Попередити високу сторону насичення BJT


12

Я будую високошвидкісний (10-20ns на транзисторах класу BC847) цифровий "буфер" / "інвертор" з BJT. Схема додається.

Хоча я можу запобігти насиченню низької сторони BJT, додавши діод Шоткі, він не буде працювати для високої сторони. Будь-які підказки, окрім зменшення опору базового резистора?

введіть тут опис зображення


3
Вхідні дані? Виходи? Силові рейки? - Очистіть схему, а потім запитайте ще раз.
Коннор Вольф

6
Так, будь ласка, очистіть схему. Покладіть введення зліва, виведіть праворуч, силову рейку вгорі, землю внизу і позбудьтесь усіх тих безглуздих точок, які насправді не знаходяться на стиках.
Олін Латроп

1
ці транзистори отримають тост, якщо ви дозволите входу плавати.
відбитки

Відповіді:


32

Діоди проти насичення з'єднуються паралельно CB-діоду транзистора, який слід утримувати від насичення. Ви робите це правильно на npn (анод у базі та катод у колекторі), і це слід робити точно так само на pnp, тільки що діод є навпаки в цьому транзисторі: катод в основі, анод на колектор.

Я не дуже впевнений, як ви вибрали базові резистори. Я припускаю, що у вас напруга живлення 5 В і прямокутний базовий сигнал приводу (0 В, 5 В). Я б запропонував вам використовувати однакові значення для обох базових резисторів. Маючи 5 к , цілком ймовірно, що високе значення базового резистора приносить більше шкоди, ніж антинат-діод принесе користь. Щось у діапазоні 200 ... 500  для кожного резистора мені здається кращим.ΩΩΩ

Якщо ви хочете ще більше натиснути швидкість, ви можете спробувати паралельно встановити базові резистори з малими конденсаторами (приблизно 22 пФ). Трюк у пошуку потрібного значення конденсатора полягав би в тому, щоб воно було дещо рівним ефективній ємності в основі, утворюючи таким чином дільник напруги 1: 1 для високочастотної частини піднімаючої або падаючої межі напруги.

Редагувати №1:

Ось схема, яку я використовував для перевірки за допомогою LT Spice. Вхідний сигнал (прямокутний, 0 В і 5 В) подається на три подібних інвертора BJT, кожен з яких використовує взаємодоповнюючі пари BC847 та BC857. Той, що зліва, не має спеціальних хитрощів для його прискорення, той, що знаходиться посередині, використовує діоди Шотткі для протинасичення, а праворуч також має високошвидкісний байпас уздовж кожного базового резистора (22 пФ). Вихід кожної стадії має ідентичне навантаження в 20 пФ, що є типовим значенням для деякої ємності сліду і подальшого введення.

Схематична

Сліди показують вхідний сигнал (жовтий), повільну реакцію ланцюга зліва (синій), реакцію з діодами проти насичення (червоний) та відповідь ланцюга, який також використовує конденсатори (зелений).

Форми хвиль

Ви чітко бачите, як затримка поширення стає все менше і менше. Курсори встановлюються на 50% вхідного сигналу та на 50% виходу найшвидшої схеми і вказують на дуже малу різницю лише в 3 нс. Якщо я знайду час, я можу також зламати схему і додати реальні фотографії. Ретельне планування, безумовно, буде необхідне, щоб реально досягти часу затримки до 10 нс.

Редагувати №2:

Дошка працює чудово і показує затримку <10 нс на моїй 150 МГц. Картини відбудуться пізніше цього тижня. Довелося використовувати мої хороші зонди, тому що ті, хто чуапо показав не набагато більше, ніж дзвін ...

Редагувати №3:

Гаразд, ось дошка:

Дошка інвертора з парою BJT та діодами проти насичення

Квадратна хвиля 1 МГц з 5 В (pkpk) надходить на плату зліва через роз'єм BNC і закінчується в 50  (два паралельних 100  резистори, верхній прихований зондом). Основні резистори - 470  , конденсатори - 30 пФ, діоди Шотткі - BAT85, транзистори - BC548 / BC558. Подача обходить 100 нФ (керамічний) і невеликим електролітичним конденсатором (10  F).Ω Ω μΩΩΩμ

Перший скріншот показує форми вхідних та вихідних хвиль зі швидкістю 100 нс / діл та з 2 В / ділом для обох слідів. (Область застосування - Tektronix 454A.)

