Salida del seguidor del emisor

No puedo permitirme un generador de funciones y un osciloscopio en este momento, así que estoy tratando de aprender electrónica analógica con Spice (MacSpice, para ser específicos). A continuación se muestra el modelo Spice para un circuito emisor-seguidor simple. Vcc es de 15 V y la entrada en la base es una onda sinusoidal de 5 V y 60 Hz con una compensación de 0 V CC. R1 se encuentra entre la base del transistor y la entrada sinusoidal, y R2 se encuentra entre el emisor del transistor y tierra.

La salida en el emisor me tiene un poco desconcertado y agradecería si alguien tiene una explicación para el comportamiento.

* Simple Emitter Follower
Vcc 3 0 DC 15
Vin 1 0 SIN(0 5 60) dc 0
R1  1 2 270
R2  4 0 3.3k
Q1  3 2 4 generic
.model generic npn
.control
tran 1ms 60ms
plot v(1) v(4)
.endc
.end

El resultado del comando de gráfico de análisis transitorio se encuentra a continuación.

texto alternativo

Me sorprendió esta salida. Como era de esperar, hay una ligera caída de voltaje en la amplitud debido a la unión base-emisor de la NPN. Sin embargo, la salida se recorta y no oscila por debajo de cero. ¿Qué tendría que hacer para atrapar la parte negativa de la onda sinusoidal?

Pensé que esto era bastante tonto cuando publiqué esto: "¡Vaya! Su pregunta no se pudo enviar porque: los usuarios con menos de 150 de reputación no pueden crear nuevas etiquetas. La etiqueta 'emisor-seguidor' es nueva. Intente usar una existente etiqueta en su lugar". Es por eso que se publica bajo la ambigua etiqueta 'bjt' en lugar de algo más útil como 'emisor-seguidor'.
¡Se ha añadido la etiqueta!
Si es lo suficientemente valiente, puede usar su computadora como osciloscopio y generador de funciones para frecuencias lo suficientemente bajas. No sé si hay software para mac, pero hay para windoze y GNU/Linux.
Es más fácil jugar con este simulador de circuitos en línea que con Spice. Tiene un seguidor de emisor incorporado como ejemplo en circuitos -> transistores: falstad.com/circuit

Respuestas (3)

Debe conectar R2 a un voltaje de suministro negativo con suficiente margen para su señal, o sesgar la forma de onda de entrada para que no se corte.

El voltaje de salida de un seguidor de emisor suele ser V_out = V_in - 0.7V, pero hay límites sobre dónde funciona esta función. Para el comportamiento esperado, VCC + 0.7V > V_in > VEE + 0.7Vse debe mantener, donde VEE es su suministro negativo. En su caso, VEE es igual a 0V ya que no tiene un suministro negativo. Cuando su voltaje de entrada oscila por debajo de 0.7V, el transistor se apaga y su salida permanece en el riel de voltaje negativo.

Modifique estas líneas para agregar una fuente de alimentación negativa.

R2  4 5 3.3k
Vee 0 5 DC 15

Modifique esta línea para sesgar la onda sinusoidal del circuito existente.

Vin 1 0 SIN(7.5 5 60) dc 0
Gracias por la explicación, ahora todo tiene sentido. En un circuito "real", ¿tendría dos suministros de CC separados para Vcc y Vee, o simplemente estaría conectando el extremo "rojo" de un suministro de 15 V a Vcc y el extremo "negro" a Vee? Supongo que lo que estoy preguntando es si se requieren o no dos suministros (como en el modelo Spice).
Cuando necesita tener voltajes de suministro positivos y negativos, realmente solo he visto una configuración de dos suministros. La operación de suministro único también es común, pero generalmente ajusta las señales para que caigan entre los rieles de suministro de energía.

Entonces, si estoy decodificando su netlist correctamente, tiene el circuito en la parte superior izquierda. La razón por la que la salida no cae por debajo de cero es que lo que tira hacia abajo de la salida está conectado a tierra.

En "A" se muestra una solución, que consiste en hacer que el pulldown tire de -15 V en lugar de 0 V.

Otra solución se muestra en "B", que consiste en reemplazar el menú desplegable con un transistor PNP. Esto desperdicia menos energía, porque no siempre se disipa la resistencia de 3.3k. Los amplificadores de clase B forman la base de la mayoría de los amplificadores de audio y etapas de salida de amplificadores operacionales.

texto alternativo

Sí, la parte superior izquierda es el circuito con el que estaba trabajando. Gracias por compartir los diagramas, especialmente la cadena NPN PNP. Cuando dices que desperdicia menos energía, ¿a dónde va la energía? Es probable que la resistencia lo disipe en forma de calor, pero ¿qué sucede con el PNP?
@DrW: el pnp (mientras npn conduce) o npn (mientras pnp conduce) permanece apagado y simplemente no disipa energía. Todo el circuito consumirá menos energía de los rieles de suministro de +/- 15 V.
Además, es un poco extraño que la resistencia base sea pequeña y la resistencia del emisor sea grande. Por lo general, usa un amplificador de transistor en esta configuración para aumentar la corriente de entrada, por lo que necesita una impedancia de entrada alta (léase: resistencia de base grande) y una impedancia de salida baja (léase: resistencia de emisor pequeña).
Realmente no necesitas una resistencia base en absoluto en este circuito
Gracias por la información sobre el pnp y la resistencia base. No creo que este circuito esté destinado a ser un circuito práctico, es de la sección Lab 2 de "Student Manual for The Art of Electronics".

Debe agregar una polarización de CC a vin para evitar que la unión base-emisor se invierta durante el medio ciclo negativo. Cuando el voltaje base está por debajo del voltaje del emisor, no fluye corriente y el transistor está en corte.

¿Quiere decir que Vin debe estar centrado alrededor de un voltaje positivo mayor que su amplitud, como 7.5V (0.5 * Vcc)?
Sí, eso sería todo. También puede usar su fuente sinusoidal original (centrada alrededor de GND), pasar su señal a través de un capacitor lo suficientemente grande y alimentarla a la base desde allí, mientras configura la base en un voltaje positivo con un divisor resistivo. Esa sería probablemente la configuración más utilizada porque puede usar solo un voltaje de suministro y no tiene que preocuparse por la parte de CC (compensación) del voltaje de entrada.
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