Ein paar Notizen können helfen, die Luft zu reinigen.

Frühe Wirkung

Eines der Probleme von BJTs ist der sogenannte Early Effect. Hier hängt der Kollektorstrom von der Größe der Kollektor-Emitter-Spannung ab. Dies ist jedoch aus folgenden Gründen für diese Schaltung kein Problem:

1. Der Rückkopplungs- BJT (wie Sie es nennen) hat das Problem nicht, da seine Kollektor-Emitter-Spannungsgröße durch die Topologie selbst festgelegt ist. Da es fest ist und sich nicht (viel) ändert, wird der Early-Effekt für das Feedback- BJT effektiv aufgehoben.
2. Der Antriebs- BJT (wie Sie es nennen) hat das Problem nicht, obwohl seine Kollektor-Emitter-Spannung ziemlich stark variieren kann, da der Antriebs -BJT nicht an der Messung beteiligt ist. Das macht der Feedback -BJT. Der Early Effect auf den Drive BJT wird vom Feedback BJT gemessen und berücksichtigt. Der frühe Effekt im Antriebs -BJT wird also aufgehoben, da ein anderer BJT die Strommessung durchführt und den Antriebs- BJT steuert.

Das Ergebnis des oben Gesagten ist, dass die Schaltung nicht stark vom Early-Effekt beeinflusst wird. Und das ist gut so.

Temperatureinfluss auf Laufwerk BJT

Änderungen in der$V_{_\text{BE}}$aufgrund der Temperatur am Antriebs- BJT werden automatisch durch den Rückkopplungs- BJT kompensiert, der den Kollektorstrom des Antriebs- BJT misst, wenn er durch den Widerstand zwischen der Basis und dem Emitter des Rückkopplungs -BJT fließt.

Wenn sich also der Antriebs -BJT erwärmt (was wahrscheinlich darauf zurückzuführen ist, dass der größte Teil der Verlustleistung im Antriebs- BJT stattfindet ) und dies die Größe der Basis-Emitter-Spannung beeinflusst, spielt das keine Rolle. Der Rückkopplungs- BJT misst den Strom und passt seine Kollektorspannung nach Bedarf an. Temperatureinflüsse auf den Antriebs- BJT werden also auch in dieser Schaltung zunichte gemacht.

Temperatureinfluss auf Feedback BJT

Das ist das eigentliche Problem in dieser Schaltung. Hier wirkt sich die Temperatur aus. (Dies ist auch ein Grund, den Feedback -BJT thermisch vom Antriebs- BJT getrennt/isoliert zu halten .)

Grob gesagt wird die Basis-Emitter-Spannung irgendwo dazwischen variieren$-1.8\:\frac{\text{mV}}{^\circ\text{C}}$bis etwa$-2.4\:\frac{\text{mV}}{^\circ\text{C}}$. Es gibt zwei grundlegende Teile der Gleichung. Einer liegt an der Thermospannung aufgrund der Temperatur,$V_T=\frac{k\,T}{q}$-- das Vorzeichen ist hier positiv, in dem Sinne, dass steigende Temperatur die thermische Spannung erhöht. Der andere ist auf die Änderungen des Sättigungsstroms (der auf den Boltzmann-Faktor zurückzuführen ist, der eine Aussage über das Verhältnis oder die relativen Wahrscheinlichkeiten verschiedener Zustände ist) im BJT zurückzuführen – das Vorzeichen ist hier negativ, sodass steigende Temperatur zunimmt der Sättigungsstrom, aber da der Sättigungsstrom im Nenner steht, bedeutet dies, dass die Auswirkung auf die Größe der Basis-Emitter-Spannung negativ und nicht positiv ist.)

Wie sich in der Praxis herausstellt, dominiert das negative Vorzeichen des Boltzmann-Faktors und löscht das positive Vorzeichen der Thermospannung aus, so dass der Nettoeffekt wie bereits erwähnt zwischen liegt$-1.8\:\frac{\text{mV}}{^\circ\text{C}}$bis etwa$-2.4\:\frac{\text{mV}}{^\circ\text{C}}$.

