Portare BJT in saturazione tramite alimentazione

[gvee]

La VCE non è mai zero ma aprox. 0.2 V in saturazione, è un parametro che trovi sui datasheet come VCEsat.

Calcolata la corrente di alimentazione del LED, che sarà uguale a Ic, quindi la teorica di saturazione sarà Ib= Ic×Beta.

A questo punto dimensioni Ibsat aprox. 2×Ib (o più), tenendo conto che VBE aprox. 0.7 V.

Non ho usato Latex perché al momento non posso..

[elfo]

[per far saturare il transistor]Volendo però mantenere questo valore di ,[cut]bisognerebbe incrementare [cut] la tensione di alimentazione

Provo ad intervenire.

L'"errore" (nota le parentesi) che commetti con questa affermazione e' che dimostri di "non vedere" il circuito.

Scrivi le equazioni ma non riesci a correlarle al circuito (a dare un significato fisico).

MarcoD e GioArca67 hanno scritto molte ottime cose che non hai "seguito".

In particolare:

al diminuire della Valim la corrente di base scende meno rapidamente della I di collettore, quindi al di sotto della Valim di soglia calcolata il transistor è in saturazione

Se non ci fosse il LEd e se la Vbe = 0,6 V fosse trascurabile
Il rapporto fra Ic e Ib dipenderebbe solo dal rapporto fra la Rc e la Rb e sarebbe costante al variare della Valimentazione.

Traduco (a mio uso e consumo): per far saturare il transistor occorre diminuire la tensione di alimentazione. (al limite di tensione "infinita" (Vbe e Vled trascurabili) il Beta richiesto vale il rapporto delle resistenze 100k/321.8 > 100 - ripeto: l'ha gia' scritto meglio MarcoD)

scrivi un programmino o calcola in Excel e calcola i vari valori di IC e Ib al variare della tensione di alimentazione. Potresti anche fare un grafico dei valori in funzione di Valimentazione

Ecco il "compitino svolto" SE&O.

- Le celle grigie sono prive di significato fisico per il transistor (correnti di base e collettore negative)
- Le celle rosa sono prive di di significato fisico per il Led (corrente Led negativa)
- La celle gialle sono con il transistor saturo (Beta_Rquired 51)
- Le altre celle sono con il transistor NON saturo (Beta_Required > 100)

[DeltaEpsilon]

Ecco il "compitino svolto"

Nel ramo collettore (in cui è presente un LED) c'è la corrente di collettore .
Chi è ?

Traduco (a mio uso e consumo): per far saturare il transistor occorre diminuire la tensione di alimentazione. (al limite di tensione "infinita" (Vbe e Vled trascurabili) il Beta richiesto vale il rapporto delle resistenze 100k/321.8 > 100

Quello che non ho capito sono i perché.
In che modo il LED influenza questo comportamento e come questa cosa si traduce in termini generali.

Ragioniamo utilizzando le formule del BJT che ci capiamo meglio.

In saturazione si ha che ovvero che



Per e trascurabili rispetto a ci si riconduce a



Mentre il guadagno del mio transistor è solamente .

Dunque se voglio aumentare tanto la e stare in saturazione devo avere un transistor con guadagno almeno , giusto?

.

Ma la cosa che mi preme sapere di più è cosa sbaglio analiticamente nel mio primo post quando uso l'espressione



e impongo 1) , 2) a un valore più alto della mia e 3)

[elfo]

Nel ramo collettore (in cui è presente un LED) c'è la corrente di collettore .
Chi è ?

