Гусев - Электроника (944138), страница 100
Текст из файла (страница 100)
Поэтому рассмотрим взаимосвязь между переходной и частотной характеристиками на примере простейшего апериодического звена. У звена этого типа переходная характеристика определяется постоянной времени т, а частотная- граничными частотами пропускания, определяемыми на уровне 0,7 (3 дБ) от установившегося значения. Проследим прохождение импульсного сигналы через простейшую линейную )хС-цепь (рис. 7.5, а).
Пусть на ее вход подана единичная ступенька напряжения И) а) гг 47 (г град Ю агиг "нг иг соиг г) Рис. 7.5Ь Схема аиериоаииесиого аасиа. 0 (1 <0) (7.9) Переходная характеристика этой цепи„как известно, равна )г(1)=е '", где т=ЛС'. Из рис. 7.5, б, илстюсгрируюц(его характер переходной характеристики, видно, что плоская вершина входного импульса на выход точно пе передается.
При этом чем больше постоянная времени т, тем меньше спад вершины ЛА за промежуток времени г,, т. е. если тг > т,, то г5Аг < ЛА,. Другими словами. искажения ступеньки напряжения увеличиваются с уменьшением постоянной времени т пассивной цепи. Эти искажения можно также оценить с помощью частотной характеристики )сб-цепгг, коэффициент передачи которой К()та) егрг- а ис1 К(га)егом1,(7.10) я ! я-ы(1 с) ~~-1,( лс)-' где К(ог) и ср(св) — амплитудно-час готная и фазо-частотная харакгеристики цепи. При тех же.
что и в случае нахождения переходных характеристик, значениях постоянных времени и тг К(оз) и гр(ез) имеют вид, показанный на рис. 7.5, а, г. В области низких частот амплитудно-часто гная харакгерисгика падает с уменьшением частоты, а фазо-частотная возрастает. Чем больше постоянная времени т, тем меньше спад амплитудно-частотной характерисгики К(ег) и меньше фазовый угол ср(ег). Если считать граничной часто гой пропускания цепи ту часто гу, на которой К(го) уменьшается в ' 2 раз (0,7 оэ первоначального значения), то эта граничная частота связана с постоянной времени цепи простым соотношением оги = 1!т. (7.11) Таким образом, частотные искажения в области низких частот характеризуются спадом вершины выходного импульса при подаче на вход импульсного сигнала прямоугольной формы: чем больше спад вершины импульса, чем вьппе нижняя граничная частота пропускания цепи, и наоборот.
Теперь проследим прохождение импульса через ЯС-цепь другого вида (рис. 7.6, а). В этом случае переходная характеристика )г(г) (рис. 7.6, б) является экспоненциально нарастающей функцией й(г)=1 — е' ". (7.12) При уменьшении постоянной времени длительность фронта импульса г,„уменьшается (рис. 7.6, 6). Искажения фронта импульса непосредственно связаны с частотными искажениями в области высоких частот. Действительно, коэффициент передачи рассматриваемой цепи К( втв) = — ' ' = = К(ез) е'"'"', !!( ««аГ) ! Л,-г,'(7«аГ) !-рг аЛГ (7.13) ! где К(ез)=- -- амплнтудно-частотная харак.геристика .— „(.АГ)г цени; хр(ш)= — агс!дваАС--- фазо-частотная характеристика цепи (рис.
7.6, г). к аг дД ,(г) а«вг агвг а9 Ь(г) г,д дд р,град гр, ', д! Рис. 7.6. Гхсми: хор«рр. в «р" ии . ««. «««уи ««рир «Вр«р-««с«а«р««ар «««р«-«р«и 496 а) Рис. 7.7. Схемы апериодических Гзв.-цепей Если верхнюю граничную частоту определять как пз„на которой К(гв) уменьшается в 1,4! раза, то связь граничной частоты пз„с постоянной времени цепи имеет вид, аналогичный рассмотренному ранее: пз, = 1 /т. Искажения фронта нарастания импульсного сигнала характеризуют частотныс искажения в области высоких частот. Чем меньше т цепи, тем быстрее нарастае~ импульс выходного напряжения и тем больше верхняя граничная частота. Таким же образом форму импульса искажают ЯЛ-цепи, показанные на рис. 77,а,б. Постоянная времени т=Е7Я.
Из сказанного ясно, почему в качестве граничных частот пропускания различных систем берут частоты, на которых К(67) уменьшается в 1,41 раза (на 3 дБ), а не какие-либо друвис значения. Следует отметить, что такая простая связь справедлива для простейших цепей первого порядка. В сложных цепях, где имеешься несколько соизмеримых постоянных времени, связь между частотными и переходными характеристиками значительно сложнее. При передаче импульсов через разделительные цепи с реактивными компонентами частот требуется получить минимальные искажения формы сигнала. Так, например, если между каскадами импульсного усилителя установлены ЯС-цепи (см. рис, 7.5, а) и они искажают импульс, то 1акой усилитель не выполняет своей основной функции.
