Schemat obwodu wzmacniacza z kolektorem wspólnym z wyjściem 2,5 V i prądem 700 mA

rushikeshkumawat93 napisał:

(...) będzie 2.5V i prąd do 700mA będzie OK. Próbowaliśmy tego, ale 0,6 V jest zużywane przez tranzystor jako polaryzacja, dlatego nasze wyjście utknęło na 1,9 V. Dlatego prosimy o podanie sposobu zwiększenia amplitudy tego 1,9 V i doprowadzenia go do 2,5 V. Podaj również wartości wszystkich komponentów, które będą używane w obwodzie.

Witam! Wygląda na to, że pracujesz nad wzmacniaczem buforowym wykorzystującym konfigurację wspólnego kolektora (znaną również jako wtórnik emiterowy) i masz problem ze spadkiem napięcia na tranzystorze. Zajmijmy się tym razem.

### Krok 1: Zrozumienie konfiguracji wspólnego kolektora
W konfiguracji ze wspólnym kolektorem:
- Napięcie wyjściowe jest pobierane przez rezystor emitera.
- Złącze baza-emiter tranzystora z natury ma spadek napięcia (około 0,6 V do 0,7 V), co oznacza, że napięcie emitera zawsze będzie nieco niższe niż napięcie bazy.

### Krok 2: Projekt obwodu zgodny ze specyfikacją
Ponieważ wymagane jest napięcie wyjściowe 2,5 V i wydajność prądowa do 700 mA, należy upewnić się, że napięcie bazowe jest wyższe niż 2,5 V + 0,7 V (spadek Vbe) = około 3,2 V.

### Krok 3: Zwiększenie napięcia wejściowego
Aby osiągnąć 2,5 V na emiterze przy prądzie do 700 mA, należy zwiększyć napięcie wejściowe do co najmniej 3,2 V. Ma to na celu skompensowanie nieodłącznego spadku Vbe tranzystora.

### Krok 4: Wybór komponentów i schemat obwodu
1. Tranzystor : Ponieważ zapotrzebowanie na prąd wynosi do 700 mA, odpowiednim tranzystorem może być 2N4401, który może obsłużyć do 600 mA. Jeśli spodziewasz się regularnie przekraczać 700 mA, rozważ mocniejszy tranzystor, taki jak BD139, który może obsługiwać prądy do 1,5 A.
2. Rezystor bazowy : Aby zapewnić prawidłowe polaryzowanie i bezpieczną pracę, musimy obliczyć rezystor bazowy. Zakładając napięcie zasilania 5V:
- Musimy ustawić bazę na około 3,2 V, aby zapewnić emiter na poziomie 2,5 V.
- Jeśli używamy BD139, z napięciem baza-emiter około 0,7V, napięcie na rezystorze bazowym wyniesie 5V - 3,2V = 1,8V.
- Wybierając prąd bazowy około 1mA (konserwatywny wybór dla stabilności), rezystor bazowy $ R_b $ będzie $ R_b = \frac{1.8V}{1mA} = 1.8k\Omega $.
3. Rezystor emitera : Aby ustawić napięcie wyjściowe, dodawany jest rezystor emitera, ale ponieważ chcesz uzyskać pełne 2,5 V w odniesieniu do masy (i zakładając, że obciążenie poradzi sobie z regulacją prądu), możesz nie potrzebować dodatkowego rezystora emitera. Jeśli wymagana jest precyzyjna regulacja napięcia, można dodać niewielką wartość.

### Schemat:


### Krok 5: Weryfikacja i testowanie
Po zbudowaniu obwodu ważne jest, aby przetestować go w rzeczywistych warunkach obciążenia, aby upewnić się, że spełnia on wymagane napięcie wyjściowe 2,5 V przy natężeniu do 700 mA. Zmierz napięcie wyjściowe bez obciążenia i z obciążeniem, aby sprawdzić, czy nie ma znaczącego spadku.

### Pytania uzupełniające
- Czy zasilacz jest w stanie zapewnić wyższe napięcie w razie potrzeby?
- Jaki rodzaj obciążenia będzie podłączony do wzmacniacza? Może to mieć wpływ na stabilność i wybór komponentów.

