¿Por qué los transistores son difíciles de usar en casos especiales como la operación a 100 MHz?

El uso de transistores en alta frecuencia causará algunos problemas, ese ingeniero tendrá que resolverlos durante el diseño. Primero, mostraré la diferencia entre el transistor BJT (como ejemplo, también se aplica a otros tipos) en baja frecuencia y amp; alta frecuencia:

Este es el modelo de BJT en baja frecuencia con ruido:

Esteeselmodeloenaltafrecuencia

La siguiente figura le mostrará cuántos efectos de ruido se agregan a medida que aumenta la frecuencia.

Todoestoharáqueseamásdifícildediseñarenaltafrecuencia,

ComomencionóJonny,tambiénpuedeenfrentarelproblemadela"conversación cruzada": la interferencia generalmente se refiere a una señal que afecta a otra señal cercana. Por lo general, el acoplamiento es capacitivo, y para el vecino más cercano, pero a veces son importantes otras formas de acoplamiento y efectos en la señal más alejada, especialmente en diseños analógicos.

, & El problema de la capacitancia parasitaria.

Los circuitos de alta frecuencia requieren técnicas de diseño especiales, como la separación cuidadosa de cables y componentes, anillos de protección, planos de tierra, planos de potencia, blindaje entre entrada y salida, terminación de líneas y líneas de dirección para minimizar los efectos de capacitancia no deseada

En resumen: el transistor que opera en alta frecuencia enfrentará muchos problemas Me gusta (conversación cruzada, ruido, capacitancia parásita, inductancia parásita ...)

Recursos para lecturas adicionales: - enlace enlace enlace

Tu premisa es defectuosa.

No es que los transistores sean difíciles por encima de 100 MHz, es que cualquier circuito especializado requerirá la ingeniería apropiada. Los circuitos de alta frecuencia de ingeniería que utilizan cualquier componente requieren una atención particular a las longitudes de los cables debido a las longitudes de onda de las frecuencias evolucionadas. Wavelength es inversamente proporcional a la frecuencia. De hecho, para las ondas de radio en el espacio longitud de onda = (velocidad de la luz) / frecuencia.

Si lo piensa, virtualmente todas las radios FM, televisores, teléfonos celulares y enrutadores inalámbricos de Internet usan transistores (dentro de circuitos integrados) en estos días en lugar de los tubos (válvulas) que solían usarse. 100 MHz está en la banda de radio FM, y los enrutadores operan en el rango de GHz.

Lo que causa problemas en el diseño de circuitos de alta frecuencia es que a medida que los cables entre componentes se convierten en una fracción significativa de la longitud de onda involucrada, comienzan a comportarse más como líneas de transmisión, antenas, inductores y capacitores. Esto no es un problema con los circuitos de audio donde la longitud de onda es enorme.

Otros factores a considerar incluyen crosstalk (las señales de un cable aparecen en otro donde no se desean ) y blindaje.

También diría que a alta frecuencia, algunas de las suposiciones que se hacen para baja frecuencia ya no son válidas.

Tome esta pregunta : también un inductor, que esperarías comportarte como un inductor (¿adivina por qué?), a alta frecuencia comienza a mostrar el comportamiento de efectos parásitos como la capacitancia (¡oh, Dios mío, es lo contrario!).

Y los transistores, si miran hacia adentro, están llenos de capacitancias parásitas, ya que cada interfaz entre regiones dopadas de manera diferente básicamente crea una capacitancia. Este es un gran problema al diseñar circuitos de alto rendimiento como microprocesadores o circuitos de RF, pero con componentes discretos, la frecuencia a la que aparecen estos efectos es mucho menor.

En general, en muchos casos, el análisis de circuitos hace que la suposición de señales casi estacionarias signifique que la velocidad a la que cambian las cosas es lo suficientemente baja como para considerarlas estáticas. A medida que aumenta la frecuencia, esta aproximación pierde sentido.