Perché la mia base NPN è così lenta da spegnersi?

Il circuito di seguito è semplice come sembra, ma non si comporta come mi aspetto. V3 è un'onda quadra da 3,3 Vpp che va nella base del transistor, quindi mi aspetto di vedere V_Out essere alto quando V3 è basso e viceversa. Fondamentalmente un circuito di inversione.

Ancora più importante, mi aspetto che questo circuito sia abbastanza veloce da tenere il passo con l'onda quadra a 400 kHz. Un 2222 potrebbe avere 25 pf di capacità al suo ingresso, il che fornisce una costante di tempo di 25 ns con R2.

schematico

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Tuttavia nella simulazione vedo V_Base impiegare un po 'di tempo per reagire sul fronte di discesa di V_In:

Sfortunatamente questo sembra mantenere V_Out molto più a lungo di quanto mi piacerebbe. Vedi V_In rappresentato contro V_out (tieni presente l'inversione):

Posso migliorare lo "stretching" abbassando R2 o R3 e accelerando il circuito, ma da una vista del primo ordine non vedo perché dovrei. Inoltre non capisco perché solo un bordo sia lento. La capacità di emettitore di base di Q1 non poteva spiegarlo, vero? C'è un effetto di secondo ordine che mi manca?

PS So che è strano avere un circuito a emettitore comune in cui il transistor di base è più piccolo del transistor di emettitore. Chiamiamolo semplicemente un esercizio accademico.

switches bjt

— jalalipop
fonte

Qual è il livello massimo della tensione di ingresso? Immagino che il transistor sia guidato in saturazione, che può richiedere del tempo considerevole per riprendersi. Hai provato a utilizzare i circuiti anti saturazione, come ad esempio un morsetto da forno?

— Bart,

Il tuo picco a picco da 3,3 V mi assomiglia di più a un picco da 6,6 V.

— Finbarr,

@Finbarr Hai ragione, nella mia fretta ho incasinato il trasferimento schematico. Risolto, grazie.

— jalalipop,

@Bart Wow sì, è così, non posso credere di essermi già dimenticato della saturazione! Invia una risposta e accetterò volentieri.

— jalalipop,

electronics.stackexchange.com/questions/55073/…

— Brian Drummond,

Risposte:

La tensione di ingresso di picco di 3,3 V determina la saturazione del transistor, il cui recupero può richiedere molto tempo. Prova a utilizzare circuiti anti-saturazione, come un morsetto per panetteria, o abbassa la tensione di ingresso.

— Bart
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Bene - forse puoi educare un po 'di più OP (e chiunque altro) sul passaggio dalla saturazione al taglio e perché ci vuole molto tempo. E come un morsetto Baker aiuta a limitare la profondità di saturazione del dispositivo. Ciò renderebbe questa una buona risposta.

— efox29,

O aumentare la resistenza di base?

— RoyC,

@RoyC Ci ho pensato, ma alla fine ho deciso che non è un buon design. Dovresti trovare un resistore che distorca la base con la giusta quantità di corrente che, moltiplicata per hfe, lascerebbe cadere abbastanza su R3 per oscillare l'uscita "bassa" ma non tanto da saturare il BJT. Progettare per uno specifico hfe non è una buona pratica.

— jalalipop,

D'accordo, ma progetterei comunque per il minimo specificato.

— RoyC,

@RoyC - Certo, ma se si progetta per la saturazione borderline al minimo hfe, qualsiasi transistor con un valore maggiore del minimo (e la maggior parte sono decisamente migliori) andrà in saturazione, il che sconfigge il punto. Migliore è il transistor wrim mimimum hfe, peggiore è il risultato. E sì, ci sono gradi di saturazione, ma il punto rimane.

— WhatRoughBeast

Ho avuto un problema simile, causato dalla saturazione del transistor, come menzionato da Bart.

Poiché avevo già i PCB, aggiungere un circuito anti-saturazione sarebbe stato difficile. Invece ho sostituito il resistore di base, originariamente 1 kohm, con un resistore da 10 kohm con condensatore da 1 nF in parallelo. Il condensatore fornisce un picco di corrente per modificare rapidamente la tensione di base.

— jpa
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Sono sulla stessa barca qui. Ho finito per bypassare completamente questo circuito perché non era necessario sulla scheda, ma fare quello che hai detto (w / 200kΩ e 25pf nel mio caso) in realtà offre prestazioni piuttosto solide, anche se con qualche superamento nodoso. Comunque fico!

— jalalipop,

Per aggiungere un po 'di più, al fine di far uscire le cariche dalla base, quando il segnale di pilotaggio si interrompe bruscamente, il condensatore momentaneo fa apparire un impulso negativo alla base del transistor. Questo attira tutte le cariche fuori dalla base, facendo sì che il transistor entri in un taglio più veloce rispetto a lasciare che le cariche trovino la propria via d'uscita.

— efox29,