Estoy enfrentando un problema en la resolución de tales circuitos mixtos con bjt, diode, opamp y Zener diode. En el problema anterior 1.zener puede tener 3 estados (ON, OFF, Reverse ON) 2.diode puede tener 2 (ON, OFF) 3.BJT puede tener 3 (Cutoff, Active, Saturation) ¿Debo recurrir al método de prueba y error o hay un método mejor para abordar este problema de circuito mixto?
Se puede pensar de esta manera, la base del transistor estará 0.7V por encima del emisor, que está a -12V, por lo que la base estará a -11.3V, el diodo en serie con la base agrega otro 0.7V bump, por lo que la tensión a la derecha de la resistencia 1K será de -10.6V, la tensión de Zener es de 5V y su ánodo está conectado a la fuente de alimentación de -12V, por lo que la tensión en el cátodo de la Zener será de -7V.
Ahora tiene los voltajes a ambos lados de la resistencia 1K, y como esta resistencia está en serie con la base, la corriente a través de la resistencia es la misma que la corriente base, por lo que la corriente es:
$$ \ frac {-7 - (- 10.6)} {1K} = 3.6mA $$
La versión beta del transistor es 30, por lo que
$$ I_C = \ beta I_B = 30 (3.6mA) = 108mA $$
Lo que está mal, porque eso implicaría que el voltaje del colector sería de -237V, por lo que el IC actual es simplemente \ $ \ frac {0 - (- 11.8)} {2.2k} = 5.36mA \ $ ( Utilicé -11.8 en lugar de -12 debido a los 0.2V de Vce sat)
Mirando su circuito, quite el Zener por ahora y considere la unión del emisor de base como un simple diodo. Terminas con esto en el lado de la base.
La tensión en la parte superior del zener se convierte en
\ $ Vz = - (12-1.4) * 15/16 = -9.9375V \ $
El voltaje a través del zener entonces es solo \ $ 12-9.9375 = 2.0625V \ $ por lo que el zener está apagado.
La corriente base es entonces simplemente
\ $ Ib = (2.0625-1.4) / 1000 = 0.6625mA \ $
Si el transistor no estuviera saturado, se produciría
\ $ Ic = 30 * Ib = 19.875mA \ $
Pero sabemos que la corriente máxima en el colector es \ $ 11.8 / 2200 = 5.36mA \ $
Como tal, el transistor debe estar saturado y \ $ Ic = 5.36mA \ $
Adición
Ya que preguntó por el enfoque general de tales problemas, permítame explicarle mi proceso de pensamiento sobre este problema, que es general.
La pregunta pregunta por Ic. Mirando el transistor puedo decir que la corriente del colector no puede ser más que cuando está saturada. Con Vcesat a 0.2V, significa que 11.8V estarían a través de la resistencia de 2.2K, por lo que la corriente máxima debe ser de 5.36mA.
Así que ahora necesito saber si el transistor está saturado.
Para saber que necesito averiguar la corriente base.
Mirando la base hay un diodo y una resistencia que va a ese zener con la resistencia hasta el suelo. Todavía no puedo saber si el zener está apagado o no, pero si está actuando como un zener, el voltaje a la izquierda del diodo debe ser de 1.4V. Si el zener está apagado, el voltaje que queda del diodo aún debe ser de 1.4 V ya que no hay otra ruta de corriente. Como tales, las uniones del diodo y del emisor de base deben estar polarizadas hacia delante en cualquier caso. Es decir, están definitivamente en.
Eso me deja con una variable. Es el zener activado o desactivado. Sé que para que el zener esté encendido, el voltaje a través de donde está el zener debe ser al menos el voltaje del zener cuando se elimina el zener. Así que eso es bastante simple matemática.
Hago eso, y ahora sé que el zener está apagado y puedo calcular la corriente base a partir del voltaje que acabo de calcular. (Nota: si el voltaje que acabo de calcular hubiera puesto Vz por encima de -7V, sabría que el zener mantendría Vz a -7V.)
La conclusión final es simplemente lógica.
En otras palabras, al resolver un problema como este, comience con lo que sabe y vuelva a trabajar hasta que elimine todas las variables. No es tanto una prueba y un error, como un razonamiento deductivo.
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