Жаркова Н.А. Анализ импульсных схем (2013) (1092079)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Московский государственный технический университетим. Н.Э. БауманаФакультет Радиоэлектроники и лазерной техникиКафедра Радиоэлектронные системы и устройстваН.А. ЖарковаАНАЛИЗ ИМПУЛЬСНЫХ СХЕМЭлектронное учебное изданиеМетодические указания к решению задач по дисциплине «Цифровыеустройства и микропроцессорная техника»Москва(С) 2013 МГТУ им. Н.Э. БАУМАНАМосковский государственный технический университетим.

Н.Э. Баумана2УДК 621.374Рецензент: доц. кафедрыН.А. ЖарковаЗадачи анализа импульсных схем. Электронное учебное издание. – М.: МГТУ имениН.Э. Баумана, 2013. 23 с.Методические указания предназначены для подготовки к семинарам и сдачи первогомодуля по курсу ЦУ и МП. Приведены примеры инженерного решения задач анализа схем,включающих линейные и нелинейные элементы, при воздействии импульсных сигналов.Приведена методика и примеры расчета идеальных интеграторов и дифференциаторов наоперационных усилителях.

Подробно рассмотрены схемы компараторов и генераторов(мультивибраторов) на операционных усилителях и их расчет.Рекомендованоучебно-методическойкомиссией«Радиоэлектроники и лазерной техники» МГТУ им. Н.Э. БауманаЭлектронное учебное изданиеЖаркова Надежда АлексеевнаАНАЛИЗ ИМПУЛЬСНЫХ СХЕМ©2013 МГТУ имени Н.Э. БауманаОГЛАВЛЕНИЕЖаркова Н.А. Анализ импульсных схемфакультета3ОГЛАВЛЕНИЕ1. АНАЛИЗ КЛЮЧЕВЫХ СХЕМ .............................................................................................. 42.

АНАЛИЗ СХЕМ ФОРМИРОВАТЕЛЕЙ ИМПУЛЬСОВ................................................... 62.1. Цепи первого порядка ........................................................................................................ 62.2. схемы первого порядка с диодами . ....................................................................................

82.3. Схемы первого порядка с транзисторами . ..................................................................... 143. ИМПУЛЬСНЫЕ УСТРОЙСТВА НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ .............. 163.1. Идеальный интегратор........................................................................................................ 163.2.

Идеальный дифференциатор ............................................................................................. 183.3 Простой компаратор или детектор уровня ................................................................ 193.4.Регенеративный компаратор, .......................................................................................... 193.5 Мультивибратор автоколебательный на ОУ ............................................................... 203.6 Мультивибратор ждущий на ОУ .................................................................................... 23ОГЛАВЛЕНИЕЖаркова Н.А.

Анализ импульсных схем4Для успешного решения задач всех разделов методических указаний предварительнонеобходимо прослушать курс лекция «Схемотехника аналоговых устройств». Присамостоятельной подготовке необходимо использовать электронное Учебное пособие«Типовые узлы цифровых устройств» [1], а также рекомендованную литературу илидругую учебную литературу по Импульсной технике.1. АНАЛИЗ КЛЮЧЕВЫХ СХЕМЗадача №1Получить выражения для определения напряжения запирания закрытого транзистора(режим отсечки) и тока отрытого транзистора (режим насыщения) для ключевой схемырисунок 1.Дана ключевая схема рисунок 1. Элементы схемы, режим работы, параметрытранзистора известны: Rг,R1,R2,R3,Ek,Eсм,,Ik0,Uбэн,Е1,Е0.Определить: - Uбз –напряжение запирания транзисторного ключа.- Iб/Iбн - = S – коэффициент насыщения.ЕкR3R1RгнаправленииUвых(t)наличиязапираниятокаIk0,транзистора.которыйВвидуособенноприповышении температуры работает на открываниеR2ЕгЕсм – источник напряжения подключается втранзистора.ЕсмРисунок 1Ik0R2R1 ’1)Длязакрытоготранзисторарасчетведется по эквивалентной схеме рисунок 2.Uвых(t)0Ег=ЕЕсмR’3UбзВходной сигнал равен Е0 ≈0 и не долженоткрыватьтранзистор.Входноесопротивление закрытого транзистора R’ЗРисунок 2велико и его можно не учитывать.

