Chronisz tranzystor NPN przed ujemnym napięciem emiter-baza?

Mam obwód, który przekształca sygnały polaryzacji 5 V RS-232 (logiczne 0 = + 5 V, logiczne 1 = -5 V) na 3,3 V polaryzacja TTL (logiczne 1 = 3,3 V, logiczne 0 = 0 V) ​​przy użyciu tranzystora BC548.

Tworzy bramkę NOT, więc gdy wyjście RS-232 jest wysokie, pociąga to wyjście za niskie i odwrotnie.

Dla porównania, urządzenie RS-232 (odbiornik GPS) transmituje z prędkością 9600 bps i jest podłączone do UART Raspberry Pi.

Mój obwód wygląda następująco:

Jednak ta konfiguracja powoduje, że tranzystor widzi napięcie -5 V na złączu baza-emiter z powodu ujemnego napięcia wejścia RS-232. BC548 ma maksymalną wartość Vbe wynoszącą -6V, ale chciałbym chronić tranzystor, minimalizując wszelkie ujemne napięcia na złączu baza-emiter.

Po kilku poszukiwaniach natknąłem się na post na forach Raspberry Pi, który sugeruje następujący obwód w celu ochrony tranzystora przed ujemnym napięciem:

Zbudowałem obwód i wydaje się, że odnosi sukces: najniższe napięcie Vbe wynosi około -0,5 V. Mój multimetr cyfrowy aktualizuje się tylko około 5 razy na sekundę i nie mam oscyloskopu, aby lepiej widzieć rzeczy, ale wcześniej pokazywał najniższe napięcie Vbe przy około -5V.

Moje pytania są następujące:

1. Dlaczego dioda jest umieszczona tam, gdzie jest? Jeśli zinterpretuję wszystko poprawnie, oznacza to, że najniższe Vbe byłoby takie samo jak przedni spadek diody i że przepływałby prąd z ziemi przez rezystor R1 do ujemnego napięcia RS-232 pin. Czy nie ma większego sensu umieszczanie diody między wejściem RS-232 a R1 lub między R1 a tranzystorem Q1, aby zablokować jakikolwiek przepływ prądu do pinu?

2. Schemat mówi o użyciu szybkiej diody 1N4148, której użyłem. Czy jest jakaś wada korzystania z 1N4001 zamiast 1N4148? 9600 bps oznacza, że ​​każdy bit ma długość około 100uS, a 1N4001 ma typowy czas odzyskiwania wstecznego 2uS. 1N4148 ma typowy czas odzyskiwania wstecznego 4nS - wyraźnie, że 1N4148 jest szybszy przy przełączaniu, ale czy to naprawdę robi różnicę w tym kontekście?

Dioda znajduje się w najlepszej pozycji i jest odpowiedniego typu.

Przewodzi, gdy wejście jest ujemne, tak samo jak baza tranzystora przewodzi, gdy wejście jest dodatnie. Rezystor 47K stanowi około 1/10 normalnego obciążenia RS-232 . Można również zablokować napięcie, ale wtedy skok -100 V (powiedz ESD) może zniszczyć 1N4148 i złamać złącze EB, powodując nieodwracalne uszkodzenie.

Również 1N4148 jest odpowiednią diodą dla tego zastosowania. To „dioda przełączająca”, niska pojemność i szybki powrót do tyłu. 1N4001 prawdopodobnie również działałby dobrze, przynajmniej przy niskich prędkościach transmisji. Do oceny 200mA oznacza, że nawet jeśli bardzo wysokiego napięcia miały pojawić się na wejściu tranzystor jest w pełni chronione, przynajmniej aż do łuków oporowych nad ,.