使用RTL逻辑时,2N3904基极电阻值的理想电阻是多少?


8

我有大量2N3904晶体管,并希望将它们用于我的RTL逻辑项目。根据我在网上可以找到的内容以及所拥有的部分,我已经获得了逻辑门,可以很好地与以下值配合使用:

原理图

模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图

尽管这可以正常工作,但我有点担心我在2N3904的数据表上所读的内容。它指出基极-发射极饱和电压具有以下规格:

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

我很难理解这到底意味着什么。如果使用欧姆定律计算基本输入的电流,则得出I = 5/10000 = 0.0005。我是5mA吗?我用5K电阻代替了R2,它的开关相同,为0.001或10mA。

就像我说的那样,它目前正在起作用。我只想确保购买适合该工作的电阻器。我知道目标是使晶体管完全饱和,但是我不知道这是怎么做到的。

谢谢,


一个miliAmp不会是1 / 1000A还是1e-3A?如果是这样,则不是您所写的10mA,而是1mA。而且不是5mA,而是0.5mA或500uA。同意?
克里斯蒂亚诺

Answers:


11

每个晶体管通常都有一个电流增益 β 要么 hfe在数据表中。典型值约为100。当晶体管未饱和时,基极电流和集电极电流通过以下因素相关:

Ic=hfeIb

当基极电流增加到集电极电流不再增加的程度时,晶体管就被称为饱和。集电极电流不能再增加,因为它不允许更多的电流-电流完全受图中的R1限制,并且发射极到集电极的电压最小。

在设计数字逻辑时,我们不希望仅仅使晶体管饱和。我们要使它们饱和很多。这提供了一些额外的余量来应对hfe,并且还考虑到对于更高的频率(快速的高/低过渡是必要的), hfe 有效减少。

经验法则:在数字逻辑中,设计的集电极电流比基本电流大15倍。

因此,在这里,您选择了1kΩ的集电极电阻。在饱和时,发射极-集电极电压远小于电源电压,因此我们可以将集电极电流估算为:

Ic=5V1kΩ=5mA

我们希望基极电流为(0.33mA)的1/15,并且基极电阻两端的电压将是电源电压,比Q1的基极-发射极结少0.65V。所以:

R2=5V0.65V0.33mA=13kΩ

您选择的10kΩ足够接近。

您也可以按比例增加电阻值,以保持基极与集电极电流之比,但总体上会降低电流。这样可以减少功耗,但由于较小的电流能够较慢地为寄生电容充电,因此还降低了逻辑速度。这是您作为工程师在性能与功耗之间进行权衡的结果。


那么,使晶体管完全饱和的能力更多地取决于集电极/基极电流之比,而不是晶体管的实际值?换句话说,我可能会使用几种比率为1K(集电极)为13K(基极)的晶体管?
JohnnyStarr 2014年

如果仅设计增益为15,这种方法如何保证晶体管处于饱和状态?
sherrellbc 2014年

@sherrellbc因为你很可能会利用任何晶体管的增益有增益比15
菲尔·弗罗斯特

@JohnnyStarr,它确实取决于晶体管的增益,但是典型的通用小信号BJT(例如2N3904,BC547、2N2222等)将具有大约100的电流增益。即使在相同零件号的样品之间也有很大的余量,因此该方法是预期增益肯定小于您将获得的增益,这样您就不会遇到逻辑不会使晶体管饱和的问题。
Phil Frost

那么,既然增益可能要高得多,那么您会期望晶体管比330uA的基极电流更早饱和吗?这个想法似乎很扎实,但基本电流似乎很小。如果我们假设晶体管可以在1mA集电极电流下饱和,则可以粗略估算,但是相关的基极电流为10uA(增益为100)?而且由于我们正在设计330uA的基本电流,因此可以保证饱和。
sherrellbc 2014年
By using our site, you acknowledge that you have read and understand our Cookie Policy and Privacy Policy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.