El arte de la electrónica: interruptor de transistores

Estoy estudiando transistores del libro "Artes de la electrónica" de Paul Horowitz y Winfield Hill (segunda edición).

En el texto, hay el siguiente circuito (bajo el título - Interruptor de transistor) en la página 63:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Entiendo que el transistor funcionaría en estado de saturación, porque de lo contrario el voltaje del colector sería de -84V, es decir, menor que el voltaje del emisor (que en este caso en cero).

Sin embargo, el texto menciona,

La sobrecarga de la base (usamos 9,4 mA cuando 1,0 mA apenas habría sido suficiente) hace que el circuito sea conservador.

Por cierto, en un circuito real, probablemente colocaría una resistencia de base a tierra (quizás 10k en este caso) para asegurarse de que la base esté en tierra con el interruptor abierto.

Mis preguntas: 1) ¿Qué significa la primera línea (del texto)? ¿Cuál es el significado de que un circuito se vuelva conservador?

2) ¿Por qué tendríamos que colocar una resistencia de base a tierra? ¿Cómo decidimos el voltaje base en ausencia de corriente, es decir, el interruptor está abierto? Debido a que en ese caso el voltaje del colector sería 10V y el voltaje del emisor sería 0V, ¿cómo determinamos el voltaje base?

¿Cómo obtuviste un voltaje de colector de -84 voltios?
@PeterBennett, Ic = (beta)Ib. Por lo tanto, Ic = 940 mA. R_lamp = 100 ohms, por lo tanto, la caída de voltaje en la lámpara = 940 mA * 100 ohms = 94 V. Por lo tanto, si el lado positivo es 10 V, entonces el terminal negativo debe ser -84 V. (Perdón por la respuesta tardía :)
@MohammedArshaan - 1. El 0.1 A en la lámpara es una especificación máxima, no una declaración de lo que fluye actualmente. 2. Dado que el interruptor está abierto y no fluye corriente, v=ir = (0)(100) = 0, entonces el voltaje a través de LAMP1 es cero, no 84V. 3. Si tiene una fuente de 10 voltios, obtener 84 voltios debería generar una bandera de advertencia. 4. Los 10 voltios completos están realmente en Q1. 5. Sigue adelante. Se necesita un tiempo para adquirir una intuición acerca de estas cosas. ¡Llevar a cabo!

Respuestas (3)

Un circuito se calcula de manera conservadora si pudiera colocar otro tipo de transistor o carga sin ningún cambio en el modo de operación.

Por ejemplo, si su carga era un poco más alta y su transistor tenía una beta un poco más pequeña, aún podría usar la misma corriente base si los valores originales calculados hubieran sido conservadores, no vanguardistas.

Cualquier transistor con una base abierta es susceptible a corrientes parásitas. Toque el terminal base en un lugar molesto por EMC y será una buena antena para corrientes de 50/60 Hz. Ni siquiera tienes que tocar los tipos darlington, con acercarte al terminal base es suficiente. Colocar una resistencia o un condensador en GND reduce esas corrientes parásitas.

¿Qué quisiste decir con " borde sangrante" ?
Es todo lo contrario, calculando todo para arrinconar casos delgados como una navaja para que puedas lastimarte fácilmente.

La respuesta de Janka es buena, pero quería centrarme en la ganancia de corriente del transistor. Todo el capítulo asume una beta típica de 100. Pero el siguiente gráfico de una hoja de datos común de 3904 muestra una variación bastante grande (normalizada) de beta dependiendo de la temperatura y la corriente del colector:

beta

En esencia, puede cambiar. Y si pensó que podría medirlo con un DMM en la configuración hFE, considere que cambia para que el Ic que usa su medidor no esté cerca del Ic operativo de su circuito. Entonces toma una estimación conservadora para Ic y, por lo tanto, Ib. Solo para asegurarme de que todo funciona correctamente.

@MohammedArshaan: para reiterar, conservador significa que hay mucho margen para manejar casi cualquier combinación de temperatura y corriente de colector, así como la variación en hFE.

Para responder más directamente a la pregunta n. ° 2, a medida que se dibuja el circuito, no puede saber cuál es el voltaje en la base cuando el interruptor está abierto. Como se menciona en el libro, en un diseño real, a menos que desee que su circuito se comporte de manera errática, conectaría una resistencia desde la base a tierra asegurándose de que cuando el interruptor esté abierto, sepa que el transistor estaría 'apagado'. El tamaño de la resistencia sería lo suficientemente "grande" para que no tenga un efecto adverso en el funcionamiento normal de los circuitos, pero lo suficientemente "pequeño" para que pueda estar seguro de que la base está conectada a tierra cuando el interruptor está abierto. (1k - 10k son valores de resistencia pull-up/pull-down bastante estándar)

https://en.wikipedia.org/wiki/Pull-up_resistor

@MohammedArshaan: para aumentar la respuesta de Kevin, en ciertas circunstancias, puede tocar una base no conectada con el dedo y hacer que fluya la corriente. La resistencia pull-down actuaría como sumidero para cualquier voltaje perdido que pueda estar presente. Cosas que pueden causar voltajes perdidos: una tormenta eléctrica, una estación de radio que transmite cerca, una transmisión wifi, un teléfono celular, EMI de un equipo que funciona mal, el voltaje de línea siempre presente y el sistema eléctrico que hace que su corazón lata y los nervios conducen -- para empezar.
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