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:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Случайная новость из Архива Оптоволоконная солома от Lumenisity и Microsoft 31.08.2025 Телекоммуникационные технологии развиваются стремительно, но главные прорывы случаются редко. Одним из таких прорывов стало создание нового типа оптоволоконного кабеля с полым сердечником. Его разработали исследователи из компании Lumenisity, выросшей из Исследовательского центра оптоэлектроники Университета Саутгемптона, при поддержке корпорации Microsoft. Устройство обещает радикально изменить подход к передаче данных и приблизить скорость сетей к теоретическому пределу. Традиционное одномодовое волокно направляет свет внутри стеклянного канала, из-за чего скорость сигнала ограничивается примерно 200 миллионами метров в секунду. Это лишь две трети от скорости света в вакууме. Волокна с воздушной сердцевиной решают проблему, пропуская лучи преимущественно через воздух. Таким образом удается почти вдвое снизить задержки и минимизировать нелинейные искажения. Однако долгое время такие конструкции оставались непрактичными: потери энергии в них превышали 1 дБ на километр, что делало их пригодными лишь для узкоспециализированных и коротких линий связи. Разработанная в Lumenisity конструкция DNANF (двугнездное антирезонансное безузловое волокно) впервые преодолела эти ограничения. Исследователи использовали концентрические стеклянные трубки толщиной всего несколько микрон, которые работают как миниатюрные зеркала. Они отражают свет обратно в полый сердечник и подавляют паразитные моды, благодаря чему сигнал сохраняет стабильность. Испытания на катушках длиной 15 километров показали поразительные результаты: затухание составило лишь 0,091 дБ на километр при длине волны 1550 нанометров. Для сравнения, минимальные потери в лучших кварцевых волокнах составляют 0,14 дБ/км, и этот показатель оставался практически неизменным с 1980-х годов. Более того, потери оставались ниже 0,2 дБ/км в широчайшем спектральном диапазоне 66 терагерц, что значительно превосходит традиционные узкие телекоммуникационные "окна" кремниевых решений. Еще одно важное преимущество заключается в снижении хроматической дисперсии. В новой системе она оказалась в семь раз ниже, чем в предыдущих версиях оптоволокна. Это означает, что разные длины волн проходят по кабелю почти с одинаковой скоростью, а значит, оборудование для обработки сигнала может быть проще и экономичнее. Как отметил один из авторов проекта Франческо Полетти, низкие потери позволяют исключать некоторые усилительные участки линии, что резко снижает капитальные и эксплуатационные расходы операторов связи. Microsoft приобрела Lumenisity в 2022 году, чтобы ускорить коммерциализацию технологии. На тот момент показатели оптоволокна достигали лишь 2,5 дБ/км и не могли конкурировать с традиционными решениями. Но всего через несколько лет ситуация изменилась: в пилотном проекте, о котором компания отчиталась, было развернуто около 1200 километров кабеля, передающего реальный интернет-трафик. На конференции Microsoft Ignite в 2024 году генеральный директор Сатья Наделла заявил, что корпорация планирует установить 15 тысяч километров нового волокна в инфраструктуре Azure в течение двух лет. Это необходимо для поддержки работы искусственного интеллекта, где критична минимальная задержка и высокая пропускная способность.

Другие интересные новости:

▪ Цифровой презерватив для защиты приватности

▪ Dell расширяет ассортимент

▪ Натриево-воздушный аккумулятор

▪ HTC One X+

▪ Ледяной щит Гренландии катастрофически тает

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Большая энциклопедия для детей и взрослых. Подборка статей

▪ статья Мы мирные люди, но наш бронепоезд стоит на запасном пути. Крылатое выражение

▪ статья Почему монголы не смогли завоевать Японию? Подробный ответ

▪ статья Системный программист. Должностная инструкция

▪ статья Альтернативные источники энергии. Справочник

▪ статья Коммутатор и антенный усилитель для диапазонов 144 и 430 МГц. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026