Điện trở lý tưởng cho giá trị điện trở cơ sở 2N3904 là gì khi sử dụng logic RTL?

Tôi có một tấn bóng bán dẫn 2N3904 và muốn sử dụng chúng cho dự án logic RTL của mình. Dựa trên những gì tôi có thể tìm ra trên web và các phần tôi có, tôi đã nhận được các cổng logic để hoạt động khá tốt với các giá trị sau:

sơ đồ

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Mặc dù điều này hoạt động tốt, tôi hơi lo lắng về những gì tôi đã đọc trên bảng dữ liệu cho 2N3904. Nó nói rằng điện áp bão hòa cơ sở-Emitter có các thông số kỹ thuật sau:

Ic = 10mA Ib = 1.0mA Ic = 50mA Ib = 5.0mA

Tôi đang có một thời gian khó hiểu chính xác điều đó có nghĩa là gì. Nếu bạn tính toán hiện tại cho đầu vào cơ sở với Luật Ohm, chúng tôi nhận được I = 5/10000 = 0,0005. Tôi có đúng rằng đây là 5mA không? Tôi đã thay thế R2 bằng một điện trở 5K và nó chuyển đổi tương tự, sẽ là 0,001 hoặc 10mA.

Như tôi đã nói, nó đang hoạt động vào lúc này. Tôi chỉ muốn chắc chắn rằng tôi mua đúng điện trở cho công việc. Tôi biết rằng mục tiêu là để bóng bán dẫn được bão hòa hoàn toàn, tuy nhiên tôi không biết liệu đây có phải là cách thực hiện hay không.

Cảm ơn,

transistors digital-logic rtl

— JohnnyStarr
nguồn

một miliAmp sẽ là 1 / 1000A hay 1e-3A? Nếu vậy, nó không phải là 10mA như bạn đã viết, mà là 1mA. và cũng không phải là 5mA mà là 0,5mA hoặc 500uA. đồng ý?

— Cristiano

Mỗi bóng bán dẫn có mức tăng hiện tại, thường là hoặc trong biểu dữ liệu. Các giá trị tiêu biểu nằm ở mức 100. Khi bóng bán dẫn không bão hòa, thì dòng cơ sở và dòng thu có liên quan bởi yếu tố này: $\beta$ $h_{fe}$

I_{c} = h_{f e} I_{b}

$I_c = h_{fe} I_b$

Khi dòng cơ sở tăng đến điểm mà dòng collector không thể tăng thêm nữa, bóng bán dẫn được cho là bão hòa . Dòng collector không thể tăng thêm nữa vì nó không thể cho phép thêm dòng nữa - dòng điện hoàn toàn bị giới hạn bởi R1 trong sơ đồ của bạn và điện áp từ bộ phát đến bộ thu ở mức tối thiểu.

Khi chúng ta thiết kế logic kỹ thuật số, chúng ta không muốn chỉ bão hòa các bóng bán dẫn. Chúng tôi muốn bão hòa chúng rất nhiều. Điều này cung cấp một số lề bổ sung chống lại các biến thể trong và cũng tính đến việc đối với các tần số cao hơn (cần thiết cho các chuyển đổi cao / thấp nhanh chóng), được giảm hiệu quả. $h_{fe}$ $h_{fe}$

Quy tắc ngón tay cái: trong logic kỹ thuật số, thiết kế cho dòng thu lớn hơn 15 lần so với dòng cơ sở.

Vì vậy, ở đây, bạn đã chọn điện trở collector là 1kΩ. Khi bão hòa, điện áp cực phát-cực nhỏ hơn nhiều so với điện áp cung cấp, vì vậy chúng ta có thể ước tính dòng điện thu là:

I_{c} = \frac{5 V}{1 k Ω} = 5 m A

$I_c = \frac{5\mathrm V}{1\mathrm k\Omega} = 5\mathrm{mA}$

Chúng tôi muốn dòng điện cơ sở là 1/15 (0,33mA) và điện áp trên điện trở cơ sở sẽ là điện áp cung cấp, ít hơn khoảng 0,65V từ đường giao nhau của cực phát gốc Q1. Vì thế:

R_{2} = \frac{5 V - 0.65 V}{0.33 m A} = 13 k Ω

$R_2 = \frac{5\mathrm V - 0.65 \mathrm V}{0.33\mathrm{mA}} = 13 \mathrm k \Omega$

Lựa chọn 10kΩ của bạn là đủ gần.

Bạn cũng có thể mở rộng các giá trị điện trở lên, duy trì tỷ lệ cơ sở với dòng thu, nhưng giảm tổng thể hiện tại. Điều đó làm giảm mức tiêu thụ năng lượng của bạn, nhưng cũng làm giảm tốc độ logic vì dòng điện nhỏ hơn có thể sạc điện dung ký sinh ít nhanh hơn. Đây là một hiệu suất so với sự đánh đổi tiêu thụ năng lượng mà bạn có được để làm kỹ sư.

— Phil Frost
nguồn

Vì vậy, khả năng bão hòa hoàn toàn bóng bán dẫn dựa nhiều hơn vào tỷ lệ của dòng thu / dòng cơ sở, hơn là giá trị thực của bóng bán dẫn? Nói cách khác, tôi có thể có thể sử dụng một số loại bóng bán dẫn với tỷ lệ 1K (bộ thu) 13K (cơ sở)?

— JohnnyStarr

Làm thế nào để phương pháp này đảm bảo bóng bán dẫn sẽ ở trạng thái bão hòa nếu bạn chỉ thiết kế để đạt được 15?

— sherrellbc

@sherrellbc vì đạt được của bất kỳ transistor bạn có khả năng sử dụng sẽ có mức tăng nhiều hơn so với 15.

— Phil Frost

@JohnnyStarr nó phụ thuộc vào mức tăng của bóng bán dẫn, nhưng một BJT thông thường, mục đích chung, tín hiệu nhỏ (như 2N3904, BC547, 2N2222, v.v.) sẽ có mức tăng hiện tại theo thứ tự 100. Nó thực sự thay đổi theo một biên độ rộng ngay cả giữa các mẫu có cùng số phần, vì vậy cách tiếp cận là dự đoán mức tăng chắc chắn ít hơn mức tăng bạn sẽ nhận được để bạn thậm chí không gặp phải vấn đề trong đó logic của bạn không bão hòa bóng bán dẫn .

— Phil Frost

Vì vậy, vì mức tăng có thể cao hơn nhiều, bạn có thể mong đợi bóng bán dẫn bão hòa sớm hơn nhiều so với dòng cơ sở là 330uA? Ý tưởng có vẻ vững chắc nhưng cơ sở hiện tại có vẻ rất nhỏ. Nếu chúng ta giả sử rằng bóng bán dẫn có thể bão hòa ở dòng thu 1mA thì ước tính sơ bộ sẽ có nhưng dòng cơ sở liên quan ở 10uA (~ đạt 100)? Và vì chúng tôi đang thiết kế cho dòng cơ sở 330uA, độ bão hòa được đảm bảo.

— sherrellbc