Problemas para analizar el circuito del transistor

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simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

V C C = 20 V V B mi 1 = V B mi 2 = 0.5 V V B mi 3 = 0.6 V β 1 = β 2 = 100 β 3 = 50

Necesito encontrar V en este circuito. Traté de usar la ruta para KVL con la menor cantidad de incógnitas, pero muchas veces termino con ecuaciones dependientes lineales que no conducen a ninguna parte. Han pasado 3 horas desde que lo intenté y no obtuve nada parecido a un resultado en esto. Creo que mi principal problema es (1) averiguar qué camino tomar en las ecuaciones de KVL y (2) averiguar cuándo la ecuación de KVL será lineal dependiente de otra. ¿Cuál es un buen enfoque para analizar circuitos como este?

Respuestas (3)

Normalmente, un circuito como este realmente tomaría una consideración cuidadosa. Pero menos, dado algunos de los datos. Estoy un poco preocupado por su valor para R 4 , solo porque el editor de esquemas usa ese valor como predeterminado y no estoy seguro de que haya querido ese valor. R 3 parece un poco extraño, también. Pero vamos con ello:

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Creo que puedes ver que casi todo gira en torno al valor de V X . Así que hagamos un análisis nodal y busquemos su valor:

V X R 2 + V X R 3 + V X R 4 + I B 1 = 600 mV R 2 + 20 V R 3 + V X − 1 V R 4 V X ⋅ ( 1 R 2 + 1 R 3 ) + I B 1 = 600 mV R 2 + 20 V R 3 − 1 V R 4 V X ≈ 12 V − 755 ⋅ I B 1

Mmm. no sabemos I B 1 . Así que vamos a reagruparnos un poco.

Tú lo sabes q 3 tiene β = 50 y que su corriente de colector debe incluir I R 4 y la corriente base de q 2 . Esto debe ser más que 10 mamá . Resulta que I B 3 ≥ 200 m A . Entonces sabes que I R 2 ≥ 260 m A y por lo tanto también que V X ≥ 9.18 V .

también sabes que R 3 debe incluir I R 2 , I R 4 , y q 1 corriente de base. Entonces I R 3 ≥ 10.26 mamá y por lo tanto V X ≤ 12.07 V .

Así que ahora al menos podemos decir esto:

9.18 V ≤ ( V X ≈ 12 V − 755 ⋅ I X ) ≤ 12.07 V

Gracias por hacer preguntas sobre esto. Aquí están mis adiciones. He agregado el actual I B 1 = I X al esquema. (Esto debe ser devuelto al recaudador de q 3 a través de la base de q 2 , ya que ambos q 1 y q 2 compartir el mismo β = 100 valor.)

Así que tenemos la ecuación anterior. Pero lo que falta es el valor de I X .

I X agrega a la 10 mamá de R 4 , de modo que la corriente de colector de q 3 aumenta en esa cantidad. Esto significa que la corriente base para q 3 aumenta en 1 50 de eso. Entonces podemos configurar esto:

V X = 12 − 755 ⋅ I X = 600 mV + ( 60 m A + 10 mamá 50 + I X 50 ) ⋅ R 2 12 − 755 ⋅ I X = 600 mV + ( 260 m A + I X 50 ) ⋅ R 2 I X ≈ 2 mamá

A partir de esto, ahora podemos estimar V X ≈ 10.5 V y luego eso V ≈ 10 V .

Gracias por hacer preguntas adicionales. Me ayudó a agregar mi propio pensamiento adicional a esto y proporcionar lo que creo que ahora es una respuesta más completa a su pregunta.

