¿Ayuda a comprender las consideraciones prácticas sobre los transistores?

  

¿Cómo decido las variables de tiempo para una implementación de circuito? yo   entender su aplicación específica, pero ¿cómo puedo saber si debo   Elija componentes con un retardo relativamente bajo o si puedo pagar un alto   retrasos ¿Cómo cuantifico mis requisitos de retraso? Tal vez empiezo con   por ejemplo, lo que quiero que mi rendimiento esté en la salida del circuito, y trabajar   ¿Hacia atrás al nivel del transistor?

Dentro de la ingeniería eléctrica, hay muchas subdisciplinas. Algunos de estos pueden abordarse en las clases que tomas, algunos de ellos solo debes aprender a través de la experiencia y / o la autoaprendizaje. Las respuestas a estas preguntas a menudo vienen con conocimiento específico de la aplicación.

Por ejemplo, una de estas disciplinas es el acondicionamiento de señales analógicas. No todos los EE buenos están bien versados en esto, y algunos son diseñadores analógicos expertos que conocen las respuestas a todas sus preguntas cuando trabajan con BJT y amplificadores operacionales, pero no pueden responderlas fácilmente cuando se trata de circuitos digitales de alta velocidad. . La forma en que habla de los retrasos parece implicar un contexto digital, pero si tiene demasiado desplazamiento de fase (¡el desplazamiento de fase es un tipo de retardo!) En el bucle de realimentación de un amplificador (mientras que la ganancia es > 1), el amplificador oscilará.

Una vez que obtenga un tipo específico de circuito para diseñar, también habrá literatura con "ejemplos de trabajo" disponibles. Mire la hoja de datos de cualquier fuente de alimentación conmutada, por ejemplo. Aquí hay una hoja de datos al azar para consultar enlace , tiene muchos circuitos de aplicaciones que le brindarán una punto de partida para la selección de componentes y consideraciones de diseño de PCB.

  

En relación con el tema de los tiempos, ¿cómo puedo saber para qué escala debo usar?   mis transistores? Mi suposición es su combinación de permisible.   espacio, costo monetario y las tolerancias de demora necesarias para la   solicitud. Eso parece un montón de cosas para hacer malabares. Son   ¿Hay alguna regla para determinar esto?

Otro ejemplo. Siguiendo el tema de la PSU de conmutación, cuando selecciona un MOSFET como el conmutador para una fuente de alimentación, normalmente desea utilizar un MOSFET que se comercializa específicamente para este propósito, lo que reduce significativamente su búsqueda y lo ayuda en la búsqueda para determinar cuál de las decenas Los parámetros que describen el transistor son relevantes para su aplicación.

  

Finalmente, ¿qué pasa con los efectos no ideales como la capacitancia de entrada? Parece   como si solo usara esto como una guía para asegurarme de que mi reloj deseado   La frecuencia no sufre severa atenuación por efectos parásitos.   ¿O es que estos efectos no ideales tienen un papel muy diferente en la elección?   parámetros para el circuito?

Una vez más, este conocimiento viene con experiencia, hablando con personas más experimentadas que usted, leyendo hojas de datos, etc.

Para abordar específicamente la capacitancia parasitaria, aquí hay algunas cosas que debe considerar:

1. La capacitancia parasitaria ralentiza los tiempos de conmutación, lo que puede llevar a un aumento innecesario del consumo de energía.

2. Cualquiera que sea el pin de salida que esté impulsando la entrada con la capacitancia parásita debe poder proporcionar suficiente corriente para cargar la capacitancia lo suficientemente rápido. Es por eso que tenemos estas cosas llamadas "controladores de puerta". Porque un pequeño pin GPIO de MCU no está equipado para manejar el trabajo de conducir la gran capacitancia de la compuerta de un transistor de potencia. Consulte ¿Cuál es el propósito del "controlador MOSFET" de IC .

3. Las capacitancias (parásitas o de otro tipo) pueden funcionar con inductancias (parásitas o de otro tipo) para hacer que los interruptores de su señal digital "suenen" o "excedan", lo que es malo para la integridad de la señal e incluso puede dañar los componentes. Este tipo de problema a menudo se ve mejor en términos de líneas de transmisión y ajuste de impedancia en lugar de hablar de capacitancias e inductancias.

Bienvenido al mundo real de EE. Mucho de lo que hacemos es a partir de la experiencia basada en las sólidas enseñanzas teóricas.

Como sospecha en su primer punto, el trabajo número uno es concretar EXACTAMENTE lo que desea que haga su circuito, incluidas las tolerancias que puede aceptar. Tener ese conocimiento a mano le da la oportunidad de seleccionar las tecnologías apropiadas y diseñar sus circuitos para que se ajusten a sus especificaciones.

Siempre que sea posible, utilice herramientas de simulación para verificar que los circuitos realmente hagan lo que usted espera y, en última instancia, construyan prototipos y verifíquenlo en la realidad. Cuando sea necesario, cambie o mejore su diseño según corresponda.

Cuando se trata de seleccionar partes particulares, de hecho puede haber muchas bolas para hacer malabares. A veces es fácil, solo puede haber una parte que hace el trabajo, otras veces las opciones son tan amplias que necesita encontrar una que funcione de acuerdo con sus requisitos y sea aceptable en cuanto a costos, etc. y simplemente vaya con ella.

En cuanto a las características más extremas. La cosa aquí es reconocer cuando te diriges a territorio de dragón. Luego, dedique tiempo adicional a esas áreas y obtenga ayuda de un diseñador más experimentado.

Los retrasos dependen de usted para decidir qué es tolerable.

Esto puede tardar unos segundos para que el oscilador de activación de CMOS Schmitt a picosegundos para un controlador de puente complementario de alta velocidad o la lógica de modo actual.

El diseño lógico debe evitar una condición de carrera en la que las entradas de conmutación simultáneas causen una condición metaestable o de falla, por lo que los retrasos mínimos y máximos son peores.

Los retrasos en los controladores de potencia complementarios deben evitar los disparos a través de cortocircuitos en los rieles de suministro, por lo que el control del tiempo muerto es crítico con RdsOn muy bajo en FET o IGBT o Rce bajo en BJT.

Sin embargo, en cada familia de CMOS, el voltaje de la compuerta y RdsOn se controlan muy cuidadosamente para limitar la corriente de drenaje de suministro durante la transición de salida, que va desde ~ 300 ohmios en 4xxx CMOS a ~ 25 ohmios en la serie 74ALCxxx para la impedancia del conductor. Nuevamente, los dispositivos N y Pch están diseñados para ser combinados y con salidas más simétricas.

La impedancia de salida de los controladores anteriores se puede usar para estimar los tiempos de aumento de las cargas capacitivas, ya que son dispositivos lineales durante el intervalo de transición que utilizan valores RC para valores asintóticos afectados por la carga C en cables, trazas o cargas definidas. con valores pF / m etc.