Zusammenfassung

Jetzt könnten wir viel rechnen und die Sensitivitätsgleichung entwickeln, die ich zuvor erwähnt habe. Und wenn du das wirklich willst, werde ich es hier posten. Aber glauben Sie mir, die große Version davon ist keine einfache Gleichung. Eigentlich eine ziemlich fiese Formel. Ich würde es gerne für Sie entwickeln (ich genieße es, zu zeigen, wie man von einem Ausgangspunkt in der Mathematik zu einem Ergebnis kommt.) Aber es geht darum, mit der Kombination mehrerer komplexer Gleichungen zu beginnen und dann ihre komplizierten Ableitungen zu bilden . Wenn Sie das nicht wirklich brauchen, dann lassen Sie es uns vorerst umgehen.

Damit bleibt uns der kleinräumige Ansatz. Wenn wir die Größe der Basis-Emitter-Spannung bei einer bestimmten Temperatur kennen und vermuten können, dass sie sich um nicht mehr als ändern wird$-1.8\:\frac{\text{mV}}{^\circ\text{C}}\le \frac{\Delta V_{_\text{BE}}}{^\circ \text{C}}\le -2.4\:\frac{\text{mV}}{^\circ\text{C}}$, dann können wir eine einfache Aussage treffen:

$$\Delta I_{_\text{LED}}=\frac{ \frac{\Delta V_{_\text{BE}}}{^\circ \text{C}}}{R_{_\text{SENSE}}}\cdot \Delta T$$

Also, wenn$\frac{\Delta V_{_\text{BE}}}{^\circ \text{C}}=-2.2\:\frac{\text{mV}}{^\circ\text{C}}$Und$R_{_\text{SENSE}}=33\:\Omega$Und$\Delta T=15\:\text{K}$, Dann$\Delta I_{_\text{LED}}=-1\:\text{mA}$. Vorausgesetzt$V_{_\text{BE}}\approx 680\:\text{mV}$vor der Temperaturänderung,$I_{_\text{LED}}\approx 21\:\text{mA}$. Also ein Anstieg von$\Delta T=15\:\text{K}$der Rückkopplungs -BJT-Temperatur würde dann eine Änderung von implizieren$I_{_\text{LED}}\approx 20\:\text{mA}$, in diesem Fall. Das dürfte durchaus akzeptabel sein.

Aber wenn Sie nach der groß angelegten Gleichung suchen, die Ihnen zeigt, wie die Dinge über viele Jahrzehnte von Designströmungen sind, dann werden Sie wahrscheinlich den ursprünglichen Ausdruck wollen, den ich vorgeschlagen habe – die Sensitivitätsgleichung selbst. Dies gibt Ihnen die prozentuale Änderung an$I_{_\text{LED}}$für eine prozentuale Temperaturänderung, bei jedem Startsollwert für$I_{_\text{LED}}$Und$T$. Dies erfordert aber auch die Kombination mehrerer Gleichungen und die Verwendung von Ableitungen. Wenn du das willst, sag es. Ansonsten ist die obige Kleinsignal-Lokaländerungsgleichung wahrscheinlich ausreichend.

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Einige Überprüfung

Lassen Sie uns die Schlussfolgerung, die ich oben gezogen habe, noch einmal durchgehen, indem ich eine Berechnung auf der Rückseite des Umschlags durchführe, die die Schaltung tatsächlich analysiert. Wir sollten dies tun, um zu sehen, ob die obige Schätzung, die ich bereitgestellt habe, einer etwas genaueren Prüfung standhält. Wir brauchen einen Schaltplan, damit ich Teile in den Gleichungen identifizieren kann:

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

Es folgt:

$$\begin{align*} I_{_\text{LED}}&=\frac{\beta_1}{\beta_1+1}\,I_{_{\text{E}_1}}=\frac{\beta_1}{\beta_1+1}\left(\frac{V_{_{\text{BE}_2}}}{R_{_\text{SENSE}}}+I_{_{\text{B}_2}}\right)\\\\&=\frac{\beta_1}{\beta_1+1}\left(\frac{V_{_{\text{BE}_2}}}{R_{_\text{SENSE}}}+\frac1{\beta_2}\left[\frac{V_{_\text{DRIVE}}-V_{_{\text{BE}_1}}-V_{_{\text{BE}_2}}}{R_{_\text{DRIVE}}}-\frac{I_{_\text{LED}}}{\beta_1}\right]\right)\\\\\text{solving for }I_{_\text{LED}},\\\\ &=\left[\frac{\beta_1\,\beta_2}{\beta_1\,\beta_2+\beta_2+1}\right]\cdot\left[\frac{V_{_{\text{BE}_2}}}{R_{_\text{SENSE}}}+\frac{V_{_\text{DRIVE}}-V_{_{\text{BE}_1}}-V_{_{\text{BE}_2}}}{R_{_\text{DRIVE}}}\right] \end{align*}$$

