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三极管输出波形改善

三极管输出电压波形整定问题是三极管电路中常见的问题,三极管非理想的开关特性导致三极管在高低电平切换过程中上升沿和下降沿不可避免,在对上升沿/下降沿有严格要求的电路中(后级逻辑电路),三极管输出电压波形需要严格要求。

输入高电平时,三极管进入放大区,然后饱和区;输入低电平时,三极管先出饱和区,再进放大区,最后进截止区,最浪费时间的是出饱和区,约占总沿时间的70%,所以解决下降沿的最佳办法是不让三极管进饱和区。可参考数电课本74S系列。

要提高输出脉冲的前后沿速度,就要加大激励信号,又要避免晶体管深饱和造成存储延迟,于是:

1.用电容加速,只在前后沿大激励,即提高了沿的速度,又不至深饱和;

2.增大脉冲强度,提高沿的速度, B-E间加二极管箝位来避免深饱和(也相当于给三极管节省了从深饱和退出的时间,使整个导通→截止的变化曲线平移提前了)。

要想让输出的矩形波下降沿变陡直,就要让饱和的晶体管快速截止。一种方法是在输入处于下降沿时,让基极接地。这种电路适合饱和程度不是很高的电路。别一方法,是在输入的下降沿时,加一个负电压给基极,以便迅速中和基区中的多数载流子。这种适合深度饱和的电路。

下面简单列举几个常用的波形整定方法。

1.加速电容

三极管输出波形改善

三极管输出波形改善

三极管输出波形改善

加速电容构成微分电路,利用电容两端电压不能突变的特性让输入瞬间的变化量直接引入到三极管基极,用过冲加快三极管的状态变化。等过渡过程结束后又回归到两个电阻的直流分压,所以电容不影响饱和深度。加速电容的方法改善的是放大区时间。

2.减小基级电阻

原理就是增大开通关断过程中的电流,从而加速充放电的速度。

3.基级电阻上并联二极管

三极管输出波形改善

Rs从0变到2K的上升沿和下降沿的变化

参考驱动电路,加速放电过程,这种方法只能改善下降沿。

4.使用放大系数更大的三级管

三极管输出波形改善

三极管输出波形改善

三极管输出波形改善

这个波形不太好设置,因为与特性相关很大,在项目中我们就遇到了这个问题,特性差的时候波形上升沿很慢,更改更大放大系数管子后波形明显变好。

关于肖特基箝位

有肖特基箝位

三极管输出波形改善

无肖特基箝位

三极管输出波形改善