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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:
Ie =
Vee − VEB
Re
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 I c = hFE I E ≈ −αI E
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 − V y ≡ 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 :
Vi = ie ( Re + hib ) + hrb v s = Vi
iC = ie h fb + hob v s = −C
Con la condición
ecuaciones son:
inicial
Vs =
siendo:
VS=0,
di
dt
la
solución
de
estas
αtVi
(
1 − e −t / RC )
C ( Re + hib )
α = − h fb´Vi = Vee − V y Y
αhrb
I
I
=  hob +
V C
Re + hib



Desarrollando el término exponencial en serie de potencias
de
dt
y quedándonos solamente con el primer término:
t
vs =
αVi t
C ( Re + hib )
Este resultado esta de acuerdo con la figura 08, en la que
Vi
=
I
para t=0 y una
queda una corriente de emisor e
( Re + hib )
corriente de colector en cortocircuito α veces mayor. Si la
corriente del condensador tuviese que permanecer constante e
igual a este valor tendríamos v s = αI e t / C .
La amplitud del barrido VS se obtiene haciendo t = tS, y el
error de pendiente es:
es =
Ts Vs
h
hrb + ob * (Re + hib )
=
t
Vi
α
El generador hrb 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 / hob ≈ 2 MΩ resulta que, aún suponiendo RL = 2MΩ (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 − V EE .
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.
IE
Re
VEE
IC
C
S
VCC
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.