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El BJT en conmutación
Electrónica Analógica
1º Desarrollo de Productos Electrónicos
Índice
•
•
•
•
•
1.- El BJT en conmutación.
2.- Detectores electrónicos.
3.- Circuitos Multivibradores.
4.- Aumento de corriente en estabilizadores.
5.- Aumento de corriente en reguladores.
El BJT conmutación
Electrónica Analógica
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1
1.- El BJT en conmutación.
•
•
•
•
1.1.- Condiciones ideales.
1.2.- Condiciones reales.
1.3.- Tiempos de transición entre estados.
1.4.- Circuitos de aplicación típicos.
El BJT conmutación
Electrónica Analógica
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1.1.- El BJT en conmutación. Condiciones ideales.
• Interruptor abierto
(corte):
IC
IB
VCE
– IC = 0 A
– VCE máxima *
• Interruptor cerrado
(saturación):
– IC máxima *
– VCE = 0 V
* Estos valores dependen
del circuito.
El BJT conmutación
Electrónica Analógica
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2
1.2.- El BJT en conmutación. Condiciones reales.
• Interruptor abierto (corte):
IC
IB
– IC = 0 A
– VCE máxima *
• Interruptor cerrado
(saturación):
– IC máxima *
– VCE entre 0,2 y 0,3 V
VCE
* Estos valores dependen del
circuito, pero tienen
limitaciones del propio
transistor (constructivas).
El BJT conmutación
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1.3.- Tiempos de transición entre estados
IB
Señal de mando
t
IC
Conducción del componente
100 %
90 %
10 %
t
0%
td
tr
ts
tON
El BJT conmutación
tf
tOFF
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3
1.3.- Tiempos de transición entre estados
•
•
•
•
•
•
Tiempo de retardo (td). En inglés delay time, se define como el tiempo que tarda
el componente a conducir, desde que se activa la señal de mando hasta que alcanza
el 10 % de su valor final.
Tiempo de subida (tr). En inglés rise time, se define como el tiempo que tarda el
componente en subir su conducción del 10 % al 90 %.
Tiempo de almacenamiento (ts). En inglés storage time, se define como el tiempo
que tarda el componente, desde que se desactiva la señal de mando, hasta que
disminuye su conducción un 10 %, es decir, desde el 100 % al 90%.
Tiempo de caída (tf). En inglés fall time, se define como el tiempo que tarda el
componente en bajar su conducción desde el 90 % al 10 %.
Tiempo de conmutación a conducción (tON). En inglés turn-on time, es el tiempo
que tarda en conducir el 90 % de la corriente, por lo tanto es la suma del tiempo de
retardo más el tiempo de subida.
Tiempo de conmutación a corte (tOFF). En inglés turn-off time, es el tiempo que
tarda en disminuir su conducción un 90 %, es decir el tiempo que tarda en bajar su
conducción hasta un 10 % del total. Es la suma del tiempo de almacenamiento más
el tiempo de caída.
El BJT conmutación
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1.4.- Circuitos de aplicación típicos.
• Puesta en marcha de
relés / contactores.
• Puesta en marcha de
motores de continua.
VCC
VCC
M
Relé
VE
El BJT conmutación
T1
VE
Electrónica Analógica
T1
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1.4.- Circuitos de aplicación típicos.
• Puesta en marcha de motores de corriente
continua con inversión de giro.
VCC
V1
T1
T3
V3
T4
V4
M
V2
T2
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1.4.- Circuitos de aplicación típicos.
• Inversores.
VCC
V1
T1
T3
V3
T4
V4
CARGA
V2
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T2
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5
2.- Detectores electrónicos.
• 2.1.- Detectores de agua / humedad.
• 2.2.- Detectores de luz / oscuridad.
• 2.3.- Detectores de temperatura.
