Circuito de conmutación BJT con un condensador como carga

La primera expresión indica cómo se está cargando el condensador de 0V a \ $ E_C \ $ a través de la resistencia \ $ R_C \ $. Entonces, constante de tiempo = \ $ R_CC_L \ $. de ahí la expresión: $$ u_ {CL} \ left (t \ right) = E_c (1-e ^ {\ frac {-t} {R_C C_L}}) $$

Después de que el condensador se haya cargado a \ $ E_C \ $, la entrada cambió y el transistor se activó. Ahora el condensador se descargará de \ $ E_C \ $ a \ $ U_ {CE_ {sat}} \ $ a través del transistor, cuya resistencia equivalente es \ $ R_ {CE} \ $. Donde \ $ U_ {CE_ {sat}} \ $ es el voltaje del colector-emisor cuando el transistor está en saturación. Por lo tanto, la descarga del condensador se puede expresar como:

$$ u_ {CL} \ left (t \ right) = U_ {CE_ {sat}} + + (E_c-U_ {CE_ {sat}}) e ^ {\ frac {-t} {R_ {CE} C_L}} $$

  

La primera expresión es la ecuación de carga.

\ $ U_ {CE_ {sat}} \ $ es generalmente un voltaje pequeño (0.2-0.3V) comparado con \ $ E_C \ $, muchas personas se aproximan a \ $ E_c-U_ {CE_ {sat}} \ $ a \ $ E_C \ $. Y en ese caso esta se convierte en tu segunda expresión.

  

La segunda expresión es la ecuación de descarga.

De las dos expresiones anteriores, uno puede ver que el tiempo de carga y descarga depende de los valores de capacitancia y resistencia a través de los cuales se carga / descarga. Ahora, si el valor de \ $ R_ {CE} \ $ es menor que el de \ $ R_C \ $, el tiempo requerido para que el capacitor se descargue completamente será menor que el tiempo requerido para cargar. Creo que, en su caso, el tiempo de descarga es un poco menor que el tiempo de carga y, por lo tanto, en la trama, parece una transición abrupta.

La segunda ecuación representaría la descarga, sin embargo, realmente no es una buena aproximación de cómo se comporta un BJT. Además, ignora la resistencia Rc, presumiblemente bajo el supuesto de que

\ $ R_ {CE} \ approx \ frac {R_ {CE} \ cdot R_C} {R_ {CE} + R_C} \ $

El BJT actuará más como un sumidero de corriente constante hasta que el voltaje del capacitor caiga cerca de la tierra. La corriente real dependerá de la ganancia del transistor con una corriente base dada (y Vce), y ciertamente no es infinita. A continuación se muestra una simulación precisa de un 2N4401 con 0,1 mA de corriente de base conectada a t = 0 + descargando un condensador de 10 nF con 10 K a +10 V.

Comopuedever,despuésdelademorainicial,ladescargaesmuylinealhastaquedesciendecercadelVce(sat)deaproximadamente67mV.Elcolectoractualseveasí:

Sube a ~ 19.5mA +/- 15% durante la mayor parte de la descarga. La ganancia actual (\ $ h_ {FE} \ $ aka \ $ \ beta \ $) del transistor es de aproximadamente 200 bajo esas condiciones.