Auch bei Temperaturschwankungen$\beta$, liegt der Wert des ersten obigen Faktors sehr nahe bei 1 (etwas weniger). Daher können wir ihn aus der Betrachtung entfernen.$V_{_\text{DRIVE}}$zu Analysezwecken vernünftigerweise als temperaturunabhängig angenommen wird. Damit bleibt uns also:

$$\Delta I_{_\text{LED}}=\frac{\frac{\Delta V_{_{\text{BE}_2}}}{^\circ \text{C}}}{R_{_\text{SENSE}}}\cdot \Delta T-\frac{\frac{\Delta V_{_{\text{BE}_1}}}{^\circ \text{C}}+\frac{\Delta V_{_{\text{BE}_2}}}{^\circ \text{C}}}{R_{_\text{DRIVE}}}\cdot \Delta T$$

Es gibt also einen Anpassungsbegriff, den ich im ursprünglichen Fall nicht berücksichtigt hatte. Allerdings, weil es im Grunde so sein wird$R_{_\text{DRIVE}}\gg R_{_\text{SENSE}}$und dieser Begriff wird nicht viel ausmachen.

Wir können die ersetzen$\frac{\Delta V_{_{\text{BE}_i}}}{^\circ \text{C}}$Variablen in der obigen Gleichung mit der Shockley-Entwicklung, die auch die vollständigen temperaturabhängigen Gleichungen für enthält$I_{_\text{SAT}}$. Eine geschlossene Lösung beinhaltet die Verwendung der Produktprotokollfunktion und nimmt darunter viel Platz ein. Aber es kann getan werden.

Im Moment reicht es meiner Meinung nach aus, zu sehen, dass eine grundlegende Schaltungsanalyse die ursprüngliche Gleichung als "nah genug" bestätigt, wenn vernünftige Schätzungen für die Variation von verwendet werden$V_{_\text{BE}}$mit Temperatur.

Analyse und Design

Ich werde den D44H11 BJT für verwenden$Q_1$und der 2N2222A BJT für$Q_2$. (Beides sind OnSemi-Datenblätter.) Ich werde auch die Lieferung der Schaltung veranlassen$\approx 20\:\text{mA}$bei$Q_1$'s Collector (hier gibt es nichts Kritisches, daher ignoriere ich Nuancen, damit die Mathematik leicht verständlich bleibt.)

Der D44H11 ist viel, viel leistungsfähiger als die aktuelle Senke, die ich entwerfe. Sie könnten leicht 100-mal so viel Strom durchleiten. Aber dies würde auch 100-mal so viel Basisstrom erfordern, und ich müsste mehr schreiben, wenn nicht mehr entwerfen. Ich möchte mich auf das Wesentliche konzentrieren und unnötige zusätzliche Komplikationen vermeiden.

Schauen wir uns zunächst die Erwartung an$\beta_1$:

Das sind typische Kurven. Aus diesen sieht es so aus, als ob ich ziemlich sicher sein kann, dass dies über einen sehr weiten Temperaturbereich und so lange der Fall ist$V_{_\text{CE}}\ge 1\:\text{V}$, Das$\beta_1\gt 100$.

Schauen wir uns jedoch die Tabelle an:

Dies liefert eine Worst-Case-Lesung. Es ist für$I_{_\text{C}}=2\:\text{A}$, das ist das 100-fache dessen, was ich in Betracht ziehe. Aber wenn Sie sich die obigen Kurven noch einmal ansehen, werden Sie sehen, dass die Positionen in beiden Fällen ungefähr gleich sind. Also lasst uns das entwerfen für$\beta_1=60$. Mit dieser Wahl sind wir absolut sicher.

