Очень не Простой усилитель на AD844

[belka]

Если есть вопросы, спрашивайте, может сумею ответить.



Фёдрыч - светлой памяти военного инженера Панькова Николая Фёдоровича посвящаю эту разработку. в.ч. 03863 станция Дунай-3У. Мой учитель радиоэлектроники. Будь спокоен, Фёдрыч, "стрелять будет как из пушки", всё изображено как ты любил, просто и эффективно.

[mellowman]

Нет, даташит соответствует реалиям. Массовые транзисторы специально *тормозят*, чтобы меньше проблем было в применении. Особенно мощные.

Какой-то магией, или всё делается RC цепочками?

[Ломатель]

Какой-то магией, или всё делается RC цепочками?

На уровне кристалла, как я понимаю.

[sia_2]

Совершенно верно. Биполярные транзисторы тормозят большим Rb (широкими эмиттерами), чтобы с емкостями коллекторных и эмиттерных переходов образовывались распределенные структуры, полевики - поликремниевыми затворами без дублирования металлом или хотя бы силицидом. В результате включение и выключение массовых мощных полевиков растягивается на десятки наносекунд. Нет никаких проблем сделать сами кристаллы быстрее, но при этом бОльшая часть оборудования на них просто перестанет нормально работать из-за резкого роста dI/dt. Поэтому сильнее всего "замедляют" именно самые мощные, чтобы скорости изменения тока удерживать в приемлемых для типовых конструкций значениях.

[shura1959]

даташитом на 2SK1058

Снижение крутизны с частотой определяется постоянной времени СзRк. Если руководствоваться даташитной Сз=600пФ, то при токе покоя 0,2А, напряжении на транзисторе 20В сопротивление канала будет 100 Ом, а "частота среза" крутизны получается где то f=1/(2*6,28*100 Ом*600 пФ)=1мГц. При работе на нагрузку 8 Ом, скажем при Рвых=8 Вт. Iс=1,41 А, напряжение на транзисторе будет 9 В, сопротивление канала 7 Ом, но из-за снижения Uси крутизна упадёт дополнительно в два раза, и получится "частота среза" крутизны f прим. равно 15 мГц, то бишь, в среднем где то и получается 10 мГц (если я не ошибся в расчётах))).
Да, физически снижение крутизны объясняется снижением с частотой напряжения в канале, и соответственно, меньшей инверсией канала, что эквивалентно увеличению сопротивления канала.

[mellowman]

Совершенно верно. Биполярные транзисторы тормозят большим Rb (широкими эмиттерами), чтобы с емкостями коллекторных и эмиттерных переходов образовывались распределенные структуры, полевики - поликремниевыми затворами без дублирования металлом или хотя бы силицидом. В результате включение и выключение массовых мощных полевиков растягивается на десятки наносекунд. Нет никаких проблем сделать сами кристаллы быстрее, но при этом бОльшая часть оборудования на них просто перестанет нормально работать из-за резкого роста dI/dt. Поэтому сильнее всего "замедляют" именно самые мощные, чтобы скорости изменения тока удерживать в приемлемых для типовых конструкций значениях.

Спасибо!

Наименьшие величины перекрытий получены при использовании ионного легирования при формировании областей истока и стока, однако сопротивление поликремниевых шин при этом остается высоким.

ЧТД

[Malinovsky D]

Снижение крутизны с частотой определяется постоянной времени СзRк.

В даташите график крутизны приведен для тока 2 А при напряжении СИ 10 В.
Срез по уровню -3дБ на частоте 3 МГц.

По правде сказать, я не могу понять логику привязки зависимости крутизны передаточной характеристики к выходной емкости.
В моей вселенной это разные вещи. Выходная емкость - это емкость между клеммами СИ. Это конструктивная штука. Да, она зависит от напряжения, поэтому что напряжение между стоком и истоком меняет распределение носителей в объеме подложки и в областях стока и истока, и таким образом меняется геометрия распределения носителей, и, соответственно, емкость.

Торможение открытия канала зависит от подвижности неосновных носителей в подложке при формировании канала проводимости между стоком и истоком.
При этом для формирования канала проводимости нужна не просто электромагнитная волна - типа, высокая скорость взаимодействия. Электроны (дырки) "по сигналу" затвора должны пролезть через кристаллическую решетку с разных мест подложки и построиться в узкий канал между стоком и истоком. И для этого нужно вполне заметное время. Это не металл, в котором время реакции определяется скоростью распространения электромагнитной волны. И не лампа, которая достаточно быстро модулирует поток пролетающих электронов. Подвижность неосновных носителей в кристалле достаточно низкая. И с ней приходится считаться, наблюдая, как транзюк включается за 200 нс.

