Ремонт принтеров, сканнеров, факсов и остальной офисной техники


назад Оглавление вперед




[41]

*«-J*(11.2)

Таким образом, выходное напряжение интегратора пропорционально интегралу входного тока e/R. Это можно объяснить, если обратиться к рис. 11.1,6 и в. При подаче на вход схемы положительного импульса крутой фронт импульса действует на интелратор в течение очень короткого промежутка времени. Затем в течение времени, равного длительности импульса, действует напряжение, соответствующее плоской вершине импульса. Напряжение на конденсаторе нарастает по экспоненциальному закону. За время, равное постоянной времени цепи, напряжение на конденсаторе достигнет примерно 63% максимального значения, а полностью конденсатор зарядится примерно в течение пяти постоянных времени. Так как постоянная времени интегрирующей цепи велика по сравнению с длительностью импульса, напряжение на конденсаторе не достигает максимального значения, а постепенно нарастает до некоторой величины (рис. 11.1, в).

По окончании действия входного импульса конденсатор начнет разряжаться через резистор RI и входную цепь. Разряд протекает также медленно по рравнению со спадом входного импульса, и в результате формируется на выходе сигнал, форма которого показана на рис. 11.1, в.

Как уже указывалось, цепь интегратора эквивалентна фильтру нижних частот, так как пропускает НЧ-составляющие импульса и ослабляет ВЧ-составляющие. Форма сигнала показанная на рис. 11.1, в, представляет импульс, в котором ВЧ-составляющие подавлены. Действительная форма выходного импульса зависит от соотношения постоянной времени интегратора и длительности входного импульса.

Если импульсы на входе интегратора имеют длительность, превышающую интервалы между ними (рис. 11.1 г), то напряжение на конденсаторе будет постепенно нарастать. Такую схему можно использовать в качестве делителя частоты, так как уровень запуска релаксационного генератора будет достигаться только после определенного числа импульсов, поданных на вход Таким образом, импульсы с более высокой частотой повторения можно .использовать для синхронизации релаксатора, имеющего более низкую частоту. Подобным образом при помощи импульсной последовательности можно постепенно повысить напряжение на конденсаторе и осуществлять им запуск тиристора в заданный момент времени. Например, схема, показанная на рис. 11.1,2, используется в телевизионных приемниках для синхронизации генератора кадровой развертки. Последовательностью импульсов синхронизируют высокочастотный генератор строчной развертки и этими же импульсами, пропущенными через интегратор, синхронизируют более низкочастотный генератор кадровой развертки.

В интегрирующей схеме на рис. 11.1, г используются два резистора и два конденсатора, постоянная времени этой цепи равна

t=R1(C1+C2)+R2C2.(11.3)

Интегрирующую цепь можно также построить, располагая катушкой индуктивности и резистором. Для этого в схеме на рис 11.1,a резистор R] следует заменить катушкой индуктивности а конденсатор C1 - резистором. Однако, поскольку катушка индуктивности имеет активное сопротивление, схема с резистором и конденсатором более широко применяется на практике.

11.2. Дифференцирующая цепь

В дифференцирующей цепи (рис. 11.2, а) постоянная времени должна быть малой по сравнению с длительностью импульсов. Эту цепь применяют в тех случаях, когда импульсы сравнительно большой длительности необходимо преобразовать в короткие запускающие импульсы с крутым фронтом. Цепь сохраняет крутой фронт импульса в той же полярности и по существу ведет себя как фильтр верхних частот, ослабляющий низкочастотные и пропускающий высокочастотные составляющие импульса.

