Wie berechne ich diese Widerstände wirklich?

Ich lerne dazu.

Ich möchte mich auf diese Schaltung konzentrieren

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich versuche, R10 und R11 zu berechnen.

Ich möchte Ic = 10 mA. Transistor ist 2N2222A.

Das ist ein Verstärker. Wenn ich verstanden habe, wie Verstärker funktionieren, möchte ich, dass Vc in der Mitte der Schiene liegt, damit der Verstärker einen maximalen Ausgangshub hat. Die Schaltung wird von einer 9-V-Batterie gespeist, also die Mitte der Schiene = Vc = 4,5 V.

Also habe ich Rc wie folgt berechnet:

R C = v C C − v C E ich C

R C = 9 − 4 , 5 10 × 10 − 3

R C = 450 Ohm.

Ich habe Ib so berechnet:

ich C = β ich B

β = 225 für 10mA

so,

ich B = 44 , 44 μ EIN

Somit,

R B = v C C − v B E ich B

R B = 9 − 0 , 7 44 , 4444 × 10 − 6

R B = 186 , 750 Ohm.

Das Problem ist: Wenn ich das auf den Simulator lege, gibt es mir eine Vc von 4,24 V, fast in der Mitte der Schiene, aber nicht genau, und das Schlimmste ist, dass der Simulator mir eine Vbe = 0,562 V gibt.

Soweit ich weiß, benötigt dieser Siliziumtransistor 0,7 V, um zu funktionieren, und der Wert des Simulators zeigt nicht, dass das Ganze wie erwartet funktioniert.

Wie werden diese Berechnungen wirklich durchgeführt, unter Berücksichtigung der Unterschiede zwischen der Theorie und der realen Welt?

Dies ist normal, da die Vbe-Spannung nicht konstant ist, sie ändert sich mit dem Ib-Strom. Auch der Beta-Wert ändert sich mit dem Ic-Strom. Außerdem hat jeder einzelne BJT einen anderen Beta-Wert für einen bestimmten Strom. Der Beta-Wert ändert sich auch mit der Temperatur und mit der Vce-Spannung. Um also eine Vc-Spannung von genau 4,5 V zu erreichen, müssen Sie den Rb-Widerstandswert auf der Arbeitsplatte anpassen.
SpaceDog - Die Konfiguration in Dan Mills Antwort ist der Transistorverstärker, an dem Sie mit dem Lernen beginnen können. R3/4 Spannungsteiler stellt die Basisspannung ein. Dadurch wird die Emitterspannung um ein vbe kleiner eingestellt. Damit wird der Emitterstrom über R5 eingestellt. Dadurch wird der Kollektorstrom eingestellt (Basisstrom als vernachlässigbar ignorieren), der die Kollektorspannung über R1 einstellt. Ihr gemeinsamer Emitterverstärker wird in der Praxis nicht verwendet, bis es unvermeidlich wird, und dann wird er nur von erfahrenen EEs verwendet. Behandeln Sie die gemeinsame Emitterkonfiguration als Schalter, vbe > 0,7 V ein, vbe < 0,7 V aus.

Antworten (3)

Sie haben die Berechnungen korrekt durchgeführt, aber die gesamte Grundlage für die Berechnungen ist nur eine grobe Annäherung an das Transistorverhalten. Wie du siehst, v B E ist nicht wirklich genau 0,7 V (meistens) und die β ist nicht genau 225 (meistens).

Diese Art der Vorspannung reagiert sehr empfindlich auf Schwankungen der Transistorparameter und wird daher in der Praxis nicht häufig verwendet. Ein besseres Vorspannungsschema verwendet vier Widerstände mit einem Spannungsteiler für die Basisvorspannung und einem Widerstand vom Emitter zur Masse (für eine kleine negative Rückkopplung).