Das heisst$I_{_{\text{B}_1}}\le 333\:\mu\text{A}$. Verschiedene D44H11-Geräte können variieren, aber wir können ziemlich sicher sein, dass der Basisstrom diesen Wertebereich nicht überschreitet. Nimmt man den Worst-Case und den Best-Typ als Extreme,$100\:\mu\text{A} \le I_{_{\text{B}_1}}\le 333\:\mu\text{A}$.

Für$Q_1$, ich kümmere mich eigentlich nicht zu sehr um seine Funktionsweise$V_{_{\text{BE}_1}}$denn es ist die Aufgabe von$Q_2$dort Anpassungen vorzunehmen. Also werde ich nicht darüber nachdenken. Die Schaltung wird damit umgehen.

Lass uns weitergehen zu$Q_2$. Es ist das Gerät, das die Messfunktion ausführt, und es besteht die folgende Beziehung zwischen seinen wichtigsten$V_{_{\text{BE}_2}}$und sein$I_{_{\text{C}_2}}$(für dieses Gerät$\eta=1$):

$$V_{_{\text{BE}_2}}=V_T\cdot\ln\left({\frac{I_{_{\text{C}_2}}}{I_{_{\text{SAT}_2}}}+1}\right)$$

Dies ist entscheidend, weil$V_{_{\text{BE}_2}}$wesentlich bestimmt$Q_1$Kollektorstrom und damit der LED/LOAD-Strom. Also Einstellung der$Q_2$Kollektorstrom ist wichtig. Teile- und Temperaturschwankungen im D44H11,$Q_1$, verursacht Schwankungen in seinem Basisstrom, und diese Schwankungen verursachen Schwankungen im Kollektorstrom von$Q_2$und das führt zu Schwankungen in$V_{_{\text{BE}_2}}$, die direkt auf die gesteuerte Stromsenke wirken.

Dazu benötigen wir die Sensitivitätsgleichung:

$$\begin{align*}\frac{\%\, V_{_{\text{BE}_2}}}{\%\,I_{_{\text{C}_2}}}=\frac{\frac{\text{d}\, V_{_{\text{BE}_2}}}{V_{_{\text{BE}_2}}}}{\frac{\text{d}\,I_{_{\text{C}_2}}}{I_{_{\text{C}_2}}}}&=\frac{\text{d}\, V_{_{\text{BE}_2}}}{\text{d}\,I_{_{\text{C}_2}}}\cdot \frac{I_{_{\text{C}_2}}}{V_{_{\text{BE}_2}}}=\frac{V_T}{V_{_{\text{BE}_2}}}\\\\&\therefore\\\\\%\,I_{_{\text{C}_2}}&=\%\, V_{_{\text{BE}_2}}\cdot\frac{V_{_{\text{BE}_2}}}{V_T}\end{align*}$$

Nehmen wir an, wir wollen nur zulassen$\%\, V_{_{\text{BE}_2}}\approx 0.05$(oder 5%.) Dies bedeutet für thermische und Teilevariationen, die wir beibehalten möchten$19 \:\text{mA}\le I_{_{\text{C}_1}}\le 21\:\text{mA}$. Wir sollten die größten verwenden$V_T$denen wir wahrscheinlich begegnen werden$Q_2$. (Seit$Q_2$wird mit der Umgebungstemperatur driften und ist hoffentlich nicht daran gekoppelt$Q_1$, das bedeutet, dass vielleicht die höchste Temperatur, die wir berücksichtigen, ist$55^\circ\text{C}$, oder$V_T\le 28.3\:\text{mV}$.)

Schauen wir uns diese Kurve für den 2N2222A an:

Beachten Sie zunächst, dass dies für ist$V_{_\text{CE}}=1\:\text{V}$. Zum Glück werden wir operieren$Q_2$bei nur wenig mehr (zwei$V_{_\text{BE}}$'s), also ist das Diagramm nah genug für unsere Verwendung.

Beachten Sie zweitens, dass dies ein typisches Diagramm ist. Und dass wir KEINE Möglichkeit haben, das Minimum und Maximum zwischen Teilen innerhalb einer Tasche zu berechnen. Wir versuchen, temperaturbedingte Änderungen zu vermeiden, da dies der springende Punkt dieser Übung ist, aber wir müssen eine Vorstellung davon haben, was bei Gerätevariationen zu erwarten ist. Der Hauptfaktor bestimmend$V_{_\text{BE}}$ist der Sättigungsstrom für ein Gerät und da dieser von der genauen Kontaktfläche zwischen Emitter und Basis abhängt, können Sie leicht Geräte finden, die zwischen 50 % und 200 % der nominellen 100 % in derselben Tasche variieren. Aufgrund der beteiligten Log-Funktion geht das auf ca$\pm 20\:\text{mV}$.

