hhis2 (Исскуство схемотехники), страница 4

Для того чтобы выполнялось условно гН))г(! «с((7,иг7(, произведение ЯС должно быть небольшим, но при этом сопротивление Я не должно быть слишком мальцы. чтобы не инагружатья вход (прн скачке напряжения на входе изменение напряжения на конденсаторе равно нулю и Я пред- одвой сигнал (верхний), снимдемый с тара,нд вход которого подается прямо- Ф= ',-::;.;:уфой()вт собой нагрузку со стороны входа ;-;; -,фаей()..Более точный критерий выбора ":::(~"-'':,~:Я!Пи С мы получим когда изучим ..'~,,ж)аагяяййые характеристики.

Если на вход зй."".:Гт„;йаг(Я)8(оеьйьЦОДатв ПРЯМОУГОЛЬНЫЙ СИГНаЛ, тО зги~,'~)~)81Ф:.дд,выходе будет иметь внд, пред- на.рис. 1З7 ренцирующие цепи удобно ис:!г(г!г!';;(3))1йй(г)вать для выделения переднего и "'.,-',"ььйяурт7Ф ц (рронгпон импульсных сигналов. ,г:;".,И((!13)((вб(бРОВЫХ СХЕМаХ МОЖНО ИНОГДа аСтРЕ- "~с~;,!аггйц)ббТгййацнг подобные той, которая показа- '~;;," ~~~~Ь:рис. 1.38. 11ифференцирующая ЯС,=;-т;,'~1(11!ая!РВНВрнруат ИМПУЛЬСЫ В ВИЛЕ КОРОт:,':!;;,'!! ~!риков в моменты переключения вход-;";-",з~:',айгиала, а выходной буферный уси- ',.:""1~$ЙЫ::преобразует эти импульсы в ко",*!~ "."'~~(!ыяза((ййф'.я(рямоугольные импульсы. В реаль„-: "~~й)г::рхгааях отрицательный пик бывает "";,"ЙЙ~(аб(ьн)йги благодаря встроенному в бу",'')р((йьк(й(иоду(речь об этом элементе пойдет 'эцййгвд.

1.25) я (, ) 1( Поспоянивя времеви= ! мхе )) — р() Г(. агап. !.Эа. Выделение передиего фрон ~ . импульсе Паразитвая емкоствая связь. Иною за схема неожиданно начинает проявлять дифференцируюгцие свойства, причем в ситуациях, где онн совершенно нежелательны. Прн этом можно наблюдать сигналы, подобные показанным на рис. 1.39. Первый сигнал (а точнее, импульсная помеха) может возникнуть при наличии емкостной связи между рассматриваемой линией и схемой, в которой присутствует прямоугольный сигнал; причиной появления подобной помехи может служить отсутствие оконечного резистора в линии Если же резистор есть, то следует либо уменьшить сопротивление источника снгналов для линии, либо найти способ ослабления емкостной связи с источником сигналов прямоугольной формы.

Сигнал второго типа можно наблюдать в цепи, по которой должен проходить сигнал прямоугольной формы, при наличии лсфекта в контакте с этой цепью. например. в щупе осцнлло! рафа. Неболыпая емкость, возникающая прн плохом контакте, н входное сопротивление осциллографа образуют днфференпирующую цепь Если вы обнаружили. что ваша схема нчто-то лнфферснцнрует, то сказанное может щзмочь вам найти причин! неисправное.!и н устранить се 1.15.

Интегрирующие педв Рассмотрим схем!. изображепнун н!г рнс. !.40. Напряжение на резисторе Я рав- 34 Глава 1 Выход ибка А при У- ах Рис. 14!. ОСТИ И РМАТОРЫ н лип 1.17. Твансфюрматоры ! 44 Индукгиенос д но (У,„— П, следовательно, 1 = С(г1(УУг(1) = = ((У вЂ” (У)УЯ. Если обеспечить выполнение условия (У «(У за счет большого значения произведения ЯС, то получим С(е)(УУг(1) гй (У.,УК (У(1) = — )г (У (1) ей + константа. ~Со Мы получили, что схема интегрирует входной сигнал во времени! Рассмотрим. каким образом эта схема обеспечивает аппроксимацию интегрирования в случае входного сигнала прямоугольной формы: (У(1) представляет собой знакомый уже нам график экспоненциальной зависимости, определяющей заряд конденсатора (рис. 1.41).

