Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Tranzystor RF Ic=300mA, zbyt wolny czas reakcji tranzystora ton i toff

15 Lut 2013 15:12 3813 26
  • Poziom 15  
    Witam!
    Potrzebuję kluczować przebieg o częstotliwości 1MHz z wyprowadzenia procesora. Przez kolektor ma płynąć około 210 mA. Próbowałem na BD137 i 2N4401, ale w obu przypadkach przebieg odbiegał od prostokąta(zbyt wolny czas reakcji tranzystora ton i toff). Możecie coś polecić? 1MHz ma iść na lampkę LED.
  • Poziom 15  
    Nie ma ton i toff.
  • Poziom 14  
    Ale jest ft . To jest parametr który mówi Ci jak szybko może pracować tranzystor przy danym wzmocnieniu :D
  • Poziom 15  
    Weźmy dla przykładu 2N4401 jest toff. Wedle ft=250M, hfe=100. 250/100=2,5 MHz. Więc powinien działać bez problemu z częstotliwościami 1MHz. Natomiast jego ts=230ns, czyli po zdjęciu sygnału z bramki trzyma jeszcze załączenie przez 230 ns. Połowa okresu 1MHz wynosi 500ns. Z tego zabrane jest 230 ns. Powoduje to, że mój idealny przebieg prostokątny robi się niesymetryczny.
    Nie wszystkie tranzystory bipolarne mają podany ten parametr- nie wiem, czy jest to pominięcie pewnych rzeczy przez producentów, czy też ten efekt nie występuję w nich?

    PS. Rozważ tą sytuację dla przebiegu 2 MHz. Tranzystor będzie ciągle zatkany.
  • Poziom 14  
    :) .Tu nie chodzi o hfe ale o wzmocnienie kus. Poczytaj o efekcie Millera.
  • Poziom 28  
    marnowak napisał:
    Witam!
    Potrzebuję kluczować przebieg o częstotliwości 1MHz z wyprowadzenia procesora. Przez kolektor ma płynąć około 210 mA. Próbowałem na BD137 i 2N4401, ale w obu przypadkach przebieg odbiegał od prostokąta(zbyt wolny czas reakcji tranzystora ton i toff). Możecie coś polecić? 1MHz ma iść na lampkę LED.


    Czy na lampce musi być prostokąt ?
  • Poziom 38  
    A MOSFET nie rozwiąże problemu ?
  • Poziom 15  
    Ma być modulacja ASK światła. Zapewne lepiej będzie dla odbiornika dekodować prostokąt(o ile wysłany prostokąt "światła" będzie zdekodowany także jako prostokąt).
  • Moderator Projektowanie
    Lampka zasilana 1MHz??
    Próbuj 2SC5706, 2SC5707 bardzo szybkie jak na te prądy, bardzo małe napięcie nasycenia, łatwe sterowanie z racji bardzo dużej bety.
    http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/sanyo/2SC5707.pdf
    http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/sanyo/ds_pdf_e/2SA2039.pdf
    Dostępne w sklepach, niezbyt drogie ok. 3 zł.
    ft niewiele mówi (albo i nic) o szybkości przełączania.
    Ewentualnie rozważ MOSFET-y, są szybkie typy, ale wówczas krótkie czasy zależą od stopnia sterującego, który musi dostarczyć duży prąd do przeładowania pojemności bramki.
  • Poziom 15  
    Mają storage time na poziomie 300 i 420 ns. Przypominam, że połowa okresu 1MHz ma 500 ns. Lampka byłaby w większości okresu włączona. Chodzi o to, że nie wiem jak zareaguje odbiornik przy niesymetrycznym wykresie.
  • Poziom 34  
    Trzeba zminimalizować wzmocnienie ,tak aby wysterować tranzystor prądowo.
    Znależć tranzystor o wzmocnieniu 30-50 i duzej Ft.
  • Poziom 26  
    Nie wiem czy dobrze wszystko rozumiem ale zrzucanie winy na tranzystor to nieporozumienie.
    2n4401 bez trudu przenosi prostokąt o zboczach poniżej 50ns. Czas magazynowania nośników nie musi mieć znaczenie.
    W tym przypadku problemem jest odpowiednie sterowanie bazy tranzystora.
    Nie można tego uzyskać wymaganych czasów przełączeń w aplikacji gdzie rezystor pomiędzy wyjściem procesora a baza tranzystora jest rzędu 1k,
    jak to jest typowo stosowane i najważniejsze, tranzystor wchodzi w nasycenie.
    Jeżeli nie dopuścimy do nasycenia, storage time nie ma z grubsza znaczenia.
    Ponadto rezystancja sterowania musi być z 10x niższa.
    Nie jest znany schemat i poziomy przełączeń ale zwykle daje sie zrobić za pomocą jednego (+dioda shottky) lub dwu tranzystorów odpowiednio szybki
    nienasycający się klucz.
    W tym przypadku lepszy byłby chyba 2n2222A.
  • Moderator Projektowanie
    KaW napisał:
    Trzeba zminimalizować wzmocnienie ,tak aby wysterować tranzystor prądowo.
    Znależć tranzystor o wzmocnieniu 30-50 i duzej Ft.

