Das BJT-Differentialpaar auf dem Steckbrett geht in die Sättigung

Ich habe folgende Schaltung auf einem Steckbrett (zu Experimentierzwecken) aufgebaut und die Spannungen gemessen:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

IN+und IN-mit Masse verbunden sind, VCCbeträgt 10V.

Wie Sie sehen können, handelt es sich um ein Differentialpaar (mit 2N3904 und 2N3906), das mit einem Stromspiegel für die Umwandlung von Differential zu Single-Ended geladen ist. Der Eingang verwendet Q5 und Q6, um die Basisspannungen von Q1 und Q2 anzuheben, sodass sie eingeschaltet sind, selbst wenn IN+ und IN- geerdet sind. Die LTSpice-Simulation scheint zu bestätigen, dass die Schaltung funktioniert, aber auf einem Steckbrett ist Q5 gesättigt.

Ich habe folgende Dinge versucht, um zu versuchen, die Schaltung zu reparieren:

  1. Stattdessen wird die andere Seite des Spiegels mit einer Diode verbunden, aber dann würde Q6 gesättigt werden.
  2. Ersetzen von Q3 und Q4 durch Widerstände mit demselben Wert - dies schien beim Vorspannen zu helfen, aber das halbiert meiner Meinung nach die Verstärkung.
  3. Ersetzen von Q3 und Q4 durch einen anderen Transistor (2N2222) - das hat keinen Unterschied gemacht.

Ich hatte gehofft, dass es funktionieren würde, selbst wenn man die offensichtliche Nichtübereinstimmung der Parameter zwischen diskreten Transistoren berücksichtigt. Irgendwelche Ideen, was ich vermisse?

Ihre Messungen deuten darauf hin, dass Vbe von Q1 0,9 V beträgt. Das sollte Ihnen sagen, dass entweder mit Ihren Messungen oder mit Q1 etwas nicht stimmt.
Die Eingänge sind falsch herum beschriftet.
Ich finde 0,524 V anstelle von 0,2 V
Die DC-Verstärkung beträgt etwa 33 dB. Phase seltsam. Follower ~ ok. Werde Rechteckwellen ausprobieren.
Rechteckwelleneingang 5 kHz 2 mV pp (um 0 V) ​​... Ausgang 761 mV bis 866 mV, Verstärkung 47, Trise = 4 us, kein Überschwingen.
Die Anpassung zwischen den Transistoren ist wesentlich . Ich bin besonders misstrauisch gegenüber der Anpassung zwischen Q3 und Q4, aber jedes Transistorpaar in dieser Schaltung, außer Q12 und Q13, muss für einen ordnungsgemäßen Betrieb angepasst werden. Das heißt, Q1 und Q2 müssen übereinstimmen, Q3 und Q4 müssen übereinstimmen und Q5 und Q6 müssen übereinstimmen. Denken Sie daran, dass Temperaturunterschiede auch dann zu Fehlanpassungen führen, wenn die Transistoren bei Raumtemperatur identisch messen.
@ Antonio51 Ich habe diese Schaltung wieder aufgebaut, alles doppelt überprüft und habe immer noch 0,2 V am Q5-Emitter. Hast du die gleichen Transistoren verwendet?
@Hearth, ich weiß, aber ich würde trotzdem eine relativ gültige Operation erwarten, was jedoch passiert, ist sehr überraschend. Ich habe Q3 und Q4 durch angepasste Transistoren von MC3346P ersetzt, aber das hat keinen Unterschied gemacht.
@ user_1818839, stimme absolut zu, aber ich habe die Messung viele Male überprüft und bin auch überrascht, 0,9 V über Emitter-Basis von Q1 zu lesen. Ich habe auch die Transistoren ausgetauscht und überprüft, ob sie ordnungsgemäß funktionieren (und dass ich nicht versehentlich den Emitter dort angeschlossen habe, wo der Kollektor sein sollte und umgekehrt) mit einem Transistortester.
Messen Sie Vbe tatsächlich an Ort und Stelle, dh über b und e. Sie haben dort einige ziemlich kleine Basisströme, und ich wäre nicht überrascht, wenn eine 10-MOhm-Last (Ihr Messgerät) die Messungen stören würde, wenn alle diese Messungen von 0 V stammen würden.
@ user_1818839, hmm, ich habe auf ein anderes Messgerät umgestellt und im Moment scheinen die Spannungen ungefähr die gleichen zu sein, wie der Simulator vorhergesagt hat. Du hattest Recht, die Messung war falsch! Danke!
Prüfen Sie bei jedem Messgerät den Spannungsbereichswiderstand des anderen. Einige billige DMMs sind nur 1M und nicht 10M groß; Ich wette, der erste Meter war so einer.
@npnman - Ich habe die Transistoren 2N3905 (Beta 130) und 2N2222 (Beta 200) wie Sie verwendet. Aber wie gewohnt nur im Simulator Microcap 12. Benötigen Sie meine Simulation?
@Antonio51, danke. Keine Notwendigkeit für die Simulation, da das Problem auf eine schlechte Messung zurückgeführt wurde, aber vielen Dank für Ihre Hilfe, Sie sind großartig! :-)
Falls sinnvoll, habe ich auch getestet, Q5-Q6 durch BF245 zu ersetzen. Höhere Eingangsimpedanz (10 Meg), aber Offset 600 mV. Gleiche Open-Loop-Verstärkung, 138-kHz-Bandbreite.

