Почему моя база NPN так медленно отключается?

9

Схема ниже настолько проста, насколько это возможно, но она не ведет себя так, как я ожидал. V3 - это прямоугольная волна 3.3 Вpp, идущая в основание транзистора, поэтому я ожидал бы, что V_Out будет высоким, когда V3 низок, и наоборот. В основном инверсионная схема.

Что еще более важно, я ожидал бы, что эта схема будет достаточно быстрой, чтобы не отставать от прямоугольной волны 400 кГц. 2222 может иметь емкость 25 пФ на своем входе, что дает постоянную времени 25 нс с R2.

схематический

смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab

Тем не менее, в симуляции я вижу, как V_Base реагирует на падающий фронт V_In:

V_In и V_Base

К сожалению, похоже, что V_Out работает намного дольше, чем хотелось бы. Посмотрите V_In в графической форме с V_out (имейте в виду инверсию):

V_In и V_Out

Я могу улучшить «растяжение» путем понижения R2 или R3 и ускорения контура, но с точки зрения первого порядка я не понимаю, почему я должен это делать. Я также не понимаю, почему только один край медленный. Емкость базы-эмиттера Q1 не может объяснить это, не так ли? Я пропускаю эффект второго порядка?


PS Я знаю, странно иметь схему с общим эмиттером, в которой базовый транзистор меньше, чем транзистор эмиттера. Давайте просто назовем это академическим упражнением.

jalalipop
источник
2
Какой верхний уровень входного напряжения? Я предполагаю, что транзистор приводится в состояние насыщения, восстановление которого может занять некоторое время. Вы пробовали использовать схему против насыщения, например, зажим для пекаря?
Барт
1
Ваш пик 3,3 В для меня больше похож на пик 6,6 В для меня.
Finbarr
@Finbarr Вы правы, в моем порыве я испортил схему передачи. Исправлено, спасибо.
jalalipop
1
@ Барт Ух ты, вот и все, я не могу поверить, что уже забыл о насыщенности! Отправьте ответ, и я с удовольствием приму.
jalalipop
electronics.stackexchange.com/questions/55073/…
Брайан Драммонд,

Ответы:

9

Пиковое входное напряжение 3,3 В приводит к насыщению транзистора, восстановление которого может занять значительное время. Попробуйте использовать схему защиты от насыщения, например, зажим для пекаря, или понизьте входное напряжение.

Барт
источник
12
Хорошо - может быть, вы можете обучить ОП (и любого другого) немного больше о переходе от насыщения к отрезку и почему это занимает много времени. И как зажим Бейкер помогает ограничить, насколько глубоко в насыщение входит устройство. Это сделало бы это хорошим ответом.
efox29
1
Или увеличить базовый резистор?
RoyC
1
@RoyC Я думал об этом, но в итоге решил, что это не очень хороший дизайн. Вы должны были бы найти резистор, который смещает базу с нужной величиной тока, который, умноженный на hfe, будет падать достаточно через R3, чтобы качать выходной сигнал «низко», но не настолько, чтобы насыщать BJT. Проектирование для конкретного hfe не является большой практикой.
jalalipop
Договорились, но я все равно разработал бы для минимально указанной HFE.
RoyC
1
@RoyC - Конечно, но если вы проектируете граничное насыщение с минимальной hfe, любой транзистор с большим, чем минимальный (и большинство лучше) будет переходить в насыщение, что побеждает точку. Чем лучше транзистор по сравнению с минимальным значением, тем хуже результат. И да, есть степени насыщения, но точка остается.
WhatRoughBeast
1

У меня была похожая проблема, вызванная приведением транзистора в насыщение, как упомянуто Бартом.

Поскольку у меня уже были печатные платы, было бы сложно добавить схему защиты от насыщения. Вместо этого я заменил базовый резистор, первоначально 1 кОм, резистором 10 кОм с конденсатором 1 нФ параллельно. Конденсатор обеспечивает всплеск тока для быстрого изменения базового напряжения.

JPA
источник
Я здесь на одной лодке. В итоге я полностью обошел эту схему, так как на плате это было ненужным, но выполнение того, что вы сказали (с 200 кОм и 25 пф в моем случае), на самом деле дает довольно солидную производительность, хотя и с некоторым грубым выбросом. Все еще круто!
jalalipop
Чтобы добавить немного больше, чтобы вывести заряды из базы, когда внезапный сигнал управления переключает состояние, конденсатор мгновенно вызывает появление отрицательного импульса в базе транзистора. Это притягивает все заряды из базы, тем самым заставляя транзистор быстрее отключаться, позволяя зарядам найти свой выход.
efox29