ฉันจะปิดและเปิดเวลาเท่ากันในทรานซิสเตอร์ NPN ได้อย่างไร

ฉันมีสวิทช์ NPN ง่ายดูแผนภาพ

ฉันป้อน 100KHz square wave (TTL) ไปที่ฐานของทรานซิสเตอร์นี้และจะเปิดเร็วมาก (ไม่กี่ nSec) แต่มันไม่ปิดเร็วเท่าไหร่มันใช้ 2uSec เพื่อปิด (ฉันกำลังดูนักสะสมของวงจรนี้) ไดโอดเป็นเลเซอร์ทรานซิสเตอร์จะถูกเรียกใช้จาก mill NPN ( แผ่นข้อมูล ) ฉันยังลองใช้ NPN อีกอันจาก ONSemi ซึ่งเป็นเรื่องเดียวกันเร็วกว่า

ทำไมทรานซิสเตอร์ไม่ปิดอย่างรวดเร็ว

ฉันจะปิดในไม่กี่ nSec ได้อย่างไร

มันจะดีกว่าถ้าใช้ MOSFET มากกว่า NPN ในกรณีนี้?

** อัพเดท **

ฉันได้เพิ่ม 1K แทนแผ่นตัวเก็บประจุ NA และใช้ BJT ที่เร็วขึ้นสิ่งต่าง ๆ ดีขึ้นเล็กน้อย (ที่จริงแล้วฉันพบว่า BJT นั้นมีความเร็วใกล้เคียงกัน แต่ความจุเอาต์พุตตัวเก็บประจุต่ำกว่าคือ 2pF เทียบกับ 6pF) อย่างไรก็ตามตอนนี้ฉันเห็นปิดประมาณ 120nSec ฉันจะเพิ่มความเร็วสูงสุดและรายงานผลลัพธ์จากที่นี่

BJT ที่เร็วขึ้นน่าจะช่วยได้เมื่อคุณแยกพื้นฐานออกแล้ว

มีเพื่อนใหม่ที่ทำงานมหัศจรรย์สองคนที่คุณน่าจะได้พบ

• ป้องกันความอิ่มตัวของ Schottky แคลมป์

• ตัวเก็บประจุเร่งความเร็ว

• (1) เชื่อมต่อ Schottky diode ขนาดเล็กจาก base to Collector
  (Anode to base, Cathode to Collector) เพื่อให้ diode กลับลำเอียงเมื่อทรานซิสเตอร์ปิด

  เมื่อทรานซิสเตอร์ถูกเปิดใช้งานตัวสะสมจะไม่สามารถหล่นลงเกินกว่า "จุดเชื่อมต่อ" แบบ Schottky ที่อยู่ด้านล่างฐาน ทรานซิสเตอร์ที่ไม่สามารถเข้าสู่ความอิ่มตัวและประจุที่สะสมนั้นมีขนาดเล็กกว่ามากดังนั้นจึงเร็วกว่าที่จะทำการปิดสวิตช์ ตัวอย่างจากที่นี่

ดูแผนผังบล็อกภายในสำหรับ Schottky TTL โปรดสังเกตว่านี่เป็นการเปรียบเทียบอย่างไร นี่คือสิ่งที่ช่วยให้ Shottky TTL เร็วกว่า TTL มาตรฐาน

• (2) เชื่อมต่อตัวเก็บประจุขนาดเล็กขนานกับตัวต้านทาน
  สิ่งนี้เรียกว่า "ตัวเก็บประจุแบบเร่งความเร็ว"
  ฟังดูเข้าท่า :-). ดีกว่าสำหรับออกไป แต่มีบทบาททั้งสองวิธี
  ช่วยในการ "กวาดประจุ" ออกจากความจุตัวแยกฐาน emitter เมื่อเปิดเครื่องและเพื่อให้ได้ประจุในตำแหน่งที่เปิดอยู่ ตามตัวอย่างด้านล่างจากที่นี่ หน้านี้ดูน่าสนใจมาก

พวกเขาทราบ (วัสดุที่คุ้มค่ามากขึ้นในหน้า)