Antworten (1)

Wie @user_1818839 im Kommentar erwähnte, gab es einen Messfehler, den ich gemacht habe. Die 0,9 V über Emitter-Basis von Q1 sind einfach nicht von dieser Welt und hätten mich vor dem Posten zweimal zum Nachdenken bringen sollen - Lektion gelernt :-)

Jeder bestimmte Grund, den Sie gewählt haben 22 k Ω Widerstände? Diese werden das Ganze mit diesen Darlington-Eingängen einfach herunterziehen. Außerdem haben Sie keinen Platz, an dem der Strom aus dem von den Kollektoren besetzten Knoten austreten kann Q 4 Und Q 6 . Ist das beabsichtigt?
jonk@, danke der Nachfrage. Was ich hier tue, ist der Versuch, einen Verstärker ähnlich dem LM386 zu bauen, indem ich diskrete Transistoren verwende und auch ein bisschen mit Differenzialpaaren herumspiele. In LM386 verwenden sie 50k-Widerstände, um meiner Meinung nach zwei Dinge zu tun: 1. Bereitstellen eines Pfads für den Fluss des Basisstroms. 2. Stellen Sie die Eingangsimpedanz auf 50k ein. Ich hatte 22.000 herumliegen, also habe ich sie vorerst ausgewählt. Was meinst du mit "sie werden das ganze Ding runterziehen"?
Was den "keinen Platz für den Strom" betrifft, meinen Sie vermutlich Q4 und Q2 (Q6 verschiebt die Spannung nach oben, entschuldigen Sie das kleine und verwirrende Diagramm) und mit dem "Strom" meinen Sie den reflektierten Kleinsignalstrom zurück durch Q4 und Kleinsignalstrom aus Q2? In diesem Fall ist mir bewusst, dass dies ein Problem ist und dass ich diesen Knoten in der nächsten Phase mit einer Art gemeinsamen Emitter verbinden muss (im Moment treibt die Tatsache, dass der Strom nirgendwo hingehen kann, ziemlich viel an Q2 bis zum Rand der Sättigung).
Ihr Schaltplan erkennt das nicht π -Struktur, die im LM386 (oder LM380 ) verwendet wird. Keine Widerstände zur Verstärkungseinstellung zwischen den Emittern. Ich nehme an, das hat mich auch ein bisschen abgeschreckt. Es hilft also, jetzt zu wissen, worum es geht. Mit "das Ganze nach unten ziehen" meinte ich, dass die Widerstände so niedrig sind, dass die Basisströme keinen großen Abfall ergeben können. Aber dann ist das ein LM386. Mein Fehler.
Und ja. Es fiel mir schwer zu lesen, welcher BJT mit welchem ​​Label gekennzeichnet war. Auch da mein Fehler. Und okay. Das ist Erklärung genug. Eine letzte Anmerkung: Sie sollten etwas „Designarbeit“ leisten, wenn Sie „diskret“ vorgehen wollen. Die BJT-Variation ist groß und die Reaktion auf die Temperatur variiert ebenfalls, obwohl ich zugebe, dass viele Probleme unter den NFB-Teppich gekehrt werden können. Aber ich würde wahrscheinlich etwas nachdenken wollen, bevor ich einfach etwas nehme, das wie eine halbwegs verhaltensbezogene Kopie aus einem Datenblatt aussieht. Verstehen Sie im Detail, was der Strom im 15k-Widerstand bewirkt und wohin er fließt und warum?
