Calcule la resistencia base del transistor PNP en el circuito de conmutación con resistencia variable

Me gustaría leer la entrada analógica en mi Raspberry Pi usando varios sensores resistivos que represento en el siguiente esquema como potenciómetros (R5 ad R7). Necesito poder encender y apagar los circuitos (lado alto) a través de pines GPIO. Soy nuevo en los esquemas electrónicos y descubro cómo construir circuitos por mi cuenta, así que tengo algunas preguntas de aficionado sobre las resistencias base (R1 y R3) y el circuito en general.

Información específica de Raspberry Pi:
los pines de limpieza de los potenciómetros van a un ADC MCP3008 ya que Raspberry Pi no tiene pines de entrada analógica. Estoy usando un regulador de voltaje lineal para proporcionar 3,3 V para evitar usar el riel de 3,3 V que, según he leído, solo puede proporcionar 50 mA. El ADC también será alimentado por los 3.3V provenientes del regulador.

Información general:
he estado siguiendo algunos tutoriales que calculan las resistencias base de los dos transistores PNP (R1 y R3).

Un video específico de Raspberry Pi establece que la resistencia base debe calcularse usando el valor β de la resistencia y la corriente del circuito después del colector (R2+R5 y R6+R7). Esto pondría la resistencia base más allá de 3M Ω suponiendo un valor β de 75 y una corriente (Ic) de 0,06 mA. No es que tenga experiencia para juzgar, pero esto parece terriblemente alto.

El tutorial de Sparkfun parece contradecir esto y afirma que "1 mA a 10 mA suele ser suficiente" en términos de corriente base. Si uso una resistencia de 1K Ω como base, obtendré 3,3 mA en la base de los transistores.

La gran mayoría de los tutoriales de Arduino, aunque usan transistores NPN, parecen tener una resistencia de menos de 10K Ω en la base de sus transistores, independientemente de lo que estén cambiando.

Preguntas:
La pregunta obvia aquí es ¿cuál cálculo es correcto? ¿Cómo encontraría la cantidad de corriente necesaria para saturar el transistor 2N3906 por su hoja de datos ? No estoy seguro de qué número estoy buscando, ya que no estoy acostumbrado a leer hojas de datos o por qué cada valor es negativo (supongo que es porque el transistor es PNP, aunque eso no responde a mi pregunta).

Bonificación: ¿Se comportará correctamente el circuito si los potenciómetros (R5 y R7) se reemplazan por una fotorresistencia que va directamente al ADC? ¿Importa que los pines digitales sean alimentados por Raspberry Pi y que el VCC en este circuito sea alimentado desde una fuente diferente aunque el voltaje sea el mismo (más o menos) y compartan una conexión a tierra?

Gracias.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Respuestas (1)

El tutorial de Sparkfun es muy malo. El mayor error, al menos desde su punto de vista, es usar un valor relativamente alto (75 a 100) para beta.

Debido a que los transistores se utilizan como interruptores, deben sobrecargarse en comparación con el uso de un amplificador lineal "normal". Esto se llama estar en saturación. La regla general en tales casos es asumir una beta de 10, ya que esto producirá voltajes muy bajos (0.1 a 0.2) para niveles de corriente modestos.

En su caso, sus potenciómetros de 50k limitarán la corriente del colector a niveles tan bajos (65 uA más o menos) que, en principio, solo necesita resistencias base del orden de 500k. Sin embargo, en estos niveles bajos, comenzará a tener problemas de fugas.

Probablemente sea mejor que reemplace sus potenciómetros con unidades de 1k con resistencias limitadoras de 100 ohmios y use algo así como resistencias de base de 10k.

Gracias por la respuesta. ¿Podría aclarar qué quiere decir con problemas de fugas o dirigirme a un recurso que explique lo que implica? Además, ¿el uso de MOSFET en lugar de BJT proporcionaría algún beneficio para este problema?