Wie berechne ich diese Widerstände wirklich?

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Ich lerne darüber.

Ich möchte mich auf diese Schaltung konzentrieren

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich versuche R10 und R11 zu berechnen.

Ich möchte Ic = 10 mA. Der Transistor ist 2N2222A.

Dies ist ein Verstärker. Wenn ich verstanden habe, wie Verstärker funktionieren, möchte ich, dass sich Vc in der Mitte der Schiene befindet, damit der Verstärker einen maximalen Ausgangshub hat. Der Stromkreis wird von einer 9-V-Batterie gespeist, sodass die Mitte der Schiene = Vc = 4,5 V ist.

Also habe ich Rc wie folgt berechnet:

R.C.=V.C.C.- -V.C.E.ichC.

R.C.=9- -4,510×10- -3

R.C.=450 Ohm.

Ich habe Ib so berechnet:

ichC.=βichB.

β=225 für 10 mA

damit,

ichB.=44,44μEIN

Daher,

R.B.=V.C.C.- -V.B.E.ichB.

R.B.=9- -0,744,4444×10- -6

R.B.=186,750 Ohm.

Das Problem ist: Wenn ich das auf den Simulator lege, gibt es mir eine Vc von 4,24 V, fast in der Mitte der Schiene, aber nicht genau, und das Schlimmste ist, dass der Simulator mir eine Vbe = 0,562 V gibt.

Soweit ich weiß, benötigt dieser Siliziumtransistor 0,7 V, um zu funktionieren, und der Wert des Simulators zeigt nicht an, dass das Ganze wie erwartet funktioniert.

Wie werden diese Berechnungen wirklich durchgeführt, wobei Unterschiede von der Theorie zur realen Welt berücksichtigt werden?

DuckDucking
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Dies ist normal, da die Vbe-Spannung nicht konstant ist und sich mit dem Ib-Strom ändert. Außerdem ändert sich der Beta-Wert mit dem Ic-Strom. Außerdem hat jeder einzelne BJT für einen bestimmten Strom einen anderen Beta-Wert. Der Beta-Wert ändert sich auch mit der Temperatur und der Vce-Spannung. Um eine Vc-Spannung von genau 4,5 V zu erreichen, müssen Sie den Rb-Widerstandswert auf dem Tisch anpassen.
G36
SpaceDog - Die Konfiguration in Dan Mills Antwort ist der Transistorverstärker, mit dem Sie lernen können. Der Spannungsteiler R3 / 4 stellt die Basisspannung ein. Dies setzt die Emitterspannung auf vbe weniger. Dies stellt den Emitterstrom über R5 ein. Dies setzt den Kollektorstrom (Basisstrom als vernachlässigbar ignorieren), der die Kollektorspannung über R1 einstellt. Ihr üblicher Emitterverstärker wird in der Praxis erst verwendet, wenn er unvermeidbar wird, und wird dann nur von erfahrenen EEs verwendet. Behandeln Sie die Common-Emitter-Konfiguration als Schalter, vbe> 0,7 V ein, vbe <0,7 V aus.
Neil_UK

Antworten:

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Sie haben die Berechnungen korrekt durchgeführt, aber die gesamte Grundlage für die Berechnungen ist nur eine grobe Annäherung an das Transistorverhalten. Wie du siehst,V.B.E. ist nicht wirklich genau 0,7V (meistens) und die β ist nicht genau 225 (meistens).

Diese Art der Vorspannung reagiert sehr empfindlich auf Änderungen der Transistorparameter, so dass sie in der Praxis nicht häufig verwendet wird. Ein besseres Vorspannungsschema verwendet vier Widerstände mit einem Spannungsteiler für die Basisvorspannung und einem Widerstand vom Emitter zur Masse (für eine kleine negative Rückkopplung).

