Формирователи импульсов по длительности

При создании импульсных устройств, генерирующих или преобразующих различные импульсные сигналы, необходимо формирование временных интервалов, определяющих длительность импульсов и пауз между ними, частоту повторения и т.п. Эта задача решается с помощью времязадающих цепей, в качестве которых, главным образом, используются простые и надежные цепи с резисторами и конденсаторами, т.е. ЯС-цепи.

Дифференцирующая RC-цепь.

Дифференцирующие ЯС-цепи находят широкое применение в импульсных устройствах при необходимости фиксации фронта и среза, а также для укорочения импульсов. Дифференцирующей цепью называется такая цепь, сигнал на выходе которой в каждый момент времени пропорционален производной от входного сигнала:

где К — коэффициент пропорциональности.

Схема дифференцирующей RC-цепи приведена на рис. 10.112, а.

Перед анализом цепи сделаем следующие допущения:

  • • внутреннее сопротивление источника входного сигнала RBH намного меньше сопротивления R, т.е. RBH << R и RBH можно пренебречь;
  • • выполняется следующее соотношение т = RC << tH.

Схема описывается следующей системой уравнений:

В результате решения системы уравнений (10.56) получаем дифференциальное уравнение (10.57), описывающее процессы в дифференцирующей RC-цепи:

При воздействии на вход RC-цепи прямоугольного импульса с амплитудой Um вх, при нулевых начальных условиях, решением этого дифференциального уравнения (10.64) относительно ис является выражение

где Um вх — амплитуда напряжения входного импульса; Uc(0) — напряжение на конденсаторе в момент времени t = г = RC — постоянная времени дифференцирования.

Тогда выходное напряжение будет описываться следующим выражением:

Временные диаграммы напряжений и тока, поясняющие работу RC-цепи, приведены на рис. 10.112, в.

До поступления входного импульса входное напряжение ивх = 0. В момент времени t1 напряжение пвх изменяется скачком от 0 до Um вх.

Напряжение на конденсаторе С измениться скачком не может, поэтому на выход передается скачок напряжения пвых = Um вх. Затем начинается заряд конденсатора С напряжением Um вх через резистор R и напряжение на конденсаторе С изменяется по экспоненте согласно выражению (10.58). По мере заряда конденсатора выходное напряжение согласно выражению пвых(0 = uBX(t) - uc(t) экспоненциально спадает до нуля.

В момент времени t2 напряжение ивх изменяется скачком от Um вх до нуля. Напряжение на конденсаторе С скачком будет приложено к резистору R, но в противоположной полярности. В результате на выходе будем иметь нвых = -Um вх. Затем начинается разряд конденсатора С через резистор R до напряжения, равного нулю. Таким образом, на выходе формируются разнополярные экспоненциально спадающие импульсы, фронт которых соответствует фронту и срезу импульсов нвх (рис. 10.112, в). Длительность этих импульсов зависит от постоянной времени т = RC и может быть оценена 1и = (2-^3)т. Постоянную времени т необходимо выбирать так, чтобы конденсатор С успевал разряжаться за время действия входного импульса ивх. В противном случае ЯС-цепь окажется неработоспособной. При малой постоянной времени т —> 0 напряжение пвых соответствует значению производной пвх.

Дифференцирующая RC-цепь

Рис. 10.112. Дифференцирующая RC-цепь:

а, б — схемы; в — временные диаграммы напряжений и тока

Часто на выходе используют только один из импульсов напряжения пвых. Для этого схема (см. рис. 10.112, а) дополняется диодом, показанным на рис. 10.112, б.

При подаче на вход ЯС-цепи переменного напряжения прямоугольной формы с амплитудой Um вх временная диаграмма пвых будет иметь такой же вид, как на рис. 10.112, в, с той лишь разницей, что амплитуда выходных импульсов будет равна 2Um вх.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >