Ich untersuche derzeit, wie Transistoren auf einfache Signale reagieren und sich verhalten. Ich habe folgende Schaltung:
Eine Rechteckwelle von ungefähr 83 kHz wird angelegt. Der verwendete Transistor ist ein 2N5551 . Die Widerstandswerte wurden sorgfältig ausgewählt, um eine Transistorsättigung zu vermeiden. Bei diesem Setup tritt jedoch immer noch eine langsame Ausschaltzeit auf. Die Messungen wurden mit einem PC-Oszilloskop durchgeführt und sind unten gezeigt. Die vollständigen Daten finden Sie hier .
Die y-Achse ist die Spannung, die x-Achse ist die Zeit. Alle Spannungspegel beziehen sich auf Masse. Die 3 Bilder sind nicht zum gleichen Zeitpunkt ausgerichtet, aber das Taktsignal sollte beim Vergleich der Grafiken helfen. Ein vollständiger Zyklus dauert ungefähr 12 Mikrosekunden, und die Ein- und Ausschaltzeit des Taktsignals beträgt 6 Mikrosekunden. Das Taktsignal wurde mit einem 555-Timer erzeugt, das Tastverhältnis liegt sehr nahe bei 50%.
Wie im Kollektor- und Taktdiagramm zu sehen ist, bleibt der Transistor beim Drehen des Takts auf 0 V fast 3 Mikrosekunden lang eingeschaltet, bevor er vollständig ausgeschaltet wird und sich der Kollektor auf 5 V einstellt. Dies kann auch im Basis- und Taktdiagramm beobachtet werden, in dem die Basis des Transistors fast 3 Mikrosekunden lang bei etwa 0,75 V liegt, bevor er auf 0 V übergeht. Der Sammler und die BasisDie Grafik zeigt, dass der Transistor nicht im Sättigungsbereich arbeitet, da Vb <= Vc ist. Vc scheint für sehr kurze Zeit unter Vb zu fallen, aber ich glaube nicht, dass dies eine Sättigung verursacht. Tatsächlich würde eine Schottky-Diode überhaupt nicht helfen, da die Spannungen sehr nahe beieinander liegen. Daher sollte dies kein Problem mit der Speicherzeit sein. Ich habe auch ausgeschlossen, dass die Transistoreingangskapazität (von max. 20pf) das Problem ist, da ich glaube, dass ich in diesem Fall ähnliche Verzögerungen bei der Einschaltzeit sehen würde. Zusätzlich würde die RC-Zeitkonstante am Eingang 0,3 Mikrosekunden (5RC = 1,5 us) betragen.
Was könnte das Problem sein?
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Nach der akzeptierten Antwort wurde das Problem durch Hinzufügen einer Sperrdiode über dem Basiswiderstand behoben. Die aktualisierten Diagramme finden Sie im selben Dokument unter dem Blatt "Gelöste Ablaufverfolgung". Der Einfachheit halber wird das aktualisierte Bild des Collector and Clock-Diagramms unten angezeigt:
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Antworten:
Das Hauptproblem ist wahrscheinlich die Miller-Kapazität (intern etwa 10 pf zwischen Kollektor und Basis) und der 15-kOhm-Basisantriebswiderstand. Die CR-Zeit wird allein aufgrund dessen 150 ns betragen und wird mehrere CR-Male Strom in die Basis liefern, während der Transistor versucht, sich auszuschalten.
Versuchen Sie, eine Sperrdiode so über den 15-kOhm-Widerstand zu legen, dass bei einem niedrigen Eingang die Ladung über die Diode und nicht über die trägen 15-kOhm-Dioden entfernt wird.
Ich würde auch in Betracht ziehen, einen Potentialteiler an der Basis zu verwenden, um ein Signal mit niedrigerer Impedanz an die Basis zu liefern. Wenn Sie einen Takt von 3,9 Volt haben, teilen Sie das Potential mit einem 4k7-Wert zwischen Basis und Emitter auf etwa 1 Volt auf, um zu sehen, welche Verbesserung dies bewirkt.
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Bei einem Kollektorstrom von 30 Milliampere (5 V / 220 Ohm) beträgt der GM (Transkonduktanz 1 und Reac 1/1 = 1, sodass die Spannungsverstärkung 220/1 beträgt.
Bei einer Spannungsverstärkung von 220 beträgt die Eingangskapazität 220 * 10 pf (wenn 10 pF der Cob ist) oder 2.200 pF.
Die Zeitkonstante von 15.000 Ohm und 2.200 pF beträgt fast 40 Mikrosekunden.
Eine Zeitkonstante ist eine Spannungsänderung von 63%. Wir brauchen keine 63% ige Änderung der Basisspannung, um die auszuschalten, aber wir brauchen einen Faktor von 10? im Kollektorstrom, der 58 Millivolt Delta-V-Basisemitter (bei Raumtemperatur) benötigt.
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