GENERADORES DE BARRIDO DE TENSIÓN

GENERADORES DE BARRIDO DE TENSIÓN

CIRCUITO DE BARRIDO TRANSISTORIZADO CON CORRIENTE CONSTANTE

El funcionamiento de este circuito se define como, la carga un condensador linealmente a partir de una fuente de corriente constante.

Excepto para valores muy pequeños de la tensión Colector - Base, la corriente de colector en un transistor, en la configuración de base común, es casi constante si se mantiene fija la corriente de emisor, podemos utilizar esta propiedad para producir un barrido bastante lineal haciendo pasar una corriente constante por un condensador en el circuito de la figura 07, VEB

es la tensión emisor-base, la corriente de emisor será:

e EB ee e _R V V I = −

Suponiendo por ahora, que VEB permanece constante con el

tiempo después de abrirse el interruptor S la corriente de colector será constante y su valor nominal será Ic = hFEIE ≈ −αIE

cargándose el condensador linealmente con el tiempo.

Para examinar las causas de no-linealidad reemplazaremos el transistor por un circuito equivalente, empleando los parámetros híbridos para configuración de base común.

Este modelo es válido solamente para variaciones a partir de valores en reposo. Por consiguiente, definiremos la condición inicial como aquella en que el transistor se lleva justamente al estado de conducción mediante una polarización de umbral de

emisor Vt y una tensión de colector VCC el circuito equivalente

para calcular la tensión de barrido VS se indica en la figura 08,

siendo la señal de entrada efectiva (la variación del valor de reposo) Vi =VEE −Vy ≡Vi puesto que solamente se consideran las

variaciones a partir de la condición inicial, la tensión de alimentación VCC se reemplaza por su impedancia interna (que

se supone despreciable).

Aplicando las leyes de Kirchhoff al circuito de entrada y al de salida de la figura 08, se obtiene :

i s rb ib e e i

i

R

h

h

v

V

V

₌

(

₊

)

₊

₌

dt

di

C

v

h

h

i

i

_C

₌

_{e fb}

₊

_{ob s}

₌

₋

Con la condición inicial VS=0, la solución de estas

ecuaciones son:

(

t RC

)

ib e i s

e

h

R

C

tV

V

₁

/

)

(

−

−

+

=

α

siendo:

α

=

−

h

fb´

Vi

=

V

ee

−

V

y

Y

    + + = ib e rb ob h R h h C I V I α

Desarrollando el término exponencial en serie de potencias de

t

dt _{y quedándonos solamente con el primer término:}

)

(

_{e ib} i s

h

R

C

t

V

v

+

=

α

Este resultado esta de acuerdo con la figura 08, en la que queda una corriente de emisor _{( )}

ib e i e h R V I + = _{para t=0 y una}

corriente de colector en cortocircuito αααα veces mayor. Si la corriente del condensador tuviese que permanecer constante e igual a este valor tendríamos v_{s =}

_α

I_et/C _.

La amplitud del barrido VS se obtiene haciendo t = tS, y el

error de pendiente es:

(

e ib

)

ob rb i s s s

R

h

h

h

V

V

t

T

e

₌

₌

₊

*

₊

α

El generador

h

rb

v

y que representa la reacción de colector en el circuito de entrada hace cambiar a la corriente de emisor al formarse el barrido. El primer término de la ecuación, resulta de este cambio, en la corriente de emisor. El hecho de que la corriente de colector no sea precisamente constante (aún suponiendo constante la corriente de emisor). Por quedar heb en

paralelo, da lugar a un error de pendiente cuyo valor está dado por el segundo término de la ecuación.

Este circuito no puede cargarse de una manera apreciable sin empeorar muy seriamente la linealidad. Si se coloca una carga RL en paralelo con C, esta resistencia aparecerá en paralelo con 1/hob en la figura 08, por consiguiente en la

ecuación anterior, tendremos que reemplazar hob por hob +(1/RL)

puesto que 1/h_ob ≈ 2MΩ resulta que, aún suponiendo RL = 2M_Ω (un

valor elevado no muy razonable), el segundo término de la ecuación se duplicaría. Está claro, pues, que la tensión de barrido debe aplicarse a la carga por medio de un seguidor por emisor y que la impedancia de entrada de este seguidor debe tenerse en cuenta, ya que queda en paralelo con C.

Un asunto de interés en el circuito de la figura 07, como generalmente sucede en un circuito transistorizado, es la variación por la temperatura de los parámetros de los componentes, estas variaciones no son motivo de falta de linealidad en el barrido pero hace que la velocidad de barrido sea función de la temperatura.

El circuito de la figura 07, puede modificarse como se ve en la figura 09, a fin de utilizar una sola fuente de alimentación VYY

y para conseguir una notable compensación de temperatura. La tensión de alimentación del emisor VEE en la figura 07, es ahora

igual a la tensión VZ a través del diodo zener DZ más la caída de

tensión VD a través de D. La tensión de alimentación de colector

VCC es ahora igual a la caída de tensión a través de R, de manera

que VCC =VYY −VEE.

El tipo de semiconductor del diodo D es de la misma clase que el del transistor (ambos de silicio o ambos de germanio). Por consiguiente, D se utilizara para compensar la tensión emisor - base Veb que depende de la temperatura, si las caídas de tensión

a través de D y de la unión de emisor son siempre las mismas la tensión a través de RE permanece igual a VZ, la corriente de

emisor será entonces VZ/RE la cual es constante con tal de que

se emplee un diodo zener compensado en temperatura. En estas condiciones, la velocidad de barrido es totalmente independiente de la temperatura.

C S R_e

V_EE V_CC

I_E I_C

Figura 07. Ejemplo de carga lineal de un condensador.

Figura 08. Circuito Híbrido equivalente de la figura 07.

Figura 09. Circuito de barrido de corriente constante con una sola fuente de alimentación.