Verwenden eines NPN-gegenüber einem PNP-Transistor

Ist die folgende Schaltung elektrisch einwandfrei? Meine Erinnerung ist, dass der richtige Weg darin besteht, einen PNP-Transistor auf der hohen Seite und einen NPN-Transistor auf der niedrigen Seite zu verwenden. Funktioniert es, wenn beide NPNs sind? Welche Leistungsunterschiede gibt es?

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

A, B, C und D sind 0 - 5 V Logiksignale von einem Mikrocontroller. Offensichtlich ist die Wahrheitstabelle der beiden Schaltungen etwas anders:

A B D1      C D D2     
0 0 OFF     0 0 OFF
0 1 ON      0 1 OFF
1 0 OFF     1 0 OFF
1 1 OFF     1 1 ON

Irgendetwas an der Schaltungstopologie Nr. 2 scheint mir jedoch unangemessen, stimmst du zu? Kannst du erklären warum? oder warum nicht? Wann ist es unbedingt erforderlich, einen PNP-Transistor anstelle eines NPN-Transistors zu verwenden?

An Nr. 2 ist nichts Unangemessenes - es tut, was es gemäß Phil Frosts Antwort tut. Es ist erwähnenswert, dass, wenn die LED und R4 im Kollektor von Q5 neu positioniert würden, Sie die gleiche Wahrheitstabelle für D2 erhalten würden, aber sowohl Q4 als auch Q5 wie im D1-Beispiel vollständig gesättigt wären, dh kein (kaum) Stromverlust durch die LED.

Antworten (1)

Entfernen Sie R5 und Sie haben das, was Sie beschreiben. Die Konfiguration von Q5 wird gemeinsamer Kollektor oder Emitterfolger genannt . Im Wesentlichen ist die Spannung am Emitter die Spannung an der Basis minus 0,6 V, aber der Emitterstrom kann viel höher sein als der Basisstrom, da die Verstärkung des Transistors mehr Strom vom Kollektor zieht. Es handelt sich also um einen Stromverstärker.

Denken Sie daran, dass der Basis-Emitter-Übergang eine Diode ist. Der Emitter liegt also etwa 0,6 V unter der Basis, wenn Sie ihn in Vorwärtsrichtung vorspannen. Wenn R5 entfernt ist, können Sie den Emitter nach oben ziehen v C C − 0,6 v . Wenn R5 vorhanden ist, wird es nicht so hoch, da eine gewisse Spannung abfällt, wenn Strom in R5 fließt.

Da es Dinge gibt, die den Strom im Emitterzweig von Q5 begrenzen, brauchen Sie R5 nicht, um den Basisstrom zu begrenzen, was nicht für Q2 oder Q4 gilt, deren Emitter gegen Masse oder Q1 kurzgeschlossen sind sein Emitter kurzgeschlossen v C C .

Siehe Warum sollte man LEDs mit einem gemeinsamen Emitter ansteuern?

In der Leistung gibt es keinen großen Unterschied. In Schaltung 1 liegt die Anode von D1 an v C C − 0,2 v , während es in Schaltung 2 bei sein wird v C C − 0,6 v , also ist der LED-Strom in Schaltung 1 etwas höher, vorausgesetzt, R1 und R4 haben den gleichen Wert.

Schaltung 2 hat den Vorteil, dass der Basisstrom zur Stromversorgung der LED dient, aber da der Basisstrom klein ist, ist dies kein großer Effekt.

Der letzte feine Unterschied besteht darin, dass Q1 in Schaltung 1 in die Sättigung eintritt, wodurch die Basis-Emitter-Kapazität geladen wird. Wenn Sie es dann ausschalten, muss sich diese Kapazität entladen, bevor Q1 wirklich ausschaltet, was eine kleine Verzögerung hinzufügt, wenn Ihr MCU-Ausgang niedrig wird, bis die Diode durch Q1 ausgeschaltet wird. Q5 geht niemals in die Sättigung, da die Emitterspannung gerade bis zu dem Punkt gebracht wird, an dem der Transistor in die Sättigung eintritt, aber nicht mehr. Also keine Ausschaltverzögerung. Die Verzögerung ist sehr kurz und wahrscheinlich nicht signifikant, bis Sie mindestens 50 kHz umschalten.

Was passiert, wenn ich R5 nicht entferne?
"Wenn R5 entfernt ist, können Sie den Emitter auf Vcc−0,6 V hochziehen. Wenn R5 vorhanden ist, werden Sie es nicht so hoch bekommen, da eine gewisse Spannung abfällt, wenn Strom in R5 fließt." Die Basis von Q5 wird nicht so hoch gezogen wie ohne R5, wodurch der Emitterstrom (leicht) gesenkt und somit weniger Strom durch die LED geleitet wird.
@vicatcu denken Sie daran, R5 wird einen Spannungsabfall von erfahren ICH ⋅ 3.9 k Ω wenn Strom durch sie fließt. Wenn R 5 = 0 Ω , dann gibt es keinen Spannungsabfall.
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