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Rigidez en el Divisor de Voltaje de polarización para un Seguidor de Emisor

A continuación es un ac-junto seguidor de emisor con base sesgo proporcionada por un divisor de voltaje. Estoy teniendo un pequeño problema con cómo los valores de resistencia son los elegidos para la polarización en el diseño de ejemplo proporcionado en el Arte de la Electrónica (página 70). He incluido el diseño de los pasos dados en el libro hasta que punto.

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Paso 1. Elegir CINCO. Para que el mayor simétrica swing sin el recorte, VE = 0.5 Vcc, o +7.5 voltios.
Paso 2. Seleccione VOLVER. Para una corriente de reposo de 1 ma, R E = 7.5 k.
Paso 3. Elegir Rl y R 2 . VB se VE+ 0.6, o 8.1 voltios. Esto determina la proporción de Rl R 2 como 1: 1.17. La anterior carga criterio requiere que el paralelo la resistencia de Rl y R 2 se acerca 75k o menos (una décima parte de 7.5 k los tiempos de h FE ). Adecuado estándar de los valores de R 1 = 130, R2 = 150k.

En el paso tres, se dice que el equivalente de Thevenin del divisor de tensión se utiliza (R1//R2) debe ser al menos diez veces menos que la aparente resistencia de la resistencia de carga RE (RE * hFE). Sin embargo, creo que en vez de la Thevenin equivalente, sólo deberíamos considerar R2, ya que R2 es, efectivamente, en paralelo con la resistencia de carga * hFE. Si no lo hacemos, entonces no la carga de efecto en el divisor de voltaje de ser demasiado grande?

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Kip Diskin Puntos 11

Primero voy a llevar con un redibujado versión parcial de su circuito, que puede ser suficiente para transmitir la idea de:

schematic

simular este circuito – Esquema creado mediante CircuitLab

Tal vez eso hace que sea más fácil pensar en R1 y R2 en paralelo. Si no, sigue leyendo...

Olvidar el transistor por ahora, y considerar la posibilidad de una simple divisor de tensión, conectado a la carga:

schematic

simular este circuito

Digamos que queremos Vsal = Vin/2, así que empezamos R1 y R2 para cada uno de 1kΩ. Lo que si RL es 250Ω?

R2 y RL en paralelo son efectivamente:

$$ R_2 || R_L = \frac{1}{1/1\mathrm k\Omega + 1/250\Omega} = 200\Omega $$

Así, el real comportamiento salimos del divisor de voltaje es:

$$ V_{salida} = \frac{R_2||R_L}{R_1 + R_2||R_L} V_{en} = \frac{200\Omega}{1\mathrm k\Omega + 200\Omega} V_{en} = \frac{V_{en}}{6} $$

Este no es el \$V_{out} = V_{in}/2\$ que queríamos. Se puede demostrar que lo que en realidad nos dieron era equivalente a la de un divisor de tensión queríamos (\$V_{out} = V_{in}/2\$), en serie con el equivalente de Thévenin del divisor de voltaje (que es R1||R2), en la carga:

schematic

simular este circuito

Aquí podemos ver que esto es sólo un divisor de tensión, pero sin ningún tipo de carga. Ver, obtenemos el mismo resultado:

$$ V_{salir} = \frac{V_{en}}{2} \frac{250\Omega}{250\Omega + 500\Omega} = \frac{V_{en}}{2} \frac{1}{3} = \frac{V_{en}}{6} $$

Por lo tanto, la regla de oro para los divisores de voltaje:

Para hacer que el error debido a la carga insignificante, hacer que la resistencia equivalente de Thévenin del divisor de tensión al menos 10 veces menor que la de la carga.

Cuando esta regla es seguida, a continuación, la corriente en la carga es al menos 10 veces menor que la corriente en el divisor de voltaje, por lo que el error introducido será insignificante.

Ahora, su transistor ejemplo es el mismo, pero el actual en el RE es menor por un factor de \$h_{FE}\$. Así, RL es equivalente a \$R_E \cdot h_{FE}\$. De lo contrario sólo estamos siguiendo la regla de pulgar arriba acerca de los divisores de voltaje.

Usted no puede ignorar R1 debido a que toda la corriente a través de R2 o en la base también debe ir a través de R1. Si haces cualquiera de VOLVER o R2 más pequeños, más que la corriente debe fluir a través de R1, por lo tanto no debe ser más voltaje a través de R1, el cual podría estropear su divisor de voltaje si el cambio es lo suficientemente grande. El truco es hacer el cambio en la actual, debido a las variaciones de RE insignificante en comparación a la actual ya se va a través de R1.

Usted podría ver el R2 en paralelo con su eficaz RL como la carga de la R1, y calcular el divisor de voltaje basado en eso, pero debido a que se espera que las grandes variaciones en los \$h_{FE}\$, RL en la práctica podría variar mucho. Por lo tanto, desea diseñar el circuito que ser muy insensible a tales variaciones.

