Прошу помощи, не понимаю почему транзистор так работает ..., BC-817 Опции

[Илья_]

У меня вот такая схема:




С контроллера я подаю ШИМ 118 кГц DC=50% размах 0...3.4 В.
Потом я смотрю напряжение на коллекторе и вижу следующее:




Мне не понятно почему изменился DC ШИМ-а?
Транзистор я взял BC-817, он может работать на частотах до 10 МГц.
По моем у мнению, тогда на 120 кГц должно быть все отлично.
Условия для транзистора в схеме ,по моему, идеальные...
Так посему же изменился DC ?

Заранее всем большое спасибо за ответы.

[Plain]

Транзистор работает абсолютно по учебнику, проблема называется "рассасывание неосновных носителей".

[_Vova]

поставьте мосфет
с биполярным попробуйте уменьшить резистор с базы в землю до 1..2к

Сообщение отредактировал _Vova - Oct 9 2012, 09:42

[Batman]

Он у вас в ключевом режиме, а не линейном. Попробуйте снизить частоту или использовать полевой транзистор.

[ToR_TDA]

А на базе транзистора сигнал соответствует желаемому?

[Herz]

У Вас сигнал на осциллографе прямой или инвертированный?

[Илья_]

Уважаемые форумчане, я думал про неосновные носители заряда.... Но как тогда этот транзистор будет работать на частоте 10 МГц. (там у него в datasheets fT (Current Gain Bandwidth Product) = 100MHz, при условии VCE=5V, IC=10mA f=50MHz) ????


Сигнал на базе сейчас посмотрю и выложу.... (Только перекину на дугую ножку процессора эту в процессе экспериментов спалил.)

[skyv]

Транзистор работает абсолютно по учебнику, проблема называется "рассасывание неосновных носителей".

При влиянии рассасывания мы должны
были видеть затягивание 0, а не 1.
Какой сигнал на управляющей ножке микросхемы?

[Batman]

Если бы биполярники могли работать на 10 MHz в ключевом режиме, зачем тогда MOSFET? На 10 MHz он сможет передать аналоговый сигнал (при смещенном базовом переходе) не потеряв коэффициента усиления.
На картинке не видно, что затягивается, нужна привязка к управлению.

Сообщение отредактировал Batman - Oct 9 2012, 09:54

[Snaky]

При влиянии рассасывания мы должны
были видеть затягивание 0, а не 1.

NB: В осциллограмме сигнал инвертирован, похоже. Галка стоит.

[skyv]

NB: В осциллограмме сигнал инвертирован, похоже. Галка стоит.

Параметра по времени рассасывания для этого транзистора в ТУ нет,
а примерный аналог - КТ504 имеет время выключения 3.5мкс.

[Илья_]

Извините за задержку, надо было подключить схему к другой ножке порта и написать программу для этой ножки :-)

Вот осциллограмма напряжения на базе транзистора:



Как видно уже форма сигнала искажена.

Вот осциллограмма напряжения на коллекторе. В первый раз выложил инвертированную осциллограмму спасибо что поправили




На счет уменьшить резистор притягивающий базу к земле..... По моему это ничего не даст: неосновные носители заряда должны стекать на землю через транзистор порта микроконтроллера , я так думаю.

[Tanya]

я так думаю.

А сколько каналов у вашего осциллографа?

[Илья_]

Да время рассасывания в datasheeet не пишут.....
Но ведь пишут что fT = 100 MГц!!!!
Тогда что это за величина fT????
Может кто нибудь подскажет?

Каналов у осциллографа два, но щуп один :-( Второй испортился. Но там видно по картинке (см. V_collector.png в первом посте (помним что там сигнал инвертирован)) выбросы они как раз соответствуют моментам когда контроллер переключает управляющий сигнал с 1 на 0.

[тау]

Правильно Вам пишут, рассасывание у этого 817 такое.

Про 10 Мгц забудьте - это не для ключевого режима параметр.

Из простых советов - ставьте база эмиттер 330 Ом , в коллекторе 470 Ом ( если питание 3.3 V и не жалко потребляемого тока.)
а еще лучше - замените ваш 817 на транзистор PH2369 или подобный с такими циферками (PMBT2369 )

[GinRider]

Биполярный транзистор, если рабочая точка уходит в насыщение, закрывается медленно - до 5-10мкс, в зависимости от глубины насыщения. А ключевой режим - это всегда насыщение. Высокая частота возможна только без оного.