Осцилограма інвертора, 100 нс

Другий і третій знімки екрана показують переходи від низького до високого та від високого до низького на вході з 2 нс / дів (20 ns часова база з додатковим 10-кратним горизонтальним збільшенням). Сліди тепер зосереджені вертикально на екрані для легшого відображення затримки розповсюдження з 1 В / діл. Симетрія дуже хороша і показує різницю <4 нс між входом і виходом.

Осцилограма інвертора, 2 нс, LH Осцилограма інвертора, 2 нс, HL

Я б заперечував, що ми можемо довіряти змодельованим результатам.

Часи підйому і падіння, швидше за все, є швидшими в реальності і просто обмежені часом підйому області, але я не можу придумати жодної причини, чому затримка між двома сигналами не повинна відображатися правильно.

На що слід звернути увагу: З кожним переходом від низького до високого та від високого до низького два транзистори мають тенденцію до перехресної поведінки дуже коротко. На більш високих частотах вхідного сигналу (приблизно> 2 МГц) ланцюг інвертора починає приймати багато струму і робить дивні речі ...


2
Яка ідеальна відповідь, яка зараз ідеально працює :-) 5 к був там тільки тому, що я виявив, що існує баланс між швидкістю заряду ємності та сповільненням насичення. Тепер більш низькі значення дають кращі показники, дякую багато :-)
BarsMonster

Ви додали ще більше дивовижності :-) На даний момент я друкую друковану плату для цього тесту ...
BarsMonster

2
Ваше третє оновлення робить вашу відповідь просто неперевершеною. Початок +500 щедрості саме для вас :-)
BarsMonster

Я лестощів. Але ей, питання було крутим, і коли є причина для зламання дошки, я все-таки для забави все одно, дозволяючи час. Особливо, коли в них задіяні стандартні деталі, які я можу взяти зі своїх шухляд з дощок для сміття. Крім того, вивірка навіть простих схем - це, мабуть, один із найприємніших способів не забути Джима Вільямса, найбільшого хакера за всі часи: edn.com/article/… Сумно, сумно, новини ... Це один з його найприємніших творів: cds.linear.com/docs/Application%20Note/AN128f.pdf
zebonaut

Щойно я закінчив мою плату - push-pull + 2 T-тригери ... Отримання 15-20 фронтів ... Але у мене проблема з виявленням ребер - electronics.stackexchange.com/questions/15979/… - можливо, у вас буде деякі підказки ...
BarsMonster

6

Ви не збираєтеся отримувати 10-20 нс продуктивність від подібних дискретних деталей. Як сказав Зебонавт, діод Шоткі знаходиться в неправильному місці для Q9. Вони завжди йдуть між колектором і базою.

Ні в якому разі це не спрацює зі швидкістю, яку ви бажаєте, за допомогою сигналу 5КОм на шляху сигналу. Вважайте, що константа часу 5КОм і 10пФ становить 50н. На практиці буде індуктивність серії та інші речі для уповільнення сигналів. Вам доведеться використовувати набагато менший опір, щоб дістатися десь поблизу швидкості перемикання 10н. Яка ємність діодів Шоткі? Зауважте, що це множиться в базі. Ефективна ємність, яку має приводити резистор, ймовірно, значно перевищує 10 пФ.

Якщо у вас немає досвіду проектування радіочастотних мікросхем, включаючи компонування, ці швидкості є сферою інтегрованих мікросхем.


Так, ці конденсатори для прискорення також чудові, занадто сумно не можуть прийняти багато відповідей ...
BarsMonster

Чи не додали б до базової ємності ємність діодів Шоткі? (Ви кажете: "помножено").
zebonaut

1
Ємність буде додана лише в тому випадку, якщо інший кінець Шоткі був би з фіксованим потенціалом. Оскільки напруга на іншому кінці інвертується, через конденсатор буде протікати більше струму, завдяки чому конденсатор буде здаватися більшим.
Олін Латроп

це Schottky, ніSchottkey
stevenvh
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.