• ช่วยลดเวลาในการจัดเก็บข้อมูล ความล่าช้าโดยรวมที่ใหญ่ที่สุดคือเวลาจัดเก็บ
  เมื่อ BJT อยู่ในช่วงอิ่มตัวบริเวณฐานจะเต็มไปด้วยผู้ให้บริการชาร์จ เมื่ออินพุตต่ำลงจะใช้เวลานานสำหรับผู้ให้บริการชาร์จเหล่านี้ที่จะออกจากภูมิภาคและอนุญาตให้เลเยอร์พร่องเพื่อเริ่มฟอร์ม ระยะเวลาที่ใช้คือฟังก์ชันสามปัจจัย:

  ลักษณะทางกายภาพของอุปกรณ์

  ค่าเริ่มต้นของ Ic

  ค่าเริ่มต้นของแรงดันไบอัสย้อนกลับใช้ที่ฐาน

  อีกครั้งเราไม่สามารถทำอะไรได้มากกับปัจจัยแรก แต่เราสามารถทำอะไรกับอีกสองอย่าง หากเราสามารถลดค่าความอิ่มตัวได้ต่ำกว่าจำนวนผู้ให้บริการที่ชาร์จในภูมิภาคฐานจะลดลงและเป็นเช่นนั้น เราสามารถลดได้โดยการใช้ไบอัสย้อนกลับเริ่มต้นสูงกับทรานซิสเตอร์

  ฤดูใบไม้ร่วง เช่นเดียวกับเวลาที่เพิ่มขึ้น Fall time () เป็นฟังก์ชั่นของลักษณะทางกายภาพของทรานซิสเตอร์และไม่มีอะไรที่เราสามารถทำได้เพื่อลดค่าของมัน

  เมื่อรวมคำสั่งทั้งหมดเหล่านี้เข้าด้วยกันเราจะเห็นว่าความล่าช้าและเวลาในการจัดเก็บสามารถลดลงได้โดย:

  ใช้ค่าเริ่มต้นสูง (เพื่อลดเวลาหน่วงเวลา) ที่ตกลงไปที่ค่าต่ำกว่าค่าที่ต้องการเพื่อทำให้ทรานซิสเตอร์อิ่มตัว (เพื่อลดเวลาในการจัดเก็บ) ใช้การตั้งค่าเริ่มต้นย้อนกลับสูงเริ่มต้น (เพื่อลดเวลาในการจัดเก็บ) ที่ตกลงไปที่ค่าต่ำสุดที่จำเป็นเพื่อให้ทรานซิสเตอร์ในทางลัด (เพื่อลดเวลาล่าช้า) เป็นไปได้ที่จะตรงตามเงื่อนไขเหล่านี้ทั้งหมดเพียงแค่เพิ่มตัวเก็บประจุเดียวลงในสวิตช์ BJT พื้นฐาน ตัวเก็บประจุนี้เรียกว่าตัวเก็บประจุแบบเร่งความเร็วเชื่อมต่อกับตัวต้านทานฐานดังแสดงในรูปที่ 19-7 รูปคลื่นในรูปเป็นผลมาจากการเพิ่มตัวเก็บประจุไปยังวงจร

  เมื่อเริ่มต้นสูงตัวเก็บประจุทำหน้าที่เหมือนไฟฟ้าลัดวงจร เป็นผลให้สัญญาณอินพุตถูกเชื่อมต่อโดยตรงกับฐานสำหรับช่วงเวลาสั้น ๆ สิ่งนี้ส่งผลให้มีแรงดันไฟฟ้าเริ่มต้นสูงขัดขวางถูกนำไปใช้กับฐานสร้างมูลค่าเริ่มต้นสูง ในขณะที่ประจุตัวเก็บประจุลดลงจนถึงจุดที่อยู่ใต้จุดอิ่มตัว

  เมื่ออินพุทเป็นลบครั้งแรกประจุของตัวเก็บประจุที่เพิ่มความเร็วจะขับฐานไปที่ –5 V ชั่วครู่สิ่งนี้จะทำให้ทรานซิสเตอร์เข้าสู่จุดตัดได้อย่างรวดเร็ว ทันทีที่ตัวเก็บประจุคลายประจุแรงดันไฟฟ้าฐานจะกลับไปที่ 0 V เพื่อให้แน่ใจว่าชุมทางตัวปล่อยความร้อนพื้นฐานไม่ได้เอนเอียงอย่างหนัก ด้วยวิธีนี้จะเป็นไปตามเกณฑ์ที่ต้องการทั้งหมดสำหรับการลดเวลาการสลับ

