Fuente de corriente constante

El voltaje a través de un capacitor es la integral de la corriente a través de él. Si alimenta una corriente constante a un capacitor, su voltaje aumenta linealmente, que es exactamente lo que desea para un generador de forma de onda de diente de sierra.

Sí, tienes razón en que esto no puede continuar por siempre; El circuito completo del generador de forma de onda descargará el capacitor periódicamente para evitar que el circuito de corriente constante se sature.

En el circuito que muestra, D1, D2 y R1 proporcionan una referencia de voltaje, en este caso, aproximadamente 1.2 V, que es la caída total hacia adelante a través de los dos diodos. Esto establece el voltaje a través de la unión B-E de Q1 y R2. Dado que el voltaje en la unión B-E también es una caída de diodo, o 0.6V, esto significa que el voltaje restante, 0.6V aparece en R2.

De la ley de Ohm, ahora conocemos la corriente a través de R2, 0.6V / 2200Ω = 273µA. Esta es la corriente que está cargando C1.

El voltaje a través del capacitor es una función del tiempo: V = I × t / C. Reescribamos esto como V / t = I / C, lo que significa que la tasa de cambio del voltaje es la corriente dividida por la capacitancia. En este caso, 273µA / 0.1µF = 2730 V / s, o equivalentemente, 2.73 V / ms.

Voy a volver a tener en cuenta el esquema completo:

C1 es de hecho la carga. La corriente fluye , pero tiene razón en que cuando el condensador alcanza la saturación, la corriente se detiene. Sin embargo , antes de que eso suceda, el resto del circuito entra en juego y enciende Q3 por un tiempo. Eso descarga el condensador. La corriente aún fluye a través de Q1, pero mucho menos que a través de Q3.

Imagina un grifo llenando un cubo que periódicamente se vuelca y se vacía.

Esta primera parte del circuito funciona de la siguiente manera:

• Supongamos que C1 se descarga para comenzar.
• R1 simplemente permite que la corriente fluya a través de D1, D2 (sirve como resistencia de polarización), lo que garantiza un voltaje conocido en la base de Q1, ya que los diodos descienden a un voltaje constante.
• Como conocemos el voltaje en la base de Q1, también conocemos el voltaje en su emisor (se comporta como diodo), lo que significa que conocemos la caída en R2. Termina siendo la misma caída de voltaje de un diodo. Otra forma de poner es es mirar las gotas de las dos ramas: D1-D2 y R2-Q1base. Dado que los diodos caen aproximadamente el mismo voltaje (incluido el Vbe de Q1), entonces el voltaje caído por R2 será el mismo que la caída de un diodo.

• Como sabemos que el R2 bajó el voltaje, conocemos su corriente.

  La corriente es entonces: $$ I_ {R2} \ approx V_ {diode} / R2 $$

• Esta corriente cargará el condensador C1, y el voltaje descrito será una rampa lineal, porque el voltaje en un condensador es proporcional a su carga, y estamos cargando una tasa constante.

• El condensador C1 se cargará hasta que su voltaje, que es el mismo que el voltaje del colector del transistor, sea lo suficientemente alto para que Vce sea demasiado bajo y Q1 no pueda proporcionar más corriente (el hFE cae a cero).
• En el circuito completo, este voltaje activará una descarga antes de que se alcance este punto y el proceso se repita.

Se ve entonces que la señal del diente de sierra se genera por la capacidad de generar una corriente constante que carga el capacitor, lo que genera una rampa de voltaje. Otra forma de decirlo es que generamos una señal constante (la corriente) y la integramos (con el capacitor), generando una rampa (el voltaje del capacitor).