При подаче напряжения на конденсатор протекающий через него ток пропорционален производной приложенного к конденсатору напряжения ес:

;-С I U at

При малой постоянной времени сопротивление резистора оказывается значительно больше реактивного сопротивления конденсатора. Поэтому выходное напряжение, равное падению напряжения на резисторе, приближенно выражается формулой

На рис. 11.2,6 и в показаны соответственно формы импульса на входе и выходе дифференцирующей цепи. От начального момента действия импульса и в течение всей его длительности к входу схемы прикладывается постоянное напряжение. Если при подаче входного импульса конденсатор Ci не был заряжен, то в первый момент через конденсатор, а также через рези стор R1 будет протекать большой ток. Таким образом, на резисторе сразу же появляется большое падение напряжения, благодаря чему на выходе очень быстро нарастает фронт импульса (рис. 11.2, в). По мере заряда конденсатора протекающий через него ток уменьшается со


скоростью, зависящей от постоянной времени цепи. При малой постоянной времени конденсатор быстро заряжается и ток перестает протекать по цепи. Таким образом, когда конденсатор полностью заряжен, напряжение на резисторе R] спадает до нулевого уровня. В момент окончания действия импульса входное напряжение уменьшается до нуля, и конденсатор начинает разряжаться. Ток разряда конденсатора имеет противоположное но сравнению с током заряда направление, следовательно, направление тока через резистор также противоположно току заряда. Поэтому на выходе теперь появится отрицательный всплеск напряжения.

Рис. 11.2. Дифференцирующая цепь (а) и форма импульса на входе (б) и выходе (в) цепи.

На практике на вход дифференцирующей цепи обычно подаются импульсы. Если же на вход дифференцирующей цепи подать синусоидальные колебания, то их форма не изменится, но произойдут сдвиг фазы выходного колебания и уменьшение амплитуды этих колебаний на величины, зависящие от частоты входного сигнала. Другой тип дифференцирующей схемы можно получить, если C1 заменить резистором, а R1 - индуктивностью. В такой цепи фактором, определяющим качество дифференцирования, является также постоянная времени. Как и в интегрирующей цепи, омическое сопротивление катушки индуктивности ухудшает характеристики схемы. Поэтому такую цепь применяют довольно редко.

11.3. Интегрирующе-дифференцирующая цепь

Операции дифференцирования и интегрирования можно производить, используя комбинированную цепь, показанную на рис. 11.3. Здесь напряжение, снимаемое с двух верхних зажимов, является выходным напряжением интегрирующей цепи, а с двух нижних - выходным напряжением дифференцирующей цепи. Параметры схемы таковы, что при входном сигнале в виде колебаний прямоугольной формы на выходе интегрирующей цепи получается напряжение пилообразной формы. Такую комбинированную цепь часто применяют в радиолокационных и телевизионных системах для целей фильтрации (пропускания полезных импульсных сигналов и ослабления импульсов помех). Эти цепи используют и в других случаях, когда следует пропустить импульсы только определенной длительности и задержать все другие.

/50 НОМ

50] НОМ

Рис. 11.3. Комбинированная интегрирующе-дифференцирующая цепь.

Для анализа работы схемы предположим, что амплитуда входных импульсов равна 100 В. При подаче такого импульса на вход, схемы в начальный момент через конденсатор Ci будет протекать максимальный ток, и, следовательно, на какое-то мгновение конденсатор замкнет навдротко резистор R{. Таким образом, в начальный момент времени напряжение на резисторе R] отсутствует. Однако по мере заряда конденсатора величина емкостного тока будет уменьшаться, а падение напряжения на резисторе R] возрастать. Когда конденсатор полностью зарядится (по истечении времени, равного примерно пяти постоянным времени), напряжение импульса будет полностью приложено к цепи последовательно соединенных резисторов. Это


напряжение будет делиться пропорционально сопротивлениям, т. е. на R1 величина напряжениия составит 75 В, а на R2 - 25 В. В результате конденсатор C1 окажется заряженным до напряжения, равного падению напряжения на резисторе Ri. В начальный момент выходное напряжение, снимаемое с резистора R2, будет иметь вид остроконечного всплеска, полученного в результате дифференцирования входного импульса.

