为什么我的NPN基地关闭这么慢?


9

下面的电路尽可能简单,但是却不像我期望的那样。V3是进入晶体管基极的3.3Vpp方波,因此我希望看到当V3为低时V_Out为高,反之亦然。基本上是一个反相电路。

更重要的是,我希望该电路足够快以跟上400 kHz方波的速度。2222的输入端可能有25 pf的电容,这给R2提供了25 ns的时间常数。

原理图

模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图

但是在仿真中,我看到V_Base在V_In的下降沿上花了一些时间作出反应:

V_In和V_Base

不幸的是,这似乎使V_Out的开启时间比我想要的更长。请参见针对V_out绘制的V_In(请牢记反转):

V_In和V_Out

我可以通过降低R2或R3并加快电路速度来改善“伸缩性”,但是从一阶的角度来看,我不知道为什么必须这样做。我也不明白为什么只有一个边缘慢。Q1的基极-发射极电容不能解决这个问题,对吗?我缺少二阶效应吗?


附言:我知道在基极晶体管小于发射极晶体管的情况下,有一个公共发射极电路是很奇怪的。让我们将此称为学术练习。


2
输入电压的最高电平是多少?我猜想晶体管会被驱动到饱和状态,这可能需要花费相当长的时间才能恢复。您是否尝试过使用抗饱和电路,例如面包钳?
巴特

1
您的3.3V峰峰值对我来说更像6.6V峰峰值。
Finbarr

@Finbarr你是对的,在我匆忙中,我搞砸了原理图传输。固定,谢谢。
jalalipop

1
@Bart Wow是的,我不敢相信我已经忘了饱和!发布答案,我很乐意接受。
jalalipop

Answers:


9

3.3 V峰值输入电压将晶体管驱动到饱和状态,这可能需要相当长的时间才能恢复。尝试使用抗饱和电路,例如贝克钳,或降低输入电压。


12
很好-也许您可以对OP(以及其他任何人)进行更多的培训,以了解从饱和过渡到切割的过程,以及为什么要花很长时间。贝克钳位如何帮助限制器件进入饱和的深度。那将是一个很好的答案。
efox29 '18

1
还是增加基极电阻?
RoyC

1
@RoyC我考虑了一下,但最终认为它不是一个好的设计。您必须找到一个电阻,该电阻会以适当的电流偏置基极,再乘以hfe,会使R3两端的压降足够小,从而使输出“低”摆幅,但又不会使BJT饱和。针对特定的hfe设计并不是一个好习惯。
jalalipop

同意,但我仍将设计为指定的最低hfe。
RoyC

1
@RoyC-当然可以,但是如果您将边界饱和度设计为最小hfe,则任何大于最小值的晶体管(而且大多数晶体管的性能要好得多)都将进入饱和状态,这很不利。晶体管越小越好,结果越差。是的,有一定程度的饱和度,但要点仍然存在。
WhatRoughBeast

1

我遇到了类似的问题,这是由Bart提到的将晶体管驱动到饱和状态引起的。

因为我已经有了PCB,所以添加抗饱和电路将非常困难。取而代之的是,我将原本为1 kohm的基本电阻替换为10 kohm电阻,并并联了1 nF电容器。电容器提供电流尖峰以快速改变基极电压。


我在同一条船上。我最终完全绕过了该电路,因为这在电路板上是不必要的,但是按照您所说的(在我的情况下为200kΩ和25pf),尽管有些过分的过冲,但实际上可以提供相当不错的性能。还是很酷!
jalalipop

再加上一点,为了使电荷脱离基极,当驱动信号突然切换状态时,电容器瞬变会引起一个负脉冲出现在晶体管的基极上。这将所有电荷吸引到基极之外,从而导致晶体管更快进入截止状态,而不是让电荷自行寻找出路。
efox29 '18
By using our site, you acknowledge that you have read and understand our Cookie Policy and Privacy Policy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.