这个电路中R1的作用是什么?

电器工程 晶体管
2022-01-30 04:45:49

一旦 LED 关闭并保持关闭状态,请按下停止按钮。但是,如果您卸下 R1,则 LED 仅在您按下停止按钮时才会熄灭。为什么 R1 会影响这个?

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3个回答

T1 和 T2 连接在一个经典的“晶闸管”双稳态锁存器中。

如果 T1 开启,它会将 T2 偏置为开启,从而使 T1 保持开启。

如果 T1 关闭,它不会偏置 T2 保持关闭,也不会偏置 T1 保持关闭。

这在理论上是完美的晶体管。实际上,所有晶体管都有一定程度的漏电流。这被另一个晶体管放大,如果有足够的增益,关闭电路可能会打开。

在没有 R1 的情况下,任何流过 R3 的电流都会被 T2 放大。R1 设置阈值电流,低于该阈值 T2 将保持关闭。这大约是 700mV/10k = 70uA,远高于通过 T1 的任何可能泄漏。

但是,也会有通过 T2 的泄漏,它会被 T1 放大。假设合理的 hFE,比如 <= 300,最大允许 T2 泄漏现在变为 230nA,在室温下,优质晶体管仍然很容易满足这一要求。

LED 不会阻止 T2 开启,因为其用于显着导通的阈值电压将高于 700mV。

这有点猜测,但我怀疑这是由于通过 T1 的漏电流。

假设R1被移除,电路处于关闭状态。

如果有泄漏电流进入 T1 的集电极,则主要来自 T2 的 be 结,因为 LED 的 Vf 高于 T2 be 结。即使这种泄漏只有几纳安,它也会被 T2 放大,从而在 T1 上产生基极电流,从而增加 T1 集电极电流,以此类推,直到电路返回到导通状态。

编辑:进一步考虑,初始泄漏电流也可能通过 T2 cb 结,它具有指定的 15 nA 泄漏,\$V_{CB}\$为 -30 V。无论如何,正反馈机制导致重新打开的电路是一样的。

在存在 R1 的情况下,T1 的集电极电流可以通过该电阻而不是通过 T2 基极提供,因此反馈回路被破坏,并且当您想要它关闭时电路保持关闭。

当被 STOP 禁用时,R1 用于将该锁存器稳定在 OFF 状态。
I(leak)*R1 产生的电压必须在 Vbe 上低于 150mV,才能做到这一点。


即使晶体管几乎没有早期效应漏电流Ice,比如0.1pA,即使是100M,你仍然需要R1。

所需要的只是将基极电压上升到预期的 LED 集电极电流水平,或者在这种情况下为 ~ 670mV,电流为 20 mA。这不是一个精确的推导,但足以证明这个概念并假设没有泄漏电流,这需要更小的电阻。

\$I_{ce}*R_{ce}/h_{FE1}=0.67V\$
例如 1e-13 * 1e15 /100 =1 V (Rce=100G, Ic=1e-11=10pA)

电阻器 R1 的目的是降低 Vbe,从而将 Ice 控制在内部泄漏效应之上。您可以查看 Early Effect 并查看它如何控制此泄漏电流。

由于两个互补晶体管形成一个正反馈回路(类似于 SCR),除非您在 Q1 或 Q2(或两者)的 Vbe 之间有一个 R1,否则 LED 将始终根据 hFE Ib 传导电流或受集电极限制电阻和剩余电压降。

请注意,在原理图中,我故意将 R1 向下移动以进行演示,这在任一位置都有效。

让我通过使用没有泄漏电流和固定电流增益为 100 的晶体管进行仿真来证明这一点。

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两个开关都是瞬时的,左侧为 RESET,右侧为 SET。

  • 设计标准:R4限制LED电流。
  • 然后 R3/R4< hFE 以确保 Q2 饱和 <1V @ 20mA
  • 然后 R2/R4< hFE 出于同样的原因,为了清楚起见,R2 向上移动
  • 然后选择 R1 < Vbe/Ib 与 R1 在低 Vbe <<150mV 时吸收所有漏电流