Vielen Dank. Ich kenne die Probleme, die diese Art von Schaltung hat. Ich verfolge nur alle Arten von Vorurteilen. Eine Frage ist: Funktioniert diese Schaltung in der Praxis mit den von mir errechneten Werten?
@SpaceDog Probieren Sie es aus und Sie werden sehen. Aber ja, es wird sicher in der aktiven Region funktionieren. Ich habe eine Frage, wo Sie einen Widerstand mit einem Wert von 186,750 kΩ kaufen können? In der realen Elektronik müssen Sie aufgrund der Bauteiltoleranz die Bauteilwerte nicht mit zu vielen signifikanten Stellen und Präzision berechnen.
Ok. Das war nur der genau berechnete Wert. Vielen Dank
"Funktioniert diese Schaltung in der Praxis" - wenn Ihre "Übung" 25 ° C Umgebungstemperatur bedeutet und Sie den Transistor mit b = 225 auswählen, dann ja. Wenn Sie diese Schaltung in Alaska oder Texas "üben", wahrscheinlich nicht so gut, wie Sie es sich wünschen.
@G36 nimm einen Vorratswiderstand und fang an zu rasieren ;-)

Sie haben die Berechnungen richtig durchgeführt.

Ihr Vorspannungsschema funktioniert jedoch nur mit einem Satz von Transistorparametern gut, es ist sehr empfindlich gegenüber Beta-Variationen. Ein besseres Vorspannungsschema wird selbst bei Transistorvariationen einen guten Vorspannungspunkt aufrechterhalten.

Eine stabilere ist unten gezeigt.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Der 450-Ohm-Widerstand wird so berechnet, wie Sie es getan haben, ebenso wie der Basisstrom. Ich habe dann ungefähr 10x Ib genommen, schöne runde 500 uA, und Widerstände berechnet, um mir bei diesem Strom einen Abfall von 700 mV und 3,8 V zu geben. Dieser stehende Strom überschwemmt Variationen in Ib mit Beta.

Da der Transistor versuchen wird, etwa 0,7 V an der Basis zu halten, fungiert er als Verstärker, um zu versuchen, den Kollektor auf 4,5 V zu halten. R3 kann in zwei Teile geteilt werden, wobei der Mittelpunkt von Masse entkoppelt ist, um die AC-Verstärkung wiederherzustellen.

Sie werden feststellen, dass ich nicht versucht habe, den Basisstrom vom R2/3-Teiler beziehen zu lassen. Dies ist Absicht. Es zeigt, dass Sie mit einem stabileren Vorspannungsschema mit erheblichen Fehlern davonkommen und immer noch einen funktionierenden Verstärker haben. Wenn das Transistor-Beta zunimmt, fällt der Basisstrom. Wenn Sie ein Schema haben, das gut mit Null-Basisstrom funktioniert, bedeutet dies, dass Ihr Design geändert werden kann, um einen wirklich guten Transistor zu verwenden, und es wird immer noch funktionieren.

Eine noch stabilere Schaltung zeigt Dans Antwort. Sie können R5 oder einen Teil davon mit einem Kondensator umgehen, wenn Sie mehr Verstärkung als Rc / Re wünschen.

Sie verwenden diese Schaltung nicht in der realen Welt ....

Beta ist in echten Bipolartransistoren schrecklich schlecht spezifiziert (zum Beispiel gibt ein zufälliges BC548-Datenblatt, das ich mir gerade angesehen habe, Hfe als 110 (min), 800 (max) an, und es wird mit der Temperatur und von Gerät zu Gerät variieren, also die Art und Weise vorspannen Sie versuchen, es zu tun, wird als Ergebnis nichts Gutes geben.

Weitaus häufiger ist es, ein Schema wie das folgende zu verwenden:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Hier liefert der Emitterwiderstand eine negative Rückkopplung (sein IR-Abfall wird von der Basisspannung subtrahiert), sodass Beta (sofern es ausreichend groß ist) größtenteils irrelevant wird. Im Allgemeinen machen reale Schaltungen in großem Umfang Gebrauch von negativer Rückkopplung, um die Abhängigkeit von schlecht gesteuerten Dingen wie dem Gerät zu beseitigen Beta. Das andere Schöne an dieser Schaltung ist, dass die Verstärkung (in erster Näherung) das Verhältnis von Rc zu Re ist.

Bei einem linearen Verstärker haben Sie Recht. Für einen einfachen Switch ist dieses Bias-Netzwerk vollkommen akzeptabel, solange Sie daran denken, das Worst-Case-Beta zu berücksichtigen.
@JohnR.Strohm Für einen Schalter möchten Sie jedoch normalerweise, dass das Gerät in Sättigung ist. Unter diesen Umständen möchten Sie VIEL mehr Basisstrom als Ie / Beta implizieren würde. Um einen BJT vollständig zu sättigen, sehen Sie normalerweise ein effektives Beta von etwa 10!
Wie berechne ich diese Widerstände wirklich?
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