Главная Импульсный режим работы



§ 4.2. УКОРАЧИВАЮЩИЕ ЦЕПИ

1 1 !

A. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Принцип действия и назначение. При дифференцировании однополярного импульса (рис. 9) на выходе дифференцирующей цепи образуется двухполярный импульс. u4t) ~ kdujdt (его алгебраическая площадь равна нулю). Следовательно, импульс напряжения одной какой-нибудь полярности, получаемый на выходе дифференцирующей цепи, имеет длительность ио 4о), меньшую длительности 4о дифференцируемого им- пульса. Это свойство диффе- ренцирующих цепей широко используется для укорочения импульсов, характеризуемых относительно малой длительностью фронта (/фо С ио) или среза (4о < 4о)-

Укорочение импульсов может быть осуществлено посредством дифференцирующей цепи любого типа (см. рис. 3, 6, 7). Преимущественное применение для этой цели нашли /?С-цепи, которые с учетом их н а з н а ч е н и я называются укорачивающими цепями.

Укорочение импульсов применяется для формирования кратковременных импульсов (используемых, в частности, для запуска импульсных генераторов), для селекции импульсов по длительности, для различения кодовой комбинации кодированных импульсных сигналов и для других целей; в ряде применений укорочение импульсов способствует повышению точности работы и помехозащищенности импульсных устройств.

Основное требование, предъявляемое к укорачивающей цепи, заключается в получении импульсов заданной длительности возможно большей амплитуды.

2. Укорочение прямоугольного импульса напряжения. Рассмотрим процессы в укорачивающей 7?С-цепи (рис. 10) при воздействии на нее прямоугольного импульса и- (рис 11, а) длительностью 4 > RC, поступающего от источника импульсной э. д. с. е, внутреннее сопротивление которого будем здесь полагать равным нулю {е = Ui).

Рис. 9.



Пусть импульс Ui = Ui(t) начинает действовать в момент / = О, в результате чего разряженный до этого конденсатор С заряжается по закону и = Ui{\ - е-") (рис. И, б). Протекающий через резистор R зарядный ток i создает на выходе RC-uem экспоненциальный импульс «2 = = z= Uie-/ положительной полярности (рис. И, е), который практически полностью затухает до окончания действия выходного импульса.

При окончании действия входного импульса достигнутое в цепи равновесие («i = и) нарушается (% = = 0),


"2

Рис. 10.

Рис. 11.

и происходит разряд конденсатора через резистор R и источник импульсов. Образуемый при разряде конденсатора выходной импульс отличается от рассмотренного выше только своей полярностью.

Таким образом, при укорочении прямоугольного импульса напряжения на выходе укорачивающей цепи получаются экспоненциальные импульсы напряжения положительной и отрицательной полярности, высота которых t/g равна высоте И- входных импульсов (при условии, что 4 > RC)- Длительность выходных импульсов определяется постоянной времени 6 = укорачивающей цепи; согласно формуле (2.13), активная длительность выходных импульсов

V=0.70 = 0,7/?C. (4.21)

3. Может показаться, что с помощью укорачивающей цепи с достаточно малой постоянной времени RC достижимо получать сколь угодно короткие импульсы. Однако практически такая возможность ограничивается конечной крутизной фронта или среза укорачиваемых импульсов и влиянием паразитных емкостей и внутреннего сопротивления источника. Рассмотрим раньше влияние каждого из этих факторов в отдельности.



Б. ВЛИЯНИЕ КРУТИЗНЫ ФРОНТА УКОРАЧИВАЕМОГО ИМПУЛЬСА

4. Из рассмотрения процесса дифференцирования импульса Ui(t) (см. рис. 9) следует, что длительность 4о (или о) выходного импульса Uzit) не может быть меньше длительности /фо фронта (или /со среза) входного импульса. Для количественной оценки этого положения произведем анализ работы укорачивающей цепи (см. рис. 10) при воздействии на нее импульса напряжения, фронтовая часть которого изменяется по закону

UiUiU-~"4 (4.22)

здесь Тф - постоянная времени, определяющая активную длительность фронта укорачиваемого импульса

/ф = 2,2Гф. (4.22а)

Переходная характеристика (для выходного напряжения) h = е-". Воспользовавшись интегралом Дюамеля и учитывая при этом, что %(0) = О, запишем

J \ dt Ji = x О

/ т t - x

e e dr. (4.23)

Рассмотрим два возможных соотношения параметров. 5. Случай /?С= Гф 0,45ф. В этом случае

«, = е \dT=ue Ф. (4.24)

Форма выходного импульса изображена на рис. 12.

Момент t = tm, в который Ы2</т) = Waa. находится из условия

du.h[ t \-tlTфQ

dt Тф\ Тф)

откуда tm = Тф. Подставляя это значение в формулу (24). получим

«2max = .= = 0.37t/i. (4.25)



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [15] 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195


0.0143