При определении параметров разделительных цепей, предназначенных для неискаженной передачи сигналов, обычно ориентируются на отрицательный спад плоской вершины импульса прямоувольной формы 7.. Он равен ) =в„!т, ГДЕ 1„— ДЛИтЕЛЬНОСтЬ ИМПУЛЬСа (1, =ге=О). Постоянную времени разделительной цепи, передающей импульсы без искажений, определяют пользуясь формулой ).= 71„7т. (7.15) 497 17 Заказ М 1066 Рис. 7.8 Диа~рамма изменения налражений в разделительной ЛГ-пепи (а, б); диаграмма передачи через яг."-депп последовательности импульсов (в, г) 498 агг Следует обратить внимаамм ние па потерю постоянной составляющей при передаче гн через разделительную )тС-цепь н а) последовательности импульагвг сов. Пусть на вход цепи М (рис. 7.5, а) поступают одно- полярные прямоугольные имиг Вг пульсы длительностью г„с периодом следования Т (рис.
7.8, а). При переходе первого импульса произойдет зарядка а 5В конденсатора С, а после его ав окончания — — разрядка. При г ае этом напряжение на конден- саторе изменится в соответг» В г ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ с ствии с уравнениями (7,2). Ес- ! ли т > Т, то при приходе втоагиг рого импульса напряжение на ~5' конденсаторе С' отлично от Вг нуля: Г, ФО. Это напряжение вычитается из входного сигнала, а следовательно, перепад г) аВ» авг напряжения и ток зарядки конденсагора меньше, чем при первом импульсе.
Ток разрядки после второго импульса окажется больше в связи с большим значением напряжения на конденсагоре. Процесс уменьшения гока зарядки и увеличения тока разрядки продолжается до тех пор, пока приращения заряда на обкладках конденсатора за время действия импульса и во время паузы не будут равны между собой. На этом процесс установления режима работы цепи (переходный процесс) заканчивается, что на диаграммах рис, 7.8, а. б характеризуется равенством площадей ог и о . То, что о,=о„свидетельствует об отсутствии в выходном сигнале постоянной составляющей и равенстве нулю среднего напряжения на сопротивлении гт'.
Длительность переходного процесса оценивается как (3 —:5)т. Аналогично рассмотренному, постоянная составляющая импульсов теряется при их передаче через трансформаторы. Для восстановления постоянной составляющей приходится вводить фиксаторы уровня, рассмотренные в 8 6.7.
Таким образом, при работе с импульсными сигналами приходится учитывать ряд факторов, не характерных для ранее рассмотренных аналоговых цепей. Усгройства, в которых выполняются основные виды преобразований импульсных сигналов или используются эти си7 палы, можно подразделить на несколько видов: 1) электрические цепи, обеспечивающие неискаженную передачу импульсов; к ним обычно относят кабе.ти и трансформаторы для передачи импульсов, линии задержки, усилители импульсов 1видеоусилители) и дрл 2) устройства преооразованин и.чпу.7ьсов, обеспечивающие получение импульсов одной формы нз импульсов другой формы или получение импульсов той же формы, по с другими парамеграми; в этой группе различают линейные преобразователи импульсов 1интегрирующие и дифференцирующие устройства, контуры ударного возбуждения и др.); нелинейные формирующие устройства 1элекгронные цепи, основное назначение которых — сформировать сигнал нужной формы из сигнала, имеющего форму, не удобную для дальнейшего преобразования), к ним относят: ограничители, фиксаторы уровня, компараторы, триггеры Шмита; формирователи импульсов из перепадов сигнала и др.; преобразователи импульсов цифровых устройств 1их основное назначение — в выполнении логических функций и преобразовании по определенным законам одной последовательности импульсов в другие), к ним относят логические элементы, три7 геры, счетчики, регистры, различные комбинационные устройства, выполненные на основе логических элементов, и др.; 3) устройс7пва, генерирующие импульсы.
или импульсные генераторы. В зависимости от режима работы их подразделяют на автоколебательные (автогенераторы), заторможенные и на генераторы, работающие в режиме синхронизации или деления частоты. Ав7погенераторы вырабатывают импульсы, параметры которых определяются внутренними параметрами его компонентов. Заторможенные 1ждущне) генераторы генерируют импульсы, период повторения которых определяется периодом повторения запускающих импульсов. Их форма и другие параметры зависят от внутренних параметров схем.
В режиме синхронизации или деления частоты генераторы вырабатывают импульсы, часто7.а повторения которых кратна частоте синхропизирующего сигнала. Генераторы, вырабатывающие несколько последовательностей импульсов, называют м н ог оф а з н ы