Дифференцирующие цепи. Для формирования импульсов используются пассивные элементы – сопротивления, емкости, индуктивности и активные элементы – диоды, транзисторы, тиристоры (рисунок 2.4).
Дифференцирующая цепь – это линейный четырехполюсник, напряжение на выходе которого U ВЫХ пропорционально скорости нарастания входного U ВХ напряжения, т. е.
U вых = ; τ = L / R
U вх = + iR
Параметры RC выбирают так, чтобы RC << T, тогда iR << , то U вх = , продифференцируем: i = C ;
так как U ВЫХ = iR, то U вых = iR = RC .
Рисунок 2.4 – Дифференцирующие цепи |
При исчезновении входного импульса конденсатор «С» разряжается от U ВХ до «0» через генератор импульсов с той же τ. На входе появится отрицательный импульс – U ВХ. Таким образом, с помощью RC -цепи прямоугольный импульс преобразуется в два коротких. Поэтому RC -цепь называют также укорачивающей.
Дифференцирующие цепи применяют для:
1 Получения производной;
2 Укорачивания;
3 Селекции импульсов.
Интегрирующая цепь –этолинейный четырехполюсник, для которого справедливо выражение U вых = K ∫ U вх dt (рисунок 2.5).
Рисунок 2.5 – Интегрирующая цепь |
U вх = iR + интегрирование точнее, чем меньше U ВЫХ, т. е. U ВЫХ << U ВХ.
Для выполнения этого условия надо увеличивать τ = RC, тогда U ВХ ≈ iR, и I ≈ U ВХ / R,в этом случае:
U вых = вх dt
Интегрирующие цепи применяют:
1 В схемах генерирования пилообразного напряжения;
2 Селекции импульсов по длительности.
Диодные ключи. Способность диодов проводить электрический ток в одном направлении используется для:
1 Получения cинусоидальных импульсов;
2 Ограничения амплитуд сигналов;
3 Преобразования синусоидального напряжения в трапецеидальные импульсы.
Простейший диодный ключ (последовательный) использует один полупроводниковый выпрямитель (рисунок 2.6):
Рисунок 2.6 – Электрическая схема диодного ключа (а) и график выходного напряжения (б)
U вых = , R = ; R Д– сопротивление диода.
Ограничители амплитуды импульсов на основе параллельных диодных ключей (рисунок 2.7):
Рисунок 2.7 – Электрическая схема ограничителя амплитуды (а) и график выходного напряжения (б)
Диод открыт, если U ВХ > Е, то U вых = U вх = , если R Д << R, то U ВЫХ = Е.
При sin U ВХ ограничиваться будет только положительная полуволна синусоиды.
Для ограничения разнополярных импульсов используют схему с двумя диодами (рисунок 2.8).
Рисунок 2.8 – Электрическая схема двуполярного ограничителя (а) и график выходного напряжения (б)
1 При U ВХ > Е 1 U ВЫХ ≈ Е 1,
2 При Е 1 ≥ U ВХ ≥ Е 2 оба диода закрыты и U ВЫХ = U ВХ,
3 При U ВХ < -Е 2 U ВЫХ ≈ -Е 2.
Двусторонний ограничитель позволяет преобразовать синусоидальное напряжение в трапецеидальные импульсы разной полярности (рисунок 2.9).
Аналогичная схема:
Рисунок 2.9 – Электрическая схема двуполярного ограничителя