Qui la risposta e' facile
ILed e' la corrente che scorrerebbe nel Led se il transistor fosse saturo (Vce=0)

Ma la cosa che mi preme sapere di più è cosa sbaglio analiticamente nel mio primo post quando uso l'espressione



e impongo 1) , 2) a un valore più alto della mia e 3)

La risposta e quella di MarcoD

A causa della corrente di collettore che aumenta più rapidamente della corrente nella base.
E' dovuto al diodo LED che si comporta come un diodo zener

L'errore e' nell'imporre

(cioe' ILed) a transistor saturo (Vce =0) vale



Qui sotto il plot di Ic e ILed in funzione di Vdd

Come vedi ILed sale + velocemente di Ic () come MarcoD dixit

Traduzione (a mio uso e consumo): es a 6 V la corrente che scorre nel tranistor () ma nel Led dovrebbe scorrere - se il transistor fosse saturo - una corrente da cui il transistor NON e' saturo)

Saturazione_2.jpg (32.01 KiB) Osservato 5972 volte

[MarcoD]

Forse ricamo inutilmente sulle sfumature:
Il titolo "Portare BJT in saturazione tramite alimentazione"
è forse ambiguo.

Esistono normalmente due modalità di problemi:

Il progetto:
dato Valim 5 V, il beta, Vbe, il LED, la resistenza Rc, calcolare Rb in modo che il transistor sia in saturazione.

L'analisi o la verifica del progetto:
Data l'alimentazione e tutti i valori dei componenti, determinare se il transistor è in saturazione o in linearità.

Il quesito posto è invece un virtuosismo (lecito e corretto) adatto a un esercizio scolastico: dati i valori dei componenti, determinare il valore di Valimentazione per cui il transistor sia al confine fra linearità e saturazione.

Per padroneggiare l'argomento occorre in effetti saper risolvere tutti e tre i problemi. Ma quale era l'obiettivo iniziale di DeltaEpsilon ?

Nota: sono curioso di conoscere per quale motivo la Rc ha proprio il valore di 321,8 ohm. E' un valore da Primo Aprile?

Il LED all'aumento della corrente che lo attraversa mantiene ai suoi reofori una tensione (quasi) costante, si comporta come un diodo zener.
Anche la tensione della giunzione Vbe, approssimata a 0,6 V è simile a quella di uno zener.
Anche Gvee ha ragione, la tensione Vce di saturazione è prossima a 0,2 V.
Nella realtà l'elettronica analogica ha a che fare con componenti con una tolleranza di almeno del 5 %, quindi è tutto approssimato, il progettista deve (cercare di) garantire un funzionamento accettabile con tutte le tolleranze dei componenti. Se non al collaudo dopo la produzione di serie si scartano troppi pezzi.

[GioArca67]

A me sembra che vi sia troppa confusione.
Avevo chiesto le KVL scritte decentemente da parte dell'OP....

Vabbeh!




Ora il circuito non è lineare, quindi si studia, per grandi segnali, per macro intervalli di linearità.
Assumi delle ipotesi, ci metti i dispositivi linearizzati che le rappresentano e vedi che succede.

Un LED è sostanzialmente un diodo e tale si comporta, se la tensione applicata è minore della soglia non passa quasi corrente, altrimenti passa tutta quella possibile.

Per VDD che aumenta linearmente da 0V abbiamo che
1) se VDD<0,6V il transistor è off non passa corrente il LED è off.
2) se 0,6 < VDD < 1,78+0,2 il transistor è in saturazione, il LED off
3) se VDD>1,78+0,2 il transistor è in attiva e non lo riesci a saturare all'aumentare di VDD, il LED è on.

Per la 2) poiché il LED è off, passa pochissima corrente e la Ic è limitata dalla elevata Roff del diodo, quindi risulta

Per la 3) senza fare mille conti basta vedere che (beta=100) : , quindi per ogni unità di corrente di base l'incremento di tensione sulla Rb è sempre maggiore dell'incremento di tensione sulla Rc dato dalla Ic e pertanto la VCE non è compressa (una delle condizioni di saturazione) dalla VRC e nemmeno dalla VLED.
Questo non è vero solo per valori di VDD prossimi alla VLED, in quanto è il diodo che limita la Ic a livelli inferiori a

[DeltaEpsilon]

Esistono normalmente due modalità di problemi:

Il progetto:

L'analisi o la verifica del progetto:

Ma quale era l'obiettivo iniziale di DeltaEpsilon ?

Nota: sono curioso di conoscere per quale motivo la Rc ha proprio il valore di 321,8 ohm. E' un valore da Primo Aprile?

