트랜지스터를 스위치로 사용하는 이유는 항상 콜렉터에 부하가 걸리는 이유


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참조 회로에서 BJT가 포화 모드에서 사용될 때 스위치로 사용될 때 부하는 항상 컬렉터에 있다는 것을 알았습니다. NPN의 경우 이미 터가 접지에 연결되고 PNP의 경우 이미 터가 다음과 같이 전원 공급 장치에 연결됩니다.

여기에 이미지 설명을 입력하십시오

  1. 왜 부하가 항상 콜렉터에 있고 다른 방향으로 있지 않습니까?
  2. 트랜지스터는 스위치로만 작동하기 때문에 BJT 대신 FET를 사용할 수 있습니까?
  3. 다수의 7- 세그먼트 디스플레이를 다중화하기 위해 BJT를 사용하는 경우, 모든 7 세그먼트의 전류는 트랜지스터를 통과해야한다. 따라서 포화 모드에서 7 세그먼트 단위당 개별 트랜지스터를 사용할 때 다른 트랜지스터의 다른 전류 게인 값이 7 세그먼트 디스플레이의 밝기 차이로 이어질까요?

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그렇게함으로써 트랜지스터를 가장 단단하게 켜고 거의 모든 Vcc를 부하에 전달할 수 있습니다. 그리고 ... 네. 그리고 ... 아니오, 트랜지스터를 포화시키고 싶기 때문입니다.
— 브라이언 드럼 몬드

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따라서 주변에서 사용하는 것이 가능하지만 트랜지스터 콜렉터-이미 터 접합에 걸쳐 큰 전압 강하가 발생합니다.
— quantum231

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XY 문제가 있음을 느낍니다. 일부 전압 조건에서 7 세그먼트 LED를 구동하는 방법.
— Ale..chenski

답변:


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접지 된 이미 터를 사용할 필요는 없지만 대안을 고려하십시오

개략도

이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도

스위치 (포화)로 사용 된 트랜지스터는 일반적으로 약 0.2 볼트의 컬렉터-이미 터 전압을 가질 것이다. 베이스 이미 터 전압은 약 0.7V이므로 Vs는 Vcc 이상인 0.5V 이상이어야하며, R2에 필요한 전압을 더해베이스 전류를 필요한 수준까지 올리십시오. 그리고 그 기본 전류는 중요 할 것입니다. "일반적인"게인에 관계없이, 포화 상태의 NPN 트랜지스터는 훨씬 낮은 게인을 표시하며, 일반적으로 Vce를 낮추기 위해 일반적인 경험 법칙은 10의 게인입니다. 따라서 그림과 같은 회로는 두 번째로 높은 전원 공급 장치가 없으면 사용할 수 없으므로 편리하지 않습니다.

이것은 세 번째 질문에 대한 답입니다. 트랜지스터는 (일반적으로 선형 표준에 의해) 과도하게 구동되기 때문에, 트랜지스터들 사이의 이득 변동은 일반적으로 명백한 영향을 미치지 않을 것이다. 도시 된 회로에서, 50 % 전압 증가는 트랜지스터 전압을 0.2 볼트에서 0.3 볼트로 증가시켜 부하 전압을 4.8에서 4.7 볼트로 떨어 뜨릴 것이며, 디스플레이 및 LED의 경우에는 눈에 띄지 않을 것이다.

질문 2에 관해서는 대답은 분명히 그렇습니다. 많은 측면에서 FET 및 MOSFET은 게이트 전류가 거의 필요하지 않기 때문에 구동이 더 쉽다 (트랜지션 동안 제외). 실제로 CMOS는 칩당 수백만 개의 트랜지스터가있는 마이크로 프로세서 및 그래픽 칩의 주요 기술입니다. 실제로 오늘날 하이 엔드 CPU와 그래픽 IC는 10 억에서 20 억 개의 트랜지스터 사이에서 작동합니다. 현재 요구 사항으로 인해 BJT 로이 작업을 수행하는 것은 불가능합니다.


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콜렉터에 부하를 가하는 간단한 이유는베이스 전류를 부하와 독립적으로 유지하기 때문입니다. 따라서 트랜지스터를 안정적으로 안정적으로 유지하는 것이 훨씬 쉬워집니다.