[BesPav]

Только качать их лучше все-равно от источника напряжения

Вопрос очень открытый.
Для стабилизации источника напряжения при работе на входную ёмкость полевиков в цепях их затворов придется поставить резисторы. Показанный Вадимом номинал 220 Ом - это конечно перебор, будем считать его еще одним подарком для потенциальных копирастов, передирающих схемы "в лоб". А вот с источником тока, имеющим высокое выходное сопротивление, такой тормоз не требуется, он сам себе тормоз номиналом тока.
Исходя из этого практически любая пара из повторителя с выходниками и резисторами серьезно рискует оказаться медленнее пары из годного источника тока (естественно с рядом оговорок насчет его токовых возможностей) и полевиков без резисторов.

[sia_2]

В даташите график крутизны приведен для тока 2 А при напряжении СИ 10 В.
Срез по уровню -3дБ на частоте 3 МГц.

По правде сказать, я не могу понять логику привязки зависимости крутизны передаточной характеристики к выходной емкости.
В моей вселенной это разные вещи. Выходная емкость - это емкость между клеммами СИ. Это конструктивная штука. Да, она зависит от напряжения, поэтому что напряжение между стоком и истоком меняет распределение носителей в объеме подложки и в областях стока и истока, и таким образом меняется геометрия распределения носителей, и, соответственно, емкость.

Торможение открытия канала зависит от подвижности неосновных носителей в подложке при формировании канала проводимости между стоком и истоком.
При этом для формирования канала проводимости нужна не просто электромагнитная волна - типа, высокая скорость взаимодействия. Электроны (дырки) "по сигналу" затвора должны пролезть через кристаллическую решетку с разных мест подложки и построиться в узкий канал между стоком и истоком. И для этого нужно вполне заметное время. Это не металл, в котором время реакции определяется скоростью распространения электромагнитной волны. И не лампа, которая достаточно быстро модулирует поток пролетающих электронов. Подвижность неосновных носителей в кристалле достаточно низкая. И с ней приходится считаться, наблюдая, как транзюк включается за 200 нс.

Подвижность в данном случае ни при чем, она - про пикосекунды. Наносекунды - это распределенное RC затворно-истоковой структуры (плюс Миллер-Блумлейн). Подсказка: IRF510 vs IRF540. Оба вертикальные, структуры элементарных ячеек идентичны.

[Malinovsky D]

Подвижность в данном случае ни при чем, она - про пикосекунды. Наносекунды - это распределенное RC затворно-истоковой структуры (плюс Миллер-Блумлейн). Подсказка: IRF510 vs IRF540. Оба вертикальные, структуры элементарных ячеек идентичны.

Ок, спасибо!

Тогда в чем причина достаточно длительного включения латерала? Слишком высокое сопротивление затвора?

[sia_2]

Ок, спасибо!

Тогда в чем причина достаточно длительного включения латерала? Слишком высокое сопротивление затвора?

Оно самое, причем в распределенном виде. Хотя латерал латералу рознь. Радиочастотные LDMOS вполне себе шустрые. Но они и сконструированы иначе.

[shura1959]

В даташите график крутизны приведен для тока 2 А при напряжении СИ 10 В.
Срез по уровню -3дБ на частоте 3 МГц.

Там ссылка на схему измерения с ОИ,т.е., ещё и Миллер влияет, наверно, реально ещё куча "паразитов"))). Вы пишете, что для торможения модели ставите доп ёмкости снаружи, а в модели изменение ёмкости затвора не даёт нужный эффект?

По правде сказать, я не могу понять логику привязки зависимости крутизны передаточной характеристики к выходной емкости.

Я тоже, в классических формулах Свых. нету, и как она может влиять на напряжение затвор-канал?
А где это написано, кстати, интересно?

[Malinovsky D]

Там ссылка на схему измерения с ОИ,т.е ещё и Миллер влияет, наверно, реально ещё куча "паразитов"

Миллер вряд ли. При крутизне 1 Сименс и нагрузкой 2 Ом, напряжение на стоке всего в два раза выше, чем на затворе. При этом реверсная емкость - 10 пФ. С учетом ее противофазного влияния и коэффицента усиления равном 2, можно принять, что ее вклад всего 30 pF в общую входную емкость. Это на порядок меньше, чем емкость затвора.

В целом, Сергей уже описал причину спада крутизны с ростом частоты, поэтому интрига спала

Тогда в чем причина достаточно длительного включения латерала? Слишком высокое сопротивление затвора?

Оно самое, причем в распределенном виде. Хотя латерал латералу рознь.

---------- Сообщение добавлено 14:39 ---------- Предыдущее сообщение было 14:29 ----------

Я тоже, в классических формулах Свых. нету, и как она может влиять на напряжение затвор-канал?
А где это написано, кстати, интересно?

Коллега выше предлагал такую версию торможения крутизны с ростом частоты.

---------- Сообщение добавлено 14:43 ---------- Предыдущее сообщение было 14:39 ----------

Оно самое, причем в распределенном виде. Хотя латерал латералу рознь.

