Constante de tiempo RC en multivibradores astables

El tiempo de un semiciclo del multivibrador astable clásico de dos transistores es el tiempo que tarda el extremo base del condensador en cargarse desde ?? (V _CC ?? (V < sub> BE + V _{CE (SAT)} )) a + V _BE .

Por ejemplo, en el momento justo antes de que se encienda el transistor de la izquierda, el condensador conectado a su colector se carga a (casi) V _CC , con su extremo izquierdo positivo. Tenga en cuenta que el otro extremo del capacitor se mantiene una caída de diodo sobre el suelo por la unión B-E del otro transistor. Ahora, inmediatamente después se enciende el transistor de la izquierda, ahora está sujetando el extremo izquierdo de ese mismo condensador a tierra (en realidad, Vce (sat) sobre el suelo). Dado que el voltaje a través del capacitor no puede cambiar instantáneamente, eso significa que su extremo derecho se dirige inicialmente a ?? V _CC . Este es el punto de inicio de la curva exponencial para esta mitad del ciclo de tiempo.

Ahora, tenga en cuenta que el condensador se está cargando "hacia" + V _CC , pero se detiene por la unión B-E del transistor en + V _BE . Esta carga se está produciendo a una velocidad determinada por la constante de tiempo C × R, y estamos básicamente interesados en el tiempo que se tarda en moverse a la mitad de su valor de inicio a su valor final. Esto se resuelve en ?? ln (0.5), o 0.693 veces la constante de tiempo R-C.

Para obtener una explicación más completa de este circuito, consulte la columna "Engineering Quotient" del circuito de la bodega para el número 262 (abril de 2012).

Para el monoestable, la tapa se carga a 2/3 Vcc antes de la descarga, por lo que estamos interesados en el tiempo que toma un exponencial ascendente con la constante de tiempo RC para pasar de 0 a 2/3 Vcc:

$$ V_ {cc} \ left [1 \ - \ e ^ {- t / RC} \ right] \ = \ 2/3 \ V_ {cc} $$

Suponiendo que esto comienza en V = 0, t = 0, estamos buscando t en la que

$$ \ left [1 \ - \ e ^ {- t / RC} \ right] \ = \ 2/3 $$ $$ 1/3 = e ^ {- t / RC} $$ $$ t \ = \ RC \ \ ln {3} \ approx \ 1.1 \ RC $$

Para el astable, el astable circ I tiene dos resistencias, y la ecuación para el período se refiere a ambos. El circuito se carga a través de ambas resistencias y se descarga a través de una. El tiempo alto es el tiempo para cargar de 1 / 3Vcc a 2 / 3Vcc, y el tiempo bajo es el tiempo para descargar a través de ese mismo lapso. Derivaría de manera similar a la anterior, pero si publica el diagrama, lo obtendré por usted.

El tiempo de subida a menudo se define de diferentes maneras, como 10 a 90% o en casos de RC, la asíntota de 0 a 1 / e.

Pero para los mutivibradores astables, utilizan fuentes de corriente constante y cambian entre dos umbrales de voltaje. El LS123 tiene una fórmula diferente a la 555 debido a estas diferencias para determinar el tiempo de subida de un medio ciclo. Siempre consulta las especificaciones de cualquier chip que uses.

Otro método astable es utilizar un inversor schmitt CMOS con retroalimentación resistiva y un condensador a tierra. Las posiciones están definidas con menos precisión para esto, pero funciona al integrarse entre los puntos de umbral de histéresis estable. La variación entre las partes y la sensibilidad de la oferta es una debilidad.

Otra más es una fuente de voltaje de precisión utilizada como fuente de corriente y posiciones precisas. No hay una fórmula estándar.

Ammar La fórmula mágica parece derivar del rango de suministro de 1/3 entre umbrales dobles.

El producto de la capacitancia de los tiempos de resistencia es el tiempo requerido para que un condensador que comienza en el voltaje v decaiga a través de una resistencia cableada en paralelo a un voltaje de v / < i> e . La constante e (2.718) se usa allí por las mismas razones que se usa como base para la función de logaritmo natural.

En los circuitos típicos de multivibradores, el voltaje efectivo a través de la resistencia no cambia por un factor de e , sino por otras cantidades. En un oscilador 555 típico, la parte de "voltaje creciente" del ciclo comenzará con el condensador cargado a 1 / 3VDD (lo que significa que la resistencia de carga verá 2 / 3VDD a través de él) y durará hasta que el voltaje alcance 2 / 3VDD (lo que significa la resistencia de carga ve 1 / 3VDD). Eso se reduce por un factor de dos, y el logaritmo natural de 2 es 0.693 (ese número me parece familiar).

Tenga en cuenta que los diferentes circuitos utilizan diferentes voltajes de inicio y final, por lo que sus relaciones pueden variar. Si en un circuito 555 el condensador comenzara a descargarse por completo, la resistencia de carga comenzaría con VDD en lugar de 2 / 3VDD a través de él, lo que significa que el voltaje a través de la resistencia tendría que disminuir en un factor de tres, cuyo registro natural es 1.0986 (una escala factor que aparece en otros 555 circuitos). Si ve valores extraños de "escala de tiempo" en circuitos RC, intente tomar sus logaritmos inversos; en muchos casos, uno encontrará que producen números o fracciones de apariencia sensible.