Шпоры в ворде (37-54)

Посмотреть архив целиком

37. Импульсные сигналы (ИС).

ИС могут быть различной формы: прямоугольные, пилообразные, экспоненциальные и т.п.

Применение ИС обусловлено большим КПД ИУ, более высокой точностью, меньшей зависимостью от температуры, большей помехоустойчивостью, а также простотой представления информации в импульсной форме. На применении ИС основана цифровая вычислительная техника. Реальная форма прямоугольного импульса в общем случае имеет вид:

Параметрами импульсов являются:

  • амплитуда;

  • длительность импульса;

  • длительность фронта;

  • длительность среза;

  • спад вершины;

амплитуда импульса UM определяет наибольшее значение напряжения ИС. Длительность импульса tИ – это продолжительность импульса во времени. Чаще всего ее измеряют на уровне половины амплитуды 0,5UM. Иногда tИ определяется на уровне 0,1UM. При малых продолжительностях фронта и среза длительность импульса определяют по его основанию. Длительности фронта и среза – tФ и tС – характеризуют время нарастания и спада импульса. Как правило, tФ и tС определяются промежутками времени, изменение напряжения импульса между уровнями 0,1UM и 0,9UM . спад вершины импульса и его относительная величина / UM характеризуют уменьшение напряжения на плоской части импульса. Чем меньше tФ ,tС и , тем ближе форма импульса к идеальному и тем выше КПД ИУ.

Параметрами последовательности импульсов являются:

  • период их следования T;

  • частота повторения f;

  • длительность паузы tП;

  • скважность Q;

  • коэффициент заполнения ;

Периодом повторения Т называется интервал времени между одинаковыми точками двух соседних импульсов, например, между началами.

Частотой повторения f называется количество импульсов в единицу времени. Она является величиной, обратной периоду повторения: .

tП – интервал времени между окончанием предыдущего импульса и началом последнего: .

Q – скважность: .

Величина, обратная скважности, называется коэффициентом заполнения : .























38. Ключевой режим работы транзистора.

Основой схем импульсной и цифровой техники является транзисторный ключ, т.е. каскад на транзисторе, работающем в двух режимах: насыщенный (ключ открыт) и отсечки (ключ закрыт). Транзисторный ключ может быть построен по схемам с ОБ, ОЭ и ОК, однако, наибольшее распространение нашел ключ по схеме с ОЭ. Его схема с транзистором p-n-p-типа и выходные характеристики с линией нагрузки имеют вид:

Линия нагрузки аб описывается уравнением: . А точки ее пересечения с ВАХ транзистора определяют напряжение на элементах и ток в выходной цепи.

Рассмотрим режим отсечки транзистора.

Это есть режим запертого состояния, осуществляется подачей на его вход напряжения «+» полярности (UBX > 0. На рисунке а без скобок). При этом эмиттерный переход транзистора запирается и его IЭ = 0, а через резисторы RK и RБ протекает обратный тепловой ток коллекторного перехода IK0. этому режиму на ВАХ соответствует точка MЗ (рис. б). Значение тока IK0 является параметром режима отсечки. Чем он меньше, тем лучше. Величину запирающего напряжения UBX+ выбирают из условия, чтобы при протекании IK0 через RБ выполнялось соотношение:

(1).

Рассмотрим режим насыщения транзистора (открытого состояния).

Он достигается подачей на вход транзистора напряжения противоположной полярности (UBX < 0, на рис. а в скобках) и заданием определенной величины IБ. Этому режиму на ВАХ соответствует точка М0. при увеличении отпирающего IБ ( от нулевого значения) рабочая точка из положения МЗ будет перемещаться вверх по линии нагрузки, IК расти, а напряжение UКЭ – уменьшаться. До некоторой величины (IБ нас) будет сохраняться пропорциональная связь между IК и IБ :

(2),

где - статический или усредненный коэффициент передачи тока транзистора в схеме с ОЭ (а не дифференциальный , характеризующий режим малого сигнала).

Полному открытию транзистора при iБ = IБ нас соответствует точка М0 на ВАХ. При этом через него и через резистор RК протекает ток:

(3),

где UКЭ нас падение напряжения на открытом и насыщенном транзисторе. Это напряжение в зависимости от типа транзистора лежит в пределах от 50млВ до 1В, поэтому можно считать, что:

(4).

Отсюда IБ, при котором транзистор полностью открыт и насыщен:

(5).

При дальнейшем увеличении IБ остаточное напряжение UКЭ нас остается практически неизменным, т.к. все коллекторные характеристики при IБ > IБ нас проходят через точку М0. Режим работы открытого транзистора при iБ > IБ нас называется насыщенным, а отношение S = IБ / IБ нас – коэффициентом насыщения транзистора. В режиме насыщения транзистор устойчив к воздействию входных помех и изменение коэффициента , например, с температурой. Коэффициент насыщения в связи с этим выбирается в пределах от 1,5 до 3.