В момент спада входного импульса напряжение на входе снижается до нуля и начинается разряд конденсатора С]. Разряд конденсатора происходит через оба резистора, как если бы они были присоединены параллельно к конденсатору. Это происходит потому, что резистор R1 присоединен к конденсатору параллельно непосредственным образом, а резистор R2 присоединен к GI также параллельно через входную цепь. Во время разряда конденсатора ток, протекающий через резистор R2, имеет обратное направление, в результате на выходе появляется отрицательный всплеск напряжения. Так как оба резистора фактически соединены параллельно с конденсатором, то постоянная времени т этой цепи выражается формулой

Rl + Ri(11.6)

Как было показано выше, на резисторе Ri появляется напряжение пилообразной формы. Форма сигнала на этом резисторе зависит от постоянной времени и от соотношения длительности импульса и постоянной времени.

11.4. Последовательный диодный ограничитель

Во многих промышленных установках, схемах автоматики, системах связи применяются нелинейные устройства, которые позволяют устранить помехи, всплески при переходных процессах и другие нежелательные выбросы сигнала. При помощи таких устройств возможно ограничивать синусоидальные колебания с целью формирования колебаний прямоугольной формы (преобразования их в прямоугольные импульсы). Кроме того, устройства могут использоваться для получения сигналов с постоянной амплитудой и привязки сигналов к определенному уровню постоянного напряжения. Эти устройства, называемые ограничителями, устройствами привязки или фиксации заданного уровня напряжения, имеют специфическое применение.

о-н г-

Рис. 11.4. Схема последовательного диодного ограничителя.

Ограничитель - это устройство, ограничивающее сигнал выше или ниже заданного уровня, называемого уровнем ограничения. Вне области ограничения величина выходного сигнала пропорциональна величине входного сигнала. Ограничители могут быть последовательного и параллельного типа; их выполняют на диодах, транзисторах или лампах. Типичная схема последовательного диодного ограничителя снизу представлена на рис. 11.4. Так как резистор и диод здесь соединены последовательно, эту схему называют последовательной. В ограничителе используется напряжение смещения, полярность которого указана на рисунке. Поскольку полярность источника смещения является обратной для диода, при отсутствии внешнего сигнала ток в ограничителе не протекает. При подаче же на вход сигнала положительной полярности протекание тока начнется с момента, когда величина входного сигнала превысит напряжение смещения 4,5 В. После того как величина входного сигнала превысит напряжение смещения, величина выходного сигнала будет пропорциональна величине сигнала на входе. Если на вход подается сигнал отрицательной полярности, то он действует так же, как источник смещения, и диод будет еще дальше переходить в область отсечки. Следовательно, в данной схеме срезается часть сигнала, находящаяся ниже уровня смещения 4,5 В.

Предположим, что входной сигнал представляет собой колебания прямоугольной формы (рис. 11.4). Так как полный размах сигнала составляет 24 В, амплитуда сигнала во время положительного и отрицательного полупериодов равна 12 В. При положительном полупериоде входной сигнал должен превысить напряжение смещения 4,5 В, и только после этого диод откроется. Следовательно, амплитуда выходного сигнала будет составлять только 7,5 В.

11.5. Параллельный диодный ограничитель

Различные варианты схем параллельных ограничителей показаны на рис. 11.5 [Для нормальной работы параллельного ограничителя принципиально необходимо включение последовательно с источником сигналов



[стр.Начало] [стр.1] [стр.2] [стр.3] [стр.4] [стр.5] [стр.6] [стр.7] [стр.8] [стр.9] [стр.10] [стр.11] [стр.12] [стр.13] [стр.14] [стр.15] [стр.16] [стр.17] [стр.18] [стр.19] [стр.20] [стр.21] [стр.22] [стр.23] [стр.24] [стр.25] [стр.26] [стр.27] [стр.28] [стр.29] [стр.30] [стр.31] [стр.32] [стр.33] [стр.34] [стр.35] [стр.36] [стр.37] [стр.38] [стр.39] [стр.40] [стр.41] [стр.42] [стр.43] [стр.44] [стр.45] [стр.46] [стр.47] [стр.48] [стр.49] [стр.50] [стр.51] [стр.52] [стр.53] [стр.54] [стр.55] [стр.56]