transistori kytkimenä, jyrkennys?

Halutaan, että NPN -transistori toimii kytkimenä.

Miten saisi jyrkennettyä ON/OFF -toimintaa?

Tarkoittaa siis tätä:

Monesti ajatellaan, että esim
0,6 V B-E -jännitteellä transistori on täysin johtavassa tilassa ja
0,5 V B-E -jännitteellä transistori on täysin johtamattomassa tilassa.

Mutta tarkkaan ottaen tämä ei pidä paikkaansa.

Ongelma on se, että tarkkaan ottaen transistori saattaa hieman vuotaa C-E -välillä virtaa jo 0,5V kantajännitteellä.

Onko jotakin keinoa jyrkentää toimintaa siten, että tietyn rajajännitteen yläpuolella transistori johtaa täysin (=kyllästystila) ja vain vähän pienemmällä jännitteellä ei johda lainkaan?

Olisi myös toivottavaa, ettei lämpötila eikä transistorin yksilöerot pääsisi vaikuttamaan em. rajajännitteeseen.

Tarkoitus siis olisi seuraavanlainen:

C1 ------ R1 ------- R2 -------- C1-
(tämä on yksinkertaistus)

Eli R1-R2 toimivat jännitteenjakajana kondensaattorin C1 jännitteelle.
Jotta kondensaattorin kuormitus (eli tämän kytkennän aiheuttama tyhjentyminen) tietyn rajajännitteen alapuolella olisi mahdollisimman pieni, olisi hyvä, jos R1 voisi olla resistanssiltaan suuri, eli vähintään 1 megaohmi, ehkä jopa 10 MΩ.

itseasiassa todellisuudessa asia voisi olla näin:
C1 ------ R1 ------- R2 ------- R3 -------- C1-

sitten 2 eri transistorikytkentää, joista
toinen (tarkk1) tarkkailee jännitettä R2-R3 -liitospisteessä ja
toinen (tarkk2) tarkkailee jännitettä R1-R2 -liitospisteessä.

transistorin kannan (tai sen sijaiskytkennän)
rajajännitepiste U1 voisi olla esim: 0,6V tai 1,2V tai 1,8V.

Ideana tämä:

Jos jännite R2-R3 -liitospisteessä nousee saavuttaen U1, tarkk1 liipaistuu johtamaan.
Jos jännite R1-R2 -liitospisteessä nousee saavuttaen U1, tarkk2 liipaistuu johtamaan.

näiden 2 tarkkailukytkennän jälkeen tulee (omatekoinen) RS -kiikku.

Kun tarkk1 liipaistuu johtamaan, ylempi rajataso on saavutettu, ja RS -kiikku asettuu tilaan 1.
Kun tarkk2 lakkaa johtamasta, alempi rajataso on saavutettu, ja RS -kiikku asettuu tilaan 0.

Mutta miten tämän saa toteutettua käytännössä?
Ongelmana on siis se, että todellisuudessa transistori johtaa (vaikkakin hyvin vähän) jo varsin ahaisella B-E -jännitteellä !

Tähän löytyy toki kaupallisia toteutuksia, esim. Linear LTC2912 (nykyisin osa Analog Devices -konsernia).

MUTTA:
"Available in 8-Lead ThinSOT™ and (3mm × 2mm) DFN Packages"

Taitaa olla nuo ThinSOT ja DFN -pakkaustavalla koteloidut käsin juotoskolvilla juotettavaksi jotain erittäin vaikean ja mahdottoman väliltä.

Lisäksi tuntuvat olevan hintavia nuo LTC2912 -piirit, Suomesta ei välttämättä edes saatavissa.

Omatekoiseksi RS -kiikuksi ajattelin mallia, jossa on 1 kpl NPN -transistori JA 1 kpl PNP -transistori.

Tämä malli poikkeaa hieman wikipediassa olevasta 2 kpl NPN -transistoria -mallista:
https://en.wikipedia.org/wiki/File:TTL_flip-flop.svg

Tuosta wikipedia -mallista en tässä yhteydessä tykkää, koska siinä 0-tila ja 1-tila ovat samanarvoisessa asemassa.

Omassa NPN PNP -mallissa on se etu, että jos käyttöjännite katoaa (tai menee liian lähelle nollaa), niin oma mallini menee silloin aina 0-tilaan (ja tässä yhteydessä hyvä niin) !

Eli 1-tilassa NPN ja PNP molemmat johtavat, ja antavat toisilleen kantavirran.
Vastaavasti 0-tilassa NPN ja PNP kumpikaan ei johda.

Käyttöjännitteen kadotessa tuo menee aina 0-tilaan.

Oletetaan, että halutaan kondensaattorin rajajännitteiksi esim. 45,5V ja 47,5V.

Eli tarkoitus olisi, että aina, kun kondensaattorin jännite nousee yli 47,5V, tuo RS -kiikku pitää saada tilaan 1.

Vastaavasti aina, kun kondensaattorin jännite laskee alle 45,5V, tuo RS -kiikku pitää saada tilaan 0.

Nuo aputransistorit voisi siis kytkeä seuraavasti:


"Kun tarkk1 liipaistuu johtamaan, ylempi rajataso on saavutettu, ja RS -kiikku asettuu tilaan 1."

Eli:
kun korkeampi rajajännite saavutetaan, niin aputransistori antaa kantavirran RS -kiikun PNP -transistorille,
jolloin RS -kiikku asettuu tilaan 1.

Vastaavasti:
kun alempi rajajännite alitetaan, niin aputransistori riistää kantavirran RS -kiikun NPN -transistorilta,
jolloin RS -kiikku asettuu tilaan 0.

Onko olemassa yleisesti tunnettua transistorin sijaiskytkentää, jossa on hyvin jyrkkä raja:
kun ohjausjännite nousee tarpeeksi, transistori alkaa johtaa, ja kun se laskee tarpeeksi,
transistori lakkaa johtamasta.
Transistorille ovat siis sallittuja sulkutila ja kyllästystila, mutta aktiivitilaan joutuminen pitäisi voida estää !