[muravei]

Из простых советов -

попробовать поставить диод между Б и Э , анодом к Б

[Илья_]

Уважаемые форумчане, тогда получается такая ситуация....
В datasheet-е (BC817 jn Fairchild) ни каких частотных или временных параметров нет кроме fT.
А fT по словам гн. ТАУ это параметр не для ключевого режима.

И как же тогда выбирать транзистор для работы с ШИМ-ом???
Хорошо теперь я знаю что у этого время рассасывания ~2,5 мкС.

А как мне это предвидеть на этапе разработки схемы, когда еще и транзистора в наличии нету?

И остался без ответа вопрос: Зачем в ставить резистор между базой и эмиттером? (По моему неосновные носители заряда
должны стекать на землю через транзистор в порте контроллера)

[skyv]

Биполярный транзистор, если рабочая точка уходит в насыщение, закрывается медленно - до 5-10мкс, в зависимости от глубины насыщения. А ключевой режим - это всегда насыщение. Высокая частота возможна только без оного.

Лучше посмотрите, к примеру, на параметры КТ317.
У него время рассасывания по ТУ - 200 нс, у КТ317А-В 130 нс.

Уважаемые форумчане, тогда получается такая ситуация....
В datasheet-е (BC817 jn Fairchild) ни каких частотных или временных параметров нет кроме fT.
А fT по словам гн. ТАУ это параметр не для ключевого режима.

И как же тогда выбирать транзистор для работы с ШИМ-ом???
Хорошо теперь я знаю что у этого время рассасывания ~2,5 мкС.

А как мне это предвидеть на этапе разработки схемы, когда еще и транзистора в наличии нету?

И остался без ответа вопрос: Зачем в ставить резистор между базой и эмиттером? (По моему неосновные носители заряда
должны стекать на землю через транзистор в порте контроллера)

Надо выбирать элементы, у которых нормируются интересующие Вас параметры.

попробовать поставить диод между Б и Э , анодом к Б

Если диод, то шоттки и между Б и К. Анод на базе.

А еще можно просто сделать повторитель, но потеряете верхний уровень.

Другой огород это поставить два диода. Один в базу, а другим охватить два перехода
(первый диод и Б-К). Сопротивление между Б-Э в районе 1кОм.



Сообщение отредактировал skyv - Oct 9 2012, 11:58

[Batman]

Выбирать транзистор для работы с ШИМом просто. Он должен быть полевым )))
Попробуйте - IRLML0060TRPBF в том же корпусе, те же выводы.
Вы снизьте частоту, попробуйте, экспериментируйте. Кстати сигнал у Вас на базе ну никак не 50% по скважности

[Илья_]

Решил делать ШИМ на полевике потому что он стоит 3 коп, а полевик 10 коп. и потому что они были под рукой.ю и потому что они во всех наших схемах
стоят. Не приходил в голову что на такой низкой частоте возникнут проблемы....

Большое спасибо гн.-у muravei за совет с диодом.
Еще помогло увеличение резистора от контроллера в базу. Меньше ток базы => не такое глубокое насыщение.



гн.-у batmat
От контроллера идет ШИМ строго 50%-ной скважности. А форма сигнала на базе искажена из-за рассасывания неосновных носителей заряда.
Там между контроллером и базой еще резистор есть.


Всем большое спасибо.

[Сергей Борщ]

И остался без ответа вопрос: Зачем в ставить резистор между базой и эмиттером? (По моему неосновные носители заряда должны стекать на землю через транзистор в порте контроллера)

Вот посмотрите обсуждение, правда там тогда меня никто почему-то не поддержал.

[Batman]

От контроллера идет ШИМ строго 50%-ной скважности. А форма сигнала на базе искажена

На это я и хотел обратить Ваше внимание.
Дело в том, что можно было просто поиграться частотой для диагностики проблемы. Первый раз я столкнулся с этими транзисторами при динамической индикации светодиодных дисплеев. При увеличении частоты транзисторы просто не успевали закрываться и знакоместа сливались.

[skyv]

Вот посмотрите обсуждение, правда там тогда меня никто почему-то не поддержал.

По поводу заявления Вашего собеседника:

"...И вот возникает вопрос: а как глубоко войдет в насыщение этот же транзистор, но имеющий максимально возможное значение коэфф. передачи тока и работающий при максимальной температуре окружающей среды? Для него - будет ли отличаться время выхода из насыщения при исходном значении номиналов и при предложенных вами номиналах? А если будет отличаться - то насколько?
Мой ответ - отличаться если и будет, то не настолько, чтобы это кто-то вообще заметил."

