¿Qué sucede cuando un BJT no obtener suficientes \$I_c\$ a ser correctamente sesgada?

Question

Tengo un circuito básico, que parece que es una excepción de la Electrónica 101 libro de texto si usted corrido algunos de los números en el diagrama:

^{simular este circuito – Esquema creado mediante CircuitLab}

\$V_B\$ es un generador de pulsos; estoy tratando de medir el voltaje \$V_o\$ para detectar dijo pulsos en \$V_B\$ con un micro-controlador. \$V_B\$, \$R_B\$, y \$Q_1\$ son todos parte de una caja negra que no tengo manera de determinar sus valores.

Tengo un gran número de estos circuitos instalados en lugares de difícil acceso, y estoy teniendo un problema por el que a veces se olvida de pulsos, a diferentes precios para cada una de las instalaciones (algunos de ellos trabajan todo el tiempo, un poco de trabajo por algún tiempo, algunos siempre se olvida de los pulsos).

Mi amplia-trazos de la comprensión de la práctica de los comportamientos de los BJTs, aquellos que me importan, al menos-es que puede ser:

• Sesgada: Si \ $I_B\$ \ $I_C\$ son lo suficientemente altos, el \$CE\$ unión actúa como una visión sesgada de diodo
• Imparcial: Si \$I_B\$ o \$I_C\$ son demasiado bajos, el \$CE\$ unión actúa como un reverso de sesgo de diodo
• La transición: Si \$I_B\$ o \$I_C\$ están en la zona gris entre el 0 y el empuje de umbral, el \$CE\$ unión tiene una caída de tensión en algún lugar entre la a los extremos de "parcial" y "imparcial"

Dada esta comprensión de BJTs, mi instinto teoría me está diciendo que \$R_C\$ está en el borde de ser demasiado alta, lo que limita \$I_C\$ - y el azar de la variabilidad en las propiedades de los BJTs explica por qué algunos de mis instalaciones funcionan y otras no.

Ya que no tengo idea de lo que la amplitud es de \$V_B\$ o de lo que la magnitud es de \$R_B\$, me fui a google para que una gráfica de un diagrama que me muestra la relación entre \ $I_C\$ \ $V_{CE}\$ para un determinado \$I_B\$. Wikipedia dio esto: Este gráfico me confunde, porque parece sugerir que, para una determinada \$I_B\$, la reducción de \$I_C\$ se reducir \$V_{CE}\$ (que es el mismo que \$V_o\$ en mi circuito). Además, mientras yo pueda encontrar otras versiones de este gráfico en línea, todavía tengo que ver en que las etiquetas de los \$I_C\$ eje con unidades--es un típico orden de magnitud para \ $I_{C(max)}\$ \ ${\mu}A\$ o \$mA\$ rango o algunas otras fracciones de amperaje? Finalmente, mi instinto me decía que yo podría ser capaz de poner en un resistor en paralelo con \$R_C\$ al aumentar la corriente del colector con el fin de mejor el sesgo de la \$CB\$ unión, pero la gráfica parece sugerir lo contrario, debería poner una resistencia en serie para reducir la corriente si quiero un \$V_o\$, lo que es más consistentemente más cerca de \$0\$ cuando \$V_B\$ es alta.

ACLARACIÓN

Ninguno de los componentes de este circuito son los componentes de hecho, me suministrado a mí mismo. Tengo dos dispositivos: uno personalizado controlador programable con entradas digitales diseñados para detectar seco cierres de contacto (PCB-1), el otro, un dispositivo de vigilancia que utiliza un componente de estado sólido a un pulso cada vez que se produce un evento (PCB-2). Los componentes que estoy mostrando son lo que han sido capaces de determinar internas de estas dos placas de circuito impreso a partir de la experiencia previa con los dispositivos de este tipo y la medición de los terminales que puedo conseguir. Las conexiones entre estos dos dispositivos es de 18-ish calibre de los cables y terminales de tornillo

Los anchos de pulso de PCB-2 se han reducido a muy lento (150ms) pero pulsos son aún echaba de menos. On/Off de los umbrales de detección de PCB-1 también se han ajustado fue en vano. La única cosa que se ha encontrado eficaz en evitar la falta de pulsos es reemplazar PCB-2 con un dispositivo de otro fabricante que es el mismo en todos los aspectos, excepto que utiliza un contacto seco de salida en lugar de una salida de estado sólido. Es por eso que sospecho que el BJT, pero mi teoría de "tal vez \$R_C\$ es demasiado grande?" no parecen alinearse con cómo BJTs realmente funcionan.

Answer 1

para un determinado \$I_B\$, la reducción de \$I_C\$ reducirá \$V_{CE}\$ (que es el mismo que \$V_o\$ en mi circuito).

Este es el comportamiento esperado. Aunque solemos expresarlo de otra manera: el Aumento de \$V_{ce}\$ aumenta \$I_c\$, aunque este efecto es pequeño en la región activa.

