Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники (5-е изд.,1998), страница 9

равное ':((3)1)д4::,:цпбтоянным времени, конденсатор или разряэкается иа 99'Уе.) , 31)тем изменить вхалнае напряжение ,,ф)ювйрть его равньлы, например, нулю) зййййР))йжэще иа конденсаторе () будет Жю))йф)уь, стРеммсь к новомУ зыаченииэ па - ффФ~Жициальному закону в ' "~.

Напри. . йь)щ На ВХОД ПадатЬ ПряыауГОЭ!Ычмй Б! м то сигнал ыл выхалс Б буде! ,-~йй$3ь фарМ), показанную на рис 1 Зэ ~4х Риа. ! 33 Напряжение, енимеемае с коняенсэторз (верхние сигналы), при условии. что нэ нега через резне!ар подается прямажольныа сигнал. Ув)ажнавве 1.13. Доквжиэе, чэо время нервстяиия сигнеия (время, в течение которою очинял изменяегея ог Ю ла 90 й своего максимального влечения) еоагввляе» 2.2 ЛО У вас, наверное, возник вопрос: каков ! закон изменения для произвольного ! ь)м(!)о Для того чтобы ответить на него, ! нужно регшзть иеолнородное дифферен- ! циальное уравнение (стандартные методы ! решения таких уравнений здесь не рас- ,' сматриваются).

В результате получим ()(1) ( () т, -и-.ряс э! э(С Согласно полученному выражению, НС- ,' цепь усредняет входное напряжение с ! коэффициентом пропорциональности ! В Зо"', !дс ЬГ= т — 1. На ПраКтИКЕ. ОдНа ка. такой вопрос возникает редко. Чаше! всего рассматриваются частатнь!с харак- ! теристики и определяю!, какие изменения,' претерпеваеэ каждая частотная составляю-! шая вхадно! а сигнала. Скоро (разо. !.18) ,' мы также перейдем к ю.аму иемалаваи,—, пую ичэпаасэ ч пака рассмотрим паскаль-! ка интересных схем.

лля анализа ко юрьы ,' достаточно времснвых зависимостей Ъпрошевые с помощью эквивалентного,. преобразоваивя Тевеииыа. Можно было бы ! приступи!и к анализу более слаэкных ,' схем пользуясь. как и раыылс. чсталам! решения лиффереипигшьиых оравнсиий.! Олвака чаше всего ыс стоит приаегаэь1 х рсшелию диффсрсышчадьыых уравнений.

~ Большинства схем мажыа свести к )2С-! схеме. показанной па рис. 1.34. Пользуясь| эквивалентным преобразованием лля ле- 32 Глава 1 Основы электроника 33 Рз Рн. !.ЗЕ Р .(РК КМОП-буферные (000 и А~~» 0- выход )0 мхе Й мкс Рис ! 16 Фейдб лителя напряжения, образованного рези- СТОрами Я, и Яз, МОЖНО Определить ()(!) для скачка входного напряжения (7 Уврввоынгн 1.14. Для схемы, показанной ве рнс. !.Эа, Я, = Я» = )О кОм и С = О,! мкф.

Определите () (г) и изобразите полученнуиз зависимость в вида графика. Пример: схема щдержкв. Мы уже упоминали логические уровни — напряжения, определяющие работу цифровых схем. На рис. 1.35 показано, как с помощью конденсаторов можно получить задержанный импульс. В вцле треугольников изображены КМОП-буферные усилители.

Онн дают высокий уровень на выходе (более половины величины напряжения питания постоянного тока) и наоборот. Первый буферный усилитель воспроизводит входной сигнал и обеспечивает небольшое выходное сопротивление, предотвращая тем самым воздействие на источник сигнала ЯС-пепн (вопрос о нагрузке схемы мы рассмотрели в разд. !.05). Согласно Риг. ! 35.

Исооль иванне дГ-пепи лля формировдвия задержанного днфровоз о сигнале характеристике ЯС-цепи, выходной сигнал для нее задерживается относительно входного, поэтому выходной буферный усилитель переключается на 10 мкс позже скачка напряжения на входе (напряжение на выхоле ЯС-цепи достигает 50% своего максимального значения через 0,7 ЯС).

На практике прихолится принимать во внимание отклонение входного порога буфера от величины, равной половине напряжения питания, так как это отклонение изменяет задержку и ширину выходного импульса. Иногда подобную схему используют для того, чтобы задержать импульс на время, в течение которого может произойти какое-либо событие.

При проектировании схем лучше не прибегать к подобным трюкам, но иногда они бывают полезны. 1.14. Двфференвирующие цени Рассмотрим схему, изображенную на рис. 1.36. Напряжение на конденсаторе С равно (7 — 1), поэтому 1 — -- Сгг'(1) — 1)),(с(! = (7/Я. Если резистор и конденсатор выбрать так, чтобы сопротивление Я и емкость С были достаточно малыми н выполнялось усло- вие г((У,(д(! «г((7 (г(1, то С(г1() 7г7!) = 1)(Я или 1) (1) = = ЯС(АУ (гйггЦ. Таким образом, мы получили, что выходное напряжение пропорционально скорости изменения входного сигнала.

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.