Solução resumida:
As duas configurações são quase equivalentes.
Ou funcionaria igualmente bem em quase todos os casos.
Em uma situação em que uma era melhor que a outra, o design seria excessivamente marginal para o uso no mundo real (como algo tão crucial para diferenciar substancialmente as duas significa que a operação está "no limite"). .
ou R 4 são necessários apenas quando V i n pode ser um circuito aberto, o que, nesse caso, é uma boa idéia. Valores até cerca de 100K provavelmente estão OK na maioria dos casos. 10k é um bom valor seguro na maioria dos casos.R2R4Vin
Um efeito secundário nos transistores bipolares (aos quais aludi na minha resposta) significa que R2 e R4 podem ser necessários para afundar a corrente de vazamento de polarização reversa de Icb. Se isso não for feito, ele será transportado pela junção be e poderá causar a ativação do dispositivo. Este é um efeito genuíno do mundo real, que é bem conhecido e bem documentado, mas nem sempre é bem ensinado nos cursos. Veja minha resposta adicional.
Caixa da mão esquerda:
- A tensão do inversor diminui em , o que significa 9% menos. 1011
- A base vê 10K no terra, se a entrada for um circuito aberto.
- Se a entrada for BAIXA, a base verá cerca de 1K em massa. Na verdade 1K // 10K = essencialmente o mesmo.
Caixa da mão direita:
- Drive = 100% de é aplicado via 1K. Vin
- A base vê 10K no chão se for um circuito aberto. (em oposição a 11K). Vin
- Se a entrada for BAIXA, a base exibirá 1K, que é essencialmente o mesmo.
R2 e R4 atuam para desviar a corrente de fuga da base para o terra. Para transistores jellybean de sinal baixo consumo de energia ou pequenos, com classificação de até vários Watts, essa corrente é muito pequena e geralmente não liga o transistor, mas apenas em casos extremos - por exemplo, 100K normalmente seria suficiente para manter a base BAIXA .
Isso se aplica apenas se for circuito aberto. Se V i n está ligado à terra, o que significa que é baixo, então R1 ou R5 são, da base para o chão e R2 ou R4 não são necessários. Boa concepção inclui estas resistências se V i n podem nunca ser um circuito aberto (por exemplo, um pino processador durante o arranque pode ser um circuito aberto ou indefinida).VinVinVin
Aqui está um exemplo em que um "blip" muito curto devido a um pino flutuante foi de grande importância: Há muito tempo, eu tinha um circuito que controlava uma unidade de fita de dados de bobina aberta de 8 pistas. Quando o sistema era ligado pela primeira vez, a fita corria para trás em alta velocidade e desenrolava. Isso foi "muito, muito, muito chato". O código foi verificado e nenhuma falha foi encontrada. Verificou-se que a unidade de porta foi aberta em circuito quando a porta foi inicializada e isso permitiu que a linha flutuante fosse puxada alta pelo deck de fita, o que colocava um código de rebobinagem na porta de fita. Rebobinou! O código de inicialização não comandou explicitamente a fita para parar, pois supunha-se que ela já estava parada e não seria iniciada por ela mesma. A adição de um comando de parada explícito significava que a fita se contorcia, mas não desolava (conta nos dedos do cérebro - hmmm 34 anos atrás. (Isso foi no início de 1978 - agora quase 38 anos atrás, quando eu edito esta resposta). Sim, tínhamos microprocessadores naquela época. Somente :-).
Específicos:
É necessário um resistor de 10K diretamente na base para impedir que o Q1 seja ligado acidentalmente. Se a configuração à direita, com Q1, for usada, a resistência será fraca demais para puxar a base para baixo.
Não!
10K = 11K para fins práticos 99,8% do tempo, e até 100k funcionariam na maioria dos casos.
O R2 também protege o VBE contra sobretensão e fornece estabilidade em caso de mudanças de temperatura.
Nenhuma diferença prática em ambos os casos.
O R1 protege da sobrecorrente para a base do Q1 e será um resistor de valor maior caso a tensão da saída de uC seja alta (por exemplo, + 24V). Haverá um divisor de tensão formado, mas isso não importa, já que a tensão de entrada é alta o suficiente.
Algum mérito.
R1 é dimensionado para fornecer a corrente de base desejada, então sim.
R1=VI=(Vin−Vbe)Idesiredbasedrive
Como baixo e você projeta para a corrente mais do que suficiente, então:VBE
R1≅VinIbdesired
- ondeβ= ganho de corrente. Ibase desired>>Icββ
Se (por exemplo, BC337-40 onde β = 250 a 600), projete-o para β ≤ 100, a menos que haja razões especiais para isso. βnominal=400β=β≤100
Por exemplo, se então β d e s i g n = 100 . βnominal=400βdesign=100
Se e V i n = 24 V, entãoIcmax=250mAVin=24V
Rb=V
Ib=Icβ=250100=2.5mA
Rb=VI=24V2.5mA=9.6kΩ
Poderíamos usar 10k, já que o beta é conservador, mas 8.2k ou 4.7k estão ok.
