Ayudar a la comprensión de prácticas transistor consideraciones?

Question

Así que lo primero, lo siento si puedo hacer algunas suposiciones incorrectas o declaraciones. Si lo hago, sólo me corrija y perdona mi ignorancia.

Parece que todo lo que me han enseñado hasta ahora en las clases acerca de los transistores y circuitos CMOS utiliza un modelo idealizado de los conceptos a través de, pero todavía me siento como yo no tengo las herramientas para el diseño de un circuito para mí, donde ciertos parámetros no son proporcionados a mí de antemano. Voy a tratar de enumerar exactamente qué es lo que no entiendo:

1. ¿Cómo puedo decidir el tiempo de las variables de un circuito de puesta en marcha? Entiendo su aplicación específica, pero ¿cómo puedo saber si debo elegir componentes con valores relativamente bajos de retraso o si me pueden darse el lujo de alto retrasos? ¿Cómo cuantificar mi requerimientos de retraso? Tal vez voy a empezar con, digamos, lo que yo quiero que mi rendimiento sea en el circuito de salida, y trabajar hacia atrás para que el transistor nivel?
2. Relacionadas con la cosa de tiempo, ¿cómo puedo saber a qué escala que debo usar para mi transistores? Mi suposición es su combinación de algunos de espacio disponible, costo monetario, y el retraso de las tolerancias necesarias para la aplicación. Parece un montón de cosas para hacer malabares. ¿Existen reglas para determinar esto?
3. Por último, ¿qué acerca de los efectos no ideales como entrada de la capacitancia? Me parece que se me acaba de utilizar esto como una guía para asegurarse de que mi deseada de la frecuencia de reloj no sufre atenuación severa de parásitos efectos. O ¿es que esas no ideal, efectos, tienen una muy diferente papel en la elección de los parámetros del circuito?

Creo que cada punto está relacionado con el suficiente orden de hacer sólo una pregunta, aunque me puede dividir esto en varias preguntas resulta cada punto requiere explicación más profunda de lo que yo pensaba inicialmente.

Gracias de antemano por cualquier ayuda que pueda ofrecer.

Answer 1

Bienvenido al mundo real de los EE. Mucho de lo que vamos a hacer es partir de la experiencia se basa en la sólida enseñanzas teóricas.

Como usted sospecha que en su primer punto, puesto de trabajo número uno es para concretar EXACTAMENTE lo que usted quiere que su circuito de hacer, como lo de las tolerancias de que usted puede aceptar. Tener ese conocimiento en la mano le da la oportunidad de seleccionar las tecnologías apropiadas y el diseño de sus circuitos potencialmente conforme a su especificación.

Siempre que sea posible el uso de herramientas de simulación para verificar que los circuitos de hecho, hacer lo que usted espera y, finalmente, construir prototipos y verificar en la realidad. Cuando sea necesario cambiar o mejorar su diseño, según corresponda.

Cuando se trata de seleccionar partes concretas de hecho puede ser un montón de pelotas para hacer malabares. A veces es fácil, sólo puede ser una parte que hace el trabajo, otras veces las opciones son tan amplias que usted necesita para encontrar uno que funcionalmente obras para su requisito y es aceptable en el costo, etc. y sólo tiene que ir con ella.

En cuanto a la más extrema de las características. La cosa aquí es reconocer cuando usted está dirigiendo en dragon territorio. A continuación, pasar el tiempo extra en esas áreas, y / o conseguir la ayuda de alguien con más experiencia del diseñador.

Answer 2

¿Cómo puedo decidir el tiempo de las variables de un circuito de puesta en marcha? Yo entender su aplicación específica, pero ¿cómo puedo saber si debo elija los componentes con relativamente baja de retardo o si me pueden permitirse un los retrasos? ¿Cómo cuantificar mi requerimientos de retraso? Tal vez voy a empezar con, decir, qué quiero hacer con mi rendimiento para estar en la salida del circuito, y el trabajo hacia atrás para que el transistor nivel?

Dentro de la ingeniería eléctrica, hay muchos sub-disciplinas. Algunos de estos pueden ser abordados en las clases de tomar, algunos de ellos sólo tienes que aprender tú mismo a través de la experiencia y/o auto-enseñanza. Las respuestas a estas preguntas vienen a menudo con conocimientos específicos de la aplicación.

