Gösterdiğiniz devre çalışmalıdır, ancak gereksiz yere karmaşık ve pahalıdır. İşte daha basit ve daha ucuz bir şey:
Bu rolde bulabileceğiniz neredeyse tüm küçük NPN transistörleri işe yarayacaktır. Transistörün BE damlası 700 mV ise, LED 2.0 V düşer, LED açıkken R1 üzerinde 600 mV olacaktır. Bu örnekte, 17 mA'nın LED boyunca akmasına izin verecektir. LED'den daha düşük ışığa tolere edebiliyorsanız ve biraz güç tasarrufu yapmak istiyorsanız direnci daha yüksek yapın.
Bu devrenin bir başka avantajı, transistörün toplayıcının 3.3 V'tan daha yüksek bir şeye bağlanabilmesidir. Bu, LED'den geçen akımı değiştirmez, sadece transistördeki voltaj düşüşünü ve dolayısıyla ne kadar yayıldığını gösterir. 3,3 V küçük bir regülatörden geliyorsa ve LED akımı önemli bir yük ekleyecekse bu yararlı olabilir. Bu durumda, toplayıcıyı ayarlanmamış voltaja bağlayın. Gerçekte olan transistör sadece LED için regülatör haline gelir ve LED akımı regüle edilmemiş beslemeden gelir ve 3.3 V regülatörün sınırlı akım bütçesini kullanmaz.
Katma:
Bu devrenin nasıl çalıştığı ve neden baz direnci olmadığı konusunda bazı karışıklıklar olduğunu görüyorum.
Transistör, voltaj kazancı değil, akım kazancı sağlamak için yayıcı takipçi konfigürasyonunda kullanılmaktadır . Dijital çıkıştan gelen voltaj LED'i sürmek için yeterlidir, ancak yeterli akımı sağlayamaz. Bu nedenle akım kazancı faydalıdır, ancak voltaj kazancı gerekli değildir.
BE devresinin sabit 700 mV, CE doygunluk voltajı 200 mV ve kazanç 20 olduğunu varsayarak bu devreye bakalım. Bunlar kazancın düşük olması dışında makul değerlerdir. Şimdilik kasıtlı olarak düşük bir kazanç kullanıyorum çünkü daha sonra transistörden sadece minimum bir kazanım gerektiğini göreceğiz. Bu devre, kazanç minimum değerden sonsuzluğa kadar herhangi bir yerde olduğu sürece iyi çalışır. Bu nedenle, küçük bir sinyal transistörü için gerçekçi olmayan düşük 20 kazançla analiz edeceğiz. Her şey bununla iyi çalışırsa, karşılaşacağınız gerçek küçük sinyal transistörleri ile iyiyiz. Gösterdiğim 2N4401, örneğin bu durumda yaklaşık 50 kazanca sahip olabilir.
Dikkat edilmesi gereken ilk şey, transistörün bu devrede doyuramayacağıdır. Baz en fazla 3,3 V'a sürüldüğünden, 700 mV BE düşüşü nedeniyle verici asla 2,6 V'den fazla değildir. Bu, CE'de her zaman 200 mV doygunluk seviyesinin çok üzerinde olan minimum 700 mV olduğu anlamına gelir.
Transistör her zaman "lineer" bölgesinde olduğundan, kollektör akımının kazancın temel akım çarpı olduğunu biliyoruz. Yayıcı akımı bu iki akımın toplamıdır. Vericinin taban akım oranına göre örneğimizde kazanç + 1 veya 21'dir.
Çeşitli akımları hesaplamak için, verici ile başlamak ve diğer akımları almak için yukarıdaki ilişkileri kullanmak en kolay yoldur. Dijital çıkış 3,3 V olduğunda, verici 700 mV daha az veya 2,6 V'dir. LED'in 2,0 V düştüğü bilinir, böylece R1'in karşısında 600 mV bırakır. Ohm yasasından: 600mV / 36Ω = 16.7mA. Bu, LED'i güzel bir şekilde aydınlatacak, ancak maksimum 20 mA'yı aşmamak için biraz kenar boşluğu bırakacaktır. Yayıcı akımı 16.7 mA olduğu için, baz akımı 16.7 mA / 21 = 790 µA ve kolektör akımı 16.7 mA - 790 µA = 15.9 mA olmalıdır. Dijital çıkış 4 mA'ya kadar kaynak sağlayabilir, bu nedenle spesifikasyonlar dahilindeyiz ve önemli ölçüde yüklemiyoruz.
