FL9110影響CMOS電路開關(guān)速度的主要因素是什么?

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BJT的開關(guān)特性,BJT的開關(guān)作用,由BJT構(gòu)成的開關(guān)電路如圖3.2.1(a)所示,圖中BJT為NPN型硅管。當(dāng)輸入為低電平時(shí),例如VT=yIL=0Ⅴ時(shí),BJT的發(fā)射結(jié)為零偏(vE=0),集電結(jié)為圖3.2.1 BJT的開關(guān)工作狀態(tài),(a)電路 (b)工作狀態(tài)圖解.

當(dāng)輸人為高電平時(shí),例如BN=yIH=5Ⅴ時(shí),調(diào)節(jié)Rb,使IC=ycc/Rc,則BJT工作在圖3.2.1(b)中的B點(diǎn),集電極電流|c已達(dá)到最大值yc當(dāng)tE小于開啟電壓時(shí).管子即進(jìn)人截止區(qū)。

電壓過程中,需要建立基區(qū)電荷以形成飽和電流。將roff=rs+rf稱為關(guān)閉時(shí)間,它反映了BJT從飽和簿截止所需的時(shí)間,即是基區(qū)存儲電荷消散所需要的時(shí)間。BJT這種滯后現(xiàn)象也可以利用發(fā)射結(jié)和集電結(jié)的結(jié)電容儲能效應(yīng)進(jìn)行分析。開通時(shí)問和關(guān)閉時(shí)間總稱為BJT的開關(guān)時(shí)間,它隨管子類型不同而有很大差別,一般在幾十至幾百納秒之間,可以從手冊中查到。

BJT的開關(guān)時(shí)間限制了BJT開關(guān)運(yùn)用的速度。開關(guān)時(shí)間越短,開關(guān)速度越高。因此,要設(shè)法減小開關(guān)時(shí)間,可以通過。改進(jìn)管子內(nèi)部構(gòu)造和外電路的方法來提高BJT的開關(guān)速度。對管子內(nèi)部,可減小基區(qū)寬度和發(fā)射結(jié)、集電結(jié)的面積,  圖3.2.2 BJT開關(guān)電路的波形使開關(guān)時(shí)間縮短。對外電路來說,可適 (a)輸人電壓波形(b)輸出電流波形當(dāng)選擇正向基極電流和反向基極電流以, (c)輸出電壓波形及臨界飽和電流等,也可以改善動(dòng)態(tài)特性,提高開關(guān)速度。

基本BJT反相器的動(dòng)態(tài)性能,在上一節(jié)中,圖3.2.1(a)所示電路的輸出電壓與輸入電壓相位相反,因而可以作為基本的BJT反相器。由于BJT管子基區(qū)內(nèi)電荷的存入和消散需要一定的時(shí)間,因此開關(guān)速度受到限制。影響開關(guān)速度的另一個(gè)原因是,當(dāng)基本反相器接電容性負(fù)載CL(電路如圖3.2.3所示),當(dāng)反相器輸出電壓vo由低向高過渡時(shí),電路由ycc通過Re對CL充電。反之,當(dāng)p。由高向低過渡時(shí),C1,又將通過BJT放電。這樣,CL的充、放電過程均需經(jīng)歷一定的時(shí)間,這必然會增加輸出電壓v波形的上升時(shí)間和下降時(shí)間,導(dǎo)致基本的BJT反相器的開關(guān)速度不 圖3.2.3帶電容性負(fù)載的高。尋求更為實(shí)用的反相器電路結(jié)構(gòu),是下面所 要討論的問題。

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