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Porta NOT a BJT

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[21] Re: Porta NOT a BJT

Messaggioda Foto Utenteclaudiocedrone » 7 set 2014, 18:36

:-) Ok, grazie. O_/
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[22] Re: Porta NOT a BJT

Messaggioda Foto UtenteStefDrums » 7 set 2014, 18:42

banjoman ha scritto:Se non dovesse andare bene, allora occorre passare (purtroppo) a un circuito più complesso, come questo:

speedup_complementary.jpg


Grazie mille. sto appunto progettando lo stadio partendo da quello che mi hai scritto.
Per curiosità, i condensatori in parallelo alle resistenze (nella parte di ingresso e prima della coppia di BJT) servono a compensare la base?
Se ho intuito correttamente, potresti spiegarmi esattamente come funziona la compensazione di base?
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[23] Re: Porta NOT a BJT

Messaggioda Foto Utentebanjoman » 7 set 2014, 19:22

Prova prima la soluzione più semplice però.
I condensatori servono appunto a velocizzare la rimozione dei portatori di carica minoritari nella base allorché il segnale applicato cambia bruscamente tra due stati. Essi sono comunemente conosciuti come speed-up capacitors o commutating capacitors.

Se immagini l'ingresso del BJT come costituito da una resistenza con in parallelo una capacità, allora il principio è lo stesso utilizzato nel calcolo degli attenuatori resistivi compensati, quelli usati ad esempio negli oscilloscopi (e nelle sonde!) per intenderci.

L'analisi di tutti i fenomeni coinvolti durante la commutazione di un BJT da saturo a interdetto e viceversa è discretamente corposa e a descriverla qui non basterebbero paginate di post :D

Nel BJT, durante il funzionamento come interruttore, si individuano diversi parametri che ne descrivono la bontà di funzionamento: il delay time, il rise-time, il fall-time, lo storage-time. Esiste un metodo di analisi del comportamento del BJT cosiddetto della Charge-control. Con questo metodo si può meglio caratterizzare il funzionamento del BJT durante il funzionamento in commutazione in termini di cariche immagazzinate nella base e nelle giunzioni.
Conoscendo quindi i parametri del BJT desunti dai datasheet è possibile giungere al calcolo delle capacità che tu vedi nei circuiti che ho disegnato. Tali parametri sono quelli del circuito equivalente a pigreco.
Purtroppo tali parametri sono sempre più spesso omessi nei datasheet.

In genere però si trova indicata la C_i_b (input capacitance) che può essere sufficiente allo scopo.

Esistono varie formule per determinare questi benedetti condensatori da applicare alle basi dei BJT, tutte derivate per varie strade dalla teoria di cui sopra. In genere però non è conveniente perdere troppo tempo in calcoli, perché poi alla fine i valori ottenuti vanno sempre un pochino corretti durante le misure sui prototipi.

Io uso diversi approcci, a seconda del tipo di segnale da trattare e delle specifiche che desidero.

Un buon punto di partenza, per ottenere i risultati desiderati senza perdere troppo tempo è il seguente.

Se è noto il tempo di salita/discesa minimo richiesto, si può calcolare la capacità C_s da aggiungere nota la resistenza di base R_b con la formula empirica
C_s \le {1\over {20R_bf_{max}}
dove
f_{max}={0.35\over 100\,tr}
e t_r è il risetime desiderato.

Con il valore ottenuto si ha un buon punto di partenza per ottenere il valore ottimale del condensatore. In genere bastano un paio di tentativi al banco con l'oscilloscopio.

Non chiedetemi come ho ricavato quella formula. Non me lo ricordo più e in questo momento ho pure un gran mal di testa #-o . La scrissi mesi e mesi fa nei miei appunti durante lo studio di un progetto. Il progetto funziona benone, la formula anche, ma non scrissi come e da dove la ricavai, sgrunt :evil:
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[24] Re: Porta NOT a BJT

Messaggioda Foto UtenteStefDrums » 8 set 2014, 10:01

Grazie infinite per la spiegazione.
A questo punto mi rimane da pensare solo una cosa: visto che nelle applicazioni digitali è fondamentale avere un tempo di propagazione il più piccolo possibile, perché si sceglie di far lavorare un BJT in zona di saturazione piuttosto che utilizzarlo in zona Attiva?
Per passare dalla zona attiva all' interdizione, bisogna "togliere" meno portatori minoritari dalla base, rispetto che alla zona di saturazione.
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[25] Re: Porta NOT a BJT

Messaggioda Foto UtenteDoeM » 8 set 2014, 10:19

StefDrums ha scritto:perché si sceglie di far lavorare un BJT in zona di saturazione piuttosto che utilizzarlo in zona Attiva?

Infatti nelle porte veloci i BJT non vanno mai in saturazione: nelle logiche TTL schottky si usano, come dice il nome, dei transistor Schottky che, per le loro peculiari caratteristiche, non possono arrivare in saturazione. Nelle logiche ECL i BJT vengono fatti lavorare in coppie differenziali accoppiate d'emettitore, che ugualmente non lavorano mai in saturazione.
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[26] Re: Porta NOT a BJT

Messaggioda Foto Utentebanjoman » 8 set 2014, 11:10

Hai detto benissimo. Infatti un eventuale circuito successivo che potrei proporre, funziona proprio nel modo da te descritto.
Realizzato con componenti discreti, utilizza dei diodi schottky opportunatamente piazzati, che evitano che la Vce dei BJT possa scendere sotto un certo limite, evitando così la saturazione.
Già con i componenti discreti quindi, si potevano raggiungere tempi di propagazione intorno ai nsec e anche meno. E parliamo di 50 anni fa. :-)
Se vi interessa posso inserire un circuito tipico con relativa spiegazione del funzionamento.

Non l'ho proposto prima perché volevo vedere se per risolvere il tuo problema specifico erano sufficienti le prime soluzioni da me proposte.

Come vedi, più andiamo avanti, e più ci avviciniamo a realizzare porte logiche a componenti discreti ben fatte come si usavano ai tempi che furono... :-P
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