Fensterkomparator LM393 zum Treiben einer LED

Für einen Fensterkomparator nehme ich an, dass Sie ein paar LM393-Geräte haben, deren Ausgänge für Wire-OR miteinander verbunden sind:

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In Abschnitt 6.8 des LM393-Datenblatts wird Ihnen mitgeteilt, dass der Leckstrom durch seinen Ausgangstransistor bis zu 1 μA betragen kann. Wenn also zwei parallel geschaltet sind, können dies bis zu 2 μA sein, wenn beide ausgeschaltet sind (Ausgang hoch).

Ab Seite 2 des 2N3906-Datenblatts beträgt die Stromverstärkung β immer mindestens 60 für Kollektorströme bis zu 50 mA und ist wahrscheinlich viel mehr als dies. Bei einem Basisstrom von 2 μA können Sie einen Kollektorstrom von weit darüber erwarten$60 \times 2\mu A = 120\mu A$, was leicht genug ist, um diese LED ziemlich hell leuchten zu lassen, obwohl sie ausgeschaltet sein sollte.

Um zu verhindern, dass Leckströme dies verursachen, müssen Sie R1 einbeziehen, dessen Zweck es ist zu verhindern, dass das Potential am Knoten X jemals so weit abfällt, dass der Transistor eingeschaltet wird, wenn diese 2 μA Leckströme fließen. Ich habe willkürlich entschieden, dass, wenn 2 μA durch R1 fließen, 0,2 V für diesen Zweck ausreichend weit von 0,7 V entfernt sind:

Wenn Ihre Stromversorgung nur 5 V betragen würde, wäre der von den Komparatorausgängen aufgenommene Leckstrom mit 0,1 nA vernachlässigbar (siehe überraschenderweise das LM393-Datenblatt, Abschnitt 6.7). In diesem Fall wäre R1 nicht erforderlich, da kein nennenswerter Strom über R2 zur Masse abgeleitet würde. Der Basisstrom wäre Null, ebenso der Kollektorstrom im Prinzip. In der Praxis ist R1 enthalten, um realen Leckstrom abzuleiten, der von den Komparatorausgängen gesenkt wird, sodass er niemals über R2 fließt, um Basisstrom zu werden.

Der Wert für R2 wird so gewählt, dass er genug Strom durchlässt, um den Transistor zu sättigen, wenn der Kollektorstrom 25 mA beträgt. Da wissen wir schon$\beta\ge 60$, ich wollte ein wenig Kopffreiheit, also gehe ich von einem schlimmsten Fall aus$\beta =50$. Das heißt, ich brauche einen Basisstrom von:

Das Basispotential wird etwa 0,7 V niedriger als 24 V sein, wenn ein Komparatorausgang den Knoten X auf Low zieht, so dass die Spannung an R2 in diesem Zustand sein wird$V_{R2} = 24-0.7 = 23.3V$. Um 500 μA zu passieren:

Das ist eine Obergrenze, da wir dafür mindestens 500μA benötigen$I_B$. Der nächste E12-Widerstandswert unter 47 kΩ beträgt 39 kΩ.

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Ich nehme an, das ist deine Konfiguration. Die Vorspannung muss überprüft werden, ich habe einige plausible Werte angeschaut, bin mir aber nicht sicher, ob es funktionieren würde

Der Pullup-Widerstand (R1) in einem PNP-Transistor ist nicht unbedingt erforderlich (bei einem MOSFET ist dies der Fall), da der BJT mit Strom arbeitet, der durch ihn gezogen wird. Wenn es nicht heruntergezogen wird, gibt es keinen Basisstrom und der Transistor schaltet ab.

Es ist jedoch eine gute Übung, es so zu formulieren, weil

1. Das ist billig

2. es gibt Ihnen eine etwas bessere Schaltwirkung (kein wirkliches Problem bei einer Last von 25 mA)

3. es macht die Schaltung widerstandsfähiger gegen Störungen

Ich mache mir etwas mehr Sorgen um den Vorwiderstand, weil er bei 5 mA (820 Ohm mit mehr als 500 mW Verlustleistung) von 24 V auf 3,3 V wechselt. Denken Sie daran, dass Vf normalerweise nominal ist und stark variiert.