Jonk, muchas gracias. Interesante la forma en que estableces las ecuaciones nodales, lo consideraré seguro. Descubrí que era extraño que no pudiera obtener los valores de todas las variables de Kirchhoff, pero soy un novato, así que pensé que era mi error. ¿Está diciendo que no hay forma de encontrar todas las corrientes y voltajes en todos los transistores sin eliminar las corrientes de base o con algún tipo de aproximación? Tenía la idea de que, como en un circuito resistivo puro, si conoce los valores de las resistencias y las fuentes, siempre puede encontrar el valor de las corrientes y los voltajes. Gracias de nuevo señor.
@JoãoPedro No, las corrientes de colector para Q1 y Q2 dependen del modelo y no tiene los modelos completos establecidos allí. También puede ver este problema en el artículo de Tony, donde simplemente presenta un par de diodos para usted con 1 V entre ellos. ¿Cuánta corriente en un par de diodos así? Depende del modelo y no tiene la información del modelo para saber. Pero dado el bajo voltaje allí, diría que las corrientes son pequeñas y, por lo tanto, las corrientes de base son insignificantes y pueden ignorarse.
No sé si lo que voy a decir tiene relación con el modelo del que hablas. Pero lo único que aprendimos hasta ahora es que Vbe opera con aproximadamente 0.7V, el valor de Vce y Vbc que analizamos depende de los datos proporcionados, no podemos correlacionar esos dos con ningún otro parámetro. Aparte de eso, el hecho de que los voltajes Vbe, Vbc y Vce suman cero, y Ie=Ib(1+Beta) considerando Ic=Beta*Ib. ¿Son esas ecuaciones suficientes para encontrar las corrientes y los voltajes en el circuito?
@JoãoPedro Permítanme reconsiderar lo que escribí desde una perspectiva diferente en la sección "reagrupar". Agregaré una nota o dos.
@JoãoPedro Listo. Por favor, compruebe los resultados.
@jonk Como de costumbre, claramente explicado muy bien. para mí, los 100 ohmios son la solución perfecta para un amplificador de potencia inactivo bajo con una distorsión de cruce mínima, aunque 0.5 debe ser 0.6 y la falta de cualquier Re en Q3 significa que la asimetría de ganancia causa una distorsión del 10% para una salida de señal grande... el extraño 773 dijo Al principio, el diseño estaba apuntando a una salida de 10 V CC, pero con suposiciones incorrectas para Q1,2 Vbe no dio en el blanco. WTG jonk bien hecho
La razón por la que digo que 100 es perfecto es porque Vce out debe exceder ~ 2 V para una buena hFE realista, por lo tanto, 20-2-2 = oscilación de 16 V y Vbe / Voutp (max) = 0.6Vbe / 8Vp debe ser ligeramente menor que (100/2) / (100/2+773) para tener en cuenta la impedancia de entrada Q1,Q2 bajo carga
@TonyStewart.EEsince'75 Gracias por el amable comentario. Es poco probable encontrar también 0,6 V con una corriente de colector de 12 mA para Q3. Y sí, ninguna degeneración local y ninguna otra retroalimentación global significa una distorsión significativa. También estuvo de acuerdo sobre Vce. También trato de planificar 2 V o mejor.
Me tomó unos minutos, pero ahora entiendo. Solución increíblemente inteligente, no pude visualizar esto, ¡pero espero poder hacerlo algún día! El análisis nodal parece manejar mejor este tipo de circuitos. No puedo agradecer lo suficiente señor.
@JoãoPedro Creo que estarás bien!! Tus preguntas ya son buenas y piensas en las respuestas y haces buenas preguntas. No será tanto tiempo para ti, estoy seguro.

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Esta es una manera simple con 2 pasos

No sabía que podía ignorar las corrientes de base, eso tiene sentido. ¡Miraré cuidadosamente tu solución ahora mismo para entenderla!
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Podría comenzar ignorando las corrientes base de T1/T2 y ver si son importantes.

Primero encuentre el voltaje Vx en la unión de las tres resistencias (que es V+0.5V suponiendo una carga a tierra). Escribe la ecuación para Ib3 como una función de Vx por inspección.

Ic3 = β 3 * Ib3, que te da Ic3 en función de Vx.

Ahora puede encontrar Vx como una función de IC3 usando KVL, lo que le da dos ecuaciones con dos incógnitas, luego resuelva para Vx/Ic. Si Ic <= 10mA, entonces no necesita preocuparse por las corrientes de base.

Si es más de 10 mA, simplemente reemplace las bases del transistor T1/T2 con una fuente de voltaje de 1 V y repita (o haga esto a la inversa, según lo que crea probable).

Gracias Spehro. ¿Qué quiere decir con "corrientes de base T2/T2"? ¿Te refieres a T1/T2? La razón por la que ignoramos las corrientes base de T1/T2 es porque β es mucho mayor que 1, ¿correcto? Probaré tu solución tan pronto como pueda, gracias de nuevo.
Sí, T1/T2 (error tipográfico). Si las bases no son conductoras (más de 1 V en la resistencia 100R, entonces puede ignorarlas). Si son lo suficientemente grandes como para importar mucho, como cuestión práctica, los transistores se destruirán solos.
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