Есмвключено на запирание.ОГЛАВЛЕНИЕЖаркова Н.А. Анализ импульсных схем5Выражение получено ранее методом наложения ЭДС для трех источников.U áç  I k 0R1' R2R1'R Eñì ' E 0 ' 2 , где (R’1=Rг+R1)'R1  R2R1  R2R1  R2При определении запирающего напряжения необходимо знать ток закрытоготранзистора Iк0, который при повышении температуры окружающей среды сильновозрастает и может привести к открыванию транзистора.Iк0(T)= Iк0(T0)(2-3)(T-T0)/10, (удваивается на каждые 100).2 –кремниевые, 3 – германиевые2) Для открытого транзистора эквивалентнаяR2R1’схема рисунок 3. Ток Iб есть сумма токов отвсехIEгIEсм1Ег=ЕR’от.тUбэнЕсмисточников,включаяипадениенапряжения на открытом транзисторе. Обычнопо сравнению с входным воздействием Е1принимаем Uбэн=0.В режиме насыщения выражения для тока IбРисунок 3имеет вид:Iб =Е1/R’1+Eсм/R2–UбэнR’1R2/(R’1+R2),I бн  E k /(R3 ) ,S=Iб/Iбн.Задача №2Дана схема рисунок 4:ЕкRкR1Элементы схемы заданы: Eк=15 B, Rк=1 K, Eсм=-2 B,=30, R2=2 K, R1=4 K, Iк0=10 mkA, Uбэн=0.Требуется определить статический режим работыUвых(t)транзистора (активный, насыщения или отсечки),если: а) Uвх=0, б) Uвх=5 B, в)Uвх =8 B.ЕгR2РешениеЕсма) Uвх=0.

Предполагаем, что режим отсечки. Дляэтого необходимо проверить выполнение условия:Рисунок 4Uб = Uбз =-EсмR1/(R1+R2)+Iк0R1R2/(R1+R2).Для наших данных Uб =-1,33 В. Т.к. Uб<0 - режимотсечки.б) Uвх=5 B. Проверяем условие насыщения Iб>Iбн (Uбэн=0):ОГЛАВЛЕНИЕЖаркова Н.А. Анализ импульсных схем6Iб=U1/R1–Eсм/R2=0,25мА,Iбн=Eк/Rк = 0,5 мА.Iб<Iбн условие насыщения не выполняется, следовательно - активный режим работытранзистора..в) Uвх=8 B. Проверяем условие насыщения Iб>Iбн (Uбэн=0):Iб=U1/R1–Eсм/R2=1мА, Iбн=Eк/Rк=0,5 мА.Iб>Iбн условие насыщения выполняется.Задача №3Требуется определить ток коллектора для параметров задачи №1 для режимов:а) отсечки – Iк=Iк0 = 10 mkAб) активного – Iк=Iб = 0,25 mA x 30 = 7,5 mA.в) насыщения – Iк=Iкн=Eк/Rк = 15/1000 = 15 mA.2. АНАЛИЗ СХЕМ ФОРМИРОВАТЕЛЕЙ ИМПУЛЬСОВ2.1.

Цепи первого порядкаТак как в основе работы цифровых устройств используются импульсные сигналы, точасто необходимо знать реакцию схемы на импульсное воздействие. Если в составе цепиприсутствуют нелинейные элементы (диоды, транзисторы и пр.), то при анализе ихзаменяют эквивалентными схемами. В инженерных расчетах допустимо считать диод,включенный в прямом направлении обладающим сопротивлением 5…15 Ом и падениемнапряжения на переходе Uпр равным в зависимости от типа диода 0,2….0,8 В.