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Bernd Puntos 61

R2 no es eficaz en paralelo con RE. Es desacoplado de la medida de la hFE de los transistores.

Seguro que los cambios en el flujo de corriente en el emisor son un resultado directo del flujo de la corriente en la base. Pero la idea de ser descrito es para hacer la base de resistencias de ser un orden de magnitud menor que el tamaño de la efectiva RE refleja de vuelta a la base.

Dicho de otra manera, la corriente que fluye a través de R1 y R2 quiere ser un orden de magnitud más grande que el esperado corriente de base. Esto es para que la base de la tensión de polarización punto de no cambiar demasiado.

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Spehro Pefhany Puntos 90994

Buscando en la base de la terminal vemos el equivalente de un resistor de valor de Re *hfe, así que si hfe es de 200, se ve como una de 1.5 M de resistencia a tierra.

Ellos están diciendo que podemos ignorar que si R1 || R2 << (Re * hfe), donde se considere la posibilidad de un orden de magnitud a estar lo suficientemente cerca - por lo que una reducción en el swing de Vcc/20 es considerado insignificante. No hay nada que te detenga de corrección de la relación de un poco a cuenta de los típicos hfe, pero cuando AoE fue escrito el 5% de resistencias eran mucho más baratos de 1% y no importa mucho.

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LvW Puntos 6292

Es la tarea del emisor resistencia de Volver a permitir que la corriente controlada por voltaje de retroalimentación. Sin embargo, esto sólo funciona en caso de que el voltaje de cc en el "otro lado" de la ruta se mantiene constante (indpendent en los cambios de temperatura, tolerancias y otras incertidumbres).

Eso significa que la "rigidez" de la base potencial que se desea. Esto requeriría una muy baja resistencia al divisor de tensión. Sin embargo, debido a que el consumo de energía y aspectos para asegurar una aceptable impedancia de entrada (no demasiado baja), llegamos a un trade-off que se traduce en la mención a la "regla del pulgar": la Corriente a través de las resistencias de aproximadamente 10 veces la corriente de base.

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Kevin Albrecht Puntos 2527

Es sencillo* para escribir el sesgo de la ecuación para este circuito utilizando KVL así como:

$$I_C = \frac{V_{BB} - V_{BE}}{\frac{R_1||R_2}{\beta} + \frac{R_E}{\alpha}} \approx \frac{V_{BB} - V_{BE}}{\frac{R_1||R_2}{\beta} + R_E}$$

donde

$$V_{BB}= V_{CC}\frac{R_2}{R_1 + R_2} $$

Para la estabilidad de polarización, queremos más a la derecha término en el denominador de la polarización de la ecuación a ser grande en relación a la izquierda-la mayoría de los término que depende de \$\beta\$.

En otras palabras, queremos

$$R_E \ge 10\cdot \frac{R_1||R_2}{\beta} $$

o, reorganización,

$$R_1||R_2 \le \frac{\beta \cdot R_E}{10} $$

que corresponde a la exigencia en el paso 3.


Por escrito el sesgo de la ecuación de esta manera, se puede cuantificar (aproximadamente) la mejora en la estabilidad de polarización en contra de los cambios en el transistor \$\beta\$.

Para \$R_E = 0\$, el sesgo de la ecuación de los rendimientos

$$I_C = \beta \frac{V_{BB} - V_{BE}}{R_1||R_2} $$

Así

$$\frac{\partial I_C}{\partial \beta} = \frac{V_{BB} - V_{BE}}{R_1||R_2} $$

Ahora, vamos a

$$R_E = x \cdot \frac{R_1||R_2}{\beta}$$

y encontrar que

$$\frac{\partial I_C}{\partial \beta} = \frac{V_{BB} - V_{BE}}{R_1||R_2}\frac{1}{1 + 2x + x^2}$$

Así, por ejemplo, doblar \$\beta\$ dobles \ $I_C\$ \ $R_E=0\$ de los casos pero, para \$x=10\$, \$I_C\$ aumenta sólo un factor de \$\frac{2}{121}\$, 1,7%

Si, dicen, que no quería más que un aumento de 1% \ $I_C\$ una duplicación de \$\beta\$, podemos resolver la ecuación

$$1 + 2x + x^2 = 200$$

que los rendimientos de

$$x \ge 13.2$$


*El equivalente Thevenin del circuito conectado a la base es:

$$V_{BB} = V_{th} = V_{CC}\frac{R_2}{R_1 + R_2}$$

$$R_{BB} = R_{th} = R_1||R_2$$

Con este circuito equivalente, KVL alrededor de la base-emisor de bucle es:

$$V_{BB} = I_B\cdot R_{BB} + V_{BE} + I_E\cdot R_E = \frac{I_C}{\beta}\cdot R_{BB} + V_{BE} + \frac{I_C}{\alpha}\cdot R_E$$

Recopilación de términos y resolviendo \$I_C\$ rendimientos

$$I_C =\frac{V_{BB} - V_{BE}}{\frac{R_{BB}}{\beta} + \frac{R_E}{\alpha}} $$

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