Pourquoi ma base NPN est-elle si lente à s'éteindre?

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Le circuit ci-dessous est aussi simple que possible, mais il ne se comporte pas comme je m'y attendais. V3 est une onde carrée de 3,3 Vpp entrant dans la base du transistor, donc je m'attends à ce que V_Out soit élevé lorsque V3 est faible et vice-versa. Fondamentalement, un circuit d'inversion.

Plus important encore, je m'attendrais à ce que ce circuit soit assez rapide pour suivre l'onde carrée de 400 kHz. Un 2222 pourrait avoir 25 pf de capacité à son entrée, ce qui donne une constante de temps de 25 ns avec R2.

schématique

simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab

Pourtant, dans la simulation, je vois V_Base prendre un certain temps pour réagir sur le front descendant de V_In:

V_In et V_Base

Malheureusement, cela semble garder V_Out bien plus longtemps que je ne le souhaiterais. Voir V_In graphiquement contre V_out (gardez à l'esprit l'inversion):

V_In et V_Out

Je peux améliorer "l'étirement" en abaissant R2 ou R3 et en accélérant le circuit, mais d'un point de vue de premier ordre, je ne vois pas pourquoi je devrais le faire. Je ne comprends pas non plus pourquoi un seul bord est lent. La capacité base-émetteur de Q1 ne pouvait pas expliquer cela, n'est-ce pas? Y a-t-il un effet de second ordre qui me manque?


PS Je sais que c'est bizarre d'avoir un circuit à émetteur commun où le transistor de base est plus petit que le transistor d'émetteur. Appelons cela un exercice académique.

jalalipop
la source
2
Quel est le niveau supérieur de la tension d'entrée? Je suppose que le transistor est conduit à saturation, ce qui peut prendre un temps considérable à récupérer. Avez-vous essayé d'utiliser des circuits anti-saturation, comme par exemple une pince boulangère?
Bart
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Votre crête 3,3 V crête ressemble plus à 6,6 V crête à crête pour moi.
Finbarr
@Finbarr Vous avez raison, dans ma précipitation j'ai foiré le transfert schématique. Fixé, merci.
jalalipop
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@ Bart Wow ouais c'est ça, je ne peux pas croire que j'avais déjà oublié la saturation! Postez une réponse et j'accepterai volontiers.
jalalipop

Réponses:

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La tension d'entrée maximale de 3,3 V entraîne la saturation du transistor, ce qui peut prendre un temps considérable à récupérer. Essayez d'utiliser des circuits anti-saturation, comme une pince boulangère, ou abaissez la tension d'entrée.

Bart
la source
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Bon - vous pouvez peut-être éduquer OP (et n'importe qui d'autre) un peu plus sur la transition de la saturation à la coupure et pourquoi cela prend du temps. Et comment une pince Baker aide à limiter la profondeur de saturation de l'appareil. Cela en ferait une bonne réponse.
efox29
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Ou augmenter la résistance de base?
RoyC
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@RoyC J'y ai pensé mais j'ai finalement décidé que ce n'était pas un bon design. Il faudrait trouver une résistance qui polarise la base avec la bonne quantité de courant qui, multipliée par hfe, tomberait suffisamment sur R3 pour balancer la sortie "bas" mais pas tant que pour saturer le BJT. Concevoir pour un hfe spécifique n'est pas une bonne pratique.
jalalipop
D'accord, mais je voudrais quand même concevoir pour un minimum de HFE spécifié.
RoyC
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@RoyC - Bien sûr, mais si vous concevez pour une saturation limite au minimum hfe, tout transistor avec plus que minimum (et la plupart sont beaucoup mieux) ira en saturation, ce qui va à l'encontre du point. Plus le transistor est meilleur que le minimum, plus le résultat est mauvais. Et oui, il y a des degrés de saturation, mais le point demeure.
WhatRoughBeast
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J'ai eu un problème similaire, causé par la mise en saturation du transistor comme mentionné par Bart.

Parce que j'avais déjà les PCB, ajouter un circuit anti-saturation aurait été difficile. Au lieu de cela, j'ai remplacé la résistance de base, à l'origine 1 kohm, par une résistance de 10 kohm avec 1 condensateur nF en parallèle. Le condensateur fournit une pointe de courant pour changer rapidement la tension de base.

jpa
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Je suis sur le même bateau ici. J'ai fini par contourner complètement ce circuit car il n'était pas nécessaire sur la carte, mais faire ce que vous avez dit (avec 200kΩ et 25pf dans mon cas) donne en fait des performances assez solides, bien qu'avec un certain dépassement noueux. Toujours cool!
jalalipop
Pour en ajouter un peu plus, afin d'extraire les charges de la base, lorsque le signal de commande passe brusquement de l'état, le condensateur momentané fait apparaître une impulsion négative à la base du transistor. Cela attire toutes les charges hors de la base, ce qui oblige le transistor à se couper plus rapidement que de laisser les charges trouver leur propre sortie.
efox29