Aquí hay una descripción general del proceso de diseño para que pueda comenzar. Te dejaré hacer los cálculos exactos.

yo reemplazaría$R_{\text{load}}$con fuente de corriente independiente$I_{\text{load}}$para su simulación (puede usar su esquema de CircuitLab para la simulación una vez que agregue valores de resistencia). Colocar$I_{\text{load}} = 25$mA ya que ese es el peor de los casos.

Elija una resistencia de emisor relativamente grande$R_3$. Esto simplemente proporciona una carga al transistor si la carga real no está conectada (por ejemplo,$I_{\text{load}} = 0$). Por ejemplo, use$R_3 = 10$k$\Omega$. Si$V_{\text{out}} = 5$V entonces la corriente a través$R_3$es$0.5$mA y$I_{E} \approx 25.5$mA en el peor de los casos ($I_{\text{load}} = 25$mamá).

A continuación, debe determinar el peor de los casos (el más alto)$I_B$. Usa el más bajo$\beta$en la hoja de datos del transistor (peor de los casos) y luego calcular

Ahora, para hacer que el divisor de voltaje de la resistencia sea "rígido", debe asegurarse de que la corriente de polarización descargada a través de las resistencias (llámela$I_{\text{div}}$) es al menos 10 veces la corriente de carga (en este caso$I_B$es la carga para el divisor de voltaje). De lo contrario, la corriente de carga extrae demasiada corriente de$R_{2}$, lo que provoca que la tensión a la salida del divisor de tensión disminuya demasiado. Esto pone una restricción en el valor máximo de$R_1 + R_2$desde

Esta ecuación más la ecuación del divisor de voltaje

te da dos ecuaciones y dos incógnitas.

Primero, sabemos que$V_{base} \approx V_{emitter} + 0.6V$y que el ejercicio nos pide que mantengamos$V_{emitter}$dentro de 5 y 4.75V (5% de tolerancia) cuando$V_{base}$es impulsado desde un divisor de voltaje que está conectado a 15V. En otras palabras, tenemos que mantener$V_{base}$($V_{out}$del divisor de voltaje) dentro de 5.6 y 5.35V.

Recuerde que la ecuación del divisor de tensión es:

Pero la ecuación anterior es la ecuación del divisor de voltaje sin carga. Entonces, para nuestro circuito, también usaremos: ($R_{ef}$es la resistencia del seguidor del emisor)

De esta ecuación podemos ver que si$R_{ef}$cambios,$V_{out}$también cambiará. Así que vamos a averiguar cómo calcular$R_{ef}$. Empezamos con la impedancia de entrada de un seguidor de emisor:

Y si asumimos que nuestra carga no tiene capacitancia:

A continuación, queremos averiguar la resistencia de carga en el peor de los casos que se puede colocar en nuestro circuito. El ejercicio nos dice que 25mA es la corriente máxima que consumirá la carga. Sabemos que suministraremos 5 V a la carga, por lo que usamos la Ley de Ohm para calcular que la resistencia de carga en el peor de los casos es 200$\Omega$. ($R_{load} = 5/.025 = 200\Omega$)

Ahora que sabemos$R_{load}$podemos comenzar a elegir valores de resistencia y volver a los valores de resistencia del divisor de voltaje. Observe que cuanto más bajo$R_{ef}$es, cuanto más$V_{out}$se hundirá Entonces nuestro objetivo es hacer$R_{ef}$lo más alto posible con y sin carga para evitar$V_{out}$de la flacidez. vamos a empezar con$R_3$.

Para poder hacer$R_{ef}$alto, tenemos que hacer$R_3$alto. Cuando no hay carga,$R_{ef}$será alrededor de 100 veces la resistencia de$R_3$. Cuando hay una carga, debemos asegurarnos de que$R_3 \gg R_{load}$entonces$R_{ef}$puede ser lo más alto posible. Es decir, alrededor de 100 veces la resistencia de$R_{load}$. Así que elegiremos$R_3 = 10k$.

Para hacer nuestras vidas un poco más fáciles para el siguiente paso, averigüemos la proporción entre$R_1$y$R_2$cuando no hay carga:

Ahora llegamos a la parte del ejercicio donde nos pide que no dejemos$V_{base}$($V_{out}$) caen por debajo de 5,35 V. Insertemos nuestros valores en la ecuación del divisor de voltaje cargado y simplifiquemos:

Usando nuestro peor de los casos (también conocido como cuando el circuito está cargado), podemos ver que$R_{ef} \approx 20k$. ($R_{ef} = (\beta + 1)(R_3\ ||\ R_{load}) \approx 100*200$). Usando este valor, podemos ver que el valor más alto que podemos elegir para$R_2$es alrededor de 1.6k. ($20000/12$).

Entonces podemos usar nuestra proporción de antes ($R_1 = 1.67R_2$) para elegir valores de resistencia estándar que estén cerca de la relación. Vemos eso$R_1 = 2.4k$y$R_2 = 1.5k$coincidirá con nuestra proporción bastante bien y mantendrá la salida dentro de nuestro rango de tolerancia. Más alto que esto, y comenzará a salirse del rango de tolerancia.

