Вот краткий обзор процесса проектирования, который поможет вам начать работу. Я позволю вам произвести точные расчеты.

я бы заменил$R_{\text{load}}$с независимым источником тока$I_{\text{load}}$для вашего моделирования (вы можете использовать свою схему CircuitLab для моделирования, как только вы добавите значения резисторов). Набор$I_{\text{load}} = 25$мА, так как это ваш худший случай.

Выберите относительно большой эмиттерный резистор$R_3$. Это просто обеспечивает нагрузку на транзистор, если фактическая нагрузка не подключена (например,$I_{\text{load}} = 0$). Например, используйте$R_3 = 10$к$\Omega$. Если$V_{\text{out}} = 5$V, то ток через$R_3$является$0.5$мА и$I_{E} \approx 25.5$мА в худшем случае ($I_{\text{load}} = 25$мА).

Далее вам нужно определить наихудший случай (самый высокий)$I_B$. Используйте самый низкий$\beta$в паспорте транзистора (в худшем случае), а затем вычислить

Теперь, чтобы сделать резистивный делитель напряжения «жестким», нужно убедиться, что ненагруженный ток смещения через резисторы (назовем его$I_{\text{div}}$) не менее чем в 10 раз превышает ток нагрузки (в данном случае$I_B$нагрузка для делителя напряжения). В противном случае ток нагрузки потребляет слишком много тока от$R_{2}$, что приводит к слишком сильному уменьшению напряжения на выходе делителя напряжения. Это накладывает ограничение на максимальное значение$R_1 + R_2$с

Это уравнение плюс уравнение делителя напряжения

дает вам два уравнения и два неизвестных.

Во-первых, мы знаем, что$V_{base} \approx V_{emitter} + 0.6V$и что упражнение просит нас сохранять$V_{emitter}$в пределах 5 и 4,75 В (допуск 5%), когда$V_{base}$питается от делителя напряжения, который подключен к 15В. Другими словами, нам нужно сохранить$V_{base}$($V_{out}$от делителя напряжения) в пределах 5,6 и 5,35В.

Напомним, что уравнение делителя напряжения:

Но приведенное выше уравнение является уравнением делителя напряжения без нагрузки. Итак, для нашей схемы мы также будем использовать: ($R_{ef}$- сопротивление эмиттерного повторителя)

Из этого уравнения мы видим, что если$R_{ef}$изменения,$V_{out}$также изменится. Итак, давайте разберемся, как рассчитать$R_{ef}$. Начнем с входного сопротивления эмиттерного повторителя:

А если предположить, что наша нагрузка не имеет емкости:

Далее мы хотим выяснить наихудшее сопротивление нагрузки, которое может быть размещено в нашей цепи. Упражнение говорит нам, что 25 мА — это максимальный ток, потребляемый нагрузкой. Мы знаем, что будем подавать на нагрузку 5 В, поэтому мы используем закон Ома, чтобы рассчитать, что сопротивление нагрузки в наихудшем случае составляет 200 Ом.$\Omega$. ($R_{load} = 5/.025 = 200\Omega$)

Теперь, когда мы знаем$R_{load}$мы можем начать выбирать значения резисторов и возвращаться к значениям резисторов делителя напряжения. Обратите внимание, что чем ниже$R_{ef}$есть, чем больше$V_{out}$будет провисать. Итак, наша цель — сделать$R_{ef}$как можно выше с нагрузкой и без нее, чтобы предотвратить$V_{out}$от провисания. Мы начнем с$R_3$.

Для того, чтобы$R_{ef}$высоко, нам нужно сделать$R_3$высокий. Когда нет нагрузки,$R_{ef}$будет примерно в 100 раз больше сопротивления$R_3$. Когда есть нагрузка, мы должны убедиться, что$R_3 \gg R_{load}$так$R_{ef}$может быть максимально высоким. То есть примерно в 100 раз больше сопротивления$R_{load}$. Итак, мы выберем$R_3 = 10k$.

Чтобы немного облегчить себе жизнь перед следующим шагом, давайте вычислим соотношение между$R_1$и$R_2$когда нет нагрузки:

Теперь мы подошли к той части упражнения, где нас просят не позволять$V_{base}$($V_{out}$) падают ниже 5,35 В. Подставим наши значения в уравнение делителя напряжения под нагрузкой и упростим:

Используя наш наихудший сценарий (например, когда схема загружена), мы можем увидеть, что$R_{ef} \approx 20k$. ($R_{ef} = (\beta + 1)(R_3\ ||\ R_{load}) \approx 100*200$). Используя это значение, мы видим, что самое высокое значение, которое мы можем выбрать для$R_2$составляет около 1,6 тыс. ($20000/12$).

Затем мы можем использовать наше соотношение из предыдущего ($R_1 = 1.67R_2$), чтобы выбрать стандартные номиналы резисторов, близкие к соотношению. Мы видим, что$R_1 = 2.4k$и$R_2 = 1.5k$соответствует нашему соотношению довольно хорошо и будет поддерживать выход в пределах нашего диапазона допустимых значений. Любое большее значение, чем это, и вы начнете выходить за пределы допустимого диапазона.

