Использование эффекта Миллера во времязадающих RC-цепях. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Радиолюбителю-конструктору

 Комментарии к статье

В формирователях импульсов определенной длительности (таймерах, генераторах и т. д.) часто применяют времязадающие RC-цепи, работа которых основана на зарядке-разрядке конденсатора через резистор (рис. 1,а). На вход RC-цепи подают постоянное напряжение U0, и через резистор R1 начнется зарядка конденсатора С1, как показано на графике (рис. 1,б). При этом напряжение UC1 на конденсаторе С1 будет увеличиваться экспоненциально, а его значение в любой момент можно найти по формуле UC1(t)=U0(1 - e-t/R1-C1).

Следует отметить, что теоретически конденсатор никогда не зарядится до напряжения Uo поэтому принято определять время, в течение которого он зарядится до определенного значения. В качестве меры времени зарядки принята постоянная времени τ = R1·C1 - промежуток, в течение которого UC1 достигает значения Uo (1 - 1/е). При разрядке конденсатора процесс протекает в обратном порядке.

При построении генераторов, таймеров и других подобных устройств RC-цепь подключают к различным приборам-транзисторам, ОУ компараторам и т. д., которые так или иначе оказывают влияние на процесс зарядки-разрядки. Чтобы влияние было незначительным, ток, потребляемый этими приборами, должен быть, по крайней мере, в десять раз меньше зарядного тока конденсатора.

Для увеличения постоянной времени приходится либо выбирать конденсатор большей емкости, либо резистор большего сопротивления. В первом случае увеличиваются габариты конденсатора и ток утечки. Во втором - уменьшается зарядный ток, что приводит к увеличению влияния тока утечки конденсатора и подключенных приборов на постоянную времени.

Помочь в этой ситуации может эффект Миллера, суть которого заключается в следующем. Если в цепь отрицательной ОС усилителя напряжения (рис. 2) с коэффициентом усиления включить конденсатор емкостью С1, то эквивалентная емкость такой цепи будет в Кy раз больше: Сэкв = С1·Кy. В усилительных ступенях, особенно на высокой частоте, с этим эффектом приходится бороться, здесь же он может быть полезен.

Ток, протекающий через резистор R1, разветвляется на два: ток коллектора транзистора VT1 и зарядный ток конденсатора С1. При этом большая часть зарядного тока протекает через эмиттерный переход транзистора. Так как базовый ток транзистора в h21Э раз меньше тока коллектора (где h21Э - статический коэффициент передачи тока базы транзистора), то зарядный ток конденсатора будет примерно во столько же раз меньше тока через резистор R1.

В описанном узле следует применять транзистор с большим коэффициентом передачи, малым обратным током коллектора и способностью работать при малом коллекторном токе, например, КТ3102, КТ3130 с любыми буквенными индексами.

Для резистора R1 сопротивлением 300 кОм (с допуском ±2 %), танталового оксидного конденсатора номиналом 100 мкФ на напряжение 16 В (реальная емкость - около 120 мкФ) и транзистора КТ3130Б-9 экспериментально определенная постоянная времени оказалась равной 380 с. Те же элементы без транзистора обеспечивали постоянную времени 39 с. Таким образом, применение транзистора обеспечило увеличение постоянной времени примерно в 10 раз.

В качестве практического примера использования рассмотренного узла на рис. 3 изображена схема таймера, подключающего мощную нагрузку к источнику питания через определенный отрезок времени. В качестве управляемой "контактной пары" применен переключательный полевой транзистор VT2. Компаратор собран на ОУ DA1 с положительной ОС.

В начальный момент конденсатор С1 разряжен и на выходе ОУ будет напряжение, близкое к напряжению питания. Из-за этого полевой транзистор закрыт и нагрузка обесточена.

По мере зарядки конденсатора С1 напряжение на коллекторе транзистора VT1 увеличивается, и когда оно превысит напряжение на неинвертирующем входе компаратора, он переключится. Его выходное напряжение уменьшится почти до нуля - полевой транзистор откроется.

Для повторного запуска надо кратковременно нажать на кнопку SB1. С указанными на схеме типономиналами элементов время задержки равно примерно 10,5 мин (без транзистора VT1 - около 1 мин). Если транзистор заменить операционным усилителем с большим входным сопротивлением, время задержки можно увеличить еще больше.

Автор: И.Нечаев, г.Курск

Смотрите другие статьи раздела Радиолюбителю-конструктору.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Открыто новое состояние воды 26.09.2020 Переохлажденная вода - это две жидкости в одной. К такому выводу пришли американские исследователи после проведения первых в истории измерений жидкой воды при температурах намного ниже ее обычной точки замерзания. Несмотря на чрезвычайно широкую распространенность, вода как химическое вещество до сих пор до конца не изучена. Ученые иногда называют ее самой загадочной субстанцией на Земле. Дело в том, что вода не похожа на другие жидкости - при замерзании она расширяется, а не сжимается, как все остальные, ее плотность при этом уменьшается. Поэтому водяной лед не тонет, а плавает на поверхности. У воды высокая температура кипения и она прекрасный растворитель, поэтому в ней, при различных условиях, растворяется большинство органических и неорганических веществ. И, наконец, у нее огромный коэффициент поверхностного натяжения. Благодаря всем этим уникальным свойствам вода стала основой жизни на Земле. Есть у воды еще одно интересное качество - она очень "неохотно" замерзает. Если другие жидкости начинают переходить в твердое состояние постепенно, сразу после того, как проходят точку замерзания, то вода "сопротивляется" до последнего. И для начала затвердевания ей всегда нужны ядра кристаллизации - взвешенные частицы минерального или органического происхождения. Исследователи из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) Министерства энергетики США решили проверить, если таких частиц не будет, до какой температуры вода останется жидкой. Известно, что в облаках вода может присутствовать в виде переохлажденных капель даже при очень низких температурах, а потом, когда сверху, из более высоких и холодных слоев, в эти облака попадает мелкая ледяная пыль, капли моментально кристаллизуются и выпадают на землю в виде ледяной крупы или града. Ученые в лаборатории разрушили лазером тонкую ледяную пленку, создав переохлажденную жидкую воду, а затем с помощью инфракрасной спектроскопии отследили все мельчайшие этапы ее преобразований в интервале температур от 135 до 245 кельвинов - от минус 138 до минус 28 градусов Цельсия. На "стоп-кадрах" фазовых состояний ученые увидели, что при переохлаждении вода конденсируется в плотную жидкую фазу, которая продолжает сосуществовать с обычной жидкой фазой. При этом доля жидкости с высокой плотностью быстро уменьшается при повышении температуры от 190 до 245 кельвинов.

Другие интересные новости:

▪ Мобильный принтер Brother PocketJet 7

▪ Одна из причин плохого аппетита

▪ Гравитационные волны помогут предсказывать цунами

▪ Туннель затыкается огромной пробкой

▪ 1200 В CoolSiC G5 диоды Шоттки в двухвыводном корпусе D2PAK

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Альтернативные источники энергии. Подборка статей

▪ статья Отто Вейнингер. Знаменитые афоризмы

▪ статья Почему мэры Филадельфии часто отказывались от должности, предпочитая заплатить штраф? Подробный ответ

▪ статья Терн колючий. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Звуковой усилитель для субвуфера к компьютеру. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Автоматическое переключение питания. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025