Еще вопрос остался.
Время закрытия намного меньше времени открытия. С чем это может быть связано?
Ведь распределенное сопротивление затвора - вещь относительно стабильная. Там какие-то паразитные "диоды" влияют на это?

[sia_2]

Еще вопрос остался.
Время закрытия намного меньше времени открытия. С чем это может быть связано?
Ведь распределенное сопротивление затвора - вещь относительно стабильная. Там какие-то паразитные "диоды" влияют на это?

Оно по-разному в разных транзисторах. Зависит в основном от соотношений емкостей и порогов, т.е. доминирует ли в данном процессе влияние проходной или входной емкости. Проходная сильно нелинейна, что замедляет полное включение, но почти не влияет на скорость полного выключения при высоком пороге.

[mart]

Такой еще, мини вариант с вертикальным расположением ВК. Но не уверен, что по BesPav, там все хорошо с контурами на затворах.


---------- Сообщение добавлено 23:54 ---------- Предыдущее сообщение было 23:35 ----------

[jett]

Вопрос очень открытый.
Для стабилизации источника напряжения при работе на входную ёмкость полевиков в цепях их затворов придется поставить резисторы. Показанный Вадимом номинал 220 Ом - это конечно перебор, будем считать его еще одним подарком для потенциальных копирастов, передирающих схемы "в лоб". А вот с источником тока, имеющим высокое выходное сопротивление, такой тормоз не требуется, он сам себе тормоз номиналом тока.
Исходя из этого практически любая пара из повторителя с выходниками и резисторами серьезно рискует оказаться медленнее пары из годного источника тока (естественно с рядом оговорок насчет его токовых возможностей) и полевиков без резисторов.

https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2145422
Но я писал о чисто слуховом восприятии (моём личном). Хотя есть и удачные примеры, где выходные полевики качаются от каскодного УНа (да, с большим током покоя, под 30...40 ма), и всё это хорошо звучит - ASRы- 1 и -2 из 80-х гг прошлого века.
Для 4 -х пар выходников 220 затворных Ом уже перебором не выглядит.

---------- Сообщение добавлено 01:11 ---------- Предыдущее сообщение было 00:59 ----------

Это не в чистом виде дро...лово. Это тренировка!

Согласен я.

[Areon]

... модель 2SK1058 в МикроКап кривущая - шо пипец - какая-то волшебная палочка, а не транзистор. Время включения 20 нс, входная емкость 100 пФ. Ит симпли зе бест!

Попробуйте модель аналогов от EXICON. Выкладывали здесь, пишут что получили её от производителя.
Проверил указанную модель (Ecx10n20) в симуляторе - лучше чем встроенная.
Результаты проверки указанной модели в симуляторе:
1) t(on)=80ns, t(off)=30ns;
2) yfs=0.26 на 50МГц (в datasheet 2SK1058 - 10МГц);
3) Ciss=408пФ, Coss=267пФ, Crss=7,4пФ;
4) Графики Ids_Vds и Ids_Vgs отдаленно похожи (для моделирования достаточно).

[Malinovsky D]

Попробуйте модель аналогов от EXICON. Выкладывали здесь, пишут что получили её от производителя.
Проверил указанную модель (Ecx10n20) в симуляторе - лучше чем встроенная.
Результаты проверки указанной модели в симуляторе:
1) t(on)=80ns, t(off)=30ns;
2) yfs=0.26 на 50МГц (в datasheet 2SK1058 - 10МГц);
3) Ciss=408пФ, Coss=267пФ, Crss=7,4пФ;
4) Графики Ids_Vds и Ids_Vgs отдаленно похожи (для моделирования достаточно).

Спасибо!
Частотные параметры, конечно, лучше реальных.
По правде говоря, я уже немного остыл по поводу возни с моделями этих латералов. Пока добавил в затвор емкость и резистор - как-то работает...
Посмотрим, что получится у mart.
Ну и обязательно повожусь с этими латералами на стенде. Слишком много у них любопытных приколов. Типа, увеличивающейся емкости затвора при запирающем напряжении более 1 Вольта.

[shura1959]

Типа, увеличивающейся емкости затвора при запирающем напряжении более 1 Вольта.

Ага, это интересный эффект, он на всех полевиках с индуцированным затвором присутствует.

[ОРорин]

Такой еще, мини вариант с вертикальным расположением ВК. Но не уверен, что по BesPav, там все хорошо с контурами на затворах.

Думаю лучше вариант ВК:



Меньше петли. Управление ВК с одной стороны. Выход по плате можно вплоть до выходных клемм вести. УН развести проще.
Но от резисторов в истоках не избавиться и между шинами питания нужны конденсаторы.

[mart]

Любопытное послание про китайский клон усилитель Goldmund с 2-мя парами 2SK1058/2SJ162. Товарищ пишет, что у него выгорали выходники, пока в истоки не поставил резисторы 0,2 Ом. Я так понимаю, чтобы не ставить истоковые резисторы, транзисторы в плече должны быть хорошо подобраны?