39. Импульсный режим ОУ. Компараторы.

При использовании ОУ в импульсном режиме на его входы подаются напряжения, превышающие их при работе в линейном режиме, поэтому выходное напряжение ОУ в импульсном режиме равно его максимально возможной величине UВЫХ+ или UВЫХ-.

Работу ОУ в импульсном режиме рассмотрим на примере компаратора, осуществляющего сравнение измеряемого UВХ с опорным UОП.

Опорное напряжение представляет собой неизменное по величине и полярности напряжение, а входное изменяется во времени. При достижении UВХ уровня UОП происходит изменение полярности выходного напряжения ОУ. При UОП = 0 компаратор осуществляет фиксацию момента перехода UВХ через 0. в этом случае его еще и называют «нуль органом».

На рис. а приведена схема компаратора, на рис. б – диаграммы его работы, на рис. в – передаточная характеристика компаратора.

Выходным напряжением ОУ U0 является: U0 = UВХUОП, поэтому при UВХ < UОП, т.е. U0 < 0, выходное напряжение ОУ: UВЫХ = UВЫХ+, а при UВХ > UОП, т.е. при U0 > 0 : UВЫХ = - UВЫХ-.

За счет большого коэффициента усиления ОУ малейшая разность напряжений между инвертирующим и неинвертирующим входами, т.е. между UВХ и UОП, приводит к скачкообразному изменению полярности выходного напряжения ОУ.

При изменении подключения входного и опорного напряжений по входам произойдет инверсия передаточной характеристики компаратора (пунктир на рис. в).














































40. Триггер Шмитта на основе ОУ.

Триггером Шмитта на основе ОУ называется компаратор с гистерезисом передаточной характеристики. Это устройство также называют «пороговым».

Триггер Шмитта на ОУ реализуется при охвате его ПОС-ю по неинвертирующему входу. Его схема и передаточная характеристика имеют вид:

Переключение триггера Шмитта в состояние UВЫХ- происходит при увеличении UВХ до напряжения (порога срабатывания) UСР, а в состояние UВЫХ+ при уменьшении UВХ до напряжения (порога отпускания) UОТП. Учитывая, что U0 = 0 в моменты переключений, найдем UСР и UОТП :

откуда ширина зоны гистерезиса (на рис.в – UГ):

Если UОП =0, то напряжение

т.е. ширина зоны гистерезиса не изменилась, а UСР и UОТП имеют разный знак. Т.о., передаточная характеристика в этом случае имеет вид:

Такая схема является основной для построения генераторов импульсов на ОУ. Важнейшими параметрами ОУ, работающего в импульсном режиме, является их быстродействие, которое оценивается задержкой срабатывания и временем нарастания выходного импульса напряжения.



































41. Симметричный мультивибратор на основе ОУ.

Мультивибратором называется генератор периодической последовательности импульсов напряжения прямоугольной формы и имеющих 2 неустойчивых состояния. Мультивибраторы, как правило, используются в качестве задающего генератора, выходные импульсы которого несут какую-либо информацию. Информацией может служить частота импульсов или их период, длительность импульсов или их скважность, моменты формирования фронта или среза импульса.

Симметричным мультивибратором (СМВ) называется мультивибратор, генерирующий импульсы, длительность tИ равна длительности пауз tП . Основой СМВ на ОУ служит компаратор с ПОС и нулевым UОП .

Схема СМВ и диаграммы его работы имеют вид:

Автоколебательный режим работы создается за счет подключения к инвертирующему входу ОУ времязадающей цепи, состоящей из резистора R и конденсатора C.

Принцип действия СМВ: пусть в момент времени t0 UCUR1 = U0 > 0, тогда UВЫХ = - UВЫХ-. На резисторе R1 напряжение:

Отрицательное напряжение на выходе ОУ обуславливает экспоненциальный заряд конденсатора С через резистор Rс полярностью, указанной на рис. а без скобок. В момент времени t1 напряжение на конденсаторе С UС достигает величины UR1 и напряжение U0 меняет полярность. Это обуславливает скачкообразное изменение полярности на выходе ОУ на положительную: UВЫХ = + UВЫХ+. UR1 также меняет свою полярность: . В этом случае U0 < 0, а выходное напряжение поддерживается положительным.

С момента времени t1 конденсатор С перезаряжается через R от уровня на положительное напряжение под действием напряжения UВЫХ+.

В момент времени t2 UC достигает UR1. При малейшем превышении UС над UR1 напряжение U0 становится положительным, что вызывает смену полярности напряжения на выходе ОУ на отрицательную.

Далее процессы повторяются

Частота импульсов СМВ:

(1)

Процесс перезаряда конденсатора С через резистор R под действием источника напряжения в интервале [ t1; t2 ] описывается уравнением:

(2) , где - постоянная времени перезаряда конденсатора С.


Случайные файлы

Файл
163897.rtf
15909-1.rtf
166874.rtf
32231.rtf
72900.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.