    To jakaś nowa teoria? Niższa beta oznacza szybsze przełączanie?
    ft nie na tu nic to rzeczy. Tranzystory BC też mają dużą ft.

    Kolego marnowak - tak, mają takie storage time, ale nie popatrzyłeś przy jakich prądach. Zobacz "Swicthing Time Test Circuit".
    Przy prądzie 300mA te czasy będą znacznie mniejsze.
    I dotyczy to sytuacji, gdy wprowadzasz tranzystor w głębokie nasycenie (Ic=20Ib), te tranzystory mają bardzo dużą betę i nawet przy Ic=50Ib są w nasyceniu.
    Ja rozumiem, że zależy Ci na nasyceniu tranzystora aby się nie grzał a lampka dostała jak największe napięcie (na tranzystorze jak najmniejsze Uce nas). Ale to są sprzeczne wymogi.
    Można próbować starego sposobu z szybką diodą Schottky (np. BAT85) włączoną w złącze B-C co zapobiegnie wejściu tranzystora w nasycenie, wtedy czas ts maleje kilkakrotnie. Ale to jest możliwe tylko z tranzystorami mającymi niskie Ucenas - np. wspomniany wyżej 2N4401 się nie nadaje. Już 2N2222 byłby lepszy, ale i on będzie wolniejszy od 2SC, czy BSX59-61.
    Ale 2SC5706/7 mają napięcie nasycenia bardzo małe - poniżej 0,1V, więc utrzymanie Uce=0,4V dzięki tej diodzie powiedzie sie bez problemu, i spowoduje, że tranzystor będzie jeszcze w obszarze pracy liniowej, nie nasyci się, szybko przełącza, a straty mocy wynikające z Uce są niskie.
    Rezystancja w bazie 10k byłaby zbyt duża (z powodu pojemności), 1k jest OK pod warunkiem, że dostarczy wymagany prąd bazy o wartości takiej aby tranzystor (bez diody Scottky) wchodził w nasycenie. Wstawienie diody spowoduje, że nadmiar prądu bazy zostanie przez diodę odprowadzony do kolektora zapobiegając wejściu tranzystora w nasycenie.
    Możesz jeszcze próbować starych BSX59-61 (BSXP59-61 prod CEMI), są szybkie.
    I nie znajdziesz lepszych (szybszych) tranzystorów bipolarnych, jedynie MOSFET-y będą szybsze, ale wymagają szybkich driverów.
  • Specjalista elektronik
    A czemu nie zastosować starych sztuczek z diodą Schottkiego i kondensatorem przyspieszającym?

    Tranzystor RF Ic=300mA, zbyt wolny czas reakcji tranzystora ton i toff

    Z kondensatorem przyspieszającym
    Tranzystor RF Ic=300mA, zbyt wolny czas reakcji tranzystora ton i toff

    Z kondensator plus dioda Schottkiego
    Tranzystor RF Ic=300mA, zbyt wolny czas reakcji tranzystora ton i toff
  • Moderator Projektowanie
    Masz rację - o diodzie Schottky piszę wyżej, a kompensacja opornika pojemnością to...taka oczywistość, że pominąłem.
    Rozumiem, że BC548 to tutaj jako przykład, nie rada do tego zastosowania. I nie tylko z powodu sporego prądu, ale i zbyt dużego Ucenas, no i BC nie nadaje się do szybkiego przełączania. Piszę o tym aby Kol. marnowak nie wziął tego przykładu dosłownie.
  • Poziom 15  
    Dziękuję za podpowiedzi. W symulacji wygląda, że wystarczy 2N4401 z BAS81 na baza kolektor (z tym, że w symulacjach zawsze wychodzi lepiej :)).

