Sirkuit yang Anda tunjukkan harus berfungsi, tetapi tidak perlu rumit dan mahal. Ini adalah sesuatu yang lebih sederhana dan lebih murah:
Hampir semua transistor NPN kecil yang Anda temukan akan berfungsi dalam peran ini. Jika drop transistor BE adalah 700 mV, LED turun 2,0 V, maka akan ada 600 mV di R1 saat LED menyala. Dalam contoh ini, itu akan memungkinkan 17 mA mengalir melalui LED. Buat resistor lebih tinggi jika Anda bisa mentolerir cahaya yang lebih rendah dari LED dan ingin menghemat daya.
Keuntungan lain dari rangkaian ini adalah bahwa kolektor transistor dapat dihubungkan ke sesuatu yang lebih tinggi dari 3,3 V. Ini tidak akan mengubah arus melalui LED, hanya penurunan tegangan pada transistor dan oleh karena itu berapa banyak ia menghilang. Ini dapat bermanfaat jika 3.3 V berasal dari regulator kecil dan arus LED akan menambah beban yang signifikan. Dalam hal itu, hubungkan kolektor ke tegangan yang tidak diatur. Transistor yang berlaku menjadi regulator hanya untuk LED, dan arus LED akan berasal dari pasokan yang tidak diatur dan tidak menggunakan anggaran arus terbatas regulator 3.3 V.
Ditambahkan:
Saya melihat ada beberapa kebingungan bagaimana rangkaian ini bekerja dan mengapa tidak ada basis resistor.
Transistor digunakan dalam konfigurasi pengikut emitor untuk memberikan penguatan arus, bukan penguatan tegangan. Tegangan dari output digital cukup untuk mendorong LED, tetapi tidak dapat sumber arus yang cukup. Inilah sebabnya mengapa kenaikan arus bermanfaat tetapi kenaikan tegangan tidak perlu.
Mari kita lihat rangkaian ini dengan mengasumsikan bahwa drop BE adalah tetap 700 mV, tegangan saturasi CE adalah 200 mV, dan gainnya adalah 20. Itu adalah nilai yang masuk akal kecuali bahwa gainnya rendah. Saya menggunakan gain rendah sengaja untuk saat ini karena kita akan lihat nanti bahwa hanya gain minimum yang diperlukan dari transistor. Sirkuit ini berfungsi dengan baik selama gain berada di mana saja dari nilai minimum ke inifinity. Jadi kita akan menganalisis pada gain rendah yang tidak realistis dari 20 untuk transistor sinyal kecil. Jika semuanya bekerja dengan baik dengan itu, kami baik-baik saja dengan transistor sinyal kecil nyata yang akan Anda temui. 2N4401 yang saya tunjukkan dapat dihitung memiliki keuntungan sekitar 50 dalam hal ini, misalnya.
Hal pertama yang perlu diperhatikan adalah bahwa transistor tidak bisa jenuh di sirkuit ini. Karena basis didorong hingga paling tinggi 3,3 V, emitor tidak pernah lebih dari 2,6 V karena drop BE 700 mV. Itu berarti selalu ada minimum 700 mV di CE, yang jauh di atas tingkat saturasi 200 mV.
Karena transistor selalu berada di wilayah "linier", kita tahu bahwa arus kolektor adalah basis arus dikalikan dengan gain. Arus emitor adalah jumlah dari dua arus ini. Rasio emitor terhadap arus basis karena itu mendapatkan +1, atau 21 dalam contoh kami.
Untuk menghitung berbagai arus, paling mudah untuk memulai dengan emitor dan menggunakan hubungan di atas untuk mendapatkan arus lainnya. Ketika output digital pada 3,3 V, emitor adalah 700 mV kurang, atau pada 2,6 V. LED dikenal untuk menjatuhkan 2,0 V, sehingga meninggalkan 600 mV di R1. Dari hukum Ohms: 600mV / 36Ω = 16.7mA. Itu akan menyalakan LED dengan baik tetapi meninggalkan sedikit margin untuk tidak melebihi maksimum 20 mA. Karena arus emitor adalah 16,7 mA, arus basis harus 16,7 mA / 21 = 790 μA, dan arus kolektor 16,7 mA - 790 μA = 15,9 mA. Output digital dapat sumber hingga 4 mA, jadi kami baik dalam spesifikasi dan bahkan tidak memuatnya secara signifikan.
