Con componentes limitados, ¿cómo emulo un diodo zener de polarización inversa?

El siguiente circuito de 'diodo amplificado' se usa a menudo para desviar la etapa de salida de los amplificadores de clase B. Puede ajustarse mediante la selección de resistencia a cualquier voltaje, y puede usar un potenciómetro para hacerlo ajustable en el circuito. Con los valores que se muestran, el circuito a continuación es nominalmente 4.2v 'zener', 6x 0.7v.

Tenga en cuenta que su rodilla es tan afilada como un diodo, tiene un tempco de diodo y una fuga relativamente alta a bajos voltajes. Úselo con un transistor Darlington para reducir las fugas.

Si tiene un diodo zener de baja potencia a la mano, y por alguna razón necesita uno de mayor potencia, entonces reemplazar R2 con un zener da como resultado un circuito que se comporta como el zener con otra caída de 0.7v, pero la capacidad de disipación de Q1.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Depende de lo completa que quieras que sea la emulación. D1 solo está ahí para emular la conducción hacia adelante. La mayoría de las aplicaciones de zeners en referencias de voltaje no necesitarán eso.

Tenga en cuenta que el voltaje no es constante por encima del voltaje de conducción, pero tampoco lo es el de un zener, ambos tienen una resistencia en serie efectiva.

Si lo que tienes son solo BJT y resistencias, entonces podrías intentar usar una unión BE con polarización inversa como un Zener rudimentario de esta manera:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Tenga en cuenta que el voltaje "Zener" no está bien definido (alrededor de 5V-8V) y que la corriente en el "Zener" debe mantenerse a un nivel razonable para la parte que está utilizando. Además, el uso de BJT como éste degradará de manera permanente su rendimiento, es decir, no reutilizará el BJT para ninguna otra cosa, ya que su Hfe se reducirá en gran medida.

En otras palabras, tienes que experimentar y estar preparado para deshacerte de algunos BJT si no tienes suerte con tus intentos.

Los BJT a veces se usan de esta manera en lugar de los Zeners verdaderos como dispositivos de protección, es decir, cuando el rendimiento como Zener no es crítico y deben operar solo en "emergencia" (vea también esta pregunta EE.SE ).

EDIT (solicitado por un comentario del OP sobre la pregunta)

Tenga en cuenta que si necesita una respuesta "Zener" aguda, es decir, un valor muy estable para el voltaje de salida de la referencia de voltaje, esto está en conflicto con su necesidad de usar solo resistencias, condensadores y BJT.

Los valores estables y precisos de un voltaje de referencia solo se pueden obtener con (calidad) diodos Zener o (para mayor precisión / estabilidad) IC de regulador de voltaje (a veces llamados IC de referencia de voltaje cuando no están diseñados para alimentar una carga significativa).

Por ejemplo, consulte los circuitos integrados de regulador de voltaje TL431 , que también se considera un Zener "universal". reemplazo. Y cuando dije Zeners de "calidad", quise decir algo así como el diodo de referencia LTZ1000 . Pero este último cuesta una fortuna y se usa en instrumentación de alta gama. Extractos de la hoja de datos LTZ1000:

  

En el chip se incluye una referencia Zener del subsuelo, un calentador   Resistencia para la estabilización de la temperatura y una detección de temperatura.   transistor. Los circuitos externos se utilizan para configurar las corrientes de funcionamiento y   Estabilizar la referencia a la temperatura. Esto permite maximo   Flexibilidad y mejor estabilidad y ruido a largo plazo.

La idea más simple es usar una batería y un diodo: -

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Esto genera un aumento repentino y listo de 9.7 voltios, pero no intentes forzar demasiada corriente en la batería si no es recargable.