    Na pewno spróbuję sztuczki z diodą Schotky-ego. Jeśli mnie to nie zadowoli dodam i kondensator. U mnie rezystancja w kolektorze to około 70 Ohm (lampka 2W 12V).

    Mam jeszcze obawy co do działania układu odbiorczego. Zrobiłem małe testy na oscyloskopie. Puszczałem światłem prostokąt 100 kHz. Fotodioda BYP34 odbierała trójkąt o amplitudzie 5 mV. Do tego składowa stała z oświetlenia otoczenia między 200, a 300 mV w zależności od oświetlenia. Przy 5 kHz przebieg był wyraźny i niska składowa stała. W miarę wchodzenia na wyższe częstotliwości (powyżej 100kHz zabrakło mi mniejszego zakresu) przebieg zmienny malał, a składowa stała miała tą samą wartość. Wiem, że należy zrobić przetwornik prąd/napięcie, ale zastanawiam się, czy to polepszy wyrazistość sygnału zmiennego. Przy 1 MHz podejrzewam, że przebieg zmienny będzie(jeśli w ogóle będzie) rzędu kilku pV i zmiany oświetlenia zginą w składowej stałej będącej na poziomie 300 mV. Sądziłem, że za przetwornikiem dam filtrację i odseparowanie składowej stałej, ale nie wiem, czy odbieranie przez diodę sygnałów tak małych w porównaniu ze składową stałą umożliwi mi jakąkolwiek transmisję? Czy za przetwornikiem I/U mogę się spodziewać większego sygnału niż otrzymuję bezpośrednio na diodzie?
  • Poziom 34  
    Znalazłem coś co się może przyda -HT7939 .
  • Poziom 14  
    A może zmniejsz częstotliwość, już od 50hz nie widać migania :) Zmniejsz częstotliwość na kilka kHz (jeśli możesz).
  • Poziom 15  
    Benson000 napisał:
    A może zmniejsz częstotliwość, już od 50hz nie widać migania :) Zmniejsz częstotliwość na kilka kHz (jeśli możesz).


    Nie mogę. Chciałem puszczać 100kbit/s. Aby modulacja ASK miała sens przynajmniej 10 krotnie większej nośnej potrzebuję.
  • Poziom 15  
    Przebieg (trójkąt) na kolektorze nadajnika:
    Tranzystor RF Ic=300mA, zbyt wolny czas reakcji tranzystora ton i toff
    Rezystor 1k na bazie(wcześniej był 3,6k). Tranzystor 2N4401. Na bazie prostokąt 0-5V.
    Czy tu dioda Schmitta pomoże? Może być BAS81.

    W odbiorniku(za przetwornikiem I/U) sygnał (sinusoida) z odległości 20 cm:
    Tranzystor RF Ic=300mA, zbyt wolny czas reakcji tranzystora ton i toff
    Składowa stała duża. Zakładam, odfiltrowanie napięcia stałego w kolejnym stopniu. Czy tak mały sygnał nie będzie zbyt silnie zakłócony po wzmocnieniu(będzie jeszcze mniejszy, bo chcę, aby działało z 1m przynajmniej)? Wzmacniać chcę do 5V, potem dać detektor.

