Carga controlada de un condensador

Question

Armé el siguiente circuito que crea un solo pulso de un ancho fijo cuando se presiona el interruptor S1.

La idea básica es simple. Un HIGH en la base de Q1 pondrá en ON Q3, descargando la tapa C2. Una vez que la salida del 7414 pasa a HIGH, Q2 se enciende, apagando Q3, y así el C2 se cargará de nuevo por la corriente que pasa por R7.

• El trazo amarillo es la tensión en el punto A.
• El trazo rojo es la tensión en el punto B.

En la siguiente imagen de la base del Q3, podemos ver, que cuando la base está ALTA, el condensador C2 se descarga y luego se carga una vez que la base se pone BAJA.

• El trazo amarillo es la tensión en el punto A.
• El trazo rojo es la tensión en el punto C.

Ahora mi pregunta .

Podemos ver que la tapa C2 se descarga a unos 1,28v y luego se carga a 3,12v cuando la salida del 7414 baja.

Según los cálculos de mu, el tiempo que debería tardar la tapa de 10nF en cargarse de 1,28 a 3,12v a través de una resistencia de 1k es de aproximadamente 6,8us .

$$ 3.12 = (5-1.28)(1-e^{t/RC})+1.28$$ $$ t = -ln[1-\frac{(3.12 - 1.28)}{(5-1.28)}] * R7 * C2 = 6.82\mu s$$

Pero es en realidad tomando sobre 4,3us .

¿Por qué se carga la tapa? más rápido ? ¿Puede ser porque lo estoy haciendo en una protoboard sin soldadura?

He comprobado con más de un condensador y resistencias, por lo que las piezas defectuosas no están en cuestión.

Answer 1

Comprobemos los números. Tienes un circuito R-C que empieza a 1,28 V y decae a 5,0 V, y quieres saber cuánto tardará en llegar a 3,12 V.

Eso significa que el intervalo en cuestión decae 1,979 veces hacia el valor final, lo que ocurre en 0,683 constantes de tiempo. Una constante de tiempo es (10 nF)(1 kΩ) = 10 µs, por lo que este decaimiento debería tardar 6,8 µs. Tú estás viendo que tarda 4,3 µs.

Lo que se ve es un 37% más rápido de lo esperado. Primero hay que fijarse en las tolerancias. Los condensadores pueden tener fácilmente un ±20%, a veces hasta un 50% de error en ciertos tipos. Las resistencias suelen ser del 5% a menos que se indique lo contrario. Eso da inmediatamente un 25% de desviación. Estas cosas simplemente no son tan precisas a menos que hayas pagado mucho dinero por componentes de alta precisión, particularmente el condensador. Aún así, el error que estás viendo es un poco más que eso.

Suponiendo que los valores de los componentes sean exactamente los indicados, ¿cuánta corriente adicional habría que verter en la tapa para llegar al umbral antes de tiempo? En 4,3 µs, el R-C decaería por un factor de 1,54 por sí mismo, lo que significa 2,58 V. Eso significa que algo más está descargando suficiente corriente en el tapón para elevarlo 540 mV en 4,3 µs. (540 mV)(10 nF)/(4,3 µs) = 1,26 mA. Ahora busca cuál es la corriente de entrada de un 74LS14. Este tipo de entradas flotan alto, por lo que 1,26 mA podría ser plausible. No lo he buscado, eso es cosa tuya.

Si a esto le añadimos la inclinación de los valores de las piezas, no parece que haya mucho misterio en esto.

Además, es un largo camino para hacer un one-shot. ¿De dónde has sacado este circuito? R3 y R5 no tienen sentido, y hoy en día usarías una familia lógica HC en lugar de la arcaica LS. A menos que estés haciendo esto para aprender, sólo ve a buscar un chip de un solo disparo y termina con esto.