Schalten Sie den npn BJT bei einer Spannung ungleich Null aus

Hier ist eine Schaltungsidee, die das 0,2 V -> 0,4 ​​V-Signal in ein Ein / Aus-Signal für die LED umwandeln kann.

Die beiden PNP-Transistoren bilden ein Differenzpaar, das als Komparator fungiert. Die linke Seite nimmt das Eingangssignal auf und die rechte Seite vergleicht es mit einer Referenz von ~0,3 V, die über einen Spannungsteiler über einer in Vorwärtsrichtung vorgespannten Diode erzeugt wird. Der Lastwiderstand (R6) am rechten Zweig des Differenzialpaars entwickelt einen Spannungshub von nahe 0 V bis knapp über 1 V, der gut funktioniert, um den Ausgangs-NPN-Treibertransistor ein- und auszuschalten.

Die Schaltung funktioniert in der Simulation, kann aber wahrscheinlich optimiert werden, um die Gesamtstromaufnahme der Stromquelle zu senken. Wie gezeigt beträgt der LED-Strom 9 mA und die gesamte Stromaufnahme des Schaltkreises ~32 bis 41 mA. Ein beträchtlicher Teil davon wird die Diode stark vorspannen.

Ihr grundlegendes Problem besteht darin, dass ein BJT etwa 600-700 mV BE benötigt, bevor es anfängt, sinnvollen Strom zu leiten. Eine Lösung besteht darin, den Transistor so vorzuspannen, dass die Differenz von 200 mV genau bei der BE-Spannung liegt, die einen großen Unterschied im Strom ausmacht:

R1 und R2 bilden einen Spannungsteiler, der aus der 5-V-Versorgung etwa 820 mV erzeugt. Wenn das Eingangssignal 200 mV beträgt, werden 620 mV an BE angelegt, was dazu führen sollte, dass ein gewisser Kollektorstrom fließt. Wenn der Eingang 400 mV beträgt, dann gibt es nur 420 mV BE, was dazu führt, dass sehr wenig Kollektorstrom fließt. Dieser Kollektorstrom wird dann von Q2 und wieder von Q3 verstärkt, zu diesem Zeitpunkt ist er stark genug, um die LED anzusteuern.

Es gibt einige zusätzliche Falten, um die Tatsache zu umgehen, dass Q1 nicht als netter Ein- / Ausschalter fungiert. Bei einer Eingangsspannung von 400 mV tritt ein gewisses Leck auf. R4 soll einen gewissen Mindest-Kollektorstrom von Q1 erfordern, bevor Q2 einschaltet.

Ein weiterer Trick ist die Hysterese, die R5 bietet. Dies ist ein positives Feedback, das Q1 mehr einschaltet, wenn es bereits eingeschaltet ist, und weniger, wenn es bereits ausgeschaltet ist. Es bietet eine Schnappwirkung anstelle eines weichen Übergangsbereichs, in dem die LED ein- und ausblendet.

Passen Sie R1 an, um den Schwellenwert zwischen ein und aus einzustellen. Stellen Sie R5 so ein, dass die „tote Zone“ der Hysterese vielleicht die Hälfte des Eingangsspannungshubs beträgt, was 100 mV wäre.

Ich habe diese Schaltung nur gepostet, um eine Möglichkeit zu zeigen, wie die BE-Spannungsschwelle von BJTs überwunden werden kann. Ein anderer wäre in der klassischen Komparatorkonfiguration. Unabhängig davon würde ich jedoch wahrscheinlich einen echten Komparator verwenden, wenn ich tatsächlich mit diesem Problem konfrontiert wäre. Es wäre einfacher und zuverlässiger bei Temperatur- und Spannungsschwankungen.

Hier ist die Art von Schaltung, die normalerweise verwendet wird - sie verwendet die Hälfte von U1, einen LM393 , der ein kostengünstiger Doppelkomparator in einem 8-Pin-Gehäuse ist (von mehreren Herstellern erhältlich):

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Wie löse ich mein Problem und schalte die LED mit Steuerspannungspegeln von 0,2/0,4 V ein/aus?

zwei Wege:

1. verstärken Sie es auf ein brauchbareres Niveau.
2. einen Komparator verwenden.

Versuchen Sie es mit einem etwas großen Wert von R1 oder verringern Sie den Pegel der logischen Null noch etwas mehr.