    Lampka LED wysyłająca sygnał (wymontowałem z niej Gretza z oczywistych powodów):
    Link
  • Moderator Projektowanie
    Na pewno nie dioda Schmitta.
    Nie wierz symulacjom. Do przełączania (zwłaszcza gdy chodzi o szybkie przełączanie) stosuj tranzystory dedykowane, czyli przełącznikowe - chociażby ten 2N2222, na pewno lepsze byłyby BSX59-61, czy 2SC.
    2N4401 to "general purpose" - czyli uniwersalny - do wszystkiego - czyli nie jest dobry do niczego.
    I poczytaj o sposobie z dioda Schottky, co jest warunkiem powodzenia (Ucenas<<Ube-Ud ), i dlaczego tak, i jakie to narzuca ograniczenia na tranzystor i diodę. Bo tak prosto to się da dla układów małej mocy (małe prądy - np. w układach TTL, które po zaimplementowaniu technologii Schottky zmodyfikowano na TTL-S), przy Ic=300mA musisz się liczyć z prądami bazy rzędu 10mA ( a dla takich prądów Twoja BAS81 ma Ud= ok. 0,8V - i ...kicha), a dla 2SC - tylko 1mA. I zobacz jakie mają Ucenas przy Ic=300mA 2N4401, 2N2222, BSX59, 2SC5707.
    Pisałem Ci o BAT85.
  • Poziom 15  
    Tak. Chodziło mi o diodę Schotky-ego (pomyłka nazwisk).
    Rzeczywiście w książkach o tym piszą (po prostu pierwszy raz się z tym zetknąłem). Z kwadratu całka to trójkąt.
    Ucesat lepsze ma 2N4401 (z not katalogowych). Widzę, że muszę jeszcze trochę zmniejszyć rezystor bazy (330 Ohm powinno być OK), bo trójkąt ma minimum na powyżej 1,6 V, co mi się nie podoba. Do tego około 100 pF na rezystor bazy i powinno być w miarę dobrze.
    Pytanie co do poziomu wysokiego. Jak przez diody LED nie płynie prąd, to mają dużą rezystancję porównywalną z rezystancją CE tranzystora, dlatego mam 5V zamiast pełnych 12? Rozumiem, że nie mam się tym co przejmować?
  • Moderator Projektowanie
    marnowak napisał:

    Ucesat lepsze ma 2N4401 (z not katalogowych).

    Z not katalogowych:
    2N4401: IC = 150 mA, IB = 15 mA Vcemax=0.4V
    IC = 500 mA, IB = 50 mA Vcemax=0,75V

    2N2222; IC = 150 mA, IB = 15 mA Vcemax=0.3V
    IC = 500 mA, IB = 50 mA Vcemax=1V

    BSX59; IC = 150 mA, IB = 15 mA Vcemax=0.3V
    IC = 500 mA, IB = 50 mA Vcemax=0,5V

    2SC5707; IC=3,5A, IB=175mA Vcemax=0,24V
    IC=2A, IB=40mA Vcemax=0,17V

    marnowak napisał:
    Widzę, że muszę jeszcze trochę zmniejszyć rezystor bazy (330 Ohm powinno być OK), bo trójkąt ma minimum na powyżej 1,6 V, co mi się nie podoba. Do tego około 100 pF na rezystor bazy i powinno być w miarę dobrze.

    Wartość rezystora w bazie dobierz tak, aby bez diody Schottky tranzystor wchodził w nasycenie (dla "zwykłych tranzystorów Ic=ok. 20Ib, dla 2SC Ic=ok. 50Ib), dioda spowoduje że baza przyjmie tyle prądu (mniej) aby tak wysterować tranzystor że Uce=Ube-Ud, reszta prądu dostarczanego przez rezystor będzie odprowadzona do kolektora przez diodę.
    Dla f=1MHz, opornika w bazie 1k wartość kondensatora kompensującego to rząd 100pF. jego wartość trzeba dobrać eksperymentalnie.

    marnowak napisał:
    Pytanie co do poziomu wysokiego. Jak przez diody LED nie płynie prąd, to mają dużą rezystancję porównywalną z rezystancją CE tranzystora, dlatego mam 5V zamiast pełnych 12? Rozumiem, że nie mam się tym co przejmować?

    Dodaj równolegle do LED-a opornik ok. 2k - zobaczysz.
  • Poziom 14  
    Jakiego symulatora kolega jony używał?
  • Specjalista elektronik
    Benson000 napisał:
    Jakiego symulatora kolega jony używał?

    Użyłem najlepszego symulatora znanemu ludzkości. Czyli zbudowałem tan układ na szybko na płytce stykowej. Gdzie w roli generatora wykorzystałem układ 74HC04. Przebiegu pochodzą z oscyloskopu RIGOL.
  • Poziom 15  
    Problem tranzystora rozwiązany. Niestety prawda od symulacji jest bardzo daleka.
    Tranzystor 2N4401, Dioda BAT85, rezystor na bazie 330 Ohm, kondensator równolegle 33nF(w symulacji niby 100p wystarczał).
    Sygnałowi jeszcze co nieco brakuje do prostokąta, ale w analizie FFT wygląda już w miarę dobrze(nie widać parzystych harmonicznych). Przy mniejszych pojemnościach kondensatorów widoczne parzyste harmoniczne.