Pr4.7k=V2R=2424.7k=123mW
Isso seria ok com um resistor de 4 W,mas123mW pode não ser totalmente trivial, portanto,pode-se usar o resistor de 10k.14W
Observe que a potência do coletor comutado = V x I = 24 x 250 = 6 Watts.
À direita, com o Q2, está minha configuração. Eu penso isso:
Como a base de um transistor NPN não é um ponto de alta impedância, como um MOSFET ou um JFET, e o HFE do transistor é menor que 500 e são necessários pelo menos 0,6V para ligar o transistor, um resistor pull-down não é crítico. e, na maioria dos casos, nem é necessário.
Como acima - mais ou menos, sim, MAS. isto é, o vazamento da base o morderá às vezes. Murphy diz que, sem o pull-down, disparará acidentalmente o canhão de batata na multidão pouco antes do ato principal, mas que um pull-down de 10 a 100k o salvará.
Se um resistor pull-down for colocado no quadro, o valor exato de 10K é um mito. Depende do seu orçamento de energia. Um 12K faria bem, bem como um 1K.
Sim!
10k = 12k = 33k. 100k PODE estar ficando um pouco alto.
Observe que tudo isso se aplica apenas se Vin puder entrar em circuito aberto.
Se Vin for alto ou baixo ou em qualquer outro lugar, o caminho através de R1 ou R5 será predominante.
Se a configuração à esquerda, com Q1, for usada, um divisor de tensão será criado e poderá criar problemas se o sinal de entrada usado para ligar o transistor estiver baixo.
Somente em casos muito, muito, muito, muito extremos, como mostrado.
IR2=V b e
IR1=VR=Vin−VbeR1
IR2=VbeR2
Portanto, a fração que o R2 "roubará" é
IR2IR1=VbeR2Vin−VbeR1
IR2IR1=R1R2×VbeVin−Vbe
R1=1kR2=10K
R1R2=0.1
Vbe=0.6VVin=3.6VVbeVin−Vbe=0.63.0=0.2
0.1×0.2=0.02=2%
Se você pode julgar Beta e mais de perto que 2% de perda de unidade importa, então você deve estar no programa espacial.
- Os lançadores orbitais trabalham com margens de segurança na faixa de 1% a 2% em algumas áreas-chave. Quando sua carga útil em órbita é de 3% a 10% da sua massa de lançamento (ou menos), então cada% da margem de segurança é uma mordida no nosso almoço. A última tentativa de lançamento orbital norte-coreano usou uma margem de segurança real de -1% a -2% em algum lugar crítico, aparentemente, e "summat gang aglae". Eles estão em boa companhia - os EUA e a URSS perderam muitos lançadores no início dos anos 1960. Eu conheci um homem que costumava construir mísseis atlas desde o início. Que divertido eles tiveram. Um sistema russo NUNCA produziu um lançamento bem-sucedido - muito complexo.) O Reino Unido lançou um satélite por FWIW.
ADICIONADO
Foi sugerido nos comentários que
R2 e R4 nunca são necessários, pois um NPN é um dispositivo controlado por CORRENTE. R2 e R4 só fazem sentido para dispositivos controlados por VOLTAGE, como MOSFETs
e
Como pode ser necessário um pull-down quando a saída do MCU é hi-Z e o transistor é controlado pela corrente? Você não disse "quem". Está bem. Você também não quer dizer o "porquê"?
Existe um efeito secundário importante nos transistores bipolares, o que resulta em R2 e R4 tendo um papel útil e, às vezes, essencial. Discutirei a versão R2, pois é igual à versão R4, mas um pouco "mais pura" para este caso (ou seja, R1 se torna irrelevante).
Se Vin é um circuito aberto, então R2 é conectado da base ao terra. R1 não tem efeito. A base parece ser aterrada sem fonte de sinal.
No entanto, a junção CB é efetivamente um diodo de silício com polarização reversa. A corrente de fuga reversa fluirá através do diodo CB para a base. Se nenhum caminho externo para o aterramento for fornecido, essa corrente fluirá através do diodo emissor de base com polarização direta para o aterramento. Essa corrente resultará nocionalmente em uma corrente de coletor de vazamento Beta x Icb, mas em correntes tão baixas que você precisará observar as equações subjacentes e / ou os dados publicados do dispositivo.
Um BC337 - folha de dados aqui tem um corte de Icb de cerca de 0,1 uA com Vbe = 0.
Ice0 = corrente de base do coletor é de cerca de 200 nA neste caso.
Vc é 40V nesse exemplo, mas a corrente dobra aproximadamente a cada 10 graus C e essa especificação é de 25 ° C e o efeito é relativamente independente da tensão. Os dois estão intimamente relacionados. Por volta de 55c, você pode obter 1 uA - não muito. Se Ic usual é de 1 mA, então 1 uA é irrelevante. Provavelmente.
Vi circuitos do mundo real em que a omissão do R2 causou problemas espúrios.
Com R2 = digamos 100k, 1 uA produzirá um aumento de tensão de 0,1V e está tudo bem.