Den Kollektorstrom kennen wir noch nicht$Q_2$, aber sehen wir uns das an$25^\circ\text{C}$Kurve hier und nehmen Sie einen Wert von ab$660\:\text{mV}$. Das können wir jetzt abschätzen$640\:\text{mV}\le V_{_{\text{BE}_2}}\le 680\:\text{mV}$allein für Teilvariationen. Ab hier finden wir das$\%\,I_{_{\text{C}_2}}=0.05\cdot\frac{680\:\text{mV}}{28.3\:\text{mV}}\approx 1.2=120\,\%$Und$\%\,I_{_{\text{C}_2}}=0.05\cdot\frac{640\:\text{mV}}{28.3\:\text{mV}}\approx 1.13=113\,\%$. Die (kaum) strengere Spezifikation ist diese letzte, also ist es die, die es zu erfüllen gilt. (Beachten Sie, dass die Sensitivitätsgleichung uns ziemlich genau sagt, dass wir ziemlich viele Variationen akzeptieren können$Q_2$'s Kollektorstrom, der es uns erlaubt, seinen Kollektorstrom viel näher an den benötigten Basisstrom von einzustellen$Q_1$.)

Lösen$I_{_\text{DRIVE}}-100\:\mu\text{A}=\left(1+1.13\right)\cdot\left(I_{_\text{DRIVE}}-333\:\mu\text{A}\right)$bietet$I_{_\text{DRIVE}}=540\:\mu\text{A}$.

Jetzt kehren wir zu der Tatsache zurück, dass$640\:\text{mV}\le V_{_{\text{BE}_2}}\le 680\:\text{mV}$. Lassen Sie uns verwenden$R_{_\text{SENSE}}=33\:\Omega$. Das bedeutet, dass wir erwarten$19.4\:\text{mA}\le I_{_\text{SINK}} \le 21\:\text{mA}$, mit einem geometrischen Mittel (um Dinge zu zentrieren, damit der Plus/Minus-Teil gleichmäßig verteilt ist)$I_{_\text{SINK}}=20.18\:\text{mA}\pm 4\,\%$.

Rückblickend können wir also sehen, dass wir 5 % für zulässige Schwankungen des Kollektorstroms zugelassen haben$Q_2$und dass wir weitere 4% für erlaubt haben$Q_2$Teil Variationen. Dies ist ein guter Zeitpunkt, um umzudenken. Wenn wir die Dinge auf etwa 5 % halten wollen, müssen wir die Schwankungen des Kollektorstroms auf 1 % begrenzen und nicht auf die ursprünglichen 5 %, die wir zuvor zugelassen haben. Also lass uns das tun. Wir wollen eine strengere Spezifikation von 5 % und es sieht so aus, als könnten wir sie erreichen.

Wenn wir zurückgehen, stellen wir fest, dass die strengere Spezifikation ist$\%\,I_{_{\text{C}_2}}=0.01\cdot\frac{640\:\text{mV}}{28.3\:\text{mV}}\approx 0.226=22.6\,\%$. Und dann$I_{_\text{DRIVE}}-100\:\mu\text{A}=\left(1+0.226\right)\cdot\left(I_{_\text{DRIVE}}-333\:\mu\text{A}\right)$bietet$I_{_\text{DRIVE}}\approx 1.4\:\text{mA}$. Beachten Sie, dass wir den Kollektorstrom erhöht haben$Q_2$muss ein gutes Stück bewältigen, um diese Variation auf ein Minimum zu beschränken.

Aber jetzt erwarten wir eine Abweichung von etwa 5 % in der Stromsenke aufgrund von Abweichungen in Teilen für das Design. (Widerstände sind leicht viel, viel genauer. Aber ein 1%-Widerstand fügt hier natürlich ein wenig hinzu. Wir könnten uns auch darüber Sorgen machen. Aber für diese Zwecke denke ich, dass wir weit genug gegangen sind.)

