Ngăn chặn bão hòa BJT phía cao


12

Tôi đang xây dựng tốc độ cao (10-20ns trên các bóng bán dẫn lớp BC847) "bộ đệm" / "biến tần" kỹ thuật số từ các BJT. Đề án được đính kèm.

Mặc dù tôi có thể ngăn chặn sự bão hòa của BJT phía thấp bằng cách thêm diode Schottky, nhưng nó sẽ không hoạt động cho phía cao. Bất kỳ gợi ý ngoại trừ giảm điện trở cơ sở?

nhập mô tả hình ảnh ở đây


3
Đầu vào? Đầu ra? Đường ray điện? - Làm sạch sơ đồ của bạn, sau đó hỏi lại.
Sói Connor

6
Vâng, xin vui lòng làm sạch sơ đồ. Đặt đầu vào ở bên trái, đầu ra ở bên phải, đường ray điện ở trên cùng, mặt đất ở phía dưới và loại bỏ tất cả những chấm vô nghĩa không thực sự ở các điểm nối.
Olin Lathrop

1
những bóng bán dẫn này sẽ trở nên ngon miệng nếu bạn cho phép đầu vào nổi.
đánh dấu

Câu trả lời:


32

Điốt chống bão hòa được kết nối song song với CB-diode của bóng bán dẫn sẽ được giữ khỏi bão hòa. Bạn đang làm điều này một cách chính xác tại npn (cực dương ở gốc và cực âm tại cực thu), và nó nên được thực hiện chính xác theo cách tương tự tại pnp, chỉ là diode là cách khác trong vòng bán dẫn này: cực âm ở gốc, cực dương tại người sưu tầm.

ΩΩ

Nếu bạn muốn đẩy tốc độ hơn nữa, bạn có thể thử song song các điện trở cơ sở với các tụ điện nhỏ (xấp xỉ 22 pF). Bí quyết về việc tìm giá trị phù hợp cho tụ điện là làm cho nó có phần bằng với điện dung hiệu dụng ở đế, từ đó hình thành một bộ chia điện áp 1: 1 cho phần tần số cao của cạnh điện áp tăng hoặc giảm.

Chỉnh sửa số 1:

Đây là sơ đồ tôi đã sử dụng để kiểm tra với LT Spice. Tín hiệu đầu vào (hình chữ nhật, 0 V và 5 V) được đưa vào ba bộ biến tần BJT tương tự nhau, mỗi bộ sử dụng cặp BC847 và BC857 bổ sung. Cái bên trái không có thủ thuật đặc biệt nào để tăng tốc, cái ở giữa sử dụng điốt Schottky để chống bão hòa và cái bên phải cũng có đường vòng tốc độ cao dọc theo mỗi điện trở cơ sở (22 pF). Đầu ra của mỗi giai đoạn có tải 20 pF giống hệt nhau, là giá trị tiêu biểu cho một số điện dung theo dõi và đầu vào tiếp theo.

Sơ đồ

Các dấu vết cho thấy tín hiệu đầu vào (màu vàng), phản ứng chậm của mạch bên trái (màu xanh), phản hồi với điốt chống bão hòa (màu đỏ) và phản ứng của mạch cũng sử dụng tụ điện (màu xanh lá cây).

Dạng sóng

Bạn có thể thấy rõ độ trễ lan truyền ngày càng ít đi. Các con trỏ được đặt ở mức 50% tín hiệu đầu vào và 50% đầu ra của mạch nhanh nhất và chỉ ra sự khác biệt rất nhỏ chỉ 3 ns. Nếu tôi tìm thấy thời gian, tôi cũng có thể hack mạch và thêm hình ảnh phạm vi thực. Bố trí cẩn thận chắc chắn sẽ cần thiết để đạt được thời gian trễ dưới 10 ns trong thực tế.

Chỉnh sửa # 2:

Breadboard hoạt động độc đáo và hiển thị độ trễ <10 ns trên phạm vi 150 MHz của tôi. Hình ảnh sẽ theo dõi vào cuối tuần này. Phải sử dụng các đầu dò tốt của tôi, bởi vì những chiếc cheapo cho thấy không nhiều hơn so với đổ chuông ...

Chỉnh sửa # 3:

Ok, đây là bảng điều khiển:

Breadboard của Biến tần với cặp BJT và điốt chống bão hòa

ΩΩΩμ

Ảnh chụp màn hình đầu tiên cho thấy dạng sóng đầu vào và đầu ra ở mức 100 ns / div và với 2 V / div cho cả hai dấu vết. (Phạm vi là một Tektronix 454A.)