Первый участок экспоненты (интеграл от почти постоянной величины) †прям с постоянным утлом наклона; при увеличении постоянной времени УтС используется все меньший участок экспоненты, тем самым обеспечивается лучшая аппроксимация идеального пилообразного сигнала. Отметим. что условие С С„, равносильно тому. что ток пропорционален напряжению г: „. Если бы в качестве входного сигнала выступал гок Уг!!н а пс напряжение, то мы получилн бы идеальный интегратор.

Источником тока может служить резистор с большим сопротивлением и с большим падением напряжения на нем, н на практике гас!о пользу!отса этим приближением. В дальнейшем. когда чы познакомим вас с операционными уснлигелямн н обратной связью, вы узнаете, как по« ронть Рис. П4Х Источник постоянного тока, заряжающий конденсатор.

генерирует напряжение е аале линейно- меняющегося сигнала. интегратор, не прибегая к условию (У, «Еу,„. Такой интегратор работает в широком диапазоне частот и напряжений с пренебрежимо малой ошибкой. Интегрирующие цепи находят широкое применение в аналоговой технике. Их используют в управляюшнх системах, схемах с обратной связью, при аналого-цифровом преобразовании и генерации колебаний.

Генераторы пилообразного сягвала. Теперь вы без труда разберетесь в том, как работает генератор пилообразного сигнала. Эта схема хорошо зарекомендовала себя и нашла очень широкое применение: ее используют во время-задающих схемах, в генераторах синусоидальных н других типов колебаний, в схемах развертки осциллографов, в аналого-цифровых преобразователях. Схема использует постоянный ток для заряда конденсатора (рис.

1.42). Из уравнения для тока, протекающего через конденсатор, 1 = С(Ж! г(!) получим (У(!) = (1,'С) г. Выходной сигнал изображен на рнс. 1.43. Линейное нарастание сигнала прекращается тогда, когда виссякает» напряжение источника тока, т.е достигается его предельное значение. Кривая лля простой ЯС-цепи с резистором. подключенным к источнику напряжения. ведет себя анапа!ично случаю тостнження предела источником гока.На рис. 1 43 эта вторая кривая показана лзя ел!чая. когда )! выбрано так. чтобы ток :зу;:,"д" '.'рнхия стремится к тому же пределу 1 .ломаная (В реальных источниках ."'. ))4)йп выходное напряжение ограничено . -;(йзйгряжением используемых в них источ*" .

)51)он"питания, так что такое поведение -". г" 4ймзпуж ПраВдОПОдОбНО.) В СЛЕдуЮщЕй ::.:: 5)((йп е','. посвященной транзисторам, мы ,'т -'~йуе)йроим простые схемы источников то;;:;:;й)!й(,'-а в главах, где рассматриваются ',"";.'4()рйрнднониые усилители и полевые трап.-."; я()В((укиа;их усовершенствованные типы :" .'сз~Фя)(Х много интересных вопросов ожи'; " 4й(йТ' нас впереди йкнеаие 1.15. Ток ! мА зарюкает конденсатор ,-„*.,1!й)(гйа)мо 1 мкф через какое время напряжение :;: ":~ф()иуат ю вч ; „.ф3цизвы поняли, что такое конденсатор, --.' ч: ~)йюгатоймете и что такое индуктивность .