• (3) ดูว่ามันจะไปอย่างไร ถ้าไม่ดีพอเราสามารถดูได้ว่าเราสามารถเพิ่มไดรฟ์การปฏิรูปใหม่ได้หรือไม่

LSTTL และเพื่อนที่เร็วขึ้น:

คำเตือน !!!!!!!!!!!!
เมื่อดูที่นี่แผนภาพด้านล่างมาจาก
มีแนวโน้มที่จะส่งผลให้คุณและหัวแร้งและ / หรือเขียงหั่นขนมของคุณตื่นอยู่ตลอดทั้งคืน :-)
ความคิดที่ดีมากมาย
คุณสามารถเป็นนักฆ่ามิลเลอร์ได้ไหม? :-)

โปรดทราบว่าพลังงานต่ำ Schottky ใช้ไดโอด Schottky ในขณะที่ Schottky TTL ก่อนหน้าใช้ทรานซิสเตอร์ Schottky - ขั้นตอนที่ชัดเจนย้อนหลัง

ฉันคิดว่าปัญหาของคุณคือว่า BJT ของคุณอิ่มตัวเมื่อเปิดเครื่อง ซึ่งหมายความว่ากระแสที่ไหลผ่านตัวสะสมจะไม่ถูก จำกัด โดยกระแสควบคุมผ่านฐาน แต่โดยตัวต้านทาน จำกัด ปัจจุบันในเส้นทางตัวสะสม

นั่นคือด้วยกระแสฐานเดียวกันทรานซิสเตอร์สามารถยอมรับกระแสที่ไหลผ่านตัวสะสมได้มากกว่า

หากเป็นกรณีนี้เวลาปิดของทรานซิสเตอร์จะค่อนข้างยาว (ถ้าฉันจำได้ถูกต้องเหตุผลก็เพราะประจุในบริเวณฐานจะถูกกวาดออกเป็นส่วนใหญ่โดยการแพร่ซึ่งเป็นกระบวนการทางกายภาพที่ค่อนข้างช้า)

คุณสามารถเปลี่ยนสถานการณ์นี้ได้อย่างง่ายดายโดยทำตามวงจร:

ทีนี้กระแสที่ไหลผ่านตัวปล่อย (ซึ่งมากกว่าตัวที่ผ่านตัวสะสมเล็กน้อย) จะเพิ่มตัวปล่อยให้อยู่ในระดับที่ทำให้กระแสฐานมีขนาดเล็กพอที่มันจะเป็นปัจจัย จำกัด ของกระแสที่จะผ่านตัวสะสม . ดังนั้นทรานซิสเตอร์จะไม่อิ่มตัวอีกต่อไปและจะปิดเร็วกว่า

นอกจากนี้ยังมีข้อได้เปรียบอีกอย่างหนึ่งของวงจรนี้: วงจร
นี้จะมีเสถียรภาพมากขึ้นเมื่อตัวทำความร้อนทรานสดิวเซอร์และมีความนำไฟฟ้ามากขึ้น ปัจจุบันจะไม่เปลี่ยนแปลงมากนัก (ในวงจรแรกของคุณมันจะ)

โปรดทราบว่าปัจจุบันนี้ไม่ได้ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้า แต่ขึ้นกับแรงดันควบคุม

EDIT1:

อนุญาตเป็น
ตัวต้านทาน Rb ที่ฐาน (อาจมีค่าน้อย; แม้ 0 โอห์ม)
ตัวต้านทานที่ตัว
ส่งสัญญาณแรงดันไฟฟ้าฐาน Vbe แรงดันไฟฟ้าพื้นฐานของตัวปล่อยสัญญาณVbe (ประมาณ 0.7 V สำหรับทรานซิสเตอร์ศรี)
b การขยายปัจจุบัน (ประมาณ 50..100)
Ie = b * ตัวส่งกระแส Ib; เกือบเท่ากับ IC = Ie - Ib

Vin = Rb * Ib + Vbe + Ie * Re

แก้สำหรับ Ie:

Ie = (Vin - Vbe) / (Rb / b + Re)

Rb / b จะเล็กมาก สามารถถูกปฏิเสธได้ดังนั้น
Ie = (Vin - Vbe) / Re

EDIT2:

ฉันทำการวัดในโลกแห่งความจริงของทั้งสองวงจร:

