Главная Движение носителей электрических зарядов



80 60

W 20 V

1/tu

Рис 19.4

nporуснаниЯаппаратуры. Спектры A/Ag,% характеризуются активной шириной, т.е. диапазоном частот от О До1/яки(, в котором сосредоточено 95 % энергии сигнала. Например, для ]им11ульса прямоугольной формы fss. = 2Аи (рис. 19.4), для коло-колООбразного /„а; = 0,25Аи- Для неискаженной передачи прямоугольного импульса необходима

полсша пропускания, равная 2/t„, а для колоколообразного - почти в восемь раз меньшая.

BiaejieM понятие электрического сигнала. Электрический сигнал - это физическая величина (ток, напряжение, электрическая мощность), параметры которой содержат информацию. Для образования сигналов среди многих других способов могут быть использованы импульсы. Сигналы в вгае импульсов широко используются в современных цифровых вычи1«л.мтельных машинах.

§ 19.2. Интегрирующие и дифференцирующие цепи

В .импульсных устройствах задающий генератор часто вырабатьшает импульсы прямоугольной формы определенной длительности и амплитуды, которые предназначаются для хфедставления чисел и управления элемштами вычислительных устройств, устройств обработки инфор-магщ.и и др. Однако для правильного функционирования различных элементов в общем случае требуются импульсы вполне определенной форгкы, отличной от прямоугольной, имеющие заданные длительность и амплитуду. Вследствие этого возникает необходимость предварительно преобразовывать импульсы задающего генератора. Характер хфеобразования может быть разным. Так, может потребоваться изменить амплитуду или полярность, длительность задающих импульсов, осугфетъить их задержку во времени.

Гжобразования в основном осуществляются с помощью линейных цепей - четырехполюсников, которые могут быть пассивными и актив-ньгмк. В рассматриваемых цепях пассивные четырехполюсники не содержат в сйоем составе источников питания, активные используют энергию внут>е№их или внешних источников питания. С помощью линейных цепе осуществляются такие преобразования, как дифференцирование, интегеирование, укорочение импульсов, изменение амплитуды и полярность задержка импульсов во времени. Операции дифференцирования, инте»ырования и укорочения импульсов выполняются соответственно Диф41ердацирующими, интегрирующими и укорачивающими цепями. Изм#йшие амплитуды и полярности импульса может производиться с по11ощью импульсного трансформатора, а задержка его во времени - линиш радержки.

етегрйртащяя цепь. На рис. 19.5 приведена схема простейшей цепи (пассивного четырехполюсника), с помощью которой можно выпол-



i(t)

Рис. 19.5


Рис. 19.6

нить операцию интегрирования входного электрического сигнала, поданного на зажимы 1-V, если выходной сигнал снимать с зажимов 2-2.

Составим уравнение цепи для мгновенных значений токов и напряжений по второму закону Кирхгофа:

>

mdt.

Отсюда следует, что ток цепи будет изменяться по закону

= ытл - [1/(яс)] «(£)&

Если выбрать постоянную времени x~RC достаточно большой, то вторым слагаемым в последнем уравнении можно пренебречь, тогда

Напряжение на конденсаторе (на зажимах 2-2) будет равно

"вых(0 =

i{t)ut =

«вх(г)Л =

«Bx(t)

(19.1)

Из (19.1) видно, что цепь, приведенная на рис. 19.5, вьшолняет операцию интегрирования входного напряжения и умножения его на коэффициент пропорциональности, равный обратному значению постоянной времени цепи: 1/(/?С) = 1/т.

Временная диаграмма выходного напряжения интегрирующей цепи при подаче на вход последовательности прямоугольных импульсов показана на рис. 19.6.

Дифференцирующая цепь. С помощью цепи, схема которой приведена на рис. 19.7 (пассивного четырехполюсника), можно выполнять операцию дифференцирования входного электрического сигнала, поданного на зажимы l-V, если выходной сигнал снимать с зажимов 2-2. Составим уравнение цепи для мгновенных значений тока и напряжений по второму закону Кирхгофа: ,

«вх (О = i (О + «с (О = (t) + « (О dt.



Если сопротивление R мало и членом i(t)R можно пренебречь, то ток в цепи I к С -~- и выходное напряжение цепи, снимаемое с R,

At) = i{t)R = RC

dt

(19.2)

Анализируя (19.2), можно видеть, что с помощью рассматриваемой цепи выполняют операции дифференцирования входного напряжения и умножения его на коэффициент пропорциональности, равный постоянной времени х = RC. Форма выходного напряжения дифференцирующей цепи при подаче на вход серии прямоугольных импульсов приведена на рис. 19.8. В этом случае теоретически вьгходное напряжение должно представлять собой знакопеременные импульсы бесконечно большой амплитуды и малой (близкой к нулю) даительности.

Однако вследствие различия свойств реальной и идеальной дифференцирующих цепей, а также конечной крутизны фронта импульса на выходе получают импульсы, амплитуда которых меньше амплитуды входного сигнала, а длительность их определяется как % (3 4) т = = (34)ЯС.

В общем случае форма выходного напряжения зависит от соотношения длительности импульса входного сигнала и постоянной времени дифференцирующей цепи т. В момент tj входное напряжение приложено к резистору R, так как напряжение на конденсаторе скачком изменяться не может. Затем напряжение на конденсаторе возрастает по

> экспоненциальному закону, а напряжение на резисторе R, т. е. выходное напряжение, снижается по экспоненциальному закону и становится равным нулю в момент (г, когда зарядка конденсатора закончится. При малых значениях т длительность вьгходного напряжения мала. Когда напряжение u„(t) становится равным нулю, конденсатор начинает разряжаться через резистор R. Таким образом формируется импульс обратной полярности.

Пассивные интегрирующие и дифференцирующие цепи имеют следующие недостатки: обе математические операции реализуются прибли-

женно, с известными погрешностяли. Приходится вводить корректи-рующие звенья, которые, в свою очередь, сильно снижают амплитуду выходного импульса, т. е. без промежуточного усиления сигналов

t практически невозможны п-кратные дифференцирование и интегриро-• вание.





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


0.0139