Empêcher la saturation des BJT côté élevé

Je construis à haute vitesse (10-20ns sur des transistors de classe BC847) un "tampon" / "onduleur" numérique à partir de BJT. Le schéma est joint.

Bien que je puisse empêcher la saturation du BJT bas côté en ajoutant une diode Schottky, cela ne fonctionnera pas pour le côté haut. Des indices, sauf la diminution de la résistance de la résistance de base?

Les diodes anti-saturation sont connectées en parallèle à la diode CB du transistor qui doit être préservée de la saturation. Vous faites cela correctement au npn (anode à la base et cathode au collecteur), et cela devrait être fait exactement de la même manière au pnp, juste que la diode est l'inverse dans ce transistor: cathode à la base, anode à collectionneur.

$\Omega$$\Omega$

Si vous souhaitez pousser la vitesse encore plus loin, vous pouvez essayer de mettre en parallèle les résistances de base avec de petits condensateurs (environ 22 pF). L'astuce pour trouver la bonne valeur pour le condensateur serait de le rendre quelque peu égal à la capacité effective à la base, formant ainsi un diviseur de tension 1: 1 pour la partie haute fréquence du front de tension montant ou descendant.

Édition n ° 1:

Voici le schéma que j'ai utilisé pour vérifier avec LT Spice. Le signal d'entrée (rectangulaire, 0 V et 5 V) est introduit dans trois onduleurs BJT similaires, chacun utilisant une paire complémentaire BC847 et BC857. Celui de gauche n'a pas de trucs spéciaux pour l'accélérer, celui du milieu utilise des diodes Schottky pour l'anti-saturation et celui de droite dispose également d'un bypass à grande vitesse le long de chaque résistance de base (22 pF). La sortie de chaque étage a une charge identique de 20 pF, ce qui est une valeur typique pour une certaine capacité de trace et une entrée ultérieure.

Les traces montrent le signal d'entrée (jaune), la réponse lente du circuit à gauche (bleu), la réponse avec des diodes anti-saturation (rouge) et la réponse du circuit qui utilise également des condensateurs (vert).

Vous pouvez clairement voir comment le délai de propagation diminue de moins en moins. Les curseurs sont réglés à 50% du signal d'entrée et à 50% de la sortie du circuit le plus rapide et indiquent une très petite différence de 3 ns seulement. Si je trouve le temps, je pourrais aussi pirater le circuit et ajouter de vraies images de portée. Une mise en page soignée sera certainement nécessaire pour atteindre des temps de retard inférieurs à 10 ns dans la réalité.

Édition n ° 2:

La maquette fonctionne bien et affiche un retard de <10 ns sur mon oscilloscope à 150 MHz. Les photos suivront plus tard cette semaine. J'ai dû utiliser mes bonnes sondes, car celles à bon marché ne montraient pas grand-chose de plus que la sonnerie ...

Édition n ° 3:

Ok, voici la planche à pain:

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

La première capture d'écran montre les formes d'onde d'entrée et de sortie à 100 ns / div et avec 2 V / div pour les deux traces. (La portée est un Tektronix 454A.)

Les deuxième et troisième captures d'écran montrent les transitions de bas en haut et de haut en bas à l'entrée avec 2 ns / div (base de temps de 20 ns avec un grossissement horizontal supplémentaire de 10 x). Les traces sont maintenant centrées verticalement sur l'écran pour un affichage plus facile du retard de propagation à 1 V / div. La symétrie est très bonne et montre une différence <4 ns entre l'entrée et la sortie.

Je dirais que nous pouvons réellement faire confiance aux résultats simulés.

Les temps de montée et de descente sont très vraisemblablement plus rapides en réalité et juste limités par le temps de montée de l'oscilloscope, mais je ne vois aucune raison pour que le retard entre les deux signaux ne soit pas affiché correctement.

Il y a une chose à laquelle il faut faire attention: à chaque transition basse à haute et haute à basse, les deux transistors ont tendance à se croiser très brièvement. À des fréquences plus élevées du signal d'entrée (environ> 2 MHz), le circuit inverseur commence à prendre beaucoup de courant et fait des choses étranges ...

Vous n'obtiendrez pas de performances de 10 à 20 ns avec des pièces discrètes comme celle-ci. Comme l'a dit Zebonaut, la diode Schottky n'est pas au bon endroit pour Q9. Ceux-ci vont toujours entre le collecteur et la base.

Il n'y a aucun moyen que cela fonctionne à la vitesse souhaitée avec 5KOhms dans le chemin du signal. Considérez que la constante de temps de 5KOhms et 10pF est de 50ns. Dans la pratique, il y aura également une inductance série et d'autres choses pour ralentir les signaux. Vous devrez utiliser des résistances beaucoup plus faibles pour vous approcher de la vitesse de commutation de 10ns. Quelle est la capacité des diodes Schottky? Notez que cela se multiplie dans la base. La capacité effective que la résistance doit piloter est probablement bien supérieure à 10pF.

Sauf si vous avez de l'expérience dans la conception de circuits RF, y compris la disposition, ces types de vitesses sont le domaine des puces intégrées.