Die Spannungsteilervorspannung (BJT) führt zu einem enormen Spannungsabfall am Kollektorwiderstand. Warum?

Ich habe schon nach ähnlichen Fragen gesucht, aber keine gefunden. Grundsätzlich bin ich neu in der Analyse elektronischer Schaltungen und nachdem ich den Vortrag meines Professors verfolgt und im Internet nachgesehen hatte, fand ich heraus, dass die folgende Schaltung (bitte beachten Sie, dass die Spannungsquelle oben eine Spannungsleitung "ersetzen" soll, da Ich habe keine Ahnung, wie ich es zeichnen soll)

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

kann unter Verwendung von Thévenins Äquivalent als ungefähr gelöst werden

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung

mit

R T H = R 1 ∥ R 2 ≈ 2.3 k Ω , v B B = R 2 R 1 + R 2 v S ≈ 9.23 v .

Unter der Annahme von FAR-Betriebsbedingungen (mit einem Spannungsabfall zwischen der Basis und dem Emitter von etwa 0,7 V) laut meinen Berechnungen

v B B − ICH B R T H − v B E − ICH E R e = 0 ⇒ ICH B = v B B − v B E R T H + ( 1 + β ) R e .

Nehmen wir weiter an, dass Beta = 100 ist; Dann,

ICH B ≈ 82 μ A , ICH C ≈ β ICH B ≈ 8.20 M A .
Aber für mich sieht diese Strommenge durch einen 2700-Ohm-Widerstand einfach verrückt aus, da dies zu einem Spannungsabfall von 22 V an Rc führen würde, während die Spannungsquelle nur 12 V liefert. Darüber hinaus,
v S − R C ICH C − v C E − ICH E R e = 0 ⇒ v C E = v S − R C ICH C − ICH E R e ≈ − 18.42 v ,
was für mich total falsch aussieht. Wo liege ich falsch? Tut mir leid, wenn dies eine triviale Frage ist, aber ich versuche es schon seit 3 ​​Tagen und das Suchen im Internet hat mir überhaupt nicht geholfen. Vielen Dank im Voraus!

Wenn Sie seltsame Ergebnisse erhalten, sollten Sie Ihre Annahme hinterfragen. Was ist, wenn der Transistor tatsächlich gesättigt ist?
Ohhh, ich habe die FAR-Operation für selbstverständlich gehalten, weil mein Professor diese Übung mit den üblichen FAR-Einschränkungen (VBE und so) gegeben hat ... Danke!

Antworten (1)

Wenn Sie ein so seltsames Ergebnis erhalten, bedeutet dies, dass sich Ihr BJT im Sättigungsbereich befindet. In Ihrer Schaltung darf der Kollektorstrom nicht größer sein als:

ICH C M A X = v C C R C + R E ≈ 3.2 M A
und du bekommst 8.2 M A Daher befindet sich Ihr BJT im Sättigungsbereich.

Um es also ohne fortgeschrittene Mathematik lösen zu können, müssen Sie einiges annehmen v C E S A T Wert. Typischerweise gehen wir bei Handberechnungen davon aus, dass die Sättigungsspannung gleich ist v C E S A T ≈ 0,2 v

Zusätzlich verwenden wir diese Gleichung ICH E = ICH B + ICH C was immer wahr ist, ist Sättigung und im aktiven Bereich.

ICH E = v E R E

ICH C = v C C − ( v C E S A T + v E ) R C

ICH B = v B B − ( v B E + v E ) R T H

Endlich haben wir also diese Gleichung mit nur einer Unbekannten v E

v E R E = v B B − ( v B E + v E ) R T H + v C C − ( v C E S A T + v E ) R C

Und die Lösung ist

v E = ( v B B − v B E R T H + v C C − v C E S A T R C ) ⋅ R E | | R T H | | R C ≈ 4.49 v

Und die Ströme sind:

ICH E ≈ 4.49 M A

ICH B ≈ 1,79 M A

ICH C ≈ 2.7 M A

Oder Sie hätten diese beiden Gleichungen schreiben und auflösen können ICH B Und ICH C

v B B − ICH B R B − v B E − ( ICH B + ICH C ) R E = 0

v C C − ICH C R C − v C E S A T − ( ICH B + ICH C ) R E = 0

Vielen Dank, Alter! Morgen habe ich das praktische Labor darüber, damit ich mich diesbezüglich sicherer fühle. Danke noch einmal!
Überraschenderweise zeigten die Labormessungen in der Praxis näher an aktiven Ergebnissen für VBE, Ib und VCE, während Ic genau wie aufgrund der obigen Ergebnisse erwartet war. Es ist so faszinierend, wie die Realität die theoretischen Annäherungen völlig verändern kann!
@MaurizioCarcassona Kannst du mehr erklären? Sie wollen sagen, dass in Ihrem Labor der BJT die aktive Region war? Welche Widerstandswerte und BJT-Typen haben Sie in Ihrer Labormessung verwendet? Und Vcc war?
Entschuldigung, dass ich dir nicht geantwortet habe - ich habe den Kommentar erst jetzt gesehen. Ich betrachte die Angelegenheit jetzt als gelöst, aber der Vollständigkeit halber hier die Daten: Wir haben einen 2N2222A BJT verwendet und die folgenden Ergebnisse erhalten; Vbe=6,32 mV, Vce=4,38 V, Ib=7,5 µA, Ic=2,08 mA. Nachdem ich mir die von mir bereitgestellten Daten noch einmal angesehen habe, gibt es ein Datum, R1, das nicht korrekt ist, da es tatsächlich 33 kOhm waren. Wenn man sich Vbe ansieht, scheint es jedoch sowieso nicht in FAR zu funktionieren.
@MaurizioCarcassona Für R1 = 33kΩ ist die Situation völlig anders. Wir haben Vbb = 2,79 V, daher ist der Emitterstrom jetzt gleich Ie = Ic = (2,97 V - 0,7)/1 kΩ = 2 mA. Wie Sie sehen können, ist der Ic-Strom diesmal kleiner als Ic_max (3,2 mA). Daher arbeitet unser BJT im aktiven Bereich mit Vce um Vce = 12 V - 2 mA * (1 kΩ + 2,7 kΩ) = 4,6 V. Eine ziemlich große Veränderung, finden Sie nicht?
In der Tat ein riesiger Unterschied! Ich habe wirklich keine Ahnung, wie ich diesen Widerstandswert übersehen könnte (ich habe weiter gesucht, aber immer die gleiche Zahl gesehen!). Es gibt jedoch immer noch einen großen Unterschied zwischen Vbe und Ic - war es tatsächlich im aktiven Bereich? Meine Vermutung war, den Arbeitspunkt mit Vbe = 0,7 V zu finden, aber wir haben tatsächlich 6 mV erhalten, was mich glauben ließ, dass mit der Vorspannung tatsächlich etwas nicht stimmt
Die Spannungsteilervorspannung (BJT) führt zu einem enormen Spannungsabfall am Kollektorwiderstand. Warum?
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