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Aiuto sui passi da seguire progetto semplice con BJT

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Aiuto sui passi da seguire progetto semplice con BJT

Messaggioda Foto Utentegiorgik » 23 lug 2021, 12:15

Salve a tutta la comunità del forum,
sto imparando a progettare un semplice circuito con transistor BJT BC547B (vedi allegato). Mi potete dire come arrivare a determinare i valori resistivi R1 e RL, sapendo che si usa un led verde (tensione 2.1V, 10mA) e si vuole far funzionare il transistor in zona attiva.
Circuito.jpg
Il circuito creato da calcolare
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[2] Re: Aiuto sui passi da seguire progetto semplice con BJT

Messaggioda Foto UtenteEnChamade » 23 lug 2021, 14:12

giorgik ha scritto:e si vuole far funzionare il transistor in zona attiva


Attenzione. Da quello che capisco dal tuo quesito immagino che tu voglia utilizzare il transistor come interruttore per accendere e spegnere il LED. In questo caso non devi porre il BJT in zona attiva ma in saturazione (quando vuoi accendere il led) o in zona di interdizione (quando lo vuoi spegnere).

In questo caso, per il dimensionamento di R_L devi scrivere l'equazione di Kirchhoff sulle tensione della maglia formata dal generatore a 9V, R_L, il LED e il BJT (in saturazione). Quanto vale la V_{CE} del BJT in saturazione?
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[3] Re: Aiuto sui passi da seguire progetto semplice con BJT

Messaggioda Foto UtenteBrunoValente » 23 lug 2021, 15:42

Lo stile del disegno mi ricorda Nuova Elettronica sbaglio?

Con quel circuito si può riuscire facilmente a determinare i valori dei componenti per far accendere il led saturando il transistor, invece non si riesce a farlo lavorare in zona lineare a causa del valore di beta che non è prevedibile perché varia molto anche tra transistor dello stesso tipo.

Si potrebbe misurare il valore di beta del transistor utilizzato e questo permetterebbe di calcolare il valore di R1 ma anche facendo così non si arriverebbe da nessuna parte perché il valore di beta, oltre ad essere diverso tra esemplari di transistor dello stesso tipo, dipende anche fortemente dalla temperatura, quindi si potrebbe riuscire a raggiungere il valore corretto della corrente nel led ma non sarebbe stabile perché varierebbe con le variazioni della temperatura ambiente.
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[4] Re: Aiuto sui passi da seguire progetto semplice con BJT

Messaggioda Foto Utentegiorgik » 23 lug 2021, 16:47

Grazie EnChamade e BrunoValente (sì Bruno ho ricavato le figure da delle immagini di NuovaElettronica, per costruire lo schema. Mi picciono molto questo tipo di figure).

In realtà volevo far funzionare il circuito in zona lineare. Sì conosco i problemi di Bf (hFE) e della temperatura sul BJT.

Dalle misure che ho fatto sul circuito mi trovo in zona lineare in quanto il beta è molto maggiore del beta minimo delle caratteristiche del BJT ed inoltre la Vce > 0.6V.

Il circuito qui è solo a titolo di studio e non per ottenere un interruttore elettronico.
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[5] Re: Aiuto sui passi da seguire progetto semplice con BJT

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 23 lug 2021, 19:27

Se il transistore e` in linearita`, si comporta come un generatore di corrente e la resistenza R_L non ha praticamente effetto sull'accensione del led e almeno in linea di principio la si potrebbe rimuovere dal circuito.