Todavía tengo que ver en que las etiquetas de los \$I_C\$ eje con unidades--es un típico orden de magnitud de IC(max) en el µA rango o mA rango o algunas otras fracciones de amperaje?

Rango típico es de 10 de la mA a un par de amperios. Un transistor sólo es capaz de llevar a microamperes hubiera limitado de aplicaciones, a pesar de que tal cosa puede existir, por ejemplo dentro de un circuito integrado. En la industria de la energía podría ser BJT es capaz de llevar a 10 amperios, sin embargo hoy en día este tipo de cosas son más probabilidades de hacerse con el poder FETs o aislados-gate bipolar transitors (IGBTs)

Finalmente, mi instinto me decía que yo podría ser capaz de poner en un resistor en paralelo con el RC para aumentar la corriente del colector con el fin de mejor el sesgo de la CB unión, pero la gráfica parece sugerir lo contrario, debería poner una resistencia en serie para reducir la actual, si quiero una Vo que es más consistentemente más cerca de 0 cuando VB es alta.

Correcto, debe aumentar el valor de RC en su diagrama para obtener un menor voltaje de salida cuando la entrada es alta. Sin embargo, usted tendrá un tiempo difícil lograr una tensión de salida de menos de 0.2 V. Esto no debería representar un problema para su aplicación desde un microcontrolador de entrada digital será casi con toda seguridad, considere la posibilidad de 0,2 V a lógica 0.

Estoy teniendo un problema por el que a veces se olvida de pulsos, a diferentes precios para cada una de las instalaciones (algunos de ellos trabajan todo el tiempo, un poco de trabajo por algún tiempo, algunos siempre se olvida de los pulsos).

Esto podría ser debido a la naturaleza de los pulsos (son lo suficientemente fuertes como para conducir la base de las BTJ?), o debido a la forma en que usted está leyendo en el microcontrolador: se utiliza una interrupción de entrada activa para la captura de ellos o de sondeo? Está usted de votación con la frecuencia suficiente? Es el controlador de interrupción volviendo lo suficientemente rápido para la captura de pulsos repetidos? etc.

Answer 2

Permite un paso atrás por un momento y simplificar esto, antes de ir hasta el fondo de los gráficos. Primero de todo, los picos de la VB onda cuadrada debe superar los 0,6 V para el circuito, incluso, posiblemente, el trabajo, debido a que la unión no se llevará a cabo por debajo de ese punto. Por la misma razón, si el punto más bajo en la plaza generador de onda está por encima de 0.6 V, usted podría tener el problema opuesto.... cuando el transistor SE cruce es siempre la realización de. Cualquiera de estas condiciones en el "borde" de ser cierto podría ser la raíz del problema.

Siguiente, suponiendo que las altas y bajas de la forma de onda son de forma segura por encima y por debajo de 0,6 V, respectivamente, cualquiera que sea la tensión de pico de VB es menos que mínima de 0,6 V puede ser dividido por la RB para averiguar cuánta corriente es probable que va en el transistor SE cruce. Digo "probablemente" porque nosotros también no sé cuál es la efectiva resistencia interna de la fuente de VB. Pero suponiendo que es insignificante en comparación con RB, el siguiente paso es multiplicar la corriente por el avance actual de la ganancia del transistor, que comúnmente se conoce como "hfe". Si usted no sabe, usted puede suponer al menos el 50 por un punto de partida. Usted puede entonces tomar ese número y utilizar la ley de ohm para ver lo que la corriente a través de la 10K resistencia de colector debe estar en la cima del pulso. A su vez, que la corriente puede ser multiplicado por el 10K (E=IR) para aproximar el voltaje a través del resistor de 10K durante los picos. Si el circuito está diseñado correctamente, que el voltaje estará cerca de 10V, debido a que el transistor se utiliza simplemente como un interruptor, y debe estar en la "saturación".

Ahora de nuevo le permite copia de seguridad incluso más, porque es obvio que incluso por encima de la simplificación es de sentido con este muchas incógnitas. Tengo curiosidad de cómo se terminó con un "gran número de estos circuitos instalados en lugares de difícil acceso", sin antes clavar algunas de estas incógnitas, pero eso es irrelevante. El punto es que la única manera de solucionar el problema en su situación para tomar medidas, comenzando con la de alto y bajo voltaje en el VBE unión. Y ya que no sabes el ancho de los pulsos de la onda cuadrada del generador, esta medida tendrá que ser tomado con un ámbito de aplicación. El hecho de que el circuito funciona a veces es una buena cosa. Además de clavar los voltajes en la salida del generador y en el transistor SE cruce, en un ámbito también revelará cualquier lento (menos de cuadrados) formas de onda. Que podría, por ejemplo, indican la necesidad de una resistencia adicional a través de la unión, no tanto para alterar la dinámica actual, pero para acelerar el tiempo de recuperación en el caso de que estrechamente espaciados pulsos se están perdiendo.

La esperanza de que algún de esta ayuda. De hecho, es muy molesto cuando se hereda una base instalada de equipos que está fallando, con tan poca información en la base interna. La ingeniería inversa es un reto, para estar seguro.