque sus valores son altos. Si los baja, la pobre fuente lógica de 3.3v debe trabajar aún más. Si la salida lógica de 5v debe impulsar una carga significativa, esa fuente lógica de 3.3v también debe absorber su corriente.

Puede resultarle instructivo hacer algunos experimentos con un LED, una resistencia, una batería y un multímetro...

Un LED es un diodo. Similar a la unión base-emisor de su transistor. Cuando se enciende un diodo, tiene una caída de voltaje constante a través de él. (No exactamente, pero a menudo asumimos que lo hace para el análisis y demás).

Así que hablemos de un LED que tiene una caída de tensión directa de 1,8 V. Si aplica menos de 1,8 V a través de él, no se encenderá. Si aplica más de 1,8 V a través de él, se encenderá y mantendrá 1,8 V a través de él.

Ahora, no puedes hacer esto solo con el LED. Porque si lo hace, el LED permitirá que pase tanta corriente que se calentará y se quemará. Este es el propósito de una resistencia limitadora de corriente.

Así que ahora piense en un LED en serie con una resistencia, digamos 1K ohmios. Nuevamente, si aplicamos menos de 1.8V a través de él, el LED no se encenderá. Y, de nuevo, si le aplicamos más de 1,8 V, el LED se encenderá y la resistencia limitará la corriente. La diferencia entre el voltaje de la batería y la caída de voltaje del LED es el voltaje en la resistencia. A partir de eso, puede calcular la cantidad de corriente que fluye.

Esto también se aplica al transistor. Su transistor bipolar NPN típico necesitará aproximadamente 0,65 V en la unión base-emisor (la base es más positiva) para encenderse y permitir que fluya la corriente del colector. Si aplica menos de 0,65 V, el transistor no se encenderá. Si aplica más de 0,65 V, el transistor se encenderá y la diferencia entre la caída de voltaje (0,65 V) y el voltaje aplicado será el voltaje que caerá la resistencia limitadora de corriente.