Análisis de circuito con múltiples BJT

Actualmente estoy tomando una clase de electrónica analógica y este es uno de los problemas que surgieron:

  V 1 = 15V V 1 = 15V, Ueb = Ube = 0.6V, Uce(sat) = 0.2V, β =200, 
  VT = 25mV, R2 = 39Ω, R4 = 4.7kΩ, R5 = 470Ω

Se me pide que encuentre los valores de R1, R3 y R6 de manera que las corrientes de colector inactivo de Q2 y Q3 sean ambas de 8 mA, y el colector de Q2 esté en el potencial V1 / 2 cuando no hay señal de entrada presente (lo que hace ¿esto me dice? ¿Es incluso relevante ya que solo estoy haciendo análisis de CC aquí?) ¿Hay algún paso general a seguir? Hice un análisis similar con dos transistores, y lo que siempre había que hacer es encontrar expresiones para Ve, Vc y Vb para cada transistor y, al compararlos, asumir en qué modo está operando. Aquí, sin embargo, llegué a una contradicción: Q2 parece estar en modo lineal y, por lo tanto, R6 = (V1 / 2-V1-0.7) / 8mA <0. Espero no haber hecho una pregunta demasiado amplia. No estoy pidiendo una solución, sino simplemente para decirme la receta para este tipo de análisis.

EDITAR : Por extraño que parezca, solo ahora noté que, de hecho, lo que me pareció un nodo entre el colector de Q1 y la base de q3 no es uno. Uno puede decir simplemente observando cuidadosamente.

— Emir Šemšić
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Correcto, está calculando una solución para el punto de polarización (análisis DC), que es la situación cuando no hay señal de entrada (AC). Entonces puedes ignorar todos los condensadores. Asumir que todos los transistores están en modo lineal es una buena suposición inicial. Si un transistor debe estar saturado, se aclarará más tarde. Ic (Q3) = 8mA, ¿cómo puede fluir esa corriente a tierra? En el esquema escriba todo lo que sabe (corrientes, voltajes). Haga una suposición aquí y allá y vea si eso puede proporcionar una solución. Algunos componentes pueden tener un rango de valores, por ejemplo R6.

— Bimpelrekkie

Si pudiera dar una respuesta, sería genial. Realmente necesito obtener una mejor comprensión, para poder aprender acerca de los amplificadores.

— Emir Šemšić

Darle la respuesta (suponiendo que tenga una) no le ayuda mucho, es el método que utilizo para llegar a una solución lo que importa porque se puede aplicar a casi cualquier circuito. ¿Has dibujado el esquema en una hoja de papel y has completado todo lo que ya sabes? Como la base de Q2, ¿cuál es el voltaje allí? Son 15 V (V1) - 0.6V (Ube) = 14.4 V. Ic de Q3 = 8mA, ¿dónde puede fluir? Emisor Q3 - R4 - no puede fluir hacia R5, C3 lo bloquea, por lo que debe entrar en el emisor base Q1 - R2 a tierra. Ahora haga lo mismo para Q2, Ic también tiene 8 mA, fluye R6 -R3 -R2 Esto se suma a los 8 mA a través de R2 ...

— Bimpelrekkie

@FakeMoustache Ese es el problema. Entonces solo puede fluir desde el nodo en C4 al colector, teniendo en cuenta que el voltaje del colector es de 7.5 V, y que el voltaje del nodo en c4 es de 14.4 V. Luego, la corriente del colector fluye hacia el transistor, lo cual es bastante extraño aquí, teniendo en cuenta que realmente parece que este transistor está en modo lineal. Por cierto, no estaba pidiendo la solución, sino el método, para escuchar tu forma de pensar.

— Emir Šemšić

Estoy de acuerdo con @FakeMoustache, la pregunta como se indica no funciona. La corriente del colector Q3 debe pasar por r4, que no es posible con 8ma y 4k7 y 15v

— Loganf

Respuestas:

Tanto la pregunta como la configuración parecen estar ... rotas, de alguna manera, pero haciendo algunas suposiciones / cambios, intentaré ilustrar cómo haría para resolver una tarea similar. Supongo que mi configuración supuesta no es la prevista, pero no puedo ver ninguna alternativa obvia.

Entonces: suponiendo que todos los transistores sean NPN (y cambiando los parámetros para el transistor que hemos cambiado para aplicar al emisor), suponiendo que los objetivos actuales del colector son Q1 y Q2. (en lugar de Q2 / Q3)

En general, el enfoque es asumir un conjunto razonable de condiciones iniciales y su estado objetivo, y luego cambiar los valores hasta que se cumplan las condiciones o llegue a un estado absurdo (lo que provoca un cambio en los supuestos iniciales).

Comenzaremos asumiendo una operación lineal para todos los transistores (todos parecen estar implementando configuraciones básicas de amplificador, y si es así, probablemente estén destinados a operar linealmente).

Q1 visto desde R2 y Q3 visto desde R4 son seguidores del emisor, y dado que suponemos que la operación lineal I_R4 debería ser 8mA / β. la caída de voltaje sobre R4 es entonces (8m / 200 * 4k7 V) pequeña (<200mV). La caída de voltaje sobre R3, atraviesa los dos emisores y R4 se convierte en 2Ube + ~ 200mV o ~ 1.4V.

Ahora sabemos el voltaje sobre R3. Nuevamente, dado que estamos asumiendo que Q3 es lineal, la corriente base en Q3 << IR3 e IR3 deben estar cerca de la corriente del colector de Q2, es decir, 8 mA. Dado que nuestras suposiciones son correctas, ahora podemos establecer R3.

La corriente a través de R2 es entonces corriente a través de R3 + la corriente del emisor de Q1, ~ 16mA. Ahora sabemos o asumimos los voltajes en Q2 (U1 / 2), R3 (~ 1.4V), R2. El resto del voltaje debe estar por encima de R6. La corriente es igual a IQ2.

Si Q2 va a operar en la región lineal, el voltaje sobre R1 debe ser ~ Ueb sobre el voltaje del emisor objetivo. También necesita absorber la mayor parte de la corriente de Q1. I = ~ 8mA, U = U1 / 2-Ueb

Ahora tiene una respuesta, y todo lo que queda es ver que esto realmente es un estado estable, no absurdo. Desde la operación de los seguidores de doble voltaje, puede ver que hay un circuito de retroalimentación negativa a través de los tres transistores. Si la corriente a través de Q2 es demasiado alta, el voltaje a través de R3 también debe ser alto, levantando Q3-> Q1 -> tirando hacia abajo R1-> bajando el voltaje en la base Q2.

Los números exactos quedan como ejercicio para el lector. Tenga cuidado con los horribles errores inducidos por la deficiencia de café en matemáticas y lógica.

— Brog
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Mira mi última edición.

— Emir Šemšić

Nunca vi un nodo allí. Mi problema con el circuito es que Q3 parece estar insertado como un amplificador de retroalimentación, pero si sigues la ganancia del bucle alrededor de Q1-Q2-Q3 resulta positivo (a menos que esté leyendo el circuito incorrectamente).

— Brog

¿Estás seguro de que has proporcionado toda la información sobre este circuito?

Por lo que puedo ver, este dispositivo solo produce algo de corriente de fuga.

No hay posibilidad de un flujo de corriente.

O Q3 hará algo, ni Q1. La única corriente posible podría fluir en Q2 desde el emisor a la base, pero todavía no hay forma de continuar.

Incluso un análisis de temporización podría no cambiar nada porque no hay condensador, que podría proporcionar la corriente base requerida para cualquier transistor.

— AllDayPiano
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