Basierend auf den Schaltplänen, die Sie hier veröffentlichen, haben die meisten Antworten eine gute Menge an Widerstand und Zener.

Um jedoch einen fairen und ausgewogenen Blick auf Ihre spezifischen Zeichnungen zu bieten, werde ich ein wenig hinzufügen

Was in Ihren Schaltungen passiert, ist, dass der Transistor als Emitterfolger eingerichtet ist. Dies bedeutet, dass die Spannung an seinem Emitter bei 0,7 V unter der Basisspannung gehalten werden soll, wenn dies möglich ist. Es wird seine Sättigungs- / Verstärkungskurven in Workhorsing umwandeln, um zu funktionieren.

Wenn Sie eine feste Spannung an einen festen Widerstand anlegen, möchte dieser Widerstand, dass ein Strom fließt. Solange Ihre Last und Ihr Transistor den "erforderlichen" Strom unterstützen können, bestimmt die Basisspannung des Transistors den Strom durch die Last.

Bei einem festgelegten Bereich der Versorgungsspannung wird der Strom in die Basis geleitet Seien Sie ziemlich vorhersehbar, also können Sie es sowohl mit einem Widerstandsteiler als auch mit einer Zenerdiode mit der richtigen Mathematik einstellen.

Warum sollten Sie eine über die andere wählen?

Nun, wenn Sie verwenden Bei zwei Widerständen wird die Basisspannung auf die Eingangsspannung bezogen. Wenn beide Widerstände den gleichen Wert haben (niedrig genug, um den Basisstrom zu ignorieren), beträgt die Basisspannung 5 V bei 10 V-Versorgung, aber 6 V bei 12 V-Versorgung. Das klingt nach einem Problem, aber in vielen Fällen kann durch Auswahl des richtigen Gleichgewichts zwischen dem Widerstandsteiler der gewünschte Effekt der Begrenzung des Stroms in der Last beim Einschalten eines Stromkreises mit geringer Leistung erzielt werden. Es kann auch eine Antwort auf eingehende Spannungen geben, die Sie möchten. Wenn Sie beispielsweise eine Steuerspannung von 6 V bis 60 V haben, können Sie diese mit nur wenigen Widerständen, einem Transistor und einem Widerstand im Emitterpfad in eine Stromkurve umwandeln

Natürlich ist es sehr häufig, dass 50 Werte von Widerständen herumliegen, was die Benutzerfreundlichkeit der Nur-Widerstand-Schaltung erhöht, während normalerweise die richtige Zenerdiode vorhanden sein muss.

Wenn Sie stattdessen eine wackelige Stromversorgung haben, aber einen stabilen Strom benötigen, sollten Sie wahrscheinlich eine Zenerdiode verwenden.

Die Zenerdiode ändert die Spannung über verschiedene Ströme, aber wenn Sie auswählen Bei einer Zenerdiode mit 5,1 V bei 5 mA können Sie bei Ihren Berechnungen davon ausgehen, dass sie über 3 mA bis 6 mA relativ stabil ist. Sie können die Spannungsdrift auch anhand des im Datenblatt genannten Differenzwiderstands berechnen. Ich denke, dies ist eine andere Antwort zu einem anderen Zeitpunkt.

Wenn Sie also möchten, dass die Basisspannung bei 5,1 V bleibt, Sie wählen 5,1 V bei 5 mAzener. Wenn dann die Versorgung 12 V beträgt, wählen Sie einen Widerstand aus, damit 5 mA durch ihn gehen:

R = V / I = (12 V - 5,1 V) / 0,005 A = 1,38 kOhm.

Angenommen, Sie könnten diesen Wert genau erhalten (Sie können aufgrund der relativen Stabilität des Zeners in der Nähe des gewählten Sollwerts auf 1,2 oder 1,5 k abrunden). Die Spannung kann von folgenden Werten ausgehen:

V = 5,1 V + (R * Imin) = 5,1 V + (1380 * 0,004) = 5,1 V + 5,52 V = 10,62 V

bis

V = 5,1 V + (R * Imax) = 5,1 V + (1380 * 0,006) = 13,38 V

Bevor Sie darüber nachdenken müssen, was der Zener bei niedrigeren oder höheren Strompegeln tut, also Fügt viel Stabilität in Bezug auf die Versorgungsspannung hinzu, wodurch der Strom durch die Last viel stabiler wird.