могу сказать, что это полная ерунда.
Для более полного моделирования интересующих зависимостей надо
брать определенные сочетания параметров (статических и динамических и это
далеко не только температура и h21) транзистора в пределах ТУ, находить для них параметры математической модели
и после этого моделировать узел. Сочетания параметров транзистора для крайних случаев 100% дадут движение
интересующей характеристики.

[Меджикивис]

Если контроллер дает строго меандр, а по непосредственному измерению на базе - уже затянутый сигнал, как мы видим по приведенной осциллограмме, значит сигнал затягивается на эквивалентной емкости базы.

Причина - кошмарно большой резистор база-земля. Нужно включить 100 Ом примерно (а не килоом!)
(Из расчета, чтобы делитель, получающийся из двух резисторов, при сигнале "единица" давал бы на базу около 0.7 - 0.8 вольта)

2. Очень хорошо выправляет фронты включение диода Шоттки между коллектором и базой в "запертом" направлении.

[skyv]

2. Очень хорошо выправляет фронты включение диода Шоттки между коллектором и базой в "запертом" направлении.

О фронтах разговора ведь нет.

[Илья_]

Вот у меня вопрос организовался по поводу диода.
Тут в этой ветке было несколько рекомендации про диод :

1) попробовать поставить диод между Б и Э , анодом к Б (гн. muravey)

2) Очень хорошо выправляет фронты включение диода Шоттки между коллектором и базой в "запертом" направлении (, гн. Меджикивис )

3) Другой огород это поставить два диода. Один в базу, а другим охватить два перехода(первый диод и Б-К). Сопротивление между Б-Э в районе 1кОм. (гн. skyv)

Вопрос 1: какой метод лучше?
Вопрос 2: какой минимально достаточен?

[skyv]

Вот у меня вопрос организовался по поводу диода.
Тут в этой ветке было несколько рекомендации про диод :

1) попробовать поставить диод между Б и Э , анодом к Б (гн. muravey)

2) Очень хорошо выправляет фронты включение диода Шоттки между коллектором и базой в "запертом" направлении (, гн. Меджикивис )

3) Другой огород это поставить два диода. Один в базу, а другим охватить два перехода(первый диод и Б-К). Сопротивление между Б-Э в районе 1кОм. (гн. skyv)

Вопрос 1: какой метод лучше?
Вопрос 2: какой минимально достаточен?

Вы попробуйте каждый из вариантов
и осмыслите результат с учетом
всего выше сказанного. Делов-то.

[Меджикивис]

Вопрос 2: какой минимально достаточен?

Минимально достаточный вариант - поставить правильные величины резисторов к базе.

Сообщение отредактировал Меджикивис - Oct 10 2012, 10:31

[Herz]

Причина - кошмарно большой резистор база-земля. Нужно включить 100 Ом примерно (а не килоом!)
(Из расчета, чтобы делитель, получающийся из двух резисторов, при сигнале "единица" давал бы на базу около 0.7 - 0.8 вольта)

Это мало! Порядка 0.7В - само прямое падение на переходе БЭ. Нужен запас, иначе в базу потечёт мало току и транзистор рискует не открыться. Оптимально, как предлагал ув. тау, порядка 330 - 680 Ом.

1) попробовать поставить диод между Б и Э , анодом к Б (гн. muravey)

По той же причине тоже ненадёжный способ. Диод может открыться первым и соревнование с транзистором к хорошему не приведёт. Ещё вариант - диод развернуть катодом не к эмиттеру, а к ножке контроллера, т.е. поставить его параллельно базовому резистору. Тому, который 400 Ом.

[-Mike-]

В импульсных схемах на входе транзистора с выходной логики ставят резистор с параллейно включенным конденсатором + резистор, параллейно цепи Б-Э. Это позволяет ускорить открывание и рассасывание.
Но, конечно, транзисторы должны иметь хорошие импульсные характеристики.

[Меджикивис]

Это мало! Порядка 0.7В - само прямое падение на переходе БЭ.

Да. Но при каком токе? - при 20..30mA. Но токи в базу даже для насыщения - гораздо меньше. На них падение составит 0.4 - 0.5V
Так что для полного открывания (с 1.5 кОм в коллекторе) - с лихвою достаточно.

Оптимально, как предлагал ув. тау, порядка 330 - 680 Ом.

Более 2 вольт на базу? - неее, не соглашусь. Тут уже имеем перегруз, далекий от оптимума.

Ещё вариант - диод развернуть катодом не к эмиттеру, а к ножке контроллера, т.е. поставить его параллельно базовому резистору. Тому, который 400 Ом.