Przeanalizujmy każdy krok i nie krępujmy się zadawać pytań lub prosić o dalsze szczegóły dotyczące każdej części!

rushikeshkumawat93 napisał:

Czy Darligton Pair spełni moje oczekiwania? Jeśli tak, to jakich dodatkowych komponentów potrzebuję? Proszę również o podanie wartości.

Tak, użycie pary Darlington może być dobrym rozwiązaniem w celu zwiększenia wzmocnienia prądowego, co jest korzystne przy napędzaniu dużych obciążeń prądowych przy jednoczesnym utrzymaniu względnie stabilnego napięcia wyjściowego. Para Darlington zasadniczo łączy dwa bipolarne tranzystory złączowe (BJT) w konfiguracji, która skutkuje wysokim wzmocnieniem prądowym, w przybliżeniu iloczynem wzmocnienia dwóch pojedynczych tranzystorów.

### Zalety korzystania z pary Darlington:
1. Wysokie wzmocnienie prądowe : Dzięki temu nadaje się do zastosowań, w których mały prąd bazowy musi kontrolować duży prąd obciążenia.
2. Lepsze możliwości napędowe : Może obsługiwać większy prąd bez konieczności stosowania dużego prądu bazowego, co może być korzystne, jeśli sygnał sterujący jest słaby.

### Uwagi dotyczące korzystania z pary Darlington:
1. Zwiększony spadek napięcia : Para Darlington będzie miała podwójny spadek Vbe (około 1,2 V do 1,4 V), który jest wyższy niż w przypadku pojedynczego tranzystora. Należy to skompensować w wejściowym napięciu sterującym.

### Projekt obwodu z parą Darlington:
Aby zaprojektować obwód pary Darlington, który może zapewnić wyjście 2,5 V przy 700 mA i biorąc pod uwagę wyższy spadek Vbe, należy odpowiednio dostosować napięcie wejściowe (bazowe).

#### Potrzebne komponenty:
1. Tranzystory : Możesz wybrać dwa tranzystory średniej mocy lub gotową parę Darlington. Na przykład łącząc dwa tranzystory BD139 lub używając zintegrowanego Darlingtona, takiego jak TIP122, który może obsłużyć do 5A.
2. Rezystor bazowy (Rb) : Ten rezystor ma kluczowe znaczenie dla ustawienia prawidłowego prądu bazowego, biorąc pod uwagę zwiększone napięcie baza-emiter.
3. Napięcie wejściowe : Musisz zapewnić napięcie wejściowe, które jest wyższe niż to używane w konfiguracji z pojedynczym tranzystorem ze względu na podwójny spadek Vbe.

#### Przykładowe obliczenia dla TIP122:
- Napięcie baza-emiter : Około 1,4 V
- Żądane napięcie emitera : 2,5 V
- Wymagane napięcie bazowe : 2,5V + 1,4V = 3,9V

Zakładając zasilanie 5V:
- Napięcie na Rb : 5V - 3.9V = 1.1V
- Zakładając prąd bazowy 1mA (ponieważ pary Darlingtona mają wysokie wzmocnienie prądowe, mniejszy prąd bazowy jest zwykle wystarczający):
- $ Rb = \frac{1,1V}{1mA} = 1,1k\Omega $

#### Schemat:


### Pytania uzupełniające:
- Czy masz określony poziom napięcia na wejściu, czy jest on regulowany?
- Jaki rodzaj zarządzania termicznego został zastosowany? Tranzystory Darlingtona mogą generować więcej ciepła ze względu na wyższe napięcie nasycenia.

Użycie pary Darlington z pewnością zaspokoi bieżące potrzeby w zakresie wzmocnienia, ale upewnij się, że zasilacz poradzi sobie z nieco wyższym wymaganym napięciem i że projekt uwzględnia dodatkowy spadek napięcia i wytwarzanie ciepła. Chcesz dowiedzieć się więcej o tym, jak radzić sobie z tymi dodatkowymi kwestiami?