上期從三極管放大的角度來分析了三極管開關電路的由來,并且將輸入信號頻率提高后,引發了輸出信號延遲的現象,造成開關速度慢。這期重點分析這種現象的由來,以及如何消除這種現象。
關鍵詞:開關速度慢;
雖然還沒有開始三極管放大電路的講解,但是這里只引用其放大的作用,并沒有對其參數進行分析!
01開關速度慢的原因
1.1、仿真電路結構
圖1-1是系統仿真電路圖:
圖1-1 系統仿真電路
1.2、仿真波形分析
現象:
圖1-2是圖1-1的電路輸入100KHz、0V/+3V方波時的輸入輸出波形。當輸入信號從0V變化到+3V時,晶體管立即由截止變化到導通狀態,輸出信號也應立即響應,從+
5V變化到0V。但是,輸入信號從0V變化到+3V時,晶體管從導通狀態變化到截止狀態時卻花費了一些時間,輸出信號從從0V變化到+5V時滯后了3.34us。
原因:
晶體管處于導通狀態時有基極電流流過,所以在基區內積累有電子,因此,在這種狀態下即使輸入信號變成了0V,基區中的電子并不能立即消失(電荷存儲效應)。而且在基極限流電阻R1的作用下,也不能立即從基區取出全部電子,這就造成時間滯后的原因,在開關調節器之類使負載告訴開關的應用電路中,這種時間滯后是非常不利的。
圖1-2 輸處信號出現延遲
02提高開關速度
使用晶體管開關時,上述圖1-1所示的開關速度往往不能滿足要求,許多應用需要更高的開關速度,這里就需要提高速度的基本技術進行試驗,這里注重分析兩種提高開關速度的方法:使用加速電容、使用肖特基鉗位。
1.1、使用加速電容
圖1-3是給基極限流電阻R1并聯小容量電容器的電路。這樣,當shuru
信號上升、下降時能夠使R1電阻瞬間被旁路并提供基極電流,所以在晶體管由導通狀態變化到截止狀態時能夠迅速從基區取出電子(因為電阻R1被旁路),消除開關的時間滯后,這個電容器的作用是提高開關速度,所以稱為加速電容。
圖1-3 加速電容
圖1-4是給圖1-1電路加入加速電容的仿真電路:
圖1-4 加入加速電容電路
其示波器XSC1采集的輸入信號與輸出信號波形如圖1-5所示:
圖1-5 加入加速電容的輸出波形
從圖1-5可以看出由于加速電容的作用,已經看不到圖1-2中的時間滯后,圖1-5中還看的不很清楚,實際上晶體管由截止狀態到導通狀態的時間也縮短了,由于所使用的晶體管以及基極電流、集電極電流值等因素,加速電容的最佳值是各不相同的,因此,加速電容的值需要通過觀測實際電路的開關波形來決定。對一般的晶體管來說,容量約為數十皮法至數百皮法。
下一期將分析肖特基鉗位用來提高晶體管開關速度!
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