Transistor S8050 D 331 bei 1 MHz

Lassen Sie mich zunächst sagen, dass ich nicht viel über die Transistoren in Schaltkreisen weiß. Ich habe einen Transistor S8050 D 331 und er ist wie im folgenden Schema angeschlossen. Das Problem, das ich habe, ist, wenn ich Eingangsrechtecksignal über 300 kHz anlege. Der Transistor folgt nicht so schnell. Ist das normal? Im Datenblatt steht 150 MHz Übergangsfrequenz.

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schaltplan erstellt mit CircuitLab}

Ausgabe bei 100 kHz des Eingangssignals:

Ausgang mit 300 kHz Eingangssignal:

Ausgabe bei 500 kHz des Eingangssignals:

Hier laufen zwei Dinge ab, die Ausschaltgeschwindigkeit des Transistors und die Anstiegszeit am Ende eines Widerstands mit parasitärer Kapazität.

BJTs schalten sich langsam aus, besonders wenn sie aus der Sättigung kommen. Die Schaltung, die die Basis antreibt, kann dabei auf zwei Arten helfen. Es kann vermeiden, den Transistor in die Sättigung zu treiben, und es kann die Basis aktiv auf einen niedrigen Pegel treiben, nicht nur schweben lassen, um den Transistor auszuschalten.

Eine Möglichkeit, die Sättigung zu vermeiden, besteht darin, den Transistor auf die Mitte seines Betriebsbereichs vorzuspannen und dann ein Signal einzuspeisen, das gerade so stark ist, dass sich der Ausgang der unteren Grenze nähert, diese jedoch nicht tatsächlich erreicht. Ein anderer Weg ist eine Schottky-Diode von der Basis zum Kollektor. Dadurch wird der Basis ein Strom entnommen, der den Transistor andernfalls sättigen würde, wenn der Kollektor zu niedrig wird.

Verwenden Sie zum Verringern des Effekts der parasitären Kapazität eine Impedanz, für die Sie Strom verbrauchen möchten. Können Sie beispielsweise die Widerstandswerte um den Faktor 10 verringern und dann den Transistorstrom um den Faktor 10 erhöhen, um die gleiche Spannung zu erzielen? Wenn ja, probieren Sie das aus.

Was sie gesagt haben,

ABER

Die "Anstiegszeit" scheint etwa 1/3 einer Mikrosekunde oder mehr zu betragen. Dies bedeutet, dass bei einer effektiven Impedanz von etwa 1000 Ohm die effektive Kapazität C ~~~ = T / R = 0,3 × 10 ^ -6 / 1000 = ~ 300 pF ist. Wenn Sie wissen, wie Ihre Schaltung aufgebaut ist, und das Modell Ihrer Oszilloskopsonde und deren Einstellungen kennen, ist dies auf dieser Art von Kapazitätsniveau von Bedeutung. Ob die Konstruktion zB auf einer Vero-Platine oder einem Steckbrett fest verdrahtet ist, ob Sie "Bits of Wire" oder 100-MHz-Sonden verwenden oder ...? als Sonden und die Marke und das Modell des Oszilloskops alle KÖNNTE Materie. Es ist wahrscheinlich, dass die Schaltung selbst all diese Effekte überflutet, aber sie beginnen auf dieser Ebene potenziell signifikant zu werden.

Was sind die horizontalen (Zeitbasis - US / Division) und vertikalen (Amplitude V / Division) Einstellungen in jedem Fall?
Haben Sie sie zwischen den angezeigten Ergebnissen geändert? (Horizontal = ja !, Vertikal = vielleicht. Siehe unten).

Die Fotos sind nützlich und leisten gute Arbeit, um uns zu zeigen, was gerade passiert, und dass Sie sich selbst und möglicherweise Ihre Zuschauer durch das, was Sie zeigen, teilweise täuschen.
Wenn Sie vom 100-kHz-Signal zum 500-kHz-Signal wechseln, belegt die Wellenform in beiden Fällen 2 Unterteilungen. Dies bedeutet, dass Sie die Zeitbasis um den Faktor 5 von 5 us / Division auf 1 us / Division geändert haben. Dies bedeutet, dass die ansteigende Wellenform im ersten Foto 5-mal langsamer ansteigt als bei visuellen Vergleichen. Dies macht einen Unterschied, wenn Sie herausfinden möchten, welche Effekte tatsächlich auftreten und wo sie auftreten.

