10 votos

¿Por qué mi base NPN tarda tanto en apagarse?

El circuito a continuación es tan simple como puede ser, pero no se comporta como espero. V3 es una onda cuadrada de 3.3Vpp que va a la base del transistor, por lo que esperaría ver que V_Out esté alto cuando V3 esté bajo y viceversa. Básicamente un circuito de inversión.

Más importante aún, esperaría que este circuito fuera lo suficientemente rápido para seguir la onda cuadrada de 400 kHz. Un 2222 podría tener 25 pf de capacitancia en su entrada, lo que da un constante de tiempo de 25 ns con R2.

esquemático

simular este circuito – Esquemático creado usando CircuitLab

Sin embargo, en la simulación veo que V_Base tarda un tiempo en reaccionar en el flanco descendente de V_In:

V_In y V_Base

Desafortunadamente, esto parece mantener a V_Out encendido por mucho más tiempo del que me gustaría. Vea V_In graficado contra V_Out (teniendo en cuenta la inversión):

V_In y V_Out

Puedo mejorar la "extensión" disminuyendo R2 o R3 y acelerando el circuito, pero desde un punto de vista de primer orden no veo por qué debería hacerlo. Tampoco entiendo por qué solo un flanco es lento. ¿La capacitancia base-emisor de Q1 podría explicar esto? ¿Hay algún efecto de segundo orden que me esté perdiendo?


P.D. Sé que es extraño tener un circuito de emisor común donde el transistor base es más pequeño que el transistor emisor. Solo llamemos a esto un ejercicio académico.

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¿Cuál es el nivel superior del voltaje de entrada? Supongo que el transistor se impulsa a la saturación, lo cual puede llevar algún tiempo considerable en recuperarse. ¿Has intentado usar circuitos anti saturación, como por ejemplo, un clamp baker?

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Tu pico a pico de 3.3V parece más bien de 6.6V para mí.

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@Finbarr Tienes razón, en mi prisa cometí un error en la transferencia esquemática. Arreglado, gracias.

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Bart Puntos 11

El voltaje pico de entrada de 3.3 V lleva al transistor a saturación, lo que puede tardar considerable tiempo en recuperarse. Intenta usar circuitos anti-saturación, como un clamp de baker, o reduce el voltaje de entrada.

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Bueno - tal vez puedas educar a OP (y a cualquier otra persona) un poco más sobre la transición de la saturación al corte y por qué tarda tanto. Y cómo una abrazadera Baker ayuda a restringir lo profundo que el dispositivo entra en la saturación. Eso haría de esta una buena respuesta.

1 votos

¿O aumentar la resistencia base?

1 votos

@RoyC Pensé en eso, pero en última instancia decidí que no es un buen diseño. Tendrías que encontrar una resistencia que polarice la base con la cantidad correcta de corriente que, multiplicado por hfe, caería lo suficiente a través de R3 para llevar la salida "baja" pero no tanto como para saturar el BJT. Diseñar para un hfe específico no es una buena práctica.

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Paul Puntos 101

Tuve un problema similar, causado por llevar el transistor a saturación como mencionó Bart.

Dado que ya tenía las PCBs, agregar un circuito antisaturación hubiera sido difícil. En su lugar, reemplacé la resistencia base, originalmente de 1 kohm, con una resistencia de 10 kohm y un capacitor de 1 nF en paralelo. El capacitor proporciona un pico de corriente para cambiar rápidamente el voltaje base.

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Estoy en la misma situación. Terminé evitando por completo este circuito ya que no era necesario en la placa, pero haciendo lo que dijiste (con 200k y 25pf en mi caso) realmente ofrece un rendimiento bastante sólido, aunque con algo de sobretensión espantosa. ¡Todavía genial!

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Para agregar un poco más, para sacar las cargas de la base, cuando la señal de conducción cambia abruptamente de estado, el capacitor momentáneamente hace que aparezca un pulso negativo en la base del transistor. Esto atrae todas las cargas de la base, haciendo que el transistor se corte más rápido en lugar de permitir que las cargas encuentren su propio camino hacia afuera.

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