Problema con el circuito BJT de voltaje en modo activo

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Para este circuito, necesito encontrar el voltaje Vi para obtener Q2 en modo activo.

El resultado que obtuve no está cerca de los valores en el simulador, probablemente hay algo mal con el análisis del circuito.

¿Dónde está el error?

Fácil de ver que:

Vce4 = 0.7v
   desde 20 - 1kI - Vce4 = 0 y vce4 - Vcb4 - 0.7 = 0 si Vcb4 = 0

Entonces:

20 - 0.7 = 1kI con 19.3v en R4 con 0.0193 A.

También: 

      The Vce3 = 19.3  from 20 - Vce3 - 0.7 = 0.

Esa es la parte fácil, ahora sé que Q3 / Q4 es un espejo actual. Por lo tanto, la corriente I que acabo de calcular es aproximadamente a Ic3.

Si supongo que Q1 OFF: 

     Ie2 = 0.0193A; that means Ib2 + Ic2 = 0.0193A.

Si Q2 está en modo activo: 

     Ie2 = Ib2(B + 1) , Ib2 = Ie2/(B+1)  if  B=100

luego Ib2 = Ie2 / 101 y Ic2 = Ie2 / (1+ 1 / B): 

     Ic2 = 0.0191 A.

Eso suena bien pero cuando Q2 está saturado. Vce2 = 0.2v y Vcb2 = -0.5v: 

       20 + 10 - 19.3 - 1kIc2 - 0.2 = 0

       Ic2 = 0.0105 A.

Q2 está en modo de saturación.

Desde Ie2 = Ib2 + Ic2, Ib2 = Ie2 - Ic2 = 0.0088 A.

Ahora:

Si supongo que Q1 está en modo activo teniendo en cuenta que -0.7v + Vce1 = 0      Vce1 = 0.7v

Con 

       Vi - 100kIb1 - 0.7 - 19.3 + 20 = 0
       Vi = 100kIb1. This sounds weird.

Si Q2 está en modo activo, entonces: Ic2 = Ib2; 10.7 = Vce2 + 1kIc2; Ie2 = Ic2 (1 + 1 / B)

Desde Ic2 (sat) = 0.0105 A, eso significaría: Ib2 = 0.000105A

Utilizando: 

  Ie2 + Ie1 = 0.0193A --> Ie2 = 0.0193 - Ie1  and Ie2 = Ic2 + Ib2
  Ie2 = 0.010605 then  Ie2 < 0.010605  for 0.010605 < 0.0193 - Ie1
  Ie1 > 0.008695 A.

Ib1 = Ie1 / (B + 1) y Ib1 (B + 1) > 0.008695 

  Ib1 = 8.6x10^-5 A

Entonces: 

      Vi/100k  = Ib1 
      Vi > 8.6 V  for Q2 in active mode.

Simulé el circuito y para Vi = 8v el Vce2 = 0.4V. Además, el Ice3 actual siempre es de 24.2 mA, y el Vce3 no es de 19.3V, es de aproximadamente 18.4V para voltajes de Vi bajos. Pero eso significaría que el Vbe2 no es 0.7V.

Gracias por tu ayuda y tiempo.

    
pregunta Samu R

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Estoy de acuerdo con su trabajo con respecto a la estimación de la corriente en \ $ R_4 \ $ as \ $ I_ {R_4} \ approx 19.3 \: \ textrm {mA} \ $. Así que su análisis no está bien. Sí, \ $ Q_3 \ $ y \ $ Q_4 \ $ forman una réplica actual, por lo que cabría esperar una corriente de hundimiento similar en el recopilador de \ $ Q_3 \ $. (También supongo que aquí no tenemos que preocuparnos por el Efecto Temprano, que en este caso probablemente sería un problema). El colector de \ $ Q_3 \ $ debería tener un voltaje de cumplimiento de tal vez hasta \ $ - 19.3 \: \ textrm {V} \ $. (Eso realmente no importará porque el emisor de \ $ Q_2 \ $ evitará que se ubique por debajo de \ $ - 1 \: \ textrm {V} \ $.)

Ahora, debe asumir que \ $ Q_2 \ $ está activo. Esto significa que \ $ V_ {B_2} = V_ {C_2} = 0 \: \ textrm {V} \ $. (Se ve fácilmente en el circuito). Hasta este punto, \ $ Q_2 \ $ estará saturado y gran parte de la corriente de hundimiento de la réplica actual también provendrá de la base de \ $ Q_2 \ $. Pero justo en el punto en que \ $ Q_2 \ $ se activa, podemos asumir que \ $ \ beta = 100 \ $ y su corriente base será "normal". Esto también significa que la corriente en \ $ R_3 \ $ debe ser \ $ I_ {R_3} = \ frac {10 \: \ textrm {V} -0 \: \ textrm {V}} {R_3 = 1 \: \ textrm {k} \ Omega} = 10 \: \ textrm {mA} \ $. Por lo tanto, la corriente del emisor será la corriente del colector más el 1% para la corriente base, o \ $ I_ {E_2} = 10.1 \: \ textrm {mA} \ $.

El colector de

\ $ Q_1 \ $ 'tiene la diferencia restante de \ $ I_ {C_1} = 19.3 \: \ textrm {mA} -10.1 \: \ textrm {mA} = 9.2 \: \ textrm {mA} \ PS Con \ $ \ beta = 100 \ $, la corriente base para \ $ Q_1 \ $ debe ser \ $ I_ {B_1} = \ frac {9.2 \: \ textrm {mA}} {100} = 92 \: \ mu \ textrm {A} \ $. Eso tiene que ser suministrado a través de \ $ R_1 \ $. Por lo tanto, el voltaje a través de él debe ser \ $ \ mid \: V_ {R_1} \ mid \: = 92 \: \ mu \ textrm {A} \ cdot 100 \: \ textrm {k} \ Omega = 9.2 \: \ textrm {V} \ $.

La única pregunta que queda es: "¿cuál es el voltaje en la base de \ $ Q_1 \ $?" Bueno, en realidad no sabemos exactamente. Pero debe estar muy cerca de \ $ 0 \: \ textrm {V} \ $. Pero creo que su problema asume todos los \ $ V_ {BE} = 700 \: \ textrm {mV} \ $; y en cualquier caso, sabemos que \ $ Q_1 \ $ en sí mismo sería apenas activo si su base estuviera en \ $ 0 \: \ textrm {V} \ $. Entonces, creo que es razonable argumentar que el problema quiere que tomes \ $ V_ {B_1} = 0 \: \ textrm {V} \ $. Y no hay mucho aquí para argumentar fuertemente contra esa suposición. Así que ahí está.

Esto significa que la respuesta es, \ $ Q_2 \ $ se activa cuando \ $ V_i \ ge 9.2 \: \ textrm {V} \ $.

    
respondido por el jonk

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