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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 2 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 3 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 4 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 Electrónica Analógica 5 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 Electrónica Analógica 6 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 Electrónica Analógica 7 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 8 4 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 El BJT conmutación Electrónica Analógica 9 1.4.- Circuitos de aplicación típicos. • Inversores. VCC V1 T1 T3 V3 T4 V4 CARGA V2 El BJT conmutación T2 Electrónica Analógica 10 5 2.- Detectores electrónicos. • 2.1.- Detectores de agua / humedad. • 2.2.- Detectores de luz / oscuridad. • 2.3.- Detectores de temperatura. El BJT conmutación Electrónica Analógica 11 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 12 6 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 Electrónica Analógica 13 2.2.- Detectores de luz / oscuridad VCC • • • • LDR Valores típicos: VCC = 4,5 V R1 = 2,2 kΩ Q: BC548 Q R1 El BJT conmutación Electrónica Analógica 14 7 2.3.- Detectores de temperatura VCC • • • • NTC Valores típicos: VCC = 4,5 V R1 = 2,2 kΩ Q: BC548 Q R1 El BJT conmutación Electrónica Analógica 15 3.- Circuitos Multivibradores. • • • • 3.1.- Multivibrador biestable. 3.2.- Multivibrador monoestable. 3.3.- Multivibrador astable. 3.4.- Cálculo de tiempos. El BJT conmutación Electrónica Analógica 16 8 3.1. Multivibrador biestable. VCC RC2 RB1 RC1 RB2 VS T2 T1 RS RR S R VCC El BJT conmutación Electrónica Analógica 17 3.2. Multivibrador monoestable. VCC RC2 RB1 RB2 C RC1 VS T2 T1 RB1' P VCC El BJT conmutación Electrónica Analógica 18 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) Electrónica Analógica 19 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 El BJT conmutación Electrónica Analógica 20 10 3.2. Multivibrador monoestable. • Cálculo aproximado del tiempo del estado inestable: • T = ln 2 · RB2 · C ≈ 0,69 · RB2 · C El BJT conmutación Electrónica Analógica 21 3.3. Multivibrador astable. VCC RC2 C1 RB1 RB2 C2 RC1 VS T2 El BJT conmutación T1 Electrónica Analógica 22 11 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 Electrónica Analógica T1(ON) 23 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 El BJT conmutación Electrónica Analógica 24 12 3.3. Multivibrador astable. Captura real El BJT conmutación Electrónica Analógica 25 3.3. Multivibrador astable. • Cálculo aproximado del periodo: • (para C1 = C2 = C y RB1 = RB2 = RB) • T = 2 · ln 2 · RB · C El BJT conmutación Electrónica Analógica 26 13 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 El BJT conmutación Electrónica Analógica 27 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. El BJT conmutación Electrónica Analógica 28 14 5.- Aumento de corriente en reguladores El BJT conmutación Electrónica Analógica 29 5.- Aumento de corriente en reguladores El BJT conmutación Electrónica Analógica 30 15