Visti i risultati non ottimali ottenuti nell’ambito delle prove effettuate con i diodi, si `e rivolta l’attenzione a soluzioni circuitali basate su un altro com- ponente non lineare: il transistore. I parametri sulla base dei quali scegliere questo componente sono:
• Tempo di commutazione estremamente rapido;
• possibilit`a di essere attraversato senza rottura da correnti dell’ordine di 50 mA.
Il primo vincolo ha una ragione evidente nelle considerazioni svolte all’i- nizio di questo capitolo. Il vincolo sulla corrente richiede invece una breve considerazione. Per calcolare la corrente massima che il transistore deve sopportare senza rompersi, `e sufficiente considerare nuovamente il circuito mostrato nella figura 4.5 e calcolare la corrente massima che attraversa il componente D1, lasciando come parametro libero la tensione Vg ai capi
di D1 stesso. Per le considerazioni fatte nel paragrafo 4.2, alla massima differenza di potenziale che pu`o essere presente ai capi della serie D1-R14
scala. Tenendo quindi conto dell’effetto del partitore R10-R18, si ottiene che
la tensione massima ai capi della serie D1-R14`e pari a circa 2 V. La corrente
massima che attraversa il componente D1 `e quindi: ID1max ≈ 2 V − Vg
R14 ≈ 2 V − Vg
33 Ω
Considerando quindi conservativamente una tensione Vg = 500 mV si
ottiene Imax
D1 ≈ 45 mA, da cui segue il vincolo imposto.
Avendo escluso i transistori a effetto di campo a causa dei pi`u elevati valori delle capacit`a parassite, si `e quindi rivolta l’attenzione alla famiglia dei transistori bipolari a giunzione. E’ in particolare stato individuato il modello BFR520, un transistore NPN a larghissima banda prodotto dalla Philips. Il BFR520 viene impiegato principalmente in applicazioni a frequenze superiori al GHz come telefonia cellulare, sintonizzatori per TV satellitare e ripetitori per sistemi a fibre ottiche.
Verranno ora discusse le prove che sono state effettuate con questo tran- sistore. Poich´e le procedure di misura svolte coincidono con quelle descritte per le prove sui diodi, non ci si soffermer`a ulteriormente sulla loro descrizio- ne ma saranno discusse direttamente le configurazioni circuitali provate e i relativi risultati ottenuti.
Il transistore BFR520 usato come diodo
Il primo circuito oggetto di prova `e stato quello mostrato nella figura 6.6, in cui il transistore `e utilizzato nella configurazione a diodo. La curva di calibrazione ottenuta e la risposta dinamica sono riportate rispettivamente nelle figure 6.7 e 6.8.
In questo caso la risposta dinamica del circuito rispecchia le buone carat- teristiche dinamiche dichiarate dal costruttore, sebbene anche in questo caso si possa notare, come nel caso del diodo Schottky, un certo prolungamento nella coda del segnale acquisito che non trova riscontro nell’andamento del
Figura 6.6: Circuito di compressore con transistore BFR520 in configurazione a diodo.
Figura 6.7: Curva di calibrazione ottenuta con il BFR520 usato in configurazione a diodo.
segnale generato. Si tratta in ogni caso di un effetto meno pronunciato ri- spetto al caso del diodo SS12. Esaminando invece la curva di calibrazione ottenuta si nota la presenza di un punto di flesso in corrispondenza di un’am- piezza dell’impulso di calibrazione di circa 5 mA. Per spiegare questo effetto non `e sufficiente considerare le sole curve caratteristiche del transistore, ma occorre anche prendere in considerazione i tempi caratteristici e le capacit`a parassite del dispositivo. Per questo motivo si `e preferito scartare comunque
questa soluzione.
Figura 6.8: Verifica della risposta dinamica del circuito di compressione con il transistore BFR520 in configurazione a diodo.
Uso della giunzione base-emettitore del BFR520
La successiva configurazione provata `e quella del circuito riportato nella figu- ra 6.9, nel quale l’elemento di compressione `e costituito dalla sola giunzione base-emettitore del transistore. In questo caso la curva di calibrazione, ri- portata in figura 6.10, ha un andamento regolare e non presenta il punto di flesso del caso precedente.
Per quanto riguarda la risposta dinamica, mostrata nei grafici della figura 6.11 si ha per`o un effetto dovuto alla capacit`a di giunzione in polarizzazione inversa tale da produrre un ritardo nella chiusura della giunzione, stimabile
Figura 6.9: Circuito di compressione. L’elemento di compressione `e costituito dalla giunzione base-emettitore de transistore BFR520.
Figura 6.10: Curva di calibrazione ottenuta usando la giunzione base-emettitore del BFR520 come elemento di compressione.
in circa 15 ns. Per le stesse considerazioni svolte nell’ambito dell’analisi svolte nel paragrafo dedicato alle prove sul diodo Schottky, questo effetto , se pur non auspicabile, non incide in modo drammatico sulle prestazioni del sistema di acquisizione. Occorre anche tenere conto del fatto che i segnali con cui viene stimolato il circuito sono ben pi`u ampi dei segnali che possono essere prodotti dai singoli fotoelettroni, per i quali l’effetto considerato sarebbe ancora meno pronunciato.
Figura 6.11: Verifica della risposta dinamica del circuito di compressio- ne usando la giunzione base-emettitore del BFR520 come elemento di compressione.
Uso della giunzione base-collettore del BFR520
L’ultima configurazione provata `e quella del circuito riportato nella figura 6.12, nel quale l’elemento di compressione `e costituito dalla sola giunzione di base-collettore del transistore. La curva di calibrazione, mostrata in figura 6.13, e la risposta dinamica, riportata nella figura 6.11 indicano caratteristi- che molto simili al caso precedente, per cui valgono le stesse considerazioni.
Figura 6.12: Circuito di compressione. L’elemento di compressione `e costituito dalla giunzione base-collettore de transistore BFR520.
Figura 6.13: Curva di calibrazione ottenuta usando la giunzione base-collettore del BFR520 come elemento di compressione.