Emitterfolgervorspannung mit Spannungsteiler

Question

Emitterfolgervorspannung mit Spannungsteiler

Voreingenommenheit
Physik
Transistoren
Emitterfolger

vpetrigo

Ich habe ein Emitter-Follower-Designbeispiel im Buch von Horowitz-Hill getroffen (Schema ist unten):

Und ich verstehe nicht, warum die resultierenden Schritte richtig sind:

Schritt 1. Wählen Sie $V_E$ . Für größtmöglichen symmetrischen Schwung ohne Clipping, $V_E = 0.5V_{CC}$ , oder $+7.5$ Volt.

Schritt 2. Wählen Sie $R_E$ . Für einen Ruhestrom von $1 mA$ , $R_E = 7.5k$ .

Schritt 3. Wählen Sie $R_1$ Und $R_2$ . $V_B$ Ist $V_E+0.6V$ , oder $8.1V$ . Dies bestimmt das Verhältnis von $R_1$ Zu $R_2$ als $1:1.17$ . Das vorstehende Belastungskriterium erfordert, dass der Parallelwiderstand von $R_1$ Und $R_2$ etwa $75k$ oder weniger (ein Zehntel von $7.5k×\beta$ ). Geeignete Standardwerte sind $R_1 = 130k$ , $R_2 = 150k$ .

Also nochmal alle bekannten Werte:

v_{B E} = 0,6 v R_{1} = 130 K R_{2} = 150 K R_{E} = 7.5 K β = 100

$V_{BE} = 0.6 V \\ R_1 = 130K \\ R_2 = 150K \\ R_E = 7.5K \\ \beta = 100$

Meine Frage bezieht sich auf Werte für $R_1$ Und $R_2$ . Der maximale Strom durch den Teiler ohne angeschlossene Last beträgt:

{ICH}_{D ich v} = \frac{v_{C} C}{R_{1} + R_{2}} = \frac{15}{280 \cdot 10^{3}} \approx 54 μ A

$I_{div} = \frac{V_cc}{R_1 + R_2} = \frac{15}{280 \cdot 10^3} \approx 54 \mu A$

Wenn wir Emitterfolger an den Teiler anschließen, muss ein Basisstrom vorhanden sein $I_B$ das ist:

{ICH}_{B} = \frac{{ICH}_{E}}{β + 1} = \frac{1 M A}{100 + 1} \approx 9.9 μ A

$I_B = \frac{I_E}{\beta + 1} = \frac{1ma}{100 + 1} \approx 9.9 \mu A$

Somit konnten wir die Ausgangsspannung des Teilers nach Anschluss des Emitterfolgers berechnen:

{ICH}_{R_{2}} = {ICH}_{D ich v} - {ICH}_{B} = 54 - 9.9 = 44.1 μ A

$I_{R_2} = I_{div} - I_{B} = 54 - 9.9 = 44.1 \mu A$

Daher würden wir eine Ausgangsspannung vom Teiler erhalten:

v_{D ich v} = v_{R_{2}} = {ICH}_{R_{2}} \cdot R_{2} = 44.1 \cdot 10^{- 6} \cdot 150 \cdot 10^{3} \approx 6.62 v

$V_{div} = V_{R_2} = I_{R_2} \cdot R_2 = 44.1 \cdot 10^{-6} \cdot 150 \cdot 10^3 \approx 6.62 V$

Wir würden also eine bekommen $6 V$ Ausgabe vom Emitterfolger statt erwartet $7.5 V$ .

Können Sie mir sagen, wo ich mich irre?

PS: Es gibt auch einen Screenshot vom Simulator:

Andi aka

Schritt 4 - Wenn Sie mit dem Ausgang unzufrieden sind, der nicht 7,5 Volt beträgt, stellen Sie einen der Vorspannungswiderstände ein.

vpetrigo

Danke schön. Es ist der offensichtliche Schritt. =) Aber liege ich mit meinen Aussagen richtig?

Andi aka

Ja, das sind Sie in der Tat.

vpetrigo

Ich verstehe nicht, warum sie darauf hinweisen, dass wir die Bedingung erfüllen sollten

R_{s} o u r c e = R_{1} | | R_{2} ≪ (β + 1) R_{E}

$R_source = R_1 || R_2 \ll (\beta + 1) R_E$ , aber nicht erwähnt, dass es auch sein sollte

I_{B} ≪ I_{d i v}

$I_{B} \ll I_{div}$

Rohat Kılıç

Ich denke, es geht um die Eingangsimpedanz / den Eingangswiderstand (dh nicht durch die Wahl kleinerer Vorspannungswiderstände zu verringern).

