上期從三極管放大的角度來(lái)分析了三極管開(kāi)關(guān)電路的由來(lái),并且將輸入信號(hào)頻率提高后,引發(fā)了輸出信號(hào)延遲的現(xiàn)象,造成開(kāi)關(guān)速度慢。這期重點(diǎn)分析這種現(xiàn)象的由來(lái),以及如何消除這種現(xiàn)象。
關(guān)鍵詞:開(kāi)關(guān)速度慢;
雖然還沒(méi)有開(kāi)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(méi)有對(duì)其參數(shù)進(jìn)行分析!
01開(kāi)關(guān)速度慢的原因
1.1、仿真電路結(jié)構(gòu)
圖1-1是系統(tǒng)仿真電路圖:
圖1-1 系統(tǒng)仿真電路
1.2、仿真波形分析
現(xiàn)象:
圖1-2是圖1-1的電路輸入100KHz、0V/+3V方波時(shí)的輸入輸出波形。當(dāng)輸入信號(hào)從0V變化到+3V時(shí),晶體管立即由截止變化到導(dǎo)通狀態(tài),輸出信號(hào)也應(yīng)立即響應(yīng),從+
5V變化到0V。但是,輸入信號(hào)從0V變化到+3V時(shí),晶體管從導(dǎo)通狀態(tài)變化到截止?fàn)顟B(tài)時(shí)卻花費(fèi)了一些時(shí)間,輸出信號(hào)從從0V變化到+5V時(shí)滯后了3.34us。
原因:
晶體管處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)有基極電流流過(guò),所以在基區(qū)內(nèi)積累有電子,因此,在這種狀態(tài)下即使輸入信號(hào)變成了0V,基區(qū)中的電子并不能立即消失(電荷存儲(chǔ)效應(yīng))。而且在基極限流電阻R1的作用下,也不能立即從基區(qū)取出全部電子,這就造成時(shí)間滯后的原因,在開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器之類使負(fù)載告訴開(kāi)關(guān)的應(yīng)用電路中,這種時(shí)間滯后是非常不利的。
圖1-2 輸處信號(hào)出現(xiàn)延遲
02提高開(kāi)關(guān)速度
使用晶體管開(kāi)關(guān)時(shí),上述圖1-1所示的開(kāi)關(guān)速度往往不能滿足要求,許多應(yīng)用需要更高的開(kāi)關(guān)速度,這里就需要提高速度的基本技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn),這里注重分析兩種提高開(kāi)關(guān)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(lián)小容量電容器的電路。這樣,當(dāng)shuru
信號(hào)上升、下降時(shí)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(dǎo)通狀態(tài)變化到截止?fàn)顟B(tài)時(shí)能夠迅速?gòu)幕鶇^(qū)取出電子(因?yàn)殡娮鑂1被旁路),消除開(kāi)關(guān)的時(shí)間滯后,這個(gè)電容器的作用是提高開(kāi)關(guān)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(hào)與輸出信號(hào)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(jīng)看不到圖1-2中的時(shí)間滯后,圖1-5中還看的不很清楚,實(shí)際上晶體管由截止?fàn)顟B(tài)到導(dǎo)通狀態(tài)的時(shí)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(guò)觀測(cè)實(shí)際電路的開(kāi)關(guān)波形來(lái)決定。對(duì)一般的晶體管來(lái)說(shuō),容量約為數(shù)十皮法至數(shù)百皮法。
下一期將分析肖特基鉗位用來(lái)提高晶體管開(kāi)關(guān)速度!
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