Net etki, taban voltajın verici voltajını kontrol etmesidir, ancak verici akımını sağlamak için ağır kaldırma, dijital çıkış değil transistör tarafından yapılır. LED akımının (yayıcı akımının) toplayıcıdan tabana kıyasla ne kadar olduğu transistörün kazancıdır. Yukarıdaki örnekte bu kazanç 20'dir. LED ile akımın her 21 kısmı için, 1 kısım dijital çıkıştan ve 20 kısım 3.3 V beslemeden transistörün toplayıcısı aracılığıyla gelir.
Kazanç daha yüksek olsaydı ne olurdu? Toplam LED akımının daha azı tabandan gelecektir. 20 kazancı ile toplayıcıdan 20/21 =% 95,2 gelir. 50 kazancı ile 50/51 =% 98.0. Sonsuz kazanç ile% 100'dür. Bu nedenle bu devre aslında parça değişimine çok toleranslıdır. LED akımının% 95'inin veya% 99,9'unun toplayıcı aracılığıyla 3,3 V beslemeden gelip gelmediği önemli değildir. Dijital çıkıştaki yük değişecek, ancak her durumda maksimum değerinin çok altında olacak, bu da önemli değil. Verici voltajı her durumda aynıdır, bu nedenle transistörün 20, 50, 200 veya daha fazla kazancı olsun, LED aynı akımı görür.
Bu devrenin daha önce bahsettiğim bir diğer ince avantajı, kollektörün 3.3 V beslemesine bağlanması gerekmemesidir. Örneğin, kollektör 5 V'a bağlıysa işler nasıl değişir? LED veya dijital çıkışın bakış açısından hiçbir şey yok. Verici voltajının baz voltajın bir fonksiyonu olduğunu unutmayın. Toplayıcı voltajı, transistörü 3,3 V olan doygunluktan uzak tutacak kadar yüksek olduğu sürece önemli değildir. Tek fark transistörün karşısındaki CE düşüşü olacaktır. Bu, çoğu durumda maksimum toplayıcı voltajı üzerinde sınırlayıcı faktör olacak olan transistörün güç kaybını artıracaktır. Transistörün 150 mW'yi güvenle dağıtabildiğini varsayalım. 16.7 mA kolektör akımı ile toplayıcıyı 150 mW'lık bir dağılmaya neden olacak şekilde yayıcı voltajına hesaplayabiliriz:
Bu, bu örnekte toplayıcıyı 3.3V ila 11.6 V arasında herhangi bir kullanışlı kaynağa bağlayabileceğimiz anlamına gelir. Bu aralık içinde herhangi bir yerde aktif olarak dalgalanabilir ve LED akımı iyi bir şekilde sabit kalır. Bu, örneğin, 3.3 V, az akım kapasitesine sahip bir regülatör tarafından yapılırsa ve bunların çoğu zaten tahsis edilmişse yararlı olabilir. Örneğin, kabaca 5 V'luk bir güç kaynağından çalışıyorsa, bu devre, LED akımının çoğunu bu 5 V'luk güç kaynağından alabilirken , LED akımını iyi düzenlenmiş halde tutar . Ve bu devre, transistör parça varyasyonlarına çok toleranslıdır. Transistörün bir miktar minimum kazancı olduğu sürece, bu en küçük sinyal transistörlerinin sağladığından çok daha düşüktür, devre iyi çalışır.
Buradaki derslerden biri, bir devrenin gerçekten nasıl çalıştığını düşünmektir . Diz sarsıntısı reaksiyonları veya batıl inançlar için mühendislikte, her zaman tabanla seri halde bir direnç koymak gibi bir yer yoktur. Gerektiğinde bir tane koyun, ancak bu devrenin gösterdiği gibi her zaman olmadığını unutmayın.