Efek bersihnya adalah tegangan dasar mengontrol tegangan emitor, tetapi pengangkatan berat untuk menyediakan arus emitor dilakukan oleh transistor, bukan output digital. Rasio berapa banyak arus LED (arus emitor) berasal dari kolektor dibandingkan dengan basis adalah keuntungan dari transistor. Pada contoh di atas, kenaikannya adalah 20. Untuk setiap 21 bagian arus melalui LED, 1 bagian berasal dari output digital dan 20 bagian dari pasokan 3,3 V melalui pengumpul transistor.
Apa yang akan terjadi jika keuntungannya lebih tinggi? Bahkan lebih sedikit dari keseluruhan arus LED akan datang dari pangkalan. Dengan perolehan 20, 20/21 = 95,2% berasal dari kolektor. Dengan keuntungan 50 itu adalah 50/51 = 98,0%. Dengan keuntungan tak terbatas 100%. Inilah sebabnya mengapa rangkaian ini sebenarnya sangat bergantung pada variasi bagian. Apakah 95% atau 99,9% dari arus LED berasal dari pasokan 3,3 V melalui kolektor tidak masalah. Beban pada output digital akan berubah, tetapi dalam semua kasus itu akan jauh di bawah maksimumnya, jadi itu tidak masalah. Tegangan emitor adalah sama dalam semua kasus, sehingga LED akan melihat arus yang sama apakah transistor memiliki gain 20, 50, 200, atau lebih.
Keuntungan lain yang halus dari rangkaian ini yang saya sebutkan sebelumnya adalah bahwa pengumpul tidak perlu terikat pada pasokan 3,3 V. Bagaimana hal berubah jika kolektor diikat ke 5 V, misalnya? Tidak ada yang dari sudut pandang LED atau output digital. Ingat bahwa tegangan emitor adalah fungsi dari tegangan basis. Tegangan kolektor tidak masalah selama itu cukup tinggi untuk menjaga transistor keluar dari kejenuhan, yang sudah 3,3 V. Satu-satunya perbedaan adalah drop CE melintasi transistor. Ini akan meningkatkan disipasi daya transistor, yang dalam banyak kasus akan menjadi faktor pembatas pada tegangan kolektor maksimum. Katakanlah transistor dapat mengusir 150 mW dengan aman. Dengan arus kolektor 16,7 mA, kita dapat menghitung kolektor ke tegangan emitor yang menyebabkan disipasi 150 mW:
Ini berarti bahwa dalam contoh ini kita dapat mengikat kolektor ke suplai praktis dari 3.3V ke 11.6 V. Bahkan tidak perlu diatur. Itu bisa berfluktuasi secara aktif di mana saja dalam kisaran itu dan arus LED akan tetap stabil. Ini dapat bermanfaat, misalnya, jika 3.3 V dibuat oleh regulator dengan kemampuan saat ini yang sedikit dan sebagian besar sudah dialokasikan. Jika beroperasi dari suplai sekitar 5 V, misalnya, maka rangkaian ini dapat memperoleh sebagian besar arus LED dari suplai 5 V tersebut sambil tetap menjaga arus LED diatur dengan baik . Dan, rangkaian ini sangat toleran terhadap variasi bagian transistor. Selama transistor memiliki gain minimum, yang jauh di bawah apa yang disediakan oleh transistor sinyal paling kecil, rangkaian akan bekerja dengan baik.
Salah satu pelajaran di sini adalah memikirkan bagaimana sirkuit benar-benar bekerja. Tidak ada tempat dalam rekayasa untuk reaksi brengsek lutut atau takhayul seperti selalu menempatkan resistor secara seri dengan pangkalan. Letakkan satu di sana saat dibutuhkan, tetapi perhatikan bahwa tidak selalu, seperti yang ditunjukkan sirkuit ini.
