Entrada de BJT conectada a otra salida de BJT y efectos de carga

Suponiendo que NPN todavía está en la región activa, \ $ I_E \ $ y \ $ I_C \ $ se determinarán por \ $ I_B \ $.

Está claro que el divisor de voltaje no se ve afectado por la adición de PNP, por lo tanto, \ $ V_B \ $ no cambia.

La única suposición que debes hacer aquí es que \ $ I_B \ $ no cambia.

Bajo este supuesto:

• \ $ I_E \ $ no cambia
• \ $ I_C \ $ no cambia

¿Qué cambia aquí? Bueno, la corriente extraída de la base de PNP debe fluir a través de NPN. Esta corriente fluye también a través de \ $ R_4 \ $ aumentando la caída de voltaje en esta resistencia. Esto significa que \ $ V_E \ $ aumenta, lo que reduce \ $ V_ {BE} \ $. La reducción en \ $ V_ {BE} \ $ tiende a hacer que la corriente a través de NPN sea menor. Este efecto se denomina retroalimentación negativa: el aumento de las derivaciones actuales a la disminución de las actuales.

El estado estable del mecanismo descrito en el párrafo anterior es que la corriente a través de NPN se mantendrá igual, lo que implica el mismo \ $ V_E \ $. Sin embargo, dado que la corriente extraída de la base de PNP se resta del canal actual \ $ R_3 \ $, la caída de voltaje a través de esta resistencia se reducirá, lo que lleva a una mayor \ $ V_C \ $.

Tenga en cuenta que \ $ I_B \ $ y \ $ I_C \ $ son independientes de \ $ V_ {CB} \ $ en la región activa de operación (descuidando el efecto inicial), por lo tanto, nuestra suposición inicial de la misma \ $ I_B \ $ fue justificado.

En resumen:

El mecanismo de realimentación negativa conduce a una corriente constante a través de NPN con un ligero aumento en el voltaje del colector.

Nota:

La discusión anterior, aunque completamente correcta en el marco del modelo BJT simple, tiene sus limitaciones y errores en comparación con los dispositivos reales (como cualquier otro modelo). Por ejemplo, si se tiene en cuenta el efecto Temprano, se produce un aumento en la corriente del colector (este efecto es más pronunciado en transistores que tienen dimensiones más pequeñas). Si los transistores tienen características eléctricas totalmente diferentes (por ejemplo: la corriente de base de PNP es comparable a la corriente de colector de NPN), la respuesta también puede cambiar.

Espero que esto ayude.

La corriente dibujada por la base de Q2 no es cero, por lo que cargará ligeramente el colector de Q1. Eso es un hecho. ¿Pero por cuánto?

Se puede suponer razonablemente que la ganancia actual (\ $ H_ {FE} \ $) de Q2 está en el orden de 100 y la corriente de colector de Q2 no puede ser mayor que \ $ \ frac {15V} {2k0 + 2k7} \ $ = 3.19mA.

Esto supone que Q2 es muy corto (peor de los casos). Dado que probablemente menos de 3mA fluye a través de R5, es razonable decir que menos de \ $ \ frac {3mA} {H_ {FE}} \ $ (30uA) es tomado por la base de Q2.

¿Cuánto podría afectar esto al voltaje del colector del Q1? Bueno, el emisor de Q1 tendrá aproximadamente 4.3V y esto desarrolla una corriente a través de R4 de aproximadamente 1.43mA. Esta corriente también fluye a través de la resistencia de colector de Q1 y, en comparación con 30uA (dibujada por la base de Q2), es casi 50 veces más grande.

Esto indica que el efecto de carga de la base de Q2 en el colector de Q1 es bastante pequeño y probablemente elevaría el voltaje inactivo del colector de Q1 en no más de 30uA x R3 = 0.15V. Eso es un poco pero no mucho en un voltaje de riel de alimentación de 15V.

Lo que es diferente es la corriente a través de R3. Piense en el colector de Q1 como una fuente de corriente programada por R1, R2 y R4.

Cuando Q2 está conectado, la base de Q2 es la corriente actual. Pero eso no cambia la corriente que es dibujada por la fuente de corriente Q1. Lo que esto significa es que se extrae menos corriente a través de R3 por Q1, ya que se obtiene algo de la base de Q2.

  

Pero: si se extrae corriente adicional a través de R3, entonces se desarrolla menos voltaje a través de R3. Esto significa que el colector Q1 se conduce a un voltaje algo mayor cuando Q2 está presente. Y esto significa que, debido al efecto Temprano, la corriente del colector Q1 sí cambia: se incrementa. Pero (de nuevo): cualquier aumento de este tipo en la corriente del colector Q1 debido al efecto Temprano aumentará la corriente en R3, y volverá a disminuir la tensión del colector, por lo que hay un mecanismo de retroalimentación aquí que se opone al bajando el voltaje del Q1 y el cambio asociado en la corriente debido al efecto Temprano. Y, por supuesto, la corriente de base Q2 reacciona a todo esto debido al cambio de VBE en Q2. Pero estos son todos efectos pequeños .