Nehmen wir das an$V_{_\text{CC}}=V_{_\text{DRIVE}}=30\:\text{V}$. Das heisst$R_{_\text{DRIVE}}=\frac{V_{_\text{CC}}-V_{_{\text{BE}_1}}-V_{_{\text{BE}_2}}}{I_{_\text{DRIVE}}}\approx 20.5\:\text{k}\Omega$. Wir können entweder den nächstniedrigeren oder nächsthöheren Wert auswählen und sind „ziemlich gut“. Da ich etwas mehr straffen möchte, um einen Teil dieser Widerstandsvariation zu berücksichtigen, wähle ich aus$R_{_\text{DRIVE}}=18\:\text{k}\Omega$.

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

Hier ist das Ergebnis einer Spice-Simulation, bei der der Lastwiderstand (z. B. LEDs simulieren) um den Faktor 10 und der Sättigungsstrom von variiert wird$Q_2$wird um den Faktor 4 variiert:

Die blaue Linie ist für$120\:\Omega$Last und die rote Linie ist für$1.2\:\text{k}\Omega$Belastung. (Der D44H11 hat einen relativ starken Early-Effekt, daher testen die Lastvariationen auch diesen Aspekt der Schaltung.)

Wie Sie sehen können, erfüllt es die Spezifikationen. Es wird jedoch nur für eine einzige Temperatur ausgeführt. Aber für Teilevariationen erfüllen die entworfenen Werte die endgültigen Anforderungen, die wir dafür festgelegt haben.

Der 2N2222A in diesem Temperaturbereich weist eine Variation zum unteren Ende hin oder ungefähr auf$-1.8\:\frac{\text{mV}}{^\circ\text{C}}$. Das bedeutet, dass über a$15^\circ\text{C}$Variation, die wir erwarten würden$800\:\mu\text{A}$Variation. Mal sehen:

Ich denke, Sie können leicht sehen, dass die Vorhersage erfüllt ist.

Ich denke das reicht erstmal. Der Punkt ist, dass Sie diese Schaltungen tatsächlich entwerfen können, um bestimmte Ziele zu erreichen. Es erfordert einige Anstrengung, dies zu tun. Du kannst sie nicht einfach niederschlagen. (Nun, ich mache das hier die ganze Zeit. Aber die Leser wollen normalerweise nicht alle oben genannten Arbeiten sehen, sondern nur etwas Schnelles und Einfaches und irgendwo in einem Baseballstadion sehen.)

Die Datenblätter könnten besser sein. Sie könnten statistische Informationen über die Teile liefern, die Sie in einem Paket erhalten. (Manchmal bekommt man diese Informationen, wenn man freundlich fragt. Oft nicht.) Aber es ist immer noch möglich, genügend Informationen auf einem Datenblatt herauszupicken, um tatsächlich vernünftige Ziele zu erreichen. Und wenn Sie nicht genug Informationen erhalten können oder wenn diese Informationen zu stark variieren, müssen Sie andere Teile finden oder eine andere Topologie entwickeln, die mit dem Mangel an Informationen fertig wird (normalerweise mit einer großen Menge an negativem Feedback und /oder mehr Teile, oder beides.)

Abschließend

Wenn engere Toleranzen gegenüber der Umgebungstemperatur erwünscht sind, ist eine Emitterdegeneration eine Option, die hinzugefügt werden kann$Q_2$. Ein Widerstand, von dem vorhergesagt wird, dass er mehr als etwa abfällt$150\:\text{mV}$sollte helfen. (Mehr ist besser.) Dies hat jedoch seinen Preis:

• Es verringert den Spannungskonformitätsbereich für die Schaltung, da nun mehr Spannungs-Overhead erforderlich ist.
• Schwankungen im Kollektorstrom von$Q_2$verursachen nun eine Änderung des ohmschen Spannungsabfalls über dem Degenerationswiderstand. Also ein stärkerer Fokus auf die Einschränkung von Variationen von$Q_2$Kollektorstrom ins Spiel kommen. Grundstromschwankungen in$Q_1$aus allen Quellen müssen diese Schwankungen nun einen geringeren Einfluss haben$Q_2$'s Kollektorstrom (der den größten Teil seines Emitterstroms einstellt und die Strommessaufgaben von beeinflusst$Q_2$.) Die resultierende Schaltung kann also etwas weniger effizient sein.

