Transistor S8050 D 331 a 1MHz

Question

En primer lugar déjame decirte que no tengo mucho conocimiento sobre los transistores en los circuitos. Tengo un transistor S8050 D 331, y está conectado como en el esquema de abajo. El problema que tengo es cuando aplico una señal cuadrada de entrada por encima de 300 KHz. El transistor no sigue ese ritmo tan rápido. ¿Es eso normal? En la hoja de datos dice una frecuencia de transición de 150 MHz.

simula este circuito – Esquema creado usando CircuitLab

Salida a 100 kHz de la señal de entrada:

Salida a 300 kHz de la señal de entrada:

Salida a 500 kHz de la señal de entrada:

Answer 1

Lo que dijeron,

Pero

El "tiempo de subida" parece ser de alrededor de 1/3 de microsegundo o más. Esto significa que con una impedancia efectiva de ALREDEDOR de 1000 Ohms, entonces la capacitancia efectiva es C ~~~= T/R = 0.3 x 10^-6/1000 =~ 300 pF. Sabiendo cómo fue construido tu circuito y el modelo de tu sonda de osciloscopio, así como sus ajustes, son relevantes en este nivel de capacitancia. Si la construcción es cableado duro en, por ejemplo, placa de veroboard o en una breadboard, si estás usando "pedacitos de cable" o sondas de 100 MHz o ...? como sondas y la marca y modelo del osciloscopio todo podría importar. Es probable que el circuito en sí esté abrumando todos estos efectos, pero comienzan a ser potencialmente significativos a este nivel.

¿Cuáles son los ajustes horizontales (base de tiempo - uS/división) y verticales (amplitud V/división) en cada caso?
¿Los cambiaste entre los resultados mostrados? (Horizontal = sí!, vertical = quizás. Ver abajo).

Las fotos son útiles y hacen un buen trabajo mostrándonos lo que está sucediendo Y que te estás engañando parcialmente a ti mismo y tal vez a tus espectadores por lo que muestras.
Cuando cambias de la señal de 100 kHz a la señal de 500 kHz, la forma de onda ocupa 2 divisiones en ambos casos. Esto significa que has cambiado la base de tiempo por un factor de 5, de 5 uS/división a 1 uS/división. Esto significa que la forma de onda ascendente en la primera foto es 5 veces más lenta de lo que aparenta al hacer comparaciones visuales. Esto marca la diferencia cuando estás tratando de descubrir qué efectos están realmente sucediendo y dónde ocurren.

También parece que has cambiado la escala vertical también, con más sensibilidad en la última foto en comparación con la primera para que parezca más alta. Pero, esta diferencia puede explicarse por la calibración de tu sonda.

¿Has calibrado tu sonda de osciloscopio?
Si aplicas una cuadrada de baja frecuencia "perfecta" a tu sonda, como a menudo está disponible en un pin de calibración en el panel frontal de tu osciloscopio, ¿aparece como una cuadrada perfecta, o tiene un borde redondeado?
Si la sonda no te permite mostrar una respuesta de cuadrada a una cuadrada de baja frecuencia entonces enmascara los resultados a frecuencias más altas. La mayoría de las sondas buenas (o medianamente buenas) tienen un tornillo de ajuste en el lado que te permite conectarlas a una fuente de onda cuadrada "conocida" y ajustar el tornillo hasta que se aplique una onda cuadrada.
Aunque esto puede parecer algo tramposo (haciendo que una forma de onda parezca cuadrada por fuerza) es una operación válida siempre y cuando la forma de onda sea de hecho cuadrada.

Y también - no muestras la fuente de conducción en la base del transistor, y es importante. Normalmente utilizarás una resistencia de conducción desde una fuente de tal vez 5 voltios, y este valor de resistencia puede hacer una inmensa diferencia en el resultado. A menudo se puede obtener una mejora sustancial en la respuesta en frecuencia agregando un "condensador de aceleración" a través de la resistencia de conducción. Al apagar la base este condensador actúa como un divisor junto con la capacitancia de base para desviar efectivamente la descarga lenta resistiva con un paso de voltaje capacitivo. Agregar un condensador de menos de 100 pF a tal vez 1 nF alrededor (en paralelo con) de la resistencia de conducción puede hacer una diferencia significativa.

Answer 2

Aquí hay dos cosas sucediendo, la velocidad de apagado del transistor y el tiempo de subida al final de una resistencia con capacitancia parásita.

Los BJT se apagan lentamente, especialmente al salir de la saturación. El circuito que alimenta la base puede ayudar en esto de dos maneras. Puede evitar que el transistor entre en saturación y puede conducir activamente la base hacia abajo, no solo dejarla flotando, para apagar el transistor.

Una forma de evitar la saturación es polarizar el transistor cerca del medio de su rango de operación, luego alimentar una señal lo suficientemente fuerte como para llevar la salida cerca, pero no hasta, del límite inferior. Otra forma es un diodo Schottky de la base al colector. Esto extrae corriente de la base que de otra manera saturaría el transistor cuando el colector baja demasiado.

Para disminuir el efecto de la capacitancia parásita, utilice la menor impedancia por la que esté dispuesto a gastar corriente. Por ejemplo, ¿puede disminuir los valores de resistencia en un factor de 10 y luego aumentar la corriente del transistor en un factor de 10 para terminar con el mismo voltaje? Si es así, inténtelo.

Answer 3

Lo estás saturando. Reduce la corriente base aumentando la resistencia entre la "Señal de entrada" y la base, de manera que la corriente base sea inferior al 10% de la corriente del colector - intenta con Ic/20. Un truco es entonces añadir un diodo Schottky de la base al colector, para robar la corriente base al transistor cuando Vc < Vb. Consulta esta pregunta y respuesta para más información.

Answer 4

La primera razón por la mala actuación que estás experimentando es lo que otros ya han dicho: estás saturando el transistor.

Otra razón es que estás usando un resistor de colector muy alto. Lee la hoja de datos de tu transistor. Verás un circuito de prueba práctico para probar el rendimiento de conmutación del transistor. Probablemente verás un resistor de colector muy pequeño en ese circuito; típicamente 150\$\Omega\$. Cuanto mayor sea el resistor de colector que conectes, peor será la respuesta de conmutación que obtendrás. Esos transistores rápidos son realmente rápidos, pero si les das suficiente corriente de colector.

Si quieres obtener un rendimiento de conmutación rápido, por otro lado, y no quieres desperdiciar energía en un resistor de colector pequeño, te sugiero que uses una estructura de tótem o una compuerta lógica en su lugar.