ハイサイドBJT飽和を防ぐ

私は、BJTから高速（BC847クラスのトランジスタで10〜20ns）のデジタル「バッファ」/「インバータ」を構築しています。スキームが添付されています。

ショットキーダイオードを追加することでローサイドBJTの飽和を防ぐことはできますが、ハイサイドでは機能しません。ベース抵抗の抵抗を減らす以外のヒントはありますか？

飽和防止ダイオードは、飽和しないようにするトランジスタのCBダイオードに並列に接続されています。あなたはこれをnpnで正しくしています（ベースのアノードとコレクタのカソード）コレクタ。

$\Omega$$\Omega$

速度をさらに上げたい場合は、ベース抵抗を小さな（約22 pF）コンデンサで並列接続してみてください。コンデンサの適切な値を見つける秘trickは、ベースの実効容量にいくらか等しくすることです。これにより、電圧の立ち上がりまたは立ち下がりエッジの高周波部分に1：1の分圧器を形成します。

編集＃1：

以下は、LT Spiceで確認するために使用した回路図です。入力信号（長方形、0 Vおよび5 V）は、それぞれがBC847とBC857の相補ペアを使用する3つの同様のBJTインバーターに供給されます。左側のものは高速化するための特別なトリックはありません。中央のものは飽和防止にショットキーダイオードを使用し、右側のものも各ベース抵抗（22 pF）に沿った高速バイパスを備えています。各ステージの出力には20 pFの同一の負荷があります。これは、一部のトレース容量と後続の入力の標準値です。

トレースは、入力信号（黄色）、左側の回路の遅い応答（青色）、耐飽和ダイオードによる応答（赤色）、およびコンデンサも使用する回路の応答（緑色）を示しています。

伝搬遅延がどんどん短くなる様子を明確に見ることができます。カーソルは、入力信号の50％および最速回路の出力の50％に設定され、3 nsの非常に小さな差を示します。時間を見つけたら、回路をハックして実際のスコープ画像を追加することもできます。実際に10 ns未満の遅延時間を実現するには、慎重なレイアウトが絶対に必要です。

編集＃2：

ブレッドボードは問題なく動作し、150 MHzのスコープで10 ns未満の遅延を示します。写真は今週後半に続きます。チープなプローブはリンギング以上のものを示さなかったため、私の良いプローブを使用しなければなりませんでした...

編集＃3：

わかりました、ここにブレッドボードがあります：

$\Omega$$\Omega$$\Omega$$\mu$

最初のスクリーンショットは、両方のトレースで100 ns / divおよび2 V / divの入力および出力波形を示しています。（スコープはTektronix 454Aです。）

2番目と3番目のスクリーンショットは、入力で2 ns / divで低から高へ、および高から低への遷移を示しています（20 nsタイムベース、さらに10倍の水平倍率）。1 V / divで伝搬遅延を簡単に表示できるように、トレースは画面の垂直方向の中央に配置されました。対称性は非常に良好で、入力と出力の差が4 ns未満です。

シミュレートされた結果を実際に信頼できると主張します。

立ち上がり時間と立ち下がり時間は実際には非常に速く、スコープの立ち上がり時間によって制限される可能性が非常に高いですが、2つの信号間の遅延が正しく表示されない理由は考えられません。

注意すべき点が1つあります。ローからハイおよびハイからローへの遷移ごとに、2つのトランジスタは非常に短時間で相互伝導する傾向があります。入力信号のより高い周波数（約> 2 MHz）で、インバータ回路は多くの電流を取り始め、奇妙なことをします...

そのようなディスクリート部​​品から10〜20 nsのパフォーマンスを得ることはできません。Zebonautが言ったように、ショットキーダイオードはQ9の間違った場所にあります。これらは常にコレクターとベースの間を行き来します。

これが信号経路の5KOhmsで望む速度で動作する方法はありません。5KOhmsと10pFの時定数は50nsであると考えてください。実際には、いくつかの直列インダクタンスなど、信号をスローダウンさせるものもあります。スイッチング速度を10nsに近づけるには、はるかに低い抵抗を使用する必要があります。ショットキーダイオードの静電容量は？これはベースに乗算されることに注意してください。抵抗器が駆動しなければならない実効容量は、おそらく10pFを大きく上回ります。

レイアウトを含むRF回路の設計経験がない限り、これらの種類の速度は集積チップの領域です。