Die Degeneration verbessert auch das Verhalten gegenüber Teilvariationen. Aber die Degeneration des Emitters ist wichtiger für das Management von Schwankungen der Betriebstemperatur, da eine signifikante Verbesserung mit einem kleinen Verlust des Spannungskonformitätsbereichs erzielt werden kann. Die Opfer, die erforderlich sind, um in Bezug auf die Teilevariation viel zu erreichen, sind teilweise der Grund, warum sie seltener verwendet wird. Es gibt andere, bessere Topologien, die in Betracht gezogen werden sollten, bevor man sich zu weit auf diesen Weg begibt.

$Q_1$(der Treibertransistor ) kann auch durch einen MOSFET ersetzt werden. Tatsächlich wird die Idee oft angesprungen. Tun kann aber auch bedeuten, die Möglichkeit etwas breiterer Early-Effect-Variationen in Erwägung zu ziehen$Q_2$, als die$V_{_\text{TH}}$von diskreten MOSFETs z$Q_1$kann breiter sein als die$V_{_\text{BE}}$Variation diskreter BJTs, die sie dort ersetzen. Nur eine Anmerkung, die Sie im Hinterkopf behalten sollten, wenn Sie versucht sind, Vergleiche anzustellen.

wie man die Stromtoleranz (minimale und maximale Schwankung des eingestellten Stroms) allein aufgrund der Temperatur berechnet.

Eigenschaften

Dies wird durch die inkrementelle Änderung der Durchlassspannung bei Temperaturänderungen tempco.= gemessen$\frac{\Delta V_\text{BE}}{\Delta ^\circ \text{C}}$oder die partielle Ableitung, wie durch eine "Empfindlichkeitsgleichung" definiert. Es wird weniger empfindlich gegenüber einem größeren Durchlassstrom. Dies wird von TI für den MMBT2222 unten grafisch dargestellt.

Beispielsweise ergibt eine Stromquelle von 1 mA ~ 1,5 mA für die meisten BJTs ~ -2,0 mV/°C und ist als Thermometer nützlich.

Testtechnik

Die Analyse von @ Jonk ist gut, aber Sie müssen lernen, wie Sie diese Eigenschaft verwenden. Sagen wir als Thermometer oder um tatsächlich die Temperatur einer heißen Treiberverbindung zu messen. Indem Sie die Durchlassspannung in einem Ofen kalibrieren, dann den Strom zu einer Diode oder einem Transistor pulsieren und dann die Durchlassspannung bei 1 mA genau messen, um die Sperrschichttemperatur abzulesen.

Andere Quellen für aktuelle Fehler

Nicht in Ihrer Frage enthalten ist die Empfindlichkeit aller anderen Quellvariablen gegenüber Stromschwankungen: zum Beispiel {hFE1; hFE2, Vcc, Vf (LED), Vbe1, Vbe2 Rb, Re}.

Wie sich herausstellt, ist hFE nicht so empfindlich, solange der Pullup-Widerstand, Rb genug Strom vorspannt, um die Strombegrenzung sicherzustellen, und nicht zu viel, um eine Sättigung zu verursachen, wo es die gesamte Stromverstärkung verliert. Daher sollten die Werte von Re zunächst immer für 600 mV mit 1 mA Kollektorstrom in der Rückkopplung Q1 gewählt werden und nicht für den klassischen Lehrbuchvorschlag von Vbe=0,7 V, der näher bei 50 mA auftritt.

Der Pullup Rb muss beispielsweise 50 % mehr Strom ziehen als Ie/Re, der dann vom Rückkopplungskollektor nebengeschlossen wird, um den Antriebsstrom auf Vbe/Re zu regeln.

Der Last- und Versorgungsregelfehler muss untersucht werden, um sicherzustellen, dass die obigen Bedingungen erfüllt sind, um eine Treibersättigung durch die Wahl von Rb und den Worst-Case-Bereich von Vce(min) zu verhindern.

Wenn der Pullup R eine feste Spannung (logischer Pegel) hat und die LED-Versorgung eine Welligkeit hat, kann die Fehlerempfindlichkeit der Stromregelung durch hFE1*hFE2 * Variation von Vcc erheblich reduziert werden.