G36

Aber dieser Zustand

R s = R 1 | | R 2 << (β + 1) R_{E}

$Rs = R1||R2 << (\beta+1)R_E$ entspricht dieser Bedingung

I_{B} << I_{d i v}

$I_B<< I_{div}$ Sie sind gleich, aber sie kommen aus unterschiedlichen Blickwinkeln. Traditionell pflücken wir

I_{d i v} = 10..50 I_{B}

$I_{div} = 10..50 I_B$ . So

R 1 = (V c c - V_{B}) / (11 I_{B})

$R1 = (Vcc - V_B)/(11 I_B)$ Und

R 2 = V_{B} / (10 I_{B})

$R2 = V_B/(10 I_B)$

Tom Kuschel

Bitte bearbeiten:

V_{B E} = 0.6 mV

$V_{BE}=0.6 \text{mV}$ Zu

V_{B E} = 0.6 V

$V_{BE}=0.6 \text{V}$ oder

V_{B E} = 600 mV

$V_{BE}=600 \text{mV}$ Basis-Emitter PN

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Emitterfolgervorspannung mit Spannungsteiler

Schritt 4 - Wenn Sie mit dem Ausgang unzufrieden sind, der nicht 7,5 Volt beträgt, stellen Sie einen der Vorspannungswiderstände ein.
Danke schön. Es ist der offensichtliche Schritt. =) Aber liege ich mit meinen Aussagen richtig?
Ich verstehe nicht, warum sie darauf hinweisen, dass wir die Bedingung erfüllen sollten $R_source = R_1 || R_2 \ll (\beta + 1) R_E$ , aber nicht erwähnt, dass es auch sein sollte $I_{B} \ll I_{div}$
Ich denke, es geht um die Eingangsimpedanz / den Eingangswiderstand (dh nicht durch die Wahl kleinerer Vorspannungswiderstände zu verringern).
Aber dieser Zustand $Rs = R1||R2 << (\beta+1)R_E$ entspricht dieser Bedingung $I_B<< I_{div}$ Sie sind gleich, aber sie kommen aus unterschiedlichen Blickwinkeln. Traditionell pflücken wir $I_{div} = 10..50 I_B$ . So $R1 = (Vcc - V_B)/(11 I_B)$ Und $R2 = V_B/(10 I_B)$
Bitte bearbeiten: $V_{BE}=0.6 \text{mV}$ Zu $V_{BE}=0.6 \text{V}$ oder $V_{BE}=600 \text{mV}$ Basis-Emitter PN

dannyf · Answer 1

Der Ansatz des Buches ist eine Schätzung unter der Annahme, dass der Basisstrom vernachlässigbar ist - was sich hier als nicht so große Annahme herausstellt, wie Sie herausgefunden haben.

Ihr Ansatz ist präziser, hat aber genau hier den gleichen Fehler gemacht:

Der maximale Strom durch den Teiler ohne angeschlossene Last beträgt: Idiv=VccR1+R2=15280⋅103≈54μA

Sie haben den äquivalenten Widerstand auf der Basisseite nicht berücksichtigt: Bei 8,1 V bei 10 UA entspricht dies einem 810-K-Widerstand (ungefähr Re * Beta - siehe Hinweis unten).

Dem unteren Widerstand R2 ist also ein 810K-Widerstand parallelgeschaltet. Wenn Sie das in Ihre Berechnung einbeziehen, wird es in Ordnung sein.

Die meisten Menschen gehen nicht so vor. Zum Beispiel stelle ich den Strom durch R1 / R2 normalerweise auf das 10-fache des Basisstroms ein. Das ergab R1 + R2 = 15v / 100ua = 150K. und gehen Sie von dort aus für R1/R2 einzeln. Das 10x wird ausgewählt, um sicherzustellen, dass der Basisstrom tatsächlich vernachlässigbar ist.

Was es Ihnen zeigt, ist, dass 1) nicht zu viel Wert auf ein Buch legen; und 2) Schätzung nicht zu ernst nehmen. oft ist gut genug tatsächlich gut genug.

bearbeiten:

Hinweis: Zur besseren Annäherung würden einige Leute annehmen, dass der untere Widerstand in diesem Fall durch einen äquivalenten Widerstand von Beta * Re -> 750 K umgangen wird, gegenüber 810 K, dem zuvor berechneten tatsächlichen. Dieser Ansatz funktioniert ziemlich gut als Annäherung.

Vielen Dank für den Hinweis! Ich habe vergessen, die Lastimpedanz des Emitterfolgers zu berücksichtigen.

LvW · Answer 2

Zitat dannyf: " das 10x ist so gewählt, dass der Grundstrom tatsächlich vernachlässigbar ist. "

Ja - natürlich richtig. Zum besseren Verständnis möchte ich jedoch einige zusätzliche Erklärungen geben.

Hintergrund des häufig angewandten Auslegungskriteriums (Teilerstrom >> Basisstrom) ist die Tatsache, dass das Verhältnis Ic/Ib=beta sehr große Toleranzen aufweist. Das bedeutet: Für einen ausgewählten Kollektorstrom Ic kennen wir den tatsächlichen Basisstrom nicht. Daher wählen wir ein Design, bei dem der Basisstrom (und seine großen Toleranzen) nur eine untergeordnete Rolle spielen.

Infolgedessen haben wir einen "relativ" niederohmigen Spannungsteiler (im Vergleich zum Eingangswiderstand am Basisknoten), der eine "steife" Spannung an der Basis liefert (so "steif" wie vernünftig) - nahezu unabhängig von Beta-Unsicherheiten .

(Übrigens: Das funktioniert, weil der Kollektorstrom durch die Basis-Emitter-Spannung bestimmt wird und nicht durch den Strom Ib).

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