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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Usando o efeito Miller na temporização de circuitos RC. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Designer de rádio amador Em modeladores de pulso de determinada duração (temporizadores, geradores, etc.), são frequentemente utilizados circuitos RC com ajuste de tempo, cuja operação é baseada na carga e descarga de um capacitor através de um resistor (Fig. 1a). Uma tensão constante U0 é aplicada à entrada do circuito RC, e o capacitor C1 começará a carregar através do resistor R1, conforme mostrado no gráfico (Fig. 1b). Neste caso, a tensão UC1 no capacitor C1 aumentará exponencialmente, e seu valor a qualquer momento pode ser encontrado usando a fórmula UC1(t)=U0(1 - e-t/R1-C1).
Deve-se notar que teoricamente o capacitor nunca carregará até a tensão Uo, por isso é costume determinar o tempo durante o qual ele carregará até um determinado valor. Como medida do tempo de carregamento, toma-se a constante de tempo τ = R1·C1 - o período durante o qual UC1 atinge o valor Uo (1 - 1/e). Quando o capacitor está descarregado, o processo ocorre na ordem inversa. Ao construir geradores, temporizadores e outros dispositivos semelhantes, o circuito RC é conectado a vários dispositivos - transistores, comparadores de amplificadores operacionais, etc., que de uma forma ou de outra influenciam o processo de carga-descarga. Para que o efeito seja desprezível, a corrente consumida por estes dispositivos deve ser pelo menos dez vezes menor que a corrente de carga do capacitor. Para aumentar a constante de tempo, você deve escolher um capacitor maior ou um resistor de resistência maior. No primeiro caso, as dimensões do capacitor e a corrente de fuga aumentam. No segundo, a corrente de carga diminui, o que leva a um aumento na influência da corrente de fuga do capacitor e dos dispositivos conectados na constante de tempo. O efeito Miller pode ajudar nesta situação, cuja essência é a seguinte. Se um capacitor com capacitância C2 for incluído no circuito de realimentação negativa de um amplificador de tensão (Fig. 1) com fator de ganho, então a capacitância equivalente de tal circuito será Ky vezes maior: Seq = C1·Ky. Nas etapas de amplificação, principalmente em altas frequências, esse efeito tem que ser combatido, mas aqui pode ser útil.
A corrente que flui através do resistor R1 se ramifica em duas: a corrente de coletor do transistor VT1 e a corrente de carga do capacitor C1. Neste caso, a maior parte da corrente de carga flui através da junção emissora do transistor. Como a corrente de base do transistor é h21E vezes menor que a corrente do coletor (onde h21E é o coeficiente de transferência estática da corrente de base do transistor), a corrente de carga do capacitor será aproximadamente o mesmo número de vezes menor que a corrente através do resistor R1. Na unidade descrita, deve ser utilizado um transistor com alto coeficiente de transmissão, baixa corrente reversa de coletor e capacidade de operar em baixa corrente de coletor, por exemplo, KT3102, KT3130 com quaisquer índices de letras. Para o resistor R1 com resistência de 300 kOhm (com tolerância de ±2%), um capacitor de óxido de tântalo com valor nominal de 100 μF para uma tensão de 16 V (a capacitância real é de cerca de 120 μF) e um transistor KT3130B-9 , a constante de tempo determinada experimentalmente acabou sendo igual a 380 s. Os mesmos elementos sem transistor forneceram uma constante de tempo de 39 s. Assim, o uso de um transistor garantiu um aumento na constante de tempo em aproximadamente 10 vezes. Como exemplo prático de utilização do nó considerado na Fig. A Figura 3 mostra um diagrama de um temporizador que conecta uma carga poderosa a uma fonte de energia após um determinado período de tempo. Um transistor de efeito de campo chaveado VT2 é usado como um “par de contatos” controlado. O comparador é montado no amplificador operacional DA1 com feedback positivo.
No momento inicial, o capacitor C1 está descarregado e a saída do amplificador operacional terá uma tensão próxima à tensão de alimentação. Por causa disso, o transistor de efeito de campo é fechado e a carga é desenergizada. À medida que o capacitor C1 é carregado, a tensão do coletor do transistor VT1 aumenta e, quando excede a tensão na entrada não inversora do comparador, ele comuta. Sua tensão de saída diminuirá quase até zero - o transistor de efeito de campo abrirá. Para reiniciar, pressione brevemente o botão SB1. Com as classificações de tipo dos elementos indicadas no diagrama, o tempo de atraso é de aproximadamente 10,5 minutos (sem transistor VT1 - cerca de 1 minuto). Se o transistor for substituído por um amplificador operacional com resistência de entrada mais alta, o tempo de atraso pode ser aumentado ainda mais. Autor: I. Nechaev, Kursk
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