Anstiegszeit des NPN-Stromspiegels verbessern

Wenn Sie schnellere Transistoren verwenden und ein wenig Vorspannung hinzufügen, können Sie die Verzögerung erheblich reduzieren. Zum Beispiel:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Dies hat eine simulierte Anstiegszeit von < 4 ns.

EDIT: mkeith wies auf einen Fehler in meinem Design hin. Das reduzierte Beta könnte ein Problem mit Q4 in Sättigung sein. Ich lasse dies hier, weil es einige andere gute Informationen enthält, aber die Schaltung selbst wird nicht funktionieren, da DigIn von Q4 rückwärts getrieben wird, wenn Vmod hoch ist, was höchstwahrscheinlich höchst unerwünscht ist.

Stromspiegel arbeiten mit diskreten Komponenten nicht sehr genau, da die Transistoren stark falsch übereinstimmen, daher bezweifle ich, dass Stromspiegel hier eine gute Idee sind. Andere Probleme mit Ihrer Schaltung sind der hohe Widerstand von R3, der verlangsamt, wie schnell Strom in Q2 und Q1 eingespeist werden kann. Die Konfiguration, die Sie haben, erzwingt, dass Ihr Stromwert (1 mA) direkt mit der Schaltgeschwindigkeit korreliert. Wenn Sie den Strom erhöhen, würden Sie schneller schalten, aber Sie haben angegeben, dass der Strom bei etwa 1 mA bleiben muss. Das bedeutet, dass wir diese beiden Designparameter irgendwie entkoppeln müssen.

Hier ist ein Versuch, die Probleme zu lösen, von denen Sie sprechen.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Q3 ist in Common-Collector (Emitter-Follower)-Konfiguration, es gibt also keinen Miller-Effekt, also ist es ein schneller Schalter.

Q1 und Q4 befinden sich in einer Kaskodenkonfiguration, die die Verstärkung von Q1 reduziert, den Miller-Effekt reduziert und dadurch dessen Frequenzgang erhöht. Q4 tut nichts weiter, als die Kollektorspannung von Q1 auf maximal ~ 2,3 um die typische 0,7-V-Vbe-Schwellenspannung eines bjt zu fixieren. Q1 hat zwei Zwecke, mit seiner Basis bei ~2,3 V, wenn Vmod hoch ist, liegt der Emitter bei ungefähr 1,6 V. 1,6 V/1,6 kOhm geben Ihnen den gewünschten Strom von 1 mA. Dies ist gleichzeitig der Schalttransistor. Wenn Vmod auf Low geht, geht die Basis von Q1 auf Low und verhindert, dass Strom von Dig_Sig nach unten zur Erde fließt.

Schließlich sollte R2 auf einen beliebigen Wert Ihrer Wahl eingestellt werden. Je höher der Widerstand, desto langsamer reagiert die Schaltung. Je niedriger der Widerstand, desto mehr Ruhestrom verschwenden Sie.

Wenn Sie eine geregelte Spannungsschiene zur Verfügung haben, gibt es eine einfache Möglichkeit, eine Stromsenke mit einem Transistor zu konstruieren, die einen ziemlich konstanten Strom über einen ziemlich weiten VCC-Bereich aufrechterhält. An sich glaube ich nicht, dass diese Schaltung Ihnen helfen wird, aber ich werde sie trotzdem vorstellen.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Im Grunde ist es ein Emitterfolger. Durch Anlegen von 0,5 V an R3 zieht es unabhängig von der Spannung an DigIn etwa 1 mA vom Kollektor. Allerdings glaube ich nicht, dass dies auch ein schneller Umschalter sein wird.

Es gibt ein Problem mit dem Temperaturkoeffizienten, aber abhängig von der erforderlichen Genauigkeit kann es gut genug funktionieren.