И не дай бог, диод тоже будет кремниевым, с падением на нем того же порядка, что и на базе. Если он и окажется открыт, то чуть-чуть, и практически ничего не добавит к оттоку заряда.

[muravei]

Вопрос 1: какой метод лучше?
Вопрос 2: какой минимально достаточен?

2

[карабас]

А форсирующая цепь, как в учебнике? О было уже, плохо почитал.

Сообщение отредактировал карабас - Oct 11 2012, 04:02

[proba60]

У меня вот такая схема:




С контроллера я подаю ШИМ 118 кГц DC=50% размах 0...3.4 В.
Потом я смотрю напряжение на коллекторе и вижу следующее:




Мне не понятно почему изменился DC ШИМ-а?
Транзистор я взял BC-817, он может работать на частотах до 10 МГц.
По моем у мнению, тогда на 120 кГц должно быть все отлично.
Условия для транзистора в схеме ,по моему, идеальные...
Так посему же изменился DC ?

Заранее всем большое спасибо за ответы.

...я сделал бы так

[Илья_]

to proba60:

Хотелось бы что бы вы чуть-чуть поподробнее рассказали назначение дополнительных элементов в схеме.
Почему именно так.

P.S: думаю что мне , все же такой, вариант не подойдет. У меня питание батарейное и каждый миллиампер на счету.

[xemul]

Назначение? Ну просто красиво.

Если "каждый миллиампер на счету", почему Вы используете биполярный транзистор, а не полевой?
И, даже если биполярный, зачем на 2 мА нагрузки использовать тормозной BC817?

Если на BC817 что-то клином сошлось, бюджетное и проверенное десятилетиями решение Вам уже предложили - ограничить степень насыщения транзистора диодом между базой и коллектором.
Во времена, когда "диод Шоттки" был не более чем словосочетанием, резистор в базе иногда разделяли на два и включали диод в их среднюю точку, чтобы уж наверняка не впасть в насыщение.

Не стесняйтесь использовать программы моделирования - такие мелочи они Вам покажут без натурного эксперимента.

[proba60]

Назначение? Ну просто красиво.

Можно бороться с насыщением сливая лишний базовый ток через диод шоттки в колектор(в момент открытия),
а можно прикладывая в момент закрытия отрицательный потенциал к базе что ускорит закрытие транзистора.
На картинке напряжение эмитер -база

Сообщение отредактировал proba60 - Oct 12 2012, 15:47

[xemul]

[attachment=71961:000_121012.JPG]

[Alexashka]

Никаких "странностей" моделирование не показывает. Все вполне неплохо -открывание 30нс, закрывание 90нс. С одним токоограничивающим резистором в базе.
70 Ом -эквивалент выходного сопротивления драйвера (ток короткого замыкания=47мА)

Эскизы прикрепленных изображений

 

[SmarTrunk]

Можно бороться с насыщением сливая лишний базовый ток через диод шоттки в колектор(в момент открытия),
а можно прикладывая в момент закрытия отрицательный потенциал к базе что ускорит закрытие транзистора.

Очень хорошее объяснение. Мне еще понравился вариант с конденсатором, параллельно базовому резистору, т.к. это позволит быстро открыть, но сохранить небольшой ток б-э.
Вообще, интересно, для чего эта схема. Тогда можно было бы еще подумать.

[тау]

Никаких "странностей" моделирование не показывает.

потому что спайс моделирование рассасывания заряда в базе - затея с заведомо неверным результатом в подавляющем большинстве случаев.
Нельзя рассчитывать на достоверность полученного времени выхода из насыщения.

[Alexashka]

потому что спайс моделирование рассасывания заряда в базе - затея с заведомо неверным результатом в подавляющем большинстве случаев.
Нельзя рассчитывать на достоверность полученного времени выхода из насыщения.

Интересно. А в чем причина Вы считаете -модель неадекватная или ее параметры?

[тау]

Интересно. А в чем причина Вы считаете -модель неадекватная или ее параметры?

модель еще более-менее , гумеля-пуна. А вот экстракция параметра TR (Ideal reverse transit time) задача весьма непростая, в простейшем случае сводящаяся к прямому осциллографическому измерению ( по методике Аджилента). А то что удачно вышло для одного режима выключения , будет совсем неудачно для другого, что и наблюдается.

[skyv]

Интересно. А в чем причина Вы считаете -модель неадекватная или ее параметры?

Посмотрите чему равно значение параметра TR для модели транзистора.
В OrCAD16.3 TR = 2.600N для BC817_1 .
С этим транзистором узел работает замечательно.
Что здесь удивительного?
Что заложили в модель, то и получили.