1) Если перед базой биполярника ставить RC филтр, как я изначально хотел, то почему-то напряжение на базе не поднимается выше 0.7В вообще. Поигрался с R от 0.5 до 10К - результат один и тот же. Почему? Как лечить? Пока переставил фильтр на вход затвора ПТ - так все работает как надо.
А напруга на базе и не поднимется выше 0,7В. Там же кремниевый переход. Он в открытом состоянии дает 0,6-0,7В остаточного напряжения. В ключевом режиме биполярника (а у тебя именно ключевой, а не усилительный режим) достигается обычно наибольшее значение падения. Вот у тебя 0,7В. Любая попытка напряжение это повысить приводит к возрастанию потребляемого тока с целью это напряжение уменьшить. Система нелинейных уравнений пытается найти себе решение. Это решение может привести и к уничтожению биполярника.
Как ты помнишь, для управления напругой базы в усилительном режиме строят сложную схему, содержащую покоезадающую цепь, эмиттерный резистор (обычно) и т.д. Но даже так изменение напруги базы очень невелико - при изменении на 60мВ происходит увеличение коллекторного тока аж в 10 раз. Дошло до того, что ввели это ужасное h21э.
У тебя же в чистом виде ключ на биполяре. Ты можешь управлять временем его включения, не более. От того, что ты поставил фильтр перед базой, у тебя ничего полезного не произошло - в лучшем случае тебе удастся не дать транзу закрыться никогда.
Вообще стандартный метод формирования аналогового сигнала на МК (при отсутствии ЦАП) заключается в ШИМе с фильтром. При этом фильтр должен быть слабонагружен, чтобы не ухудшать его интегрирующие св-ва. Для этого часто на выходе фильтра ставят ОУ.
Анализируем твою вторую схему. На ней ты уже используешь биполяр по прямому назначению - для повышения амплитуды импульса. Т.е. ключ как он есть. На базу импульсы 5В, с коллектора импульсы 12В. А уже эти импульсы интегрирует фильтр. Затвор полевика имеет высокое сопротивление, поэтому фильтр работает полноценно. В итоге на затворе у тебя формируется некое управляемое ШИМом постоянное напряжение, которое должным образом открывает полевик на нужную тебе величину. Т.е. имеем управляемый резистор. Вроде то, что нужно.
3) В диапазоне работа ПТ как переменного резистора сигнал с напряжения на батарейки имеют форму пилы! А когда он полностью открыт или закрыт, то сигнал ровные. Что за фигня? Как лечить? Опять делитель образуется с ФНЧ и поэтому пила лезет? Но как? Там же практически нет тока через затвор! Входящее R огромное.
Не совсем понял, про какую пилу речь.
Возможно ты имел в виду, что сигнал напряжения на батарейке имеет форму постоянного сигнала с пилообразной верхушкой? Это может быть в том случае, если фильтр не вполне эффективен и на затвор все-таки пролезает весьма значительная пила с ФНЧ, которая по-разному открывает транз в разные моменты времени, он по-разному сосет ток, напруга на батарейке плывет. Если так, то надо увеличить постоянную времени ФНЧ так, чтобы пила была столь малой, что изменение сигнала затвора от верха до низа зуба пилы вызывало крайне малое изменение тока стока. Вообще это "чтобы пила была столь малой" - вещь относительная. Бесконечно малой эта пила напряжения никогда не будет - надо выбрать компромисс. Кроме того увеличение постоянной времени ФНЧ замедляет реакцию всей системы. Впрочем, для тебя это не сильно критично. За 2-3 секунды, пока сигнал изменится на полную шкалу, ничего не произойдет.
4) Как и ожидалось, как только напряжением на затворе ПТ падает ниже порогового цепь батарейки размыкается. Это значит, что 4 (пороговое оказалось ближе к 4) вольта из 9 сейчас, а потом из 12 не будут использоваться вообще, т.е. в байте задающем ШИМ треть значений не будут использоваться. Это значит падение точности (меньше бит).
Как эту проблему решить лучше?
Т.е. при 4 вольтах на затворе, через сток перестает течь ток? Странно. При 4 вольтах у мосфета таки должен быть ток. Видимо у тебя он просто слишком маленький из-за малого напряжения ,ну и может полевик такой. Ладно.
Особой проблемы с потерей точности не вижу. Я бы просто на это забил (только в решаемой тобой задаче, в других задачах может быть и критично). Но если так уже хочется, то можно дать затвору начальное смещение. Т.е. напруга будет не от 0, а от 4 вольт начинаться при нулевом ШИМе. Для этого можно приподнять эмиттер биполяра на 3 вольта с помощью чего-либо. Источник питания на 3 вольта можно сделать на КРЕНке. Можно попробовать сварганить что-либо на стабилитроне. Но лучше на КРЕНке. При этом если подать на базу 5В через резюк R4 (его надо пересчитать), то 2 вольт хватит для открытия биполяра - он откроется и засадит затвор на напругу около 3,2В (3В на эмиттере + около 0,2В на полностью открытом "переходе" коллектор-эмиттер). И затвор будет закрыт. Если же подать на базу 0В, то биполяр закроется и на затвор полезет питалово. Ну а дальше ШИМ и вперед.