1х(4). Сравним индуктивность и ...'-.%й~дМсатор между собой; в индуктивг~~)))ря)РЕКОРОСтЬ ИЗМЕНЕНня тОКа Заннент От „"":,ф~()ВФжжниого напряжения, а в конден- .'..1)!))((4)ре '-'скорость изменения напряжения от протекающего тока. Уравне,ацц(уктивности имеет следующий внд ':~~:4з((е(УУа(1), ~"-'Й-йндукнгивноснтв в генри (илн мГн 1!я)акпялн' т.д.), Напряжение, приложенное Ж=';:~Ьщктивности, вызывает нарастание ф)1МЙЙОШего через нее тока, причем из 5()йиейие тока пронсхолит по линейному йФ14Жу:(если пропустить ток через конленйя)))))(у) то это приведет к нарастанию па ))~))(жених на нем, причем изменение на)хйа(й(ения будет происходить по линей- 114)язузЗакону); напряжение величиной 1 В Ц1)Уложенное к индуктивности 1 Гн. при' ' ЖМЗйгг к нарастанию тока через инлуктив' уирейь со скоростью 1 А в 1 г Тбк, протекающий через индуктнв- ность.

также как и ток, протекающий через конденсатор, не просто пропорпионален напряжению. Более того, в отличие от резистора мощность. связанная с током через индуктивность (произнедение (У на 1), не преобразуется в тепло, а сохраняется в виде энергии магнитного поля индуктивности. Эту энергию можно извлечь, если прервать ток через индуктивность. Условно индуктивность изображают в виде нескольких витков провода-такую конструкцию имеет простейшая индуктивность.

Другие, более совершенные конструкции включают сердечник, на который наматывается провод. Материалом для сердечника чаще всего служит железо (пластинки, прокатанные из сплавов железа или изготовленные методами порошковой металлургии) или феррит, представляющий собой хрупкий непроводящий магнитный материал черного цвета. Сердечник позволяет увеличить индуктивность катушки за счет магнитных свойств материала сердечника Сердечник может быть изготовлен в виде бруска. тора или может иметь какую- нибудь более причулливую форму„например «горшка» (описать его словами не так-то просто: представьте себе форму для выпечки пончиков, которая разнимается пополам). Иидуктивности находят наибольшее применение в радиочастотных схемах, где они используются в качестве радиочастотных дросселей, и в резонансных схемах (см. гл, 13).

Пара связанных индуктивностей образует такой интересный элемент. как трансформатор. О нем мы поговорим и следующем разделе По сути дела нндуктнвность — эуо про!нвополажность конденсатора. Последуюп!ие раздень! этой гнавы. в которых вволится такое важное понятие. как полное гонутотивлвнив. илн импенданс. покажут вам. в чем эта противоположность проявляется Трансформатор — цо устройство.

состоящее нз двух связаннь!х катушек индуктив- 36 Глава 1 31!Г ,ь 3 Ю вн о Ю Е с г о ев с н ь 3' Рис. В 4К трансформатор о го Гц кгц Ъаукоаьве частоты Вультразаук частота частота (лос масштаа 1 ПОЛНОЕ И РЕАКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ности (называемых первичной и вторичной обмотками). Напряжение, снимаемое со вторичной обмотки, нное по сравненшо с напряжением переменного тока, поданным на первичную обмотку, причем коэффициент. изменения (трансформации) напряжения прямопропорционален отношению числа витков обмоток трансформатора, а коэффициент изменения тока— обратно пропорционален. Мощность сохраняется неизменной.

На рис. 1.45 показано условное обозначение трансформатора с пластинчатым сердечником (трансформаторы такого типа используются для преобразования напряжения переменного тока с частотой 60 Гц). Трансформатор обладает весьма высоким коэффициентом полезного действия (мощность на его выходе почти равна мощности на входе); в связи с этим повышающий трансформатор обеспечиваев. рост напряжения при уменьшении тока. Немного забегая вперед, отметим, что трансформатор с отношением числа витков обмоток, равным н. изменяет полное сопротивление в и' раз. Если вторичная обмотка не нагружена. то в первичной протекает очень небольшой ток.