Eine Alternative (die noch stabiler ist) Es wären einfach zwei Standarddioden wie 1N4148 in Reihe geschaltet, um eine feste Spannung von 1,2 V bis 1,4 V zu erzeugen (abhängig von dem Strombereich, den Sie betrachten). Wenn Sie diese in Vorwärtsrichtung verwenden, erhalten Sie eine gute Stabilität von 0,1 mA bis 5 mA oder von 1 mA bis 10 mA usw. Für viele Anfänger ist es jedoch eine schwarze Kunst, die richtigen Sollwertberechnungen durchzuführen. Zumal Diodendatenblätter nicht immer alle diese Daten erwähnen, wie z. B. Durchlassspannung gegen niedrigen Strom.

Zum Vorspannen einer BJT-basierten Verstärkerstufe wird üblicherweise ein ohmscher Spannungsteiler verwendet. Normalerweise wird dieser Teiler als niederohmig gewählt, um eine "steife" Vorspannung bereitzustellen. Der Grund ist, dass die erzeugte Basisspannung so unabhängig wie möglich vom Basisstrom des BJT sein sollte, der sehr große Toleranzen aufweist. Andererseits reduzieren diese Widerstände den resultierenden Eingangswiderstand der Stufe (ein unerwünschter Effekt). Aus diesem Grund ist ein Kompromiss erforderlich, der beispielsweise zu einem Strom durch diesen Teiler führt, der ungefähr zehnmal größer als der Basisstrom ist.

Alternativ kann die gewünschte "Steifheit" der Basisspannung mit einer Z-Diode realisiert werden, die eine sehr konstante Gleichspannung erzeugen kann - nahezu unabhängig vom Strom durch den oberen Widerstand (dazwischen) Basis- und Versorgungsspannung). Es hängt von der spezifischen Anwendung ab, ob der resultierende dynamische Eingangswiderstand akzeptabel ist oder nicht. Wenn nicht, kann die Bootstrap-Methode angewendet werden.

Eine Zenerdiodenvorspannung bedeutet, dass die Vorspannung nahezu unabhängig von der Versorgungsspannung ist. Dies kann in jeder Schaltung mit ungeregelter Stromversorgung nützlich sein. Im Gegensatz dazu erzeugt ein Widerstandsteiler eine Vorspannung proportional zur Versorgungsspannung.

Die dynamische Impedanz einer Zenerdiode ist klein (die Spannung an der Diode ändert sich selbst bei großen Stromänderungen nicht stark ). Dies macht den Zenerspannungsteiler sehr "steif", was bedeutet, dass die Eingangsimpedanz des Verstärkers niedrig ist. Dies ist im Allgemeinen unerwünscht, was ein Grund sein kann, warum die Zenerdiodenvorspannung ungewöhnlich ist. (Ein weiterer Grund kann sein, dass Zenere normalerweise teurer sind als Widerstände.)

Es ist praktisch einfacher, ein Widerstandspaar mit bestimmten Werten zu finden als eine Zenerdiode mit der Sperrspannung, die Sie möglicherweise benötigen.

Außerdem müssen Sie mit einer etwas höheren Verlustleistung an der Diode rechnen. weil der Strom höher ist als bei Verwendung eines ohmschen Spannungsteilers.

Für Wechselstromanwendungen (kapazitiv gekoppelt) können Sie keinen Zener verwenden, da die Spannung an der Basis fast fest ist.

Sie möchten einen Zener verwenden, um eine steife Spannungsreferenz für den Gleichstrombetrieb zu haben.

Offensichtlich wird in dieser speziellen Anwendung der Transistor verwendet, um eine Konstantstromquelle zu bilden. Das heißt, Sein Zweck ist es, einen stabilen Strom durch die Last bereitzustellen, selbst wenn die Hauptspannungsversorgung (20 V oder 12 V) nicht stabil ist. Dies wird durch negative Rückkopplung durch die Spannung am Emitterwiderstand erreicht, vorausgesetzt, die Basisspannung ist konstant.

Daher funktioniert eine Vorspannung, die direkt von der Hauptversorgungsspannung (Spannungsteiler) abgeleitet wird, nicht. Eine von der Hauptspannungsversorgung unabhängige Spannungsreferenz (Z-Diode) ist erforderlich.