Mengapa basis NPN saya begitu lambat untuk dimatikan?

Sirkuit di bawah ini sesederhana mungkin, namun tidak berperilaku seperti yang saya harapkan. V3 adalah gelombang persegi 3.3Vpp yang masuk ke basis transistor, jadi saya berharap untuk melihat V_Out tinggi ketika V3 rendah dan sebaliknya. Pada dasarnya rangkaian inversi.

Lebih penting lagi, saya berharap sirkuit ini cukup cepat untuk mengikuti gelombang persegi 400 kHz. Sebuah 2222 mungkin memiliki 25 pf kapasitansi pada inputnya, yang memberikan konstanta waktu 25 ns dengan R2.

skema

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Namun dalam simulasi saya melihat V_Base mengambil beberapa saat untuk bereaksi pada ujung jatuh V_In:

Sayangnya ini sepertinya membuat V_Out lebih lama dari yang saya inginkan. Lihat V_In dalam bentuk grafik terhadap V_out (ingatlah inversinya):

Saya dapat meningkatkan "peregangan" dengan menurunkan R2 atau R3 dan mempercepat sirkuit, tetapi dari tampilan orde pertama saya tidak melihat mengapa saya harus melakukannya. Saya juga tidak mengerti mengapa hanya satu sisi yang lambat. Kapasitansi emitor-dasar Q1 tidak dapat menjelaskan ini, bukan? Apakah ada efek orde kedua yang saya lewatkan?

PS Saya tahu ini aneh memiliki rangkaian common-emitor di mana basis transistor lebih kecil dari transistor emitor. Anggap saja ini latihan akademis.

switches bjt

— jalalipop
sumber

Berapakah level tertinggi dari tegangan input? Saya kira transistor didorong ke saturasi, yang bisa memakan waktu cukup lama untuk pulih. Sudahkah Anda mencoba menggunakan sirkuit anti saturasi, seperti misalnya, penjepit roti?

— Bart

Puncak 3.3V Anda ke puncak terlihat lebih seperti 6.6V puncak ke puncak bagi saya.

— Finbarr

@ Fanbarr Anda benar, dalam kesibukan saya, saya mengacaukan transfer skematis. Tetap, terima kasih.

— jalalipop

@ Bart Wow ya itu saja, aku tidak percaya aku sudah lupa tentang saturasi! Posting jawaban dan saya akan dengan senang hati menerima.

— jalalipop

electronics.stackexchange.com/questions/55073/...

— Brian Drummond

Jawaban:

Tegangan input puncak 3,3 V mendorong transistor ke saturasi, yang bisa memakan waktu cukup lama untuk pulih. Coba gunakan sirkuit anti-saturasi, seperti penjepit roti, atau turunkan tegangan input.

— Bart
sumber

Bagus - mungkin Anda bisa mengedukasi OP (dan siapa pun) sedikit lebih banyak tentang transisi dari saturasi ke cut of dan mengapa perlu waktu lama. Dan bagaimana penjepit Baker membantu membatasi seberapa dalam saturasi perangkat. Itu akan membuat ini jawaban yang bagus.

— efox29

Atau menambah base resistor?

— RoyC

@ RoyC Saya memikirkan hal itu tetapi akhirnya memutuskan itu bukan desain yang bagus. Anda harus menemukan sebuah resistor yang bias basis dengan jumlah arus yang tepat yang, dikalikan dengan HFE, akan turun cukup di R3 untuk mengayunkan output "rendah" tetapi tidak terlalu banyak untuk menjenuhkan BJT. Merancang untuk hfe tertentu bukan praktik yang bagus.

— jalalipop

Setuju tapi saya masih akan mendesain untuk hfe minimum yang ditentukan.

— RoyC

@RoyC - Tentu, tetapi jika Anda mendesain untuk saturasi garis batas pada hfe minimum, setiap transistor dengan lebih besar dari minimum (dan kebanyakan jauh lebih baik) akan masuk ke saturasi, yang mengalahkan intinya. Semakin baik transistor ht mimimum, semakin buruk hasilnya. Dan ya, ada derajat kejenuhan, tetapi intinya tetap.

— WhatRoughBeast

Saya memiliki masalah yang sama, yang disebabkan oleh mengemudi transistor ke saturasi seperti yang disebutkan oleh Bart.

Karena saya sudah memiliki PCB, menambahkan rangkaian anti-saturasi akan sulit. Sebaliknya saya mengganti basis resistor, awalnya 1 kohm, dengan resistor 10 kohm dengan 1 nF kapasitor secara paralel. Kapasitor memberikan lonjakan arus untuk secara cepat mengubah tegangan basis.

— jpa
sumber

Saya di kapal yang sama di sini. Saya akhirnya melewati sirkuit ini sepenuhnya karena itu tidak perlu di papan, tetapi melakukan apa yang Anda katakan (w / 200kΩ dan 25pf dalam kasus saya) benar-benar memberikan kinerja yang cukup solid, meskipun dengan beberapa overshoot degil. Masih keren!

— jalalipop

Untuk menambahkan sedikit lebih banyak, untuk mendapatkan muatan keluar dari pangkalan, ketika sinyal mengemudi tiba-tiba beralih, kapasitor sesaat menyebabkan pulsa negatif muncul basis transistor. Ini menarik semua muatan keluar dari pangkalan, sehingga menyebabkan transistor masuk ke cutoff lebih cepat vs membiarkan biaya menemukan jalan mereka sendiri.

— efox29