Voltaje de control requerido para encender el LED a través de un NPN

Question

Voltaje de control requerido para encender el LED a través de un NPN

bjt
actual
Física
traspuesta
saturación
transistores

abruzzi26

esquemático

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Para este circuito, estoy tratando de averiguar el valor de $V_1$ CC que encenderá el LED, D1.
Dado que la caída de tensión directa del LED es de 1,8 V,

I_{R_{3}} = \frac{5 - 1.8}{220} = 14.5 metro A

$I_{R_3} = \frac{5-1.8}{220} = 14.5\ mA$

Para encontrar lo requerido $V_1$ , usaría la ganancia del transistor para encontrar $I_{b}$ , dónde $I_b = I_c \beta_f$ . Entonces,

V_{1} = R_{1} I_{b} + 0.7 V

$V_1 = R_1 I_b + 0.7\ V$

(¿Tengo razón en ignorar $R_2$ , ya que solo está conectado a tierra?)

El problema es que no se da la ganancia del transistor. ¿Hay otra forma de calcular el valor de $V_1$ requerido para encender el LED, sin usar la ganancia del transistor? Cualquier ayuda sería muy apreciada.

broma

Para las operaciones de cambio (parece que eso es lo que está discutiendo), es una práctica común usar

β = 10

$\beta=10$ . Puede elegir otro valor. Pero si no se especifica, se toma de forma predeterminada como el valor previsto.

levantador

Cuando dice que no se proporciona la ganancia, el transistor en el esquema (2N3904) no se parece al transistor real, ¿verdad?

abruzzi26

@Ariser sí, el diagrama del circuito original no tiene el modelo de transistor dado

broma

Pensé que estabas viendo esto como un diseño de interruptor confiable. ¿Está preguntando, en cambio, sobre tratar de averiguar el momento en el que apenas puede ver el LED a medida que aumenta el voltaje y NO está buscando esto como un diseño de interruptor confiable?

Respuestas (4)

Voltaje de control requerido para encender el LED a través de un NPN

Para las operaciones de cambio (parece que eso es lo que está discutiendo), es una práctica común usar $\beta=10$ . Puede elegir otro valor. Pero si no se especifica, se toma de forma predeterminada como el valor previsto.
Cuando dice que no se proporciona la ganancia, el transistor en el esquema (2N3904) no se parece al transistor real, ¿verdad?
@Ariser sí, el diagrama del circuito original no tiene el modelo de transistor dado
Pensé que estabas viendo esto como un diseño de interruptor confiable. ¿Está preguntando, en cambio, sobre tratar de averiguar el momento en el que apenas puede ver el LED a medida que aumenta el voltaje y NO está buscando esto como un diseño de interruptor confiable?

Enric Blanco · Answer 1

si ganancia $\beta$ es desconocido, debe hacer una suposición en el peor de los casos al respecto. Como han dicho otros, 10 es una buena suposición. También debe permitir cierto margen (+ 20% se usa comúnmente) para la corriente del colector en sus cálculos.

Por lo general, el problema se formula al revés: qué resistencia base debo elegir para asegurarme de que la corriente base sature un transistor dado para un voltaje de entrada dado, incluso en el peor de los casos (el más bajo). $\beta$ ) condiciones. Es posible que desee hacer sus cálculos utilizando este enfoque.

Además, ten cuidado con $R_2$ . Por lo general, se elige una resistencia mucho más alta para poder suponer que toda la corriente a través de $R_1$ va a la base. Si $\dfrac{V_{be}}{R_2}$ es comparable a la corriente base, entonces no puede ignorar el efecto de R2.