Dao động biến tần, 100 ns

Ảnh chụp màn hình thứ hai và thứ ba cho thấy các chuyển đổi từ thấp lên cao và từ cao xuống thấp ở đầu vào với 2 ns / div (cơ sở thời gian 20 ns với độ phóng đại ngang 10 x). Các dấu vết hiện được căn giữa theo chiều dọc trên màn hình để hiển thị độ trễ lan truyền dễ dàng hơn với 1 V / div. Sự đối xứng là rất tốt và cho thấy sự khác biệt <4 ns giữa đầu vào và đầu ra.

Dao động biến tần, 2 ns, LH Dao động biến tần, 2 ns, HL

Tôi sẽ tranh luận rằng chúng ta thực sự có thể tin tưởng vào kết quả mô phỏng.

Thời gian tăng và giảm rất có thể nhanh hơn trong thực tế và chỉ bị giới hạn bởi thời gian tăng của phạm vi, nhưng tôi có thể nghĩ không có lý do nào khiến độ trễ giữa hai tín hiệu không được hiển thị chính xác.

Có một điều cần chú ý: Với mỗi lần chuyển đổi từ thấp đến cao và cao xuống thấp, hai bóng bán dẫn có xu hướng xuyên suốt rất ngắn. Ở tần số cao hơn của tín hiệu đầu vào (khoảng> 2 MHz), mạch biến tần bắt đầu có nhiều dòng điện và làm những điều kỳ lạ ...


2
Thật là một câu trả lời hoàn hảo, hiện đang hoạt động hoàn hảo :-) 5k đã ở đó chỉ vì tôi thấy rằng có sự cân bằng giữa tốc độ sạc điện dung và độ bão hòa chậm lại. Bây giờ các giá trị thấp hơn cho hiệu suất tốt hơn, Cảm ơn rất nhiều :-)
BarsMonster

Bạn đã thêm nhiều điều tuyệt vời hơn nữa :-) Tôi đang in PCB vào lúc này cho thử nghiệm này ...
BarsMonster

2
Cập nhật thứ 3 của bạn làm cho câu trả lời của bạn không thể đánh bại. Bắt đầu +500 tiền thưởng chỉ dành cho bạn :-)
BarsMonster

Ta tự hào. Nhưng này, câu hỏi rất hay, và khi có một lý do để hack một chiếc bánh mì, dù sao tôi cũng sẽ vui vì thời gian cho phép. Đặc biệt là khi các bộ phận tiêu chuẩn có liên quan mà tôi có thể lấy từ ngăn kéo bảng rác của mình. Ngoài ra, làm bánh ngay cả các mạch đơn giản có lẽ là một trong những cách hay nhất để không quên Jim Williams, hacker hacker vĩ đại nhất mọi thời đại: edn.com/article/ nam Buồn, buồn, tin tức ... Đây là một trong những tác phẩm hay nhất của anh ấy: cds.linear.com/docs/Application%20Note/AN128f.pdf
zebonaut

Chỉ cần hoàn thành PCB của tôi cho điều đó - đẩy-kéo + 2 kích hoạt T ... Nhận mặt trận 15-20ns ... Nhưng có vấn đề với phát hiện cạnh - Electronics.stackexchange.com/questions/15979/, - có thể bạn sẽ có một số manh mối ...
BarsMonster

6

Bạn sẽ không nhận được hiệu suất 10-20 ns từ các phần rời rạc như thế. Như Zebonaut đã nói, diode Schottky nằm sai vị trí của Q9. Chúng luôn đi giữa collector và base.

Không có cách nào điều này sẽ hoạt động ở tốc độ bạn muốn với 5KOhms trong đường dẫn tín hiệu. Hãy xem xét rằng hằng số thời gian của 5KOhms và 10pF là 50ns. Trong thực tế sẽ có một số cuộn cảm và những thứ khác để làm chậm các tín hiệu. Bạn sẽ phải sử dụng các điện trở thấp hơn nhiều để có được tốc độ chuyển đổi gần 10ns. Điện dung của điốt Schottky là gì? Lưu ý rằng điều này được nhân lên vào cơ sở. Điện dung hiệu quả mà điện trở phải điều khiển có khả năng cao hơn đáng kể hơn 10pF.

Trừ khi bạn có kinh nghiệm thiết kế các mạch RF, bao gồm cả bố cục, các loại tốc độ đó là miền của các chip tích hợp.


Vâng, những tụ điện tăng tốc này cũng rất tuyệt, quá buồn không thể chấp nhận nhiều câu trả lời ...
BarsMonster

Không phải điện dung của điốt Schottky sẽ được thêm vào điện dung cơ sở? (Bạn nói: "nhân lên").
zebonaut

1
Điện dung sẽ chỉ được thêm vào nếu đầu kia của Schottkey có điện thế cố định. Vì điện áp ở đầu kia bị đảo ngược, dòng điện sẽ chạy qua tụ điện, do đó làm cho tụ điện có vẻ lớn hơn.
Olin Lathrop

Schottky, không phảiSchottkey
stevenvh
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.