Ich denke, ich werde nicht mit genau der gleichen Struktur wie in LM386 gehen. Ich dachte mir, dass ich mit dieser Grundstufe zu etwas kommen sollte, das wie ein Operationsverstärker aussieht / funktioniert. Diese Stufe mit 1 mA bei 10 V Vorspannung hat einen gm von ungefähr 20 ms. Unter der Annahme einer frühen Spannung von 50 V für PNP und 100 V für NPN sollte eine Verstärkung von etwa 20 ms * (250 k || 100 k) > 1000 V / V vorliegen, was für eine erste Stufe nicht schlecht ist.
Was die Variation betrifft, so ist mir bewusst, dass sie mit diskreten Teilen nicht so gut ist wie ein IC, was auch immer ich tue. Dennoch kann ich in Zukunft angepasste Transistor-Arrays verwenden, um die meisten Fehlanpassungen zu beseitigen. Ich habe vor, mich später darum zu kümmern, denn jetzt möchte ich ein erstklassiges Design haben. Und nein, ich kann nicht sagen, dass ich verstehe, wie der 15k-Widerstand im LM386 seine Verstärkung einstellt oder warum er mit dem Ausgang verbunden ist. Es sieht für mich kontraintuitiv aus. Andererseits habe ich nicht viel darüber nachgedacht, da ich mich für einen anderen Ansatz entschieden habe - Haufen Follower, zweite Gain-Stage, AB-Out-Stage und fertig :)
Erwägen Sie dann, diese Diskussion über den LM380 zu lesen . Da sind vielleicht ein paar nützliche Leckerbissen dabei. Sie müssen seine Funktionsweise wirklich verstehen (es ist fast die gleiche wie beim LM386). Die Verstärkung wird nicht extern eingestellt, wie es bei einem Operationsverstärker der Fall wäre. Apropos, jetzt weiß ich nicht mehr, ob Sie sich für einen Leistungsverstärker mit fester Verstärkung oder einen Operationsverstärker entscheiden. Scheint wie ein bewegliches Ziel von dem, was Sie gerade geschrieben haben.
Es gibt auch einen diskreten Schaltplan für einen Operationsverstärker, den 741 . Sie müssen das Set nicht kaufen. Sie können dort einfach das Handbuch lesen und die Teile kopieren und das versuchen. Dieses Design enthält einige wesentliche Neugestaltungen, die meiner Meinung nach in Ihrem Fall sehr wichtig sind. Es braucht ein bisschen mehr als „Kopieren und Einfügen“, um diskrete Designs in eine gute Form zu bringen.
@jonk: vielen Dank für den Hinweis auf zusätzliche Materialien! Ich werde sie mir sicher durchlesen.
Das BJT-Differentialpaar auf dem Steckbrett geht in die Sättigung
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