EDITAR:

Para ser más específicos, el efecto de R2 en V1 será el siguiente:

V_{1} = R_{1} I_{b a s mi} + (1 + \frac{R_{1}}{R 2}) 0.7

$V_1=R_1I_{base}+\left(1+\frac{R_1}{R2}\right)0.7$

Entonces, suponiendo $\beta=10$ :

V_{1} = \frac{1 k Ω \cdot 14.5 metro A}{10} + 2 \cdot 0.7 = 2.85 V

$V_1 = \frac{1\ k\Omega·14.5\ mA}{10} + 2·0.7 = 2.85\ V$

En mi caso, tanto R1 como R2 son 1K. ¿Eso significa que tendré que considerar la combinación paralela de R1 y R2, es decir, V1 = ((R1||R2)*(Ibase)) + 0.7V?
No, no están en paralelo. A lo sumo, puede pensar que están formando un divisor de voltaje, pero eso tampoco es cierto. La caída de voltaje en R2 está ligada a Vbe.
La fórmula que estás buscando es V1 = R1*Ibase + (1+R1/R2)*0.7
Sean I1 e I2 las corrientes a través de R1 y R2 respectivamente. Entonces, V1-0.7 = R1*I1 e I1=Ibase+I2. Sustituyes I1 en la primera ecuación, luego aíslas V1. Como dije en la respuesta, solo puede ignorar R2 de manera segura si su valor es mucho más alto que R1, porque entonces tiene aproximadamente V1 = R1 * Ibase + 0.7. De lo contrario, no puede ignorar R2.
Piénselo de esta manera: si R2 es demasiado bajo, entonces R2 está "robando" parte de la corriente que necesita el BJT en la base. La única forma de compensar esto es elevando V1. ¿Cuánto cuesta? Bueno, si R1=R2 entonces V1 = R1*Ibase + 1.4, es decir, necesitas 0.7V adicionales en V1 debido al efecto de R2.

dannyf · Answer 2

Estoy tratando de averiguar el valor de V1 DC que encenderá el LED, D1.

alrededor de 1,4v: la caída de tensión en R2 es de 0,7v, por lo que la cantidad mínima de corriente que pasa por R1 es de 0,7v/R2. Como R1 = R2, la cantidad mínima de caída de voltaje sobre R1 es 0.7v / R2 * R1 = 0.7v. así la respuesta.

la clave aquí es que el transistor tenga suficiente ganancia de corriente para que su corriente base pueda ser ignorada. si no, solo necesita agregar eso a la corriente que pasa por R1 y volver a calcular.

Pero conceptualmente es lo mismo.

editar: aquí está tu circuito en especias.

la corriente por el led va de 1ma@V1=1.3v a 14ma@V1=1.5v.

Andy alias · Answer 3

Andy alias

@Andyaka finalmente me molesté en usar el simulador. 1,4 V produce aproximadamente

14 μ A

$14\:\mu\textrm{A}$ en un modelo 2N3904 Spice y rinde aproximadamente

I_{C} = 4 mA

$I_C=4\:\textrm{mA}$ . Suficiente para ver. Pero no

14.5 mA

$14.5\:\textrm{mA}$ . También,

3 V

$3\:\textrm{V}$ produce casi exactamente

I_{B} = 1.45 mA

$I_B=1.45\:\textrm{mA}$ , como había imaginado. Sin embargo, todavía no puedo decir qué quiere el OP.

broma · Answer 4

Para las operaciones de cambio (parece que eso es lo que está discutiendo), es una práctica común usar $\beta=10$ . Puede elegir otro valor. Pero si no se especifica, a menudo se toma de forma predeterminada como el valor previsto.

Entonces, tienes este circuito equivalente:

esquemático

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Dada la alta corriente, estimaría $V_{BE}=700\:\textrm{mV}+\operatorname{ln}\left(\frac{14.5\:\textrm{mA}}{4\:\textrm{mA}}\right)\approx 740 \:\textrm{mV}$ . A partir de esto, sugeriría $\frac{V_1}{2}=740\:\textrm{mV}+\frac{14.5\:\textrm{mA}}{10}\cdot 500\:\Omega\approx 1.47\:\textrm{V}$ . Ese valor debe entonces ser multiplicado por 2 para obtener $V_1$ .

Puedes jugar con eso para obtener lo que quieras, con respecto a la precisión. Pero dada la variabilidad en todo lo que pienso $V_1=3\:\textrm{V}$ sería el valor correcto para usar para un supuesto interruptor saturado BJT con $\beta=10$ .

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