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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Utilizzo dell'effetto Miller nella temporizzazione dei circuiti RC. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Progettista radioamatore Nei formatori di impulsi di una certa durata (timer, generatori, ecc.), Vengono spesso utilizzati circuiti RC di temporizzazione, il cui funzionamento si basa sulla carica e scarica di un condensatore attraverso un resistore (Fig. 1, a). Una tensione costante U0 viene applicata all'ingresso del circuito RC e la carica del condensatore C1 inizierà attraverso il resistore R1, come mostrato nel grafico (Fig. 1, b). In questo caso, la tensione UC1 sul condensatore C1 aumenterà in modo esponenziale e il suo valore in qualsiasi momento può essere trovato dalla formula UC1(t)=U0(1 - et/R1-C1).
Va notato che, in teoria, un condensatore non si caricherà mai fino a una tensione Uo, quindi è consuetudine determinare il tempo durante il quale si caricherà fino a un certo valore. Come misura del tempo di carica si prende la costante di tempo τ = R1·C1 - intervallo durante il quale UC1 raggiunge il valore Uo (1 - 1/e). Quando il condensatore è scarico, il processo procede nell'ordine inverso. Quando si costruiscono generatori, timer e altri dispositivi simili, il circuito RC è collegato a vari dispositivi a transistor, comparatori op-amp, ecc., Che in un modo o nell'altro influenzano il processo di carica-scarica. Affinché l'influenza sia trascurabile, la corrente assorbita da questi dispositivi deve essere almeno dieci volte inferiore alla corrente di carica del condensatore. Per aumentare la costante di tempo, devi scegliere un condensatore più grande o un resistore più grande. Nel primo caso aumentano le dimensioni del condensatore e la corrente di dispersione. Nel secondo, la corrente di carica diminuisce, il che porta ad un aumento dell'influenza della corrente di dispersione del condensatore e dei dispositivi collegati sulla costante di tempo. L'effetto Miller può aiutare in questa situazione, la cui essenza è la seguente. Se un condensatore con una capacità C2 è incluso nel circuito di feedback negativo dell'amplificatore di tensione (Fig. 1) con un guadagno, allora la capacità equivalente di tale circuito sarà Ky volte maggiore: Сeq = С1·Кy. Negli stadi di amplificazione, specialmente alle alte frequenze, questo effetto deve essere affrontato, ma qui può essere utile.
La corrente che scorre attraverso il resistore R1 si dirama in due: la corrente di collettore del transistor VT1 e la corrente di carica del condensatore C1. In questo caso, la maggior parte della corrente di carica scorre attraverso la giunzione dell'emettitore del transistor. Poiché la corrente di base del transistor è h21E volte inferiore alla corrente del collettore (dove h21E è il coefficiente di trasferimento della corrente statica della base del transistor), la corrente di carica del condensatore sarà circa le stesse volte inferiore alla corrente attraverso il resistore R1. Nel nodo descritto, dovrebbe essere utilizzato un transistor con un elevato coefficiente di trasmissione, bassa corrente inversa del collettore e la capacità di funzionare a bassa corrente del collettore, ad esempio KT3102, KT3130 con qualsiasi indice di lettera. Per il resistore R1 con una resistenza di 300 kΩ (con una tolleranza di ±2%), un condensatore di ossido di tantalio con un valore nominale di 100 μF per una tensione di 16 V (la capacità reale è di circa 120 μF) e un KT3130B-9 transistor, la costante di tempo determinata sperimentalmente risultava essere 380 s. Gli stessi elementi senza transistor fornivano una costante di tempo di 39 s. Pertanto, l'uso di un transistor ha fornito un aumento della costante di tempo di circa 10 volte. Come esempio pratico di utilizzo del nodo considerato in Fig. 3 mostra un diagramma di un timer che collega un carico potente a una fonte di alimentazione dopo un certo periodo di tempo. Un transistor ad effetto di campo di commutazione VT2 viene utilizzato come "coppia di contatti" controllata. Il comparatore è assemblato sull'OS DA1 con un OS positivo.
Al momento iniziale, il condensatore C1 viene scaricato e l'uscita dell'amplificatore operazionale avrà una tensione vicina alla tensione di alimentazione. Per questo motivo, il transistor ad effetto di campo è chiuso e il carico è diseccitato. Man mano che il condensatore C1 si carica, la tensione sul collettore del transistor VT1 aumenta e quando supera la tensione sull'ingresso non invertente del comparatore, commuterà. La sua tensione di uscita scenderà quasi a zero: il transistor ad effetto di campo si aprirà. Per riavviare, premere brevemente il pulsante SB1. Con le caratteristiche nominali degli elementi indicati nel diagramma, il tempo di ritardo è di circa 10,5 minuti (senza il transistor VT1 - circa 1 minuto). Se il transistor viene sostituito da un amplificatore operazionale con un'impedenza di ingresso maggiore, il tempo di ritardo può essere ulteriormente aumentato. Autore: I. Nechaev, Kursk
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