L'uso della resistenza in serie al led potrebbe essere giustificato come protezione: se qualcosa va storto e il transistore satura, comunque si limita la corrente nel led che non defunge! Si deve imporre una corrente massima ammissibile per il led, che non lo distrugga, ad esempio 25mA, e si calcola R_L supponendo il transistore saturo. Il valore di resistenza e` ottenuto con la legge di Ohm, tensione ai capi della resistenza diviso per la corrente nella resistenza

R_L=\frac{9\text{V}-2.1\text{V}-0.1\text{V}}{25\text{mA}}=272\Omega

dove ho supposto che la tensione di saturazione sia di 0.1V, il valore esatto non e` importante. Si prende il valore normalizzato di 270Ω , cosi` la corrente massima sara` dalle parti del valore scelto di 25mA. Se, come e` probabile, la tensione di saturazione fosse piu` alta, la corrente sarebbe minore, quindi per il led va bene.
R_L potrebbe anche servire per la limitazione della potenza dissipata dal transistore, vedere dopo.

Per la resistenza R_1 bisogna scegliere il beta in continua (serve una palla di cristallo ben lucida). Il guadagno di corrente a 10mA potrebbe essere da 200 a 450 volte, quindi la corrente di base potrebbe essere nell'intervallo da 50µA a 22µA circa per cui la resistenza di base potrebbe variare nel range

R_1=\frac{9\text{V}-0.6\text{V}}{\text{da}\,22\mu\text{A}\,\text{a}\,50\mu\text{A}}=\text{da}\,168\text{k}\Omega\,\text{a}\,378\text{k}\Omega

Magari si puo` mettere una resistore fisso da 150kΩ in serie con un potenziometro da 220kΩ o qualcosa del genere.

Ma non e` finita, bisogna ancora verificare che il transistore non dissipi troppa potenza. Non sto a fare tutti i conti, uso il risultato noto che con un transistore con resistenza di collettore ha il massimo di dissipazione quando meta` della tensione di alimentazione cade sulla resistenza di carico e meta` sul transistore. In questo caso la tensione di alimentazione e` di 6.9V, bisogna togliere la caduta sul led perche' e` una caduta costante, non dipende dalla corrente. La corrente I_P di massima dissipazione vale
I_P=\frac{6.9\text{V}/2}{270\Omega}=12.8\,\text{mA} e la potenza dissipata vale

P_\text{max}=12.8\text{mA}\times 3.45\text{V}=44\,\text{mW}, quindi ampiamente dentro la capacita` di dissipazione del transistore.
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[6] Re: Aiuto sui passi da seguire progetto semplice con BJT

Messaggioda Foto Utentegiorgik » 23 lug 2021, 19:36

Grazie IsidoroKZ, mi hai dato delle ottime dritte, specie sulla potenza dissipata del transistor, che non avevo ancora considerata. Non mi è chiaro solo i 6.9V da dove arrivano ?
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[7] Re: Aiuto sui passi da seguire progetto semplice con BJT

Messaggioda Foto UtenteGioArca67 » 23 lug 2021, 19:41

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[8] Re: Aiuto sui passi da seguire progetto semplice con BJT

Messaggioda Foto Utentestefanopc » 23 lug 2021, 21:36

Il progetto col transistor in saturazione è semplice.
Il progetto col transistor in zona lineare con questo schema è al limite del possibile.
Bisognerebbe almeno spostare la resistenza RL dal collettore all'emettitore e aggiungere una resistenza tra base e riferimento di massa.
Ciao
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[9] Re: Aiuto sui passi da seguire progetto semplice con BJT

Messaggioda Foto Utentegiorgik » 24 lug 2021, 10:22

Grazie del consiglio stefanopc. In pratica faccio il circuito di autopolarizzazione del BJT. Ho volutamente scelto invece questa configurazione che Vi ho presentato, per un semplice scopo di sperimentazione e calcolo dei resistori.
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[10] Re: Aiuto sui passi da seguire progetto semplice con BJT

Messaggioda Foto Utentedjnz » 25 lug 2021, 8:51

giorgik ha scritto:per un semplice scopo di sperimentazione e calcolo dei resistori.

È che appunto quello schema è così critico che anche cambiando il transistor con un altro uguale otterrai risultati diversi. In zona lineare si lavora con retroazione (quindi resistenza sull'emettitore), e allora i risultati reali non si discosteranno troppo da quelli teorici.
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