Mi rendo colpo che sia colpa mia se non è chiaro dove voglio andare a parare.
Mi spiego: la discussione inizialmente è nata su un'altra piattaforma, sulla quale è soccorso in mio aiuto RenzoDF che stimo e ringrazio sempre per la sua competenza e costante disponibilità.
Purtroppo sono passati molti mesi durante i quali ho avuto molto da fare, ed è stata colpa mia aprire una nuova discussione qui piuttosto che "bumpare" un topic vecchio di mesi sull'altra piattaforma o aprirne uno nuovo con lo stesso contenuto, dunque ridondante.
Non sono sicuro di poter inviare un link, sul regolamento non mi pare di aver visto qualcosa contro, ma voglio evitare essendo una netiquette generale non fare "spam".

Faccio elettronica per hobby ma mi rifiuto di essere un semplice smanettone e le cose voglio capirle da cima a fondo. Perlomeno, voglio sapere quello che sto facendo e non limitarmi al "funziona" e passare avanti.

L'obiettivo è implementare un "sensore touch" tale che, quando due terminali sono "cortocircuitati" da un dito, un LED si accende.

Ho voluto quindi usare un BJT da usare come switch. Quando il dito non preme i terminali, la resistenza non esiste (è tagliata fuori dal circuito) e dunque tutto il BJT è spento poiché non vi è nessuna corrente di base.
Quando si tocca il dito sui terminali, ho supposto una resistenza della pelle di circa , da cui la resistenza di base.

Sul collettore ho piazzato esattamente il circuito che deve "attivarsi" quando il sensore è premuto: una resistenza e un LED attraverso cui devono scorrere ... da cui la resistenza di (supposto che l'alimentazione sia ).

La mia prima implementazione del circuito è stata quella che vedete nella foto nel primo post.
Mi sono reso conto che il BJT non era in saturazione e mi è stato fatto notare che la era troppo alta e che in saturazione essa è limitata superiormente dall'espressione:



Ma io la resistenza di base non posso limitarla superiormente, anzi. La resistenza della pelle magari è anche più alta di in certe situazioni, non posso avere una limitata.

Dunque mi è stato consigliato di aumentare la soglia superiore di o aumentando usando un Darlington (e nel primo post ho mostrato che effettivamente ci sono riusciuto in questo modo) o aumentando la (che invece non ha funzionato e anzi, ho scoperto di doverla diminuire).

Non mi importa se non è il modo migliore di realizzare questo progetto.
Non mi importa se la resistenza della pelle non è realmente quella cifra.
Non sono interessato a cambiare circuito.

Lo sarò, quando avrò capito bene cosa non va con questo, prima di passare avanti.

[elfo]

Mi sono reso conto che il BJT non era in saturazione

E perche' il transistor deve saturare?
In ogni caso aumentando la Vdd aumenta sempre anche la IC (anche se il transistor non satura)

Grafico post [14]
- Vdd= 6 V -> Ic = 5 mA
- Vdd= 12 V -> Ic = 11 mA

Dunque mi è stato consigliato [cut] aumentando la (che invece non ha funzionato e anzi, ho scoperto di doverla diminuire)

Spero che chi te lo ha consigliato si sia poi ravveduto (sulla via di Damasco )

[GioArca67]

Lo sarò, quando avrò capito bene cosa non va con questo, prima di passare avanti.

Beta 100 è troppo piccolo con quelle resistenze, lo devi aumentare oppure aggiungere un altro transistor collegato in configurazione darlington.

[MarcoD]

una resistenza e un LED attraverso cui devono scorrere 10mA... da cui la resistenza R_C di 322\Omega (supposto che l'alimentazione sia 5V).

Accorgimenti pratici:
I LED si accendono anche con soli 5 mA, potresti portare la Rc a
560 ohm, per facilitare il funzionamento.
Lascerei sempre in serie alla base un resistore da per esempio 10 kohm: se tocchi i contatti per esempio con un anello porteresti i 5 V direttamente sulla base bruciando il transistor.