Transistor S8050 D 331 a 1MHz

Em primeiro lugar, deixe-me dizer, não tenho muito conhecimento sobre os transistores nos circuitos. Estou tendo um transistor S8050 D 331, e ele está conectado como no esquema abaixo. O problema que estou tendo é quando aplico o sinal de onda quadrada de entrada acima de 300 KHz. O transistor não está seguindo tão rápido. Isso é normal? Na folha de dados, ele diz frequência de transição de 150 MHz.

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Saída a 100 kHz do sinal de entrada:

Saída a 300 kHz do sinal de entrada:

Saída a 500 kHz do sinal de entrada:

Há duas coisas acontecendo aqui: a velocidade de desligamento do transistor e o tempo de subida no final de um resistor com capacitância parasita.

Os BJT desligam lentamente, principalmente quando saem da saturação. O circuito que dirige a base pode ajudar com isso de duas maneiras. Ele pode evitar conduzir o transistor para a saturação, e pode ativar ativamente a base baixa, não apenas deixá-la flutuando, para desligar o transistor.

Uma maneira de evitar a saturação é desviar o transistor para perto do meio de sua faixa de operação e, em seguida, alimentar um sinal forte o suficiente para fazer com que a saída se aproxime, mas não atinja o limite inferior. Outra maneira é um diodo Schottky da base ao coletor. Isso extrai corrente da base que, de outra forma, saturaria o transistor quando o coletor ficar muito baixo.

Para diminuir o efeito da capacitância parasitária, use uma impedância tão baixa quanto você deseja gastar corrente. Por exemplo, você pode diminuir os valores do resistor em um fator de 10 e depois aumentar a corrente do transistor em um fator de 10 para terminar com a mesma tensão? Se sim, tente isso.

O que eles disseram,

MAS

O "tempo de espera" parece ser cerca de 1/3 de um microssegundo ou mais. Isso significa que, com uma impedância efetiva de aproximadamente 1000 ohms, a capacitância efetiva é C ~~~ = T / R = 0,3 x 10 ^ -6 / 1000 = ~ 300 pF. Saber como o seu circuito foi construído e o modelo da sua sonda de osciloscópio e suas configurações se tornam relevantes nesse tipo de nível de capacitância. Se a construção é conectada, por exemplo, em uma placa vero ou em uma placa de ensaio, se você está usando "bits de fio" ou sondas de 100 MHz ou ...? como as sondas e a marca e modelo do osciloscópio PODEM importar. É provável que o circuito em si esteja inundando todos esses efeitos, mas eles começam a se tornar potencialmente significativos nesse nível.

Quais são as configurações horizontal (base do tempo - us / divisão) e vertical (amplitude V / divisão) em cada caso?
Você os alterou entre os resultados exibidos? (Horizontal = sim !, vertical = talvez. Veja abaixo).

As fotos são úteis e mostram muito bem o que está acontecendo E que você está se enganando parcialmente e talvez seus espectadores pelo que mostra.
Quando você muda do sinal de 100 kHz para o sinal de 500 kHz, a forma de onda ocupa 2 divisões nos dois casos. Isso significa que você alterou a base de tempo por um fator de 5, de 5 uS / divisão para 1 uS / divisão. Isso significa que a forma de onda crescente na primeira foto é 5 vezes mais lenta do que é aparente ao fazer comparações visuais. Isso faz a diferença quando você está tentando descobrir quais efeitos estão realmente acontecendo e onde estão ocorrendo.

Além disso, parece que você alterou a escala vertical também, com mais sensibilidade na última foto em comparação com a primeira, para que pareça mais alta. Porém, essa diferença pode ser explicada pela calibração da sua sonda.

Você calibrou sua ponta de prova do osciloscópio?
Se você aplicar uma onda quadrada de baixa frequência "perfeita" à sua sonda, como normalmente está disponível em um pino de calibração no painel frontal do osciloscópio, ela aparece como uma onda quadrada perfeita ou possui uma borda arredondada?
Se a sonda não permitir exibir uma resposta de onda quadrada a uma onda quadrada de baixa frequência, mascarará os resultados em frequências mais altas. A maioria das sondas boas (ou semi-boas) tem um parafuso de ajuste no lado que permite conectá-las a uma fonte de forma de onda "conhecida" e ajustá-lo até que uma forma de onda quadrada seja aplicada.
Embora isso possa parecer um pouco trapaceiro (tornando a forma de onda quadrada, independentemente), é uma operação válida desde que a forma de onda seja quadrada.

E também - você não mostra a fonte de acionamento na base do transistor, e isso importa. Você normalmente usa um resistor de acionamento de uma fonte de talvez 5 volts, e esse valor do resistor pode fazer uma imensa diferença no resultado. Muitas vezes, é possível obter uma melhoria substancial na resposta de freqüência adicionando um "capacitor de aceleração" no resistor do inversor. ao desligar a base, esse capacitor atua como um divisor em conjunto com a capacitância da base para desviar efetivamente a descarga resistiva lenta com um passo de tensão capacitiva. Adicionar um capacitor abaixo de 100 pF a talvez 1 nF através (em paralelo com) do resistor do inversor pode fazer uma diferença significativa.

Você está saturando isso. Reduza a corrente da base aumentando o resistor entre "Sinal de entrada" e a base, de modo que a corrente da base esteja em algum lugar a menos de 10% da corrente do coletor - tente Ic / 20. Um truque é então adicionar um diodo schottky da base ao coletor, para roubar o transistor da corrente da base quando Vc <Vb. Consulte estas perguntas e respostas para obter mais informações.

A primeira razão para o mau desempenho que você está enfrentando é o que os outros já disseram: Você está saturando o transistor.

Outra razão é que você está usando um resistor de coletor muito alto. Leia a folha de dados do seu transistor. Você verá um circuito de teste prático para testar o desempenho de comutação do transistor. Você provavelmente verá um resistor de coletor muito pequeno nesse circuito; tipicamente 150$\Omega$. Quanto maior o resistor do coletor que você conectar, menor será a resposta de comutação. Esses transistores rápidos são realmente rápidos, mas se você fornecer corrente de coletor suficiente a eles.

Se você deseja obter um desempenho de comutação rápido, por outro lado, não deseja desperdiçar energia em um pequeno resistor de coletor, sugiro que você use a estrutura do pólo de totem ou uma porta lógica.