รุ่นด้านซ้ายเป็นรุ่นที่มีทรานซิสเตอร์อิ่มตัว (A)
รุ่นที่ถูกต้องคือรุ่นที่มีทรานซิสเตอร์ไม่อิ่มตัว (B)
ในทั้งสองสายพันธุ์กระแสเปลี่ยนเป็นเรื่องเดียวกัน

แต่ตอนนี้ดูระยะเวลาที่ใช้ในการปิดกระแสใน (A):
ca 1.5µs ระหว่างขอบของ CH1 (แรงดันไฟฟ้าฐาน; สีน้ำเงิน) และ CH2 (กระแสไฟฟ้าตัวปล่อย; สีเขียว):

... และใน (B):
แทบจะไม่ล่าช้าระหว่างขอบของ CH1 (แรงดันไฟฟ้าฐาน; สีน้ำเงิน) และ CH2 (กระแสตัวปล่อย; สีเขียว):

ปัญหาที่นี่คือลักษณะที่ไม่สมดุลของการสับเปลี่ยนของ BJT

หากเกณฑ์การสลับเปลี่ยนมีค่าน้อยกว่าครึ่งทางระหว่างแรงดันไฟฟ้าต่ำสุดและสูงสุดฐานทรานซิสเตอร์จะใช้เวลาในการเปิดสวิตช์น้อยกว่าการปิดสวิตช์ หากเกินครึ่งทางมันจะปิดเร็วกว่าสวิตช์ปิด

ตัวอย่างเช่นลองดูที่กราฟที่ง่ายกว่านี้ที่ฉันได้ขีดเขียนออกมา:

อย่างที่คุณเห็นเมื่อแรงดันไฟฟ้าพื้นฐานเพิ่มขึ้นเหนือเกณฑ์สวิตช์สวิตช์ทรานซิสเตอร์จะเปิด มันจะยังคงเปิดอยู่จนกว่าฐานจะตกลงมาต่ำกว่าเกณฑ์สวิตช์อีกครั้ง เนื่องจากนี่อยู่ต่ำกว่าจุดกึ่งกลางจึงใช้เวลานานกว่าสำหรับแรงดันไฟฟ้าพื้นฐานนั้นที่จะไปถึงเกณฑ์สวิตช์เมื่อเทียบกับเมื่อเปิดสวิตช์

ด้วยการเพิ่มตัวต้านทานระหว่างฐานและกราวด์คุณจะสร้างตัวแบ่งแรงดัน สิ่งนี้จะช่วยลดช่วงของแรงดันไฟฟ้าพื้นฐานเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าพื้นฐานใกล้เคียงกับสมมาตรรอบเกณฑ์การเปลี่ยน

เมื่อทำงานเป็นเครื่องขยายเสียงคุณมุ่งมั่นที่จะปรับแรงดันไฟฟ้าพื้นฐานให้เข้ากับเขตสวิตชิ่งเพื่อไม่ให้ทรานซิสเตอร์เปิดหรือปิดอย่างเต็มที่ แต่จะถูกควบคุมรอบ ๆ พื้นที่สวิตช์อันแน่นหนานั้น

_{ข้อจำกัดความรับผิดชอบ: ใช่ฉันรู้ว่ามันง่ายเกินไป แต่มันได้รับหลักการพื้นฐานโดยไม่ต้องใช้ความอดทนกับคณิตศาสตร์และสูตร}

ฉันมีวงจรที่คล้ายกันตัวต้านทานสูงที่อยู่ระหว่างตัวส่งและตัวตรวจจับทำให้รั่วและแตกขนาดตัวต้านทานของคุณค่อนข้างสำคัญ

ทรานซิสเตอร์ไม่สามารถปิดได้อย่างรวดเร็วเนื่องจากชุมทางตัวปล่อยกำลังอิ่มตัว

ฉันเคยเห็นสิ่งนี้มาก่อนและเพียงแค่วาง nmos-fet แทนทรานซิสเตอร์ แหล่งที่มาไปที่ประตู GND เพื่อควบคุมสัญญาณ (100ohms จะมากกว่าขนาดใหญ่พอในอนุกรม) ระบายไปยัง LED

สิ่งนี้จะช่วยให้คุณสามารถเปิดและปิดใน 10 วินาทีของ nanoseconds