Если диодвключен в обратном направлении, то он обладает очень малой проводимость или большимсопротивлением равным 1…10 Мом. Транзистор для импульсных сигналов в открытомсостоянии (насыщения) обладает малым сопротивлением, говорят, «стянут в точку». Взакрытом состоянии (отсечка) транзистор представляют большим сопротивление и егоможно моделировать как разрыв. Схему, включающую в себя линейные и нелинейныеэлементы, стараются преобразовать к цепи первого порядка. Такая цепь при подаче на неескачка напряжения (тока) стремиться по экспоненциальному закону к устойчивомусостоянию.

Скорость установления напряжения (тока) соответствует постоянной временицепи, а размах экспоненты Е величине напряжения (тока) рисунок 5.ОГЛАВЛЕНИЕЖаркова Н.А. Анализ импульсных схем7U1/е ЕUСRC, URRLЕtуст0,9 =3…41/е ЕURRC, ULRLtРисунок 5Существует только четыре типа включения цепей первого порядка. Ниже рисунок 6показаны выходной отклик напряжения этих цепей при подаче на соответствующие входыимпульсного сигнала.=CRа)CRUвхUвхUCUвхUвхUвыхUвыхttиб) RULUвхUвыхUвыхR=L/Rв)Uг)UвхUвыхUвыхtиtиUвхtLtURUвхUвыхUвыхtиtРисунок 6В пособии приведена методика анализа различных схем с заданными параметрами,включающих как линейные так нелинейные элементы при подаче на вход импульсногосигнала.

Эта методика также используется для оценки и анализа схем идеальныхинтегратора и дифференциатора на ОУ, расчета частоты генераторов (мультивибраторов)на ОУ.ОГЛАВЛЕНИЕЖаркова Н.А. Анализ импульсных схем82.2. схемы первого порядка с диодами .Задача 1 Дана схема рисунок 7.Заданы элементы схемы: R1, R2, L,R1Rобр - сопротивление закрытого диода,R2UвыхЕгДRпр - сопротивление открытого диода,Uпр - падение напряжения на открытом переходеLдиода, Eг –величина и tи - длительность входногоРисунок 7импульса.Определить: форму импульсного отклика напряжения Uвых и величины токов через R1, L, R2и диод в течении t=0 до t =2tи.РешениеОпределяем Uвых(t)Время 0<t<tи.

Подается положительный скачет напряжения от 0 до Eг и диодоказывается закрыт. Расчет нужно вести по эквивалентной схеме рисунок 8а, которая врезультате замены эквивалентным сопротивлением и генератором трансформируется всхему рисунок 8б.RобрRR1Rэкв2LUвых(t)ЕгLЕг эква)Uвых(t)б)Рис.8.R2’=R2//Rобр, Если согласно исходным даны Rобр>>R2, то разумно принять Rобр=R2.Eг экв=R2’Eг/(R1+R2’), Rэкв= R1//R2’, 1 =L/Rэкв,Uвых1(t) = Eг экв ехр(- t/1).Определяем Uвых1(t) для t = 0, t =tи/2, t =tиU= Eг экв- Uвых(tи)Время t>tи.

Импульс напряжения закончился и, если нет диода, на выходе появилсябы отрицательный скачек напряжения -U (см. рис.2в.).Если U< Uпр то эквивалентная схема рис.4б (диод закрыт) и Uвых2(t)=- U Exp(-t/1).Если U> Uпр, расчет надо вести по эквивалентной схеме рисунок 9:, так как когдадиод открывается, и на выходе фиксируется напряжение открытого перехода диода Uпр,ОГЛАВЛЕНИЕЖаркова Н.А. Анализ импульсных схем9ПараметрыR1rпррисунокR2Uвых(t)Ег5эквивалентнойопределяютсясхемыRэкв2=R1//R2//Rпр,R2’=R2//Rпр, 2=L/Rэкв2.Спад напряжения на выходе (при отсутствииLдиода) определяется из соотношения.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов книги