饱和状态下三极管通过信号频率极限怎么计算

发表于 2021-9-14 15:16

突然想到一个问题，怎么计算三极管做开关使用时（处于截止和饱和状态），不失真情况下最大允许的开关频率怎么计算？有的三极管只给出特征频率fT,是计算出饱和状态下的β，带宽W=fT/β？，然后开关频率f = W/5?

发表于 2021-9-21 16:25

在饱和状态时没有所谓的频率极限，开关过程才有。

登录 · 发表于 2021-9-21 18:32

本帖最后由叶春勇于 2021-9-21 18:35 编辑

参考mos管的动态特性，可以自己去测量
这是安美森的2n7002的动态特性

这个是测试电路

从datasheet给出的条件
VDD = 15 V, RL = 25
ID = 500 mA,
VGS= 10 V, RGEN = 25
与供电，负载电阻，漏电流，栅极电压，信号源输入电阻有关。
其中与VDD有关，就不能去套，小信号模型了。小信号模型VDD是接地的。要用大信号模型去套，基本是个非线性电路。

登录 · 发表于 2021-9-21 19:12

大信号模型如下，求出时域波形，可求出传输延时

发表于 2021-9-21 23:57

我先前的回复被删掉了。

发表于 2021-9-22 23:56

失真？！
失哪家子的真咧？！
开关不会用甲类放大模式吧？！

发表于 2021-9-24 22:33

三极管参数表通常只给出 Icm ，
但是，Ibm 呢，难道没极限？！
到了特征频率，三极管能给出的 Ic 应该就 Ibm 那么大吧？！

发表于 2021-9-26 12:46

hk6108 发表于 2021-9-24 22:33
三极管参数表通常只给出 Icm ，
但是，Ibm 呢，难道没极限？！
到了特征频率，三极管能给出的 Ic 应 ...

请问最大允许的开关频率和三极管的特征频率没有任何关系的吧？

发表于 2021-9-26 23:50

小和尚520 发表于 2021-9-26 12:46
请问最大允许的开关频率和三极管的特征频率没有任何关系的吧？

特征频率，β＝1 ，
假设，Icm＝10A ，β＝100 ，那么，Ib 就是 0.1A ，
如果负载能让管子在 5A 时饱和，那么，Ib 岂不也要 5A ？！

发表于 2021-9-27 21:36

本帖最后由 sinasun 于 2021-9-27 21:39 编辑

叶春勇发表于 2021-9-21 19:12
大信号模型如下，求出时域波形，可求出传输延时

你这给的大信号模型，像是把大信号和小信号模型混合到一起的，最后看起来两个都不像你画的这个模型有教材出处吗？

登录 · 发表于 2021-9-28 00:00

sinasun 发表于 2021-9-27 21:36
你这给的大信号模型，像是把大信号和小信号模型混合到一起的，最后看起来两个都不像你画的这个模型有教材 ...

格雷的书

登录 · 发表于 2021-9-28 08:01

sinasun 发表于 2021-9-27 21:36
你这给的大信号模型，像是把大信号和小信号模型混合到一起的，最后看起来两个都不像你画的这个模型有教材 ...

格雷的书上就是这么个东东。

发表于 2021-9-28 16:24

学习一下

发表于 2021-9-29 19:26

叶春勇发表于 2021-9-28 00:00
格雷的书

这个部分我看过，但是这个大信号模型没有加势垒电容，扩散电容这些参数，小信号模型才把这些高频参数考虑进去了。
现在你自己画个模型，把这两者糅合到一起，是有更多的考虑，还是觉得大信号分析也要加上这些高频参数呢？

发表于 2021-9-29 20:12

本帖最后由叶春勇于 2021-9-29 20:14 编辑

大信号模型，这些电容一样存在，不过是非线性的。，这里还得判断饱和，Miller电容，也难套，只能是参考Miller电容在信号小的上升期套1+gm*rc最大值，随着信号越来越大，电压增益变小，Miller电容逐渐变小。
对这个比较关心的是电源网，有很多功率管的波形的帖子，其波形一开始是斜着上升，中间有个平台，他们称为Miller平台，最后是快速上升。
根据这个大信号模型，工程师能改的就是信号源rs。由于输入rs和输入电容构成低通，输入信号单极性，频率高了，变成直流，所以驱动输入信号双极性为佳。
输出能动的东西一个rc，一个rl，vcc。这是功率驱动电路。
小信号没人研究，都是那种共基作为输入的类74ls系列东西。二三十兆左右。
功率硬开关电源100k，llc开关电源200k，gas500k
小信号一般是fpga的天下。
这个东西我对其没兴趣，这是搞集成电路的人关心的，我们搞应用的，用示波器测量下就是了。
美国人，在工科玩理论，把自己的制造业玩没了。谨记

发表于 2021-9-30 18:17

本帖最后由修理Y的于 2021-9-30 18:31 编辑

sinasun 发表于 2021-9-29 19:26
这个部分我看过，但是这个大信号模型没有加势垒电容，扩散电容这些参数，小信号模型才把这些高频参数考虑 ...

gray的书上讲大信号模型，是先说正向有源区，再说反向有源区，然后说饱和，截止工作区。
也就是分开工作区来讲解著名的大信号ebersmoll模型，他应该是只看了正向区的就以为那是全部了……其实书上还没讲完。
而开关其实工作在截止和饱和区。放大器才是一般在正向有源区。

但是手工分析一般是用“电荷控制模型”，来分析开关模式，这个一般的书上都不介绍。模拟IC设计的书一般不讲个（因为bjt本来在IC里是边缘的东西cmos工艺只有pnp可用），倒是分立设计的书上讲我看到的比较多，我以前收集过专门讲开关应用的书籍有映象。还有电力电子书讲开关的书也很多，不过我不是学那个的。

其实bjt小信号的ft和开关模式速度是有关联的，但不是楼主想的那种直接简单关联，这个在bjt 电荷控制模型里有解释。
置于弥勒平台问题记得那是mos开关应用要关注的，又张冠李戴到bjt上去了……

bjt电荷控制模型介绍的例子楼主可以下载这本讲分立模电书，第十章讲的有。
Intuitive Analog Circuit Design 2ed，我上传不了50M以上的，可能级别太低，楼主自己去下，或者下载第一版有中文的。

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