Elliot Alderson
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Vielen Dank. Ich kenne die Probleme, die diese Art von Schaltung hat. Ich verfolge nur alle Arten von Vorurteilen. Eine Frage ist: Funktioniert diese Schaltung in der Praxis mit den von mir berechneten Werten?
DuckDucking
@ SpaceDog Probieren Sie es aus und Sie werden sehen. Aber ja, es wird sicher die aktive Region funktionieren. Ich habe eine Frage, wo Sie einen Widerstand mit einem Wert von 186,750 kΩ kaufen können. In der realen Elektronik müssen Sie aufgrund der Komponententoleranz die Komponentenwerte nicht mit zu vielen signifikanten Stellen und Präzision berechnen.
G36
OK. Das war nur der genau berechnete Wert. Danke
DuckDucking
"Funktioniert diese Schaltung in der Praxis?" - Wenn Ihre "Praxis" 25 ° C Umgebungstemperatur bedeutet und Sie den Transistor mit b = 225 auswählen, dann ja. Wenn Sie diese Strecke in Alaska oder Texas "üben", wahrscheinlich nicht so gut, wie Sie es wünschen.
Ale..chenski
@ G36 nimm einen
Vorratswiderstand
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Sie haben die Berechnungen korrekt durchgeführt.

Ihr Biassing-Schema funktioniert jedoch nur mit einem Satz von Transistorparametern. Es ist sehr empfindlich gegenüber Beta-Schwankungen. Ein besseres Vorspannungsschema behält auch bei Transistorvariationen einen guten Vorspannungspunkt bei.

Eine stabilere ist unten gezeigt.

schematisch

simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab

Der 450-Ohm-Widerstand wird wie berechnet berechnet, ebenso wie der Basisstrom. Ich habe dann ungefähr 10x Ib, eine schöne runde 500uA, genommen und Widerstände berechnet, um mir bei diesem Strom einen Abfall von 700 mV und 3,8 V zu geben. Dieser stehende Strom überflutet Variationen in Ib mit Beta.

Da der Transistor versuchen möchte, etwa 0,7 V an der Basis zu halten, fungiert er als Verstärker, um zu versuchen, den Kollektor bei 4,5 V zu halten. R3 kann in zwei Teile zerlegt werden, wobei der Mittelpunkt gegen Masse entkoppelt ist, um die Wechselstromverstärkung wiederherzustellen.

Sie werden feststellen, dass ich nicht versucht habe, den Basisstrom vom R2 / 3-Teiler zuzulassen. Das ist absichtlich. Es zeigt, dass Sie bei einem stabileren Vorspannungsschema mit erheblichen Fehlern davonkommen und trotzdem einen funktionierenden Verstärker haben können. Mit zunehmendem Transistor Beta fällt der Basisstrom ab. Wenn Sie ein Schema haben, das mit einem Basisstrom von Null gut funktioniert, bedeutet dies, dass Ihr Design geändert werden kann, um einen wirklich guten Transistor zu verwenden, und es funktioniert weiterhin.

Eine noch stabilere Schaltung zeigt Dans Antwort. Sie können R5 oder einen Teil davon mit einem Kondensator umgehen, wenn Sie mehr Verstärkung als Rc / Re wünschen.

Neil_UK
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Sie verwenden diese Schaltung nicht in der realen Welt ....

Beta ist in echten Bipolartransistoren furchtbar schlecht spezifiziert (zum Beispiel ein zufälliges BC548-Datenblatt, das ich mir gerade angesehen habe, gibt Hfe als 110 (min), 800 (max) an und es wird mit der Temperatur und von Gerät zu Gerät variieren, also die Art und Weise beeinflussen, wie Sie versuchen, es zu tun, wird nichts Gutes als Ergebnis geben.

Weitaus häufiger wird ein Schema wie das folgende verwendet:

schematisch

simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab

Hier liefert der Emitterwiderstand eine negative Rückkopplung (sein IR-Abfall wird von der Basisspannung abgezogen), so dass Beta (sofern es ausreichend groß ist) größtenteils irrelevant wird. Im Allgemeinen nutzen reale Schaltungen in großem Umfang negative Rückkopplungen, um die Abhängigkeit von schlecht gesteuerten Dingen wie Geräten zu beseitigen Beta. Das andere schöne an dieser Schaltung ist, dass die Verstärkung (in erster Näherung) das Verhältnis von Rc zu Re ist.

Dan Mills
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Für einen Linearverstärker sind Sie richtig. Für einen einfachen Switch ist dieses Bias-Netzwerk durchaus akzeptabel, solange Sie daran denken, das Worst-Case-Beta in Betracht zu ziehen.
John R. Strohm
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@ JohnR.Strohm Für einen Switch möchten Sie jedoch normalerweise, dass das Gerät gesättigt ist. Unter diesen Umständen möchten Sie WEGEN mehr Basisstrom als Ie / Beta implizieren. Um einen BJT vollständig zu sättigen, sehen Sie eine effektive Beta von etwa 10!
Dan Mills