NPNベースがオフになるのが遅いのはなぜですか?


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以下の回路は、非常にシンプルですが、期待したように動作しません。V3はトランジスタのベースに入る3.3Vppの方形波なので、V3が低い場合はV_Outが高くなり、逆の場合も同じです。基本的には反転回路です。

さらに重要なことに、この回路は400 kHzの方形波に追いつくのに十分な速さであると期待しています。2222の入力には25 pfの静電容量があり、R2で25 nsの時定数が得られます。

概略図

この回路のシミュレーションCircuitLabを使用して作成された回路

しかし、シミュレーションでは、V_BaseがV_Inの立ち下がりエッジに反応するまでに時間がかかることがわかります。

V_InおよびV_Base

残念ながら、これはV_Outを私が望むよりずっと長く保つようです。V_outに対してグラフ化されたV_Inを参照してください(反転を覚えておいてください)。

V_InおよびV_Out

R2またはR3を下げて回路を高速化することで「ストレッチング」を改善できますが、1次の観点からはなぜそうしなければならないのかわかりません。また、エッジが1つだけ遅い理由もわかりません。Q1のベースエミッタ容量はこれを説明できませんでしたか?私が見逃している二次効果はありますか?


PSベーストランジスタがエミッタトランジスタよりも小さいコモンエミッタ回路を使用するのは変だと思います。これを学術的な演習と呼びましょう。


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入力電圧のトップレベルは何ですか?トランジスタが飽和状態になり、回復にかなりの時間がかかると思います。パン屋のクランプなど、飽和防止回路を使用してみましたか?
Bart

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3.3Vのピークツーピークは、6.6Vのピークツーピークのように見えます。
Finbarr 2018年

@Finbarrそうですね、急いで回路図の転送を台無しにしました。修正、ありがとう。
jalalipop

1
@Bartうわーそうだ、私はすでに飽和について忘れていたなんて信じられない!回答を投稿していただければ、喜んで承諾します。
jalalipop

回答:


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3.3 Vのピーク入力電圧により、トランジスタが飽和状態になり、回復にかなりの時間がかかる場合があります。ベイカークランプなどの飽和防止回路を使用するか、入力電圧を下げてみてください。


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良い-多分あなたは飽和からカットに移行することについてOP(そして他の誰でも)をもう少し教育することができ、なぜそれが長いのにかかるのか。そして、ベイカークランプがどのようにデバイスが入る飽和の深さを制限するのに役立つか。これは良い答えになります。
efox29 2018年

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またはベース抵抗を増やしますか?
RoyC 2018年

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@RoyC私はそれについて考えましたが、最終的には良いデザインではないと判断しました。hfeを掛けた適切な量の電流でベースをバイアスする抵抗器を見つける必要があります。これは、R3で十分に低下し、出力を「ロー」にスイングさせますが、BJTを飽和させるほどではありません。特定のhfeのために設計することは、良い習慣ではありません。
jalalipop

同意しましたが、指定された最小のhfeで設計します。
RoyC 2018年

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@RoyC-確かに、最小hfeで境界線飽和を設計すると、最小値よりも大きい(ほとんどの場合はかなり優れた)トランジスタが飽和状態になり、ポイントを打ち負かします。トランジスタの性能がhfe最小hfeであるほど、結果は悪化します。そしてはい、飽和の程度はありますが、要点は残っています。
WhatRoughBeast 2018年

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バートが述べたように、トランジスタを飽和状態に駆動することによって引き起こされる同様の問題がありました。

私はすでにPCBを持っていたので、飽和防止回路を追加することは困難でした。代わりに、元々1 kohmのベース抵抗を、並列に1 nFコンデンサを備えた10 kohmの抵抗に置き換えました。コンデンサは電流スパイクを提供して、ベース電圧を急速に変化させます。


私はここで同じ船に乗っています。ボード上では不要だったので、この回路を完全にバイパスすることになりましたが、多少のオーバーシュートはありますが、実際にはかなり堅実なパフォーマンスが得られます(私の場合は200kΩおよび25pf)。まだかっこいい!
jalalipop

もう少し追加すると、ベースから電荷を取り出すために、駆動信号が突然切り替わると、コンデンサが一時的に負のパルスをトランジスタのベースに発生させます。これにより、すべての電荷がベースから引き出され、それにより、トランジスタがより早くカットオフ状態になり、電荷が独自の方法で検出されます。
efox29
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