1、使用加速電容
圖 3 使用加速電容時的電路
圖 4 加速電容對基極電壓的影響
圖 3 是對圖 1 基極限流電阻 R1 添加并聯(lián)小容量電容器的電路。這樣,當輸入信號上升、下降時能夠使 R1 電阻瞬間被旁路并提供基極電流,所以在晶體管由導通狀態(tài)變化到截止狀態(tài)時能夠迅速從基區(qū)取出電子(因為R1 被旁路),消除開關的時間滯后。這個電容的作用是提高了開關速度,所以稱為加速電容。
圖 5 加了加速電容的輸入輸出波形
圖片 5 是添加了加速電容之后的輸入輸出波形圖,可以看出晶體管開關速度明顯提升,邊沿變得陡峭,由于所使用的晶體管以及基極電流、集電極電流值等原因,加速電容的最佳值是各不相同的。因此,加速電容的值要通過實際電路的開關波形決定。
2、肖特基鉗位
提高晶體管開關速度的另一個方法是利用肖特基二極管鉗位。這種方法是 74LS、74ALS、74AS 等典型的數(shù)字IC TTL的內(nèi)部電路所采用的技術。
圖 6 是對圖 1 添加肖特基鉗位的電路。所謂的肖特基鉗位是在基極與集電極之間接入肖特基二極管。這種二極管不是 PN 結(jié),而是由金屬與半導體接觸形成具有整流作用的二極管,其特點是開關速度快,正向壓降 VF比硅 PN 結(jié)小。
圖 6 進行肖特基鉗位的電路
圖 7 加了肖特基鉗位的輸入輸出波形
如上圖 7 是加入了肖特基鉗位的輸入輸出波形,可以看出其效果與接入加速電容(圖 5)時相同,晶體管開通關斷邊沿明顯變陡峭。
分析圖 6 可知,肖特基二極管的正向電壓降 VF 比晶體管的 VBE 小,所以本來應該流過晶體管的大部分基極電流現(xiàn)在通過 D1 被旁路掉了。這時流過晶體管的基極電流非常小,所以可以認為這時晶體管的導通狀態(tài)接近截止狀態(tài)。
3、減小基基電阻R1
圖 8 R1=100Ω時的電路
圖 9 R1=100Ω時的輸入輸出波形
如上圖 9 所示,減小 R1 電阻至 R1=100Ω 時的輸入輸出波形較圖 2 明顯變陡峭,這是因為 R1 減小時,其與晶體管密勒效應構(gòu)成的低通濾波器的截止頻率升高,所以輸出波形的上升速度加快了。
加速電容是一種與減小基基電阻值等效的提高開關速度的方法。肖特基鉗位可以看做是改變晶體管的工作點,減小電荷存儲效應影響,提高開關速度的方法。由于肖特基鉗位電路不像接入加速電容那樣會降低電路的輸入阻抗,所以當驅(qū)動開關電路的前級電路的驅(qū)動能力較低時,采用這種方法很有效。
在設計這種電路時要注意肖特基二極管的反向電壓VR的最大額定值(因為晶體管截止時電源電壓會原封不動的加在肖特基二極管上)。
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