부하가 이미 터에있는 경우 기본 전류는 부하에 따라 다릅니다. 부하가 LED 인 경우 필요한 전류에 도달하기 위해 트랜지스터베이스에 적용해야하는 전압은 LED의 순방향 전압만큼 증가합니다.

부하가 모터이고 이미 터에 연결된 경우 기본 전류는 모터에 따라 달라지며 모터가 회전함에 따라 모든 곳에서 변합니다.


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  1. 항상 그런 것은 아닙니다. "이미 터 팔로워"라고하는 회로가 있습니다. 전압은 증폭하지 않지만 입력 전류는 증폭합니다.

  2. 예, 스위칭 목적으로 FET, 로우 사이드 스위치 용 n 채널 및 하이 사이드 스위치 용 p 채널도 사용됩니다.

  3. BJT를 포화 모드로 설정하는 경우 가장 낮은 제조업체의 지정된 이득을 위해 트랜지스터를 포화 상태로 유지하기에 충분한베이스 전류를 공급하는 한 다른 전류 이득은 중요하지 않습니다.

7 세그먼트 LED 디스플레이를 구동하는 경우 트랜지스터를 제어하여 전류를 제어하지 않습니다. 계산 된 전류 제한 저항과 포화 스위치의 펄스 폭 변조를 사용하여 전류 / 밝기를 제어합니다. 이 접근법은 트랜지스터의 가변성을 제거합니다.


BJT를 사용하여 7 세그먼트 디스플레이를 전환하면 트랜지스터를 통한 컬렉터 전류에 의해 밝기가 제어됩니다. 모든 트랜지스터가 포화에서 동일한 콜렉터 전류를 가져야한다고 말하고 있습니까?
— quantum231

포화 모드에서 트랜지스터를 스위치로 사용하는 경우 부하는 항상 콜렉터에있는 것처럼 보입니다. 이미 터 팔로어 구성을 알고 있습니다. 그렇기 때문에 트랜지스터를 스위치로 사용할 때 혼란스럽고 이미 터에 부하를 넣지 않는 이유를 물었습니다.
— quantum231

제어 신호에 충분한 전압 스윙이있는 경우 이미 터 팔로워를 사용하여 문제없이 7 세그먼트 매트릭스의 하이 사이드를 구동 할 수 있습니다. 또는 pnp가있는 낮은면. 그러나 일반적으로 저전압 제어 신호가 있으며 효율적으로 작동하려면 LED에 더 높은 레일이 필요할 수 있으므로 전압 증폭 회로를 사용해야합니다.
— Ale..chenski

7 세그먼트 LED 디스플레이를 구동하는 경우 트랜지스터를 제어하여 전류를 제어하지 않습니다. 계산 된 전류 제한 저항과 포화 스위치의 펄스 폭 변조를 사용하여 전류 / 밝기를 제어합니다.
— Ale..chenski

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부하가 이미 터에 더 잘 배치되는 경우가 많이 있습니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

개략도

이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도

여기서 다중화 된 LED 세트는 하이 사이드 드라이버의 이미 터 팔로워에 의해 구동됩니다. (8 자리 7 세그먼트 + DP 디스플레이를 사용하면 후자와 직렬로 연결된 8 개의 하이 사이드, 8 개의 로우 사이드 및 8 개의 저항을 갖게됩니다)베이스 저항이 필요하지 않으므로 공간과 부품을 절약 할 수 있습니다.

또는 여기 :

개략도

이 회로를 시뮬레이션

여기서 로직 게이트는 추가 부품없이 4.5VDC 릴레이 코일을 직접 구동합니다.

이미 터 팔로워로 전압 이득을 얻지 못하지만 반전없이 전류 이득을 얻습니다. 때로는 정확한 것이 필요합니다.

이미 터 팔로워는 일반적으로 트랜지스터가 포화되는 것을 허용하지 않습니다 (콜렉터보다 높은 전압으로베이스를 구동하고베이스 저항을 추가하여 가능하지만베이스가 동일한 전압 또는 그보다 낮은 전압에서 구동되는 경우 발생할 수 없음) 수집기.

이것은 트랜지스터 전체에서 0.6V 이상의 강하를 의미합니다. 항상 그렇게 나쁘지는 않으며 트랜지스터가 포화되지 않기 때문에 더 빨리 전환됩니다. 일반적인 이미 터 스위치 회로는 Vce의 1/10 정도로 트랜지스터를 포화 상태로 끌어 올릴 수있어 가열을 최소화합니다.

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