하이 사이드 BJT 포화 방지

BJT에서 고속 (BC847 급 트랜지스터에서 10-20ns) 디지털 "버퍼"/ "인버터"를 구축하고 있습니다. 계획이 첨부되어 있습니다.

쇼트 키 다이오드를 추가하여 로우 사이드 BJT의 포화를 방지 할 수는 있지만 하이 사이드에서는 작동하지 않습니다. 베이스 저항의 저항 감소를 제외한 힌트는?

포화 방지 다이오드는 포화 상태가 유지 될 트랜지스터의 CB 다이오드에 병렬로 연결됩니다. 당신은 npn (베이스의 양극과 컬렉터의 음극)에서 올바르게하고 있으며,이 트랜지스터에서 다이오드가 다른 방식으로 둥근 것처럼 pnp에서 정확히 동일한 방식으로 수행되어야합니다 :베이스의 음극, 양극 수집기.

$\Omega$$\Omega$

속도를 더 높이려면 소형 (약 22pF) 커패시터로 기본 저항기를 병렬로 연결해보십시오. 커패시터에 적합한 값을 찾는 트릭은베이스에서 유효 커패시턴스와 다소 동일하게하여 상승 또는 하강 전압 에지의 고주파 부분에 대해 1 : 1 전압 분배기를 형성하는 것입니다.

편집 # 1 :

다음은 LT Spice로 확인하는 데 사용한 회로도입니다. 입력 신호 (직사각형, 0V 및 5V)는 각각 보완적인 BC847 및 BC857 쌍을 사용하는 3 개의 유사한 BJT 인버터에 공급됩니다. 왼쪽에있는 것은 속도를 높이기위한 특별한 요령이없고, 가운데에있는 것은 포화 방지를 위해 쇼트 키 다이오드를 사용하고 오른쪽에있는 것은 각베이스 저항 (22 pF)을 따라 고속 바이 패스를 제공합니다. 각 단계의 출력은 20 pF의 동일한 부하를 가지며, 이는 일부 트레이스 커패시턴스 및 후속 입력에 대한 일반적인 값입니다.

트레이스에는 입력 신호 (노란색), 왼쪽 회로의 느린 응답 (파란색), 포화 방지 다이오드 (빨간색)의 응답 및 커패시터 (녹색)를 사용하는 회로의 응답이 표시됩니다.

전파 지연이 점점 줄어드는 방식을 명확하게 볼 수 있습니다. 커서는 입력 신호의 50 %와 가장 빠른 회로 출력의 50 %로 설정되며 3ns의 매우 작은 차이 만 나타냅니다. 시간을 찾으면 회로를 해킹하고 실제 범위 그림을 추가 할 수도 있습니다. 실제로 10ns 미만의 지연 시간을 달성하려면 신중한 레이아웃이 필요합니다.

편집 # 2 :

브레드 보드는 훌륭하게 작동하며 150MHz 범위에서 <10ns의 지연을 보여줍니다. 사진은 이번 주 후반에 나옵니다. 싼 프로브는 울리는 것 이상을 보여주지 않았기 때문에 좋은 프로브를 사용해야했습니다 ...

편집 # 3 :

자, 여기 브레드 보드가 있습니다 :

$\Omega$$\Omega$$\Omega$$\mu$

첫 번째 스크린 샷은 100ns / div의 입력 및 출력 파형과 두 트레이스 모두에 대해 2V / div를 보여줍니다. (Scope는 Tektronix 454A입니다.)

두 번째 및 세 번째 스크린 샷은 2 ns / div (추가 10 x 수평 확대시 20 ns 시간 기준)의 입력에서 낮음에서 높음으로, 높음에서 낮음으로의 전환을 보여줍니다. 1 V / div로 전파 지연을보다 쉽게 ​​표시 할 수 있도록 트레이스는 화면의 수직 중앙에 위치합니다. 대칭은 매우 우수하며 입력과 출력 사이에 <4ns의 차이를 보여줍니다.

실제로 시뮬레이션 결과를 신뢰할 수 있다고 주장합니다.

상승 및 하강 시간은 실제로는 훨씬 빠르며 스코프의 상승 시간에 의해 제한 되기는하지만 두 신호 간의 지연이 올바르게 표시되지 않아야하는 이유는 없습니다.

주의해야 할 사항이 하나 있습니다. 모든 로우에서 하이로, 하이에서 로우로 전환 할 때마다 두 트랜지스터가 매우 짧게 교차 전도되는 경향이 있습니다. 높은 입력 신호 주파수 (약 2MHz 이상)에서 인버터 회로는 많은 전류를 받기 시작하고 이상한 일을합니다.

이산 부품에서 10-20ns의 성능을 얻지 못할 것입니다. Zebonaut가 말했듯이 쇼트 키 다이오드는 Q9에 잘못된 위치에 있습니다. 이들은 항상 컬렉터와베이스 사이에 있습니다.

신호 경로에서 5KOhms로 원하는 속도로 작동하는 방법은 없습니다. 5KOhms 및 10pF의 시정 수는 50ns입니다. 실제로는 직렬 인덕턴스와 신호 속도를 늦추기위한 다른 것들도 있습니다. 10ns의 스위칭 속도 근처에 도달하려면 훨씬 낮은 저항을 사용해야합니다. 쇼트 키 다이오드의 정전 용량은 얼마입니까? 이것은베이스에 곱해집니다. 저항이 구동해야하는 유효 정전 용량은 10pF보다 훨씬 높습니다.

레이아웃을 포함하여 RF 회로를 설계 한 경험이 없다면 이러한 종류의 속도는 통합 칩의 영역입니다.