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2.1.- Detectores de agua / humedad
VCC
RB
Sondas
El BJT conmutación
RC
•
•
•
•
•
Valores típicos:
VCC = 4,5 V
RB = 1,8 kΩ
RC = 120 Ω
Q: BC548
Q
Electrónica Analógica
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2.1.- Detectores de agua / humedad
VCC
RB
RC2
Sondas
RC1
Q2
Q1
El BJT conmutación
•
•
•
•
•
•
Valores típicos:
VCC = 4,5 V
RB = 1,8 kΩ
RC1 = 120 Ω
RC2 = 6,8 kΩ
Q1 y Q2: BC548
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2.2.- Detectores de luz / oscuridad
VCC
•
•
•
•
LDR
Valores típicos:
VCC = 4,5 V
R1 = 2,2 kΩ
Q: BC548
Q
R1
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2.3.- Detectores de temperatura
VCC
•
•
•
•
NTC
Valores típicos:
VCC = 4,5 V
R1 = 2,2 kΩ
Q: BC548
Q
R1
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3.- Circuitos Multivibradores.
•
•
•
•
3.1.- Multivibrador biestable.
3.2.- Multivibrador monoestable.
3.3.- Multivibrador astable.
3.4.- Cálculo de tiempos.
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8
3.1. Multivibrador biestable.
VCC
RC2
RB1
RC1
RB2
VS
T2
T1
RS
RR
S
R
VCC
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3.2. Multivibrador monoestable.
VCC
RC2
RB1
RB2
C
RC1
VS
T2
T1
RB1'
P
VCC
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9
3.2. Multivibrador monoestable.
• Circuito de carga del
condensador
• Circuito de descarga del
condensador
VCC
VCC
C
RB2
RC1
VS
I
T2(ON)
El BJT conmutación
C
VB2
I
T1(ON)
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3.2. Multivibrador monoestable.
Tensión colector - emisor del transistor 1 (VCE1) tensión en la salida (VS)
Tensión colector - emisor del transistor 2 (VCE2)
Tensión en la base del transistor 2 (VB2)
Tensión en el condensador
Tiempo
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10
3.2. Multivibrador monoestable.
• Cálculo aproximado del tiempo del estado
inestable:
• T = ln 2 · RB2 · C ≈ 0,69 · RB2 · C
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3.3. Multivibrador astable.
VCC
RC2
C1
RB1
RB2
C2
RC1
VS
T2
El BJT conmutación
T1
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3.3. Multivibrador astable.
• Circuito de carga del
condensador
• Circuito de descarga del
condensador
VCC
VCC
C2
RB2
RC1
I
T2(ON)
El BJT conmutación
C2
VB2
VS
I
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T1(ON)
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3.3. Multivibrador astable.
Tensión colector - emisor del transistor 1 (VCE1)
Tensión colector - emisor del transistor 2 (VCE2)
Simulación
Tensión base - emisor del transistor 1 (VBE1)
Tensión base - emisor del transistor 2 (VBE2)
Tiempo
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3.3. Multivibrador astable.
Captura real
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3.3. Multivibrador astable.
• Cálculo aproximado del periodo:
• (para C1 = C2 = C y RB1 = RB2 = RB)
• T = 2 · ln 2 · RB · C
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3.4. Cálculo de tiempos.
• El tiempo de uno de los estados inestables lo
podemos calcular de manera un poco más
exacta:
 − 2·VCC + VBE ( ON ) + VCE ( ON ) 
T = R B · C · ln 

V
−
V
BE ( ON )
CC


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4.- Aumento de corriente en
estabilizadores
IS
V2
RECTIFICADOR +
FILTRO (FUENTE NO
ESTABILIZADA)
RS IRS
IB
ve(t)
vS(t)
VZ
RC
IZ
Ejemplo: Diseña una fuente estabilizada de 10 V, con una corriente de carga variable
entre 0 y 1 A, a partir de una fuente no estabilizada de 22 ± 3 V.
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5.- Aumento de corriente en
reguladores
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5.- Aumento de corriente en
reguladores
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