Последнее, о чем я хочу упомянуть, это то, что мы можем выбирать значения для$R_1$и$R_2$которые намного ниже, если их соотношение правильное. Чем ниже вы делаете свой выбор, тем жестче становится ваш делитель напряжения, но это также приводит к большему энергопотреблению. Чем выше вы идете, тем меньше потребляемая мощность, но вы теряете жесткость.

Позвольте мне сказать это в качестве ответа, чтобы на нас не кричали слишком много комментариев.
Хорошо, давайте сначала выберем R3. Назначение резистора R3 — поддерживать работу транзистора при отсутствии нагрузки. вы хотите, чтобы через него проходил небольшой ток. Хорошим числом может быть ток 1 мА, поэтому при 5 В возьмите R3 за 5 кОм. R3 тогда всегда будет иметь ток 1 мА (и теперь мы можем забыть об этом). Итак, теперь выберите R1 и R2, чтобы получить 5,6 вольт на базе.

Это можно решить как проблему с делителем напряжения. Без нагрузки на выходе должно быть 5 В, что означает (используя Vf = 0,6 В), что база должна быть на 5,6 В. Следовательно, 15 В (R2/R1+R2) = 5,6 В. Решение для R1, R1 = 1,679R2.

Поскольку R3 может быть сколь угодно большим, им можно пренебречь. Если вы обнаружите, что не можете игнорировать это, просто увеличьте его.

При 5В резистор 200 Ом даст 25мА. Конечно, напряжение эмиттера упало на 5%, до 4,95, что дает новый ток 24,75 мА, что достаточно близко к 25 мА, учитывая, что мы будем использовать резисторы 5% для нашего решения.

Эмиттерный резистор выглядит в бета+1 раз больше на входе базы, поэтому транзистор плюс базовый резистор R3 можно заменить резистором, параллельным R2, со значением (бета+1)*R3. Если мы используем бета 100, то 101 * 200 = 20,2 кОм.

Если эмиттер просел до 4,95В, то база теперь 4,95+0,6=5,55В.

Мы знаем соотношение между R1 и R2, которое составляет R1 = 1,679R2.

Мы также знаем, что 15((R2||20,2К)/(R1 + R2||20,2К) = 4,95В.

Подставив 1,679R2 вместо R1, мы получим 15((R2||20,2K)/(1,679*R2 + R2||20,2K) = 4,95В.

Алгебра дает нам R2 = 4,2 кОм. Ближайший 5% резистор менее 4,2 кОм равен 3,9 кОм.

Тогда R1 составляет 5,1К * 1,679 = 6,5К, что находится между 6,2К и 6,8К.

6,2К дает Vbase 5,79В 6,8К дает Vbase 5,46В

Я новичок, который попал сюда, пытаясь решить одно и то же упражнение, поэтому может быть совершенно не согласен, но позвольте мне попробовать.

У этой задачи есть две независимые части:

1. Р3

R3 может быть сколь угодно большим. Преимущество большого резистора R3 заключается в том, что ток через него ничтожен по сравнению с током, потребляемым нагрузкой. Итак, давайте возьмем большой резистор (скажем, 10 кОм) и представим, что ток через него отсутствует.$I_E$равняется току нагрузки.

2. Делитель напряжения

Давайте рассчитаем ток базы при токе эмиттера 25 мА (наша нагрузка). От$I_C = \beta I_B$и$I_E = I_B + I_C$мы можем найти это$I_B = \frac{0.025}{\beta + 1}$. Без нагрузки нам нужно 5v на выходе. Из-за падения напряжения на базе база должна быть на уровне 5,6 В. Делитель напряжения прогибается под нагрузкой. Сколько? Мы знаем свой предел, это 0,25В (5% от 5В). Теперь давайте рассчитаем тевенинский эквивалент делителя напряжения. Его напряжение холостого хода составляет 5,6 В, а ток замыкания 5,6 В.$I = \frac{15}{R_1}$, так

Давайте найдем$R_{Th}$который «сбросит» это напряжение, когда$I_B$проходит через него.

Выберите минимальную бета-версию для транзистора, с которым вы работаете (или выберите транзистор с минимальной бета-версией, которую вы хотите), скажем$\beta > 100$, следовательно

Выберите максимальное значение резистора, которое соответствует требованиям. При более низких значениях делитель жестче (выше спецификаций), но потребляет больше энергии. Затем найдите$R_2$используя уравнение делителя напряжения

Использованная литература:

• Аналогичный ответ от всех о схемах
• Дублирующий вопрос здесь, при обмене стеками

Я не уверен, но я думаю, что вам нужен повторитель тока, а конфигурация базы на транзисторе другая. В вопросе говорилось «повторитель», а не повторитель напряжения, и я не думаю, что ваша конфигурация будет следовать за током с коэффициентом усиления, близким к единице, как показано. См. https://www.electronics-tutorials.ws/transistor/tran_1.html .