Por ejemplo, una de estas disciplinas es el acondicionamiento de señales analógicas. No todo lo bueno EEs están bien versados en esto, y algunos son expertos analógico diseñadores que saben las respuestas a todas sus preguntas cuando se trabaja con BJTs y op-amps, pero no puede responder fácilmente cuando se llega a la alta velocidad de los circuitos digitales. La forma en la que habla de retrasos parece implicar un contexto digital, pero si usted tiene demasiado de cambio de fase (phase shift es un tipo de retraso!) en el bucle de realimentación de un amplificador (mientras que la ganancia es >1), el amplificador va a oscilar.

Una vez que usted consiga un tipo específico de circuito para el diseño, también habrá la literatura con "ejemplos". Mira a cualquier potencia de conmutación de la fuente de hoja de datos de ejemplo. He aquí un azar de la hoja de datos para mirar http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/8711f.pdf, que tiene un montón de circuitos de aplicación que le dará un punto de partida para la selección de los componentes y así como el diseño de la PCB consideraciones.

Relacionadas con la cosa de tiempo, ¿cómo puedo saber a qué escala que debo utilizar para mi transistores? Mi suposición es su combinación de algunos de los espacio, costo monetario, y el retraso de las tolerancias necesarias para el aplicación. Parece un montón de cosas para hacer malabares. Son existen reglas para determinar esto?

Otro ejemplo. Tras la conmutación de la fuente de alimentación de tema, cuando la selección de un MOSFET como interruptor de la fuente de energía, normalmente, desea utilizar un MOSFET que se comercializan específicamente para este propósito, que significativamente reduce su búsqueda y le ayuda en la búsqueda para determinar cuál de las decenas de parámetros que describen el transistor son relevantes para su aplicación.

Por último, ¿qué acerca de los efectos no ideales como entrada de la capacitancia? Parece como me gustaría que sólo tiene que utilizar esto como una guía para asegurarse de que mi reloj deseada frecuencia no sufre atenuación severa de parásitos efectos. O ¿es que esas no ideal, efectos, tienen una muy diferente papel en la elección de parámetros para el circuito?

De nuevo, este conocimiento se adquiere con la experiencia, hablar con la gente con más experiencia que usted, la lectura de las hojas de datos, etc.

Para abordar capacidad parásita específicamente, aquí están algunas cosas a considerar:

1. Capacidad parásita ralentiza los tiempos de conmutación, lo que puede dar lugar a innecesarias aumento de la utilización de la energía.

2. Cualquier pin de salida es la conducción de la entrada con la capacidad parásita debe ser capaz de suministrar suficiente corriente para la carga de la capacitancia con la suficiente rapidez. Esta es la razón por la que nosotros tenemos de estas cosas llamadas "puerta de los conductores". Porque un poco de MCU pin GPIO no está equipado para manejar la tarea de la conducción de la gran capacitancia de un transistor de potencia de la puerta. A ver ¿Cuál es el propósito de "MOSFET" controlador IC .

3. Capacitancias (parásitas o de otro tipo) puede trabajar con inductancias (parásitas o de otra manera) a causa de su señal digital cambia a "anillo" o "rebasamiento", que es malo para la integridad de la señal y puede incluso dañar los componentes. Este tipo de problema es a menudo mejor considerado en términos de líneas de transmisión y de igualación de impedancia en lugar de hablar acerca de capacitancias e inductancias.

Answer 3

Demoras de hasta usted para decidir lo que es tolerable.

Esto puede ser cuestión de segundos para una relajación CMOS disparador de Schmitt Oscilador a picosegundos para una alta velocidad complementario controlador de puente o en el modo de corriente de la lógica.

El diseño de la lógica debe evitar una condición de carrera simultánea entradas de conmutación causando un metaestable o falla de la condición, para peor de los casos min/max retrasos en la materia.

Los retrasos en la complementaria los conductores de alimentación debe evitar disparar a través de un cortocircuito en el suministro de rieles, por lo que deadtime dealy de control es crítico con muy baja RdsOn en los FETs o IGBT de los conductores o de baja Rce en BJT.

Sin embargo, en cada CMOS de la familia, la tensión de puerta y RdsOn es controlado cuidadosamente para limitar el suministro de corriente de drenaje durante la salida de la transición, que van desde ~300 ohmios en 4xxx CMOS a ~25 Ohmios en 74ALCxxx de la serie para el conductor de la impedancia. De nuevo la N y Pch dispositivos están diseñados para ser emparejados y más simétrica salidas.

La impedancia de salida de los controladores anteriores pueden utilizarse para estimar los tiempos de subida de cargas capacitivas como son lineales dispositivos durante la transición intervalo mediante RC valores para los valores asintóticos afectados por la carga de C en los cables , las huellas o definido cargas. con pF/m los valores de etc.