Cualitativamente, sí, el segundo transistor cargará el primero. Sin embargo, cualitativamente no es lo suficientemente bueno. Debe ejecutar los números y ver QUANTITATIVAMENTE qué está sucediendo: ¿cuánto P2 Q2 cargará Q1?

Aquí está el análisis de comprobación de validez rápida y sucia.

Vb1 = 1/3 Vcc = 5V

Corriente divisoria = Vcc / (Rba + Rbb) = 15 / (10K + 5K) = 1mA.

Ve1 = Vb1 - 0.7V = 4.3V

Ie1 = Ve1 / Re1 = 1.4333 ... mA

Ic = Ie x beta / (beta + 1). Por lo general, esto se aproxima como Ic = Ie.

De la hoja de datos 2N3904, en Ic = 1 mA, beta = 70.

Ib1 = Ic1 / Beta = 20.5 uA, que no perturba significativamente la salida del divisor de voltaje.

Vc1 = Vcc - Ic1 x Rc1 = 15 - 1.4333 mA x 5K = 7.8333 V.

Vb2 = Vc1, debido a la topología del circuito.

Ve2 = Vb2 + 0.7V (porque es un transistor PNP) = 8.5333 V

Ie2 = (Ve2 - Vcc) / Re2 = (8.5333 - 15) / 2K = -3.2 mA.

Ic2 = Ie2

De la hoja de datos 2N3906, a Ic = -1.0 mA, beta = 80 (mínimo).

Ib2 = Ic2 / Beta = -40 uA, lo cual es insignificante en comparación con 1.4333 mA.

Por lo tanto, la carga del segundo transistor no SIGNIFICATIVAMENTE el punto de operación del primer transistor.

Los números anteriores no son exactos, pero tampoco lo son los valores beta de la hoja de datos del transistor. Ambas hojas de datos dan los valores mínimos indicados e indican una beta máxima de 300. Si la beta para Q2 es mayor que el valor mínimo, entonces la carga presentada por Q2 a Q1 es menor, lo que significa una perturbación aún menor que la ya despreciable -40. uA.

  

En la solución dice que asumiendo que la primera resistencia todavía está en   modo activo (como en el ejemplo anterior), luego VB, IB, IE,   e IC son lo mismo.

Esto es correcto si ignoramos el efecto Temprano (la dependencia de \ $ i_C \ $ en \ $ v_ {CB} \ $).

Recuerde que, en una buena aproximación, el colector de un transistor es una fuente de corriente controlada por voltaje con \ $ v_ {BE} \ $ como la variable de control.

Esto significa que el colector actual es relativamente insensible a la carga. Sin embargo, la conexión Q2 cambiará el colector voltaje \ $ V_ {C1} \ $ aunque no mucho.

La Ecuación de sesgo BJT para el Q1 es:

\ $ I_ {C1} = \ dfrac {15 \ frac {R_2} {R_1 + R_2} - V_ {BE1}} {\ dfrac {R_1 || R_2} {\ beta} + \ dfrac {R_4} { \ alpha}} \ $

Suponiendo que \ $ \ beta = 100 \ $ y \ $ V_ {BE1} = 0.7V \ $, la corriente de colector DC para Q1 es:

\ $ I_ {C1} = 1.28mA \ $

Sin Q2 conectado, toda la corriente del colector Q1 es a través de R3. Esto implica que:

\ $ V_ {C1} = 15V - I_ {C1} 5k \ Omega = 8.61V \ $

Con Q2 conectado, la corriente del colector Q1 no cambia (efectivamente) pero ahora es la suma de dos corrientes:

\ $ I_ {C1} = I_ {R3} + I_ {B2} \ $

\ $ I_ {C2} \ $ se puede calcular de manera similar:

\ $ I_ {C2} = \ dfrac {15V - 8.61V - V_ {EB2}} {\ dfrac {R_3} {\ beta} + \ dfrac {R_5} {\ alpha}} = 2.75mA \ $

Entonces,

\ $ I_ {B2} = \ dfrac {I_ {C2}} {\ beta} = 27.5 \ mu A \ $

Por lo tanto, agregar Q2 reduce la corriente a través de R3 solo \ $ 27.5 \ mu A \ $ elevando el voltaje del colector Q1 en solo $ 137mV \ $.