Tipps zur Analyse von Schaltkreisen mit Transistoren

Unten ist eine Schaltung von einem Hausaufgabenproblem, bei dem ich gebeten werde, die Betriebspunkte der drei Transistoren zu finden. Ich brauche Hilfe bei der Berechnung der Basisströme für die mit T2 und T3 bezeichneten Transistoren. Könnten Sie mir bitte einige Hinweise geben, wie ich diese Ströme finden kann?

Als erstes müssen Sie den Schaltplan mit einem logischeren Layout neu zeichnen. Stellen Sie die positive Leistung oben und die negative Leistung unten so ein, dass der Strom hauptsächlich über die Seite fließt. Ordnen Sie dann die Signale so an, dass ihr logischer Fluss (eher Ursache-Wirkung, nicht Stromfluss) so weit wie möglich von links nach rechts verläuft. Rückkopplungssignale sind insofern Ausnahmen, als sie rückwärts gehen sollten, da dies ihr Zweck ist.

Wenn Sie die Grundregeln des schematischen Layouts befolgen, werden nicht nur die Schaltkreise klarer, sondern Sie erkennen nach einer Weile allgemeine Teilschaltungen. Dies ist eine gute Sache, an die Sie sich gewöhnen müssen, und es wird Ihnen auch helfen, Unterstützung von anderen zu erhalten, die erfahrener sind.

Die Schaltung, wie Sie sie zeigen, sieht für mich wie ein Chaos aus, weil ich darüber nachdenken muss, was mit was verbunden ist und nicht einfach "sehen" kann, was los ist. In diesem Fall reicht es aus, das Ganze nur um 90 ° nach rechts zu drehen, um es zu reparieren:

Das Schreiben ist jetzt seitwärts, aber wir können die Schaltung aus dem Schaltplan leichter erkennen.

Da dies ein Hausaufgabenproblem ist, werde ich Ihnen nicht nur die Antwort geben. Ich würde jedoch mit einigen vereinfachenden Annahmen beginnen. Angenommen, alle Transistoren haben eine "hohe" Verstärkung. Analysieren Sie die Schaltung so, als hätte jede eine unendliche Verstärkung. Sie tun es natürlich nicht, aber der Unterschied zwischen einem Gewinn von 100 und unendlich sollte die Antwort nicht viel ändern. Gute Transistorschaltungen benötigen nur eine minimale Verstärkung von jedem Transistor und arbeiten bis zu einer unendlichen Verstärkung. Dies mag während des Entwurfs wie eine schwierige Belastung klingen, ist es aber wirklich nicht. Schauen Sie sich die meisten Transistor-Datenblätter an und stellen Sie fest, dass die minimale Verstärkung zwar angegeben ist, die maximale jedoch normalerweise nicht. Oder wenn ja, ist es ein ziemlich großes Vielfaches des minimalen Gewinns. Mit anderen Worten, echte Transistoren variieren stark in der Verstärkung, was ohnehin berücksichtigt werden muss.

Beachten Sie, dass sich logischerweise aus der Annahme einer unendlichen Verstärkung ergibt, dass der Basisstrom Null ist. Für einen ersten Durchgang, um zu sehen, was los ist, ist Ihr Modell der Transistoren, dass sie beispielsweise 600 mV von Basis zu Emitter abfallen und keinen Basisstrom aufnehmen. Sie sollten nun in der Lage sein, die Basisspannungen von T3 und T2 und daraus ihre Emitterspannungen, daraus ihre Kollektorströme und daraus die verbleibenden Spannungen herauszufinden.

Wenn Sie möchten, können Sie dies als Ausgangspunkt verwenden und Dinge modifizieren, die eine endliche Verstärkung annehmen, wie z. B. 50. Sie werden sehen, dass die verschiedenen Spannungen und Ströme nicht allzu unterschiedlich sein werden. Wenn diese Schaltung tatsächlich Transistoren mit einer garantierten Mindestverstärkung von 50 verwendet, stellen die beiden Sätze von Zahlen, die Sie erhalten, die Grenzen des Betriebsbereichs dar, wobei die meisten realen Instanzen irgendwo dazwischen liegen.

Da das OP diese Frage offenbar aufgegeben hat, sehe ich hier die Lösung.

Zunächst gehe ich davon aus, dass die Transistoren unter allen Bedingungen einen BE-Abfall von 0,6 V haben und dass ihr aktuelles Übertragungsverhältnis 100 beträgt. Ich gehe auch davon aus, dass der Zener "ideal" ist. Das heißt, die Spannung darüber beträgt immer 5,6 V, solange Strom durch sie fließt.

Daher können wir die Basis von T3 sofort als bei 4,4 V kennzeichnen. Auch der Emitter von T3 liegt bei 3,8V.

Die Schlüsselfrage ist, wie hoch die Spannung am Kollektor von T1 ist. Nennen wir es V _X. . Beachten Sie, dass der Emitterwiderstand von T2 als "virtueller" Widerstand in Reihe mit der Basis mit dem 100-fachen Wert oder 100 kΩ (immer noch durch den BE-Abfall zur Erde) betrachtet werden kann. Dies ist in Kombination mit dem 40-kΩ-Basiswiderstand funktional identisch mit dem 140-kΩ-Basiswiderstand von T1.

Daher können wir sagen, dass unabhängig davon, welcher Strom durch R1 fließt, derselbe Strom durch R3 fließt, 100 × dieser Strom durch T1 fließt und 102 × dieser Strom durch R2 fließt.

Wir können nun zwei Gleichungen aufschreiben und nach V _{X auflösen} :

I _R1 = (1,195 V - 0,6 V) / 140 kΩ = 4,25 uA

Daher beträgt der Kollektorstrom von T2 425 uA und der Kollektorstrom von T3 100/101 dieses Wertes oder 421 uA. Der Gesamtstrom durch den Zener beträgt 103 × I _R1 oder 438 uA.

ziemlich einfach, setzen Sie es in das Gewürz Ihrer Wahl und simulieren Sie ..