Usando un NPN vs un transistor PNP

¿El siguiente circuito es eléctricamente sólido? Mi recuerdo es que la forma correcta de hacerlo es usar un transistor PNP en el lado alto y un transistor NPN en el lado bajo. ¿Funcionará si ambos son NPN? ¿Qué diferencias de rendimiento hay?

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

A, B, C y D son señales lógicas de 0 a 5 V de un microcontrolador. Obviamente, la tabla de verdad de los dos circuitos es un poco diferente:

A B D1      C D D2     
0 0 OFF     0 0 OFF
0 1 ON      0 1 OFF
1 0 OFF     1 0 OFF
1 1 OFF     1 1 ON

Sin embargo, algo me parece inapropiado sobre la topología de circuito n.º 2, ¿estás de acuerdo? ¿Puedes explicar porque? o porque no? ¿Cuándo es absolutamente necesario usar un transistor PNP en lugar de un transistor NPN?

No hay nada inapropiado en el n. ° 2: hace lo que hace según la respuesta de Phil Frost. Vale la pena señalar que si el LED y R4 se reubicaran en el colector de Q5, obtendría la misma tabla de verdad para D2, pero tanto Q4 como Q5 estarían completamente saturados como en el ejemplo D1, es decir, sin (casi ninguna) pérdida de corriente a través del LED.

Respuestas (1)

Retire R5 y tendrá lo que describe. La configuración de Q5 se denomina colector común o seguidor de emisor. Básicamente, el voltaje en el emisor es el voltaje en la base menos 0,6 V, pero la corriente del emisor puede ser mucho mayor que la corriente de la base, porque la ganancia del transistor extraerá más corriente del colector. Por lo tanto, es un amplificador de corriente.

Recuerde, la unión base-emisor es un diodo. Por lo tanto, el emisor estará aproximadamente 0,6 V por debajo de la base si lo polariza hacia adelante. Con R5 retirado, puede tirar del emisor hasta V C C − 0.6 V . Con R5 presente, no lo obtendrá tan alto, ya que se caerá algo de voltaje cuando la corriente fluya en R5.

Dado que hay cosas que limitarán la corriente en la pata del emisor de Q5, no necesita R5 para limitar la corriente base, lo que no es cierto para Q2 o Q4, que tienen sus emisores en cortocircuito a tierra, o Q1, con su emisor cortocircuitado a V C C .

Consulte ¿Por qué se conducirían LED con un emisor común?

No hay mucha diferencia en el rendimiento. En el circuito 1, el ánodo de D1 estará en V C C − 0.2 V , mientras que en el circuito 2, será en V C C − 0.6 V , por lo que la corriente del LED es un poco más alta en el circuito 1, suponiendo que R1 y R4 tengan el mismo valor.

El circuito 2 tiene la ventaja de que la corriente de base se dirige hacia la alimentación del LED, pero dado que la corriente de base es pequeña, este no es un gran efecto.

La última diferencia sutil es que en el circuito 1, Q1 entra en saturación, lo que cargará la capacitancia base-emisor. Cuando lo apaga, esta capacitancia tiene que descargarse antes de que Q1 realmente se apague, agregando un poco de retraso desde que la salida de su MCU baja hasta que Q1 apaga el diodo. Q5 nunca entra en saturación, porque el voltaje del emisor se eleva justo al punto donde el transistor entra en saturación, pero no más. Por lo tanto, no hay retraso en el apagado. El retraso es muy corto y probablemente no sea significativo hasta que cambie al menos a 50 kHz.

¿Qué sucede si no elimino R5?
"Con R5 eliminado, puede subir el emisor a Vcc−0.6V. Con R5 presente, no lo obtendrá tan alto, ya que se caerá algo de voltaje cuando la corriente fluya en R5". La base de Q5 no se elevará tanto como lo haría sin R5, y esto (ligeramente) reducirá la corriente del emisor, lo que conducirá menos corriente a través del LED.
@vicatcu recuerda, R5 experimentará una caída de voltaje de I ⋅ 3.9 k Ω a medida que la corriente fluye a través de él. Si R 5 = 0 Ω , entonces no hay caída de tensión.
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