Una última cosa que quiero mencionar es que podemos elegir valores para$R_1$y$R_2$que son mucho menores siempre que su proporción sea la correcta. Cuanto más bajo vaya en su selección, más rígido se vuelve su divisor de voltaje, pero esto también provoca un mayor consumo de energía. Cuanto más subes, menos consumo de energía pero pierdes rigidez.

Permítanme decir esto como una respuesta para que no nos griten por demasiados comentarios.
Bien, primero escojamos R3. El propósito de R3 es simplemente mantener contento al transistor cuando no hay carga. quieres tener un poco de corriente pasando a través de él. Un buen número podría ser 1 mA de corriente, por lo que a 5 V tome R3 como 5 kohm. R3 siempre tendrá un flujo de 1 mA (y ahora podemos olvidarnos de eso). Así que ahora adelante, elija R1 y R2 para obtener 5,6 voltios en la base.

Esto puede abordarse como un problema del divisor de tensión. Sin carga, la salida debe ser de 5 V, lo que significa (usando Vf = 0,6 V) que la base debe estar en 5,6 V. Por lo tanto, 15V(R2/R1+R2) = 5,6V. Resolviendo para R1, R1 = 1.679R2.

Dado que R3 puede ser arbitrariamente grande, puede ignorarse. Si encuentra que no puede ignorarlo, simplemente hágalo más grande.

A 5V, una resistencia de 200 Ohm dará 25mA. Por supuesto, el voltaje del emisor ha bajado un 5 %, a 4,95, lo que da una nueva corriente de 24,75 mA, que está lo suficientemente cerca de 25 mA, dado que vamos a usar resistencias del 5 % para nuestra solución.

Una resistencia de emisor parece beta+1 veces más grande en la entrada base, por lo que el transistor más la resistencia base R3 se pueden reemplazar por una resistencia paralela a R2 con un valor de (beta+1)*R3. Si usamos una beta de 100, entonces 101*200 = 20,2K ohmios.

Si el emisor se ha hundido a 4,95 V, entonces la base ahora es 4,95 + 0,6 = 5,55 V.

Conocemos la relación entre R1 y R2, que es R1 = 1.679R2.

También sabemos que 15((R2||20.2K)/(R1 + R2||20.2K) = 4.95V

Sustituyendo 1.679R2 por R1, ahora tenemos 15((R2||20.2K)/(1.679*R2 + R2||20.2K) = 4.95V.

El álgebra nos da R2 = 4,2 K ohmios. La resistencia del 5% más cercana a menos de 4,2 K es 3,9 K ohmios.

R1 es entonces 5,1 K * 1,679 = 6,5 K, que está justo entre 6,2 K y 6,8 K.

6.2K da un Vbase de 5.79V 6.8K da un Vbase de 5.46V

Soy un novato que llegó aquí tratando de resolver el mismo ejercicio, por lo que podría estar completamente equivocado, pero déjame intentarlo.

Hay dos partes independientes para este problema:

1. R3

R3 puede ser tan grande como quieras. La ventaja de un R3 grande es que la corriente que lo atraviesa es insignificante en comparación con el consumo de corriente de la carga. Así que escojamos una resistencia grande (digamos 10k) y supongamos que no hay corriente a través de ella para que$I_E$es igual a la corriente de carga.

2. El divisor de tensión

Calculemos la corriente base dada una corriente de emisor de 25 mA (nuestra carga). De$I_C = \beta I_B$y$I_E = I_B + I_C$podemos encontrar eso$I_B = \frac{0.025}{\beta + 1}$. Sin carga, necesitamos 5v en la salida. Debido a la caída de voltaje en la base, la base debe estar a 5,6 V. El divisor de voltaje se hundirá bajo carga. ¿Cuánto cuesta? Conocemos nuestro límite, es 0.25v (5% de 5V). Ahora, calculemos el equivalente de Thevenin del divisor de voltaje. Su voltaje de circuito abierto es de 5,6 V y su corriente de circuito cerrado es$I = \frac{15}{R_1}$, entonces

Encontremos el$R_{Th}$que "caerá" este voltaje cuando$I_B$pasa a través de él.

Elija la beta mínima para el transistor con el que está trabajando (o elija un transistor con la beta mínima que desee), digamos$\beta > 100$, por eso

Elija el valor de resistencia más alto que cumpla. Con valores más bajos, el divisor es más rígido (por encima de las especificaciones) pero consume más energía. Entonces busca$R_2$usando la ecuación del divisor de voltaje

Referencias:

• Una respuesta similar de todo sobre circuitos.
• Una pregunta duplicada aquí en el intercambio de pila

No estoy seguro, pero creo que quieres un seguidor actual y la configuración de la base en el transistor es diferente. La pregunta decía "seguidor", no seguidor de voltaje, y no creo que su configuración siga la corriente con una ganancia cercana a la unidad como se dibuja. Consulte https://www.electronics-tutorials.ws/transistor/tran_1.html