Außerdem haben Sie anscheinend auch die vertikale Skalierung geändert, wobei das letzte Foto im Vergleich zum ersten Foto empfindlicher ist, sodass es größer aussieht. Dieser Unterschied kann jedoch durch Ihre Sondenkalibrierung berücksichtigt werden.

Haben Sie Ihre Oszilloskopsonde kalibriert?
Wenn Sie eine "perfekte" niederfrequente Rechteckwelle auf Ihre Sonde anwenden, wie sie häufig an einem Kalibrierungsstift auf der Vorderseite Ihres Oszilloskops verfügbar ist, erscheint sie als perfekte Rechteckwelle oder hat sie eine abgerundete Vorderkante?
Wenn die Sonde keine Rechteckwellenantwort auf eine niederfrequente Rechteckwelle anzeigt, werden die Ergebnisse bei höheren Frequenzen maskiert. Bei den meisten guten (oder halb guten) Sonden befindet sich an der Seite eine Einstellschraube, mit der Sie sie an eine "bekannte" Rechteckwellenformquelle anschließen und die Schraube so lange einstellen können, bis eine Rechteckwellenform angewendet wird.
Obwohl dies etwas betrügerisch zu sein scheint (unabhängig davon, ob eine Wellenform quadratisch aussieht), ist dies eine gültige Operation, solange die Wellenform tatsächlich quadratisch ist.

Und außerdem - Sie zeigen die Treiberquelle nicht an der Transistorbasis, und das ist wichtig. Normalerweise wird ein Treiberwiderstand von einer Quelle von möglicherweise 5 Volt verwendet, und dieser Widerstandswert kann das Ergebnis erheblich beeinflussen. Eine wesentliche Verbesserung des Frequenzverhaltens kann häufig durch Hinzufügen eines "Beschleunigungskondensators" über dem Treiberwiderstand erzielt werden. Beim Ausschalten der Basis wirkt dieser Kondensator als Teiler in Verbindung mit der Basiskapazität, um die langsame resistive Entladung mit einer kapazitiven Spannungsstufe effektiv zu umgehen. Hinzufügen einen Kondensator von unter 100 pF bis 1 nF vielleicht über (parallel zu) den Treiberwiderstand kann einen signifikanten Unterschied.

Du sättigst es. Reduzieren Sie den Basisstrom, indem Sie den Widerstand zwischen "Eingangssignal" und Basis erhöhen, sodass der Basisstrom weniger als 10% des Kollektorstroms beträgt - versuchen Sie es mit Ic / 20. Ein Trick besteht dann darin, eine Schottky-Diode von der Basis zum Kollektor hinzuzufügen, um den Transistor vom Basisstrom zu befreien, wenn Vc <Vb ist. Weitere Informationen finden Sie in diesen Fragen und Antworten.

Der erste Grund für die schlechte Leistung ist, was andere bereits gesagt haben: Sie sättigen den Transistor.

Ein anderer Grund ist, dass Sie einen sehr hohen Kollektorwiderstand verwenden. Lesen Sie das Datenblatt Ihres Transistors. Sie sehen eine praktische Testschaltung zum Testen des Schaltverhaltens des Transistors. Sie werden wahrscheinlich einen sehr kleinen Kollektorwiderstand in dieser Schaltung sehen; typisch 150$\Omega$. Je höher der Kollektorwiderstand, den Sie anschließen, desto schlechter wird das Schaltverhalten. Diese schnellen Transistoren sind zwar schnell, aber wenn Sie ihnen genügend Kollektorstrom geben.

Wenn Sie eine schnelle Schaltleistung erzielen möchten, aber keinen Strom für einen kleinen Kollektorwiderstand verschwenden möchten, empfehle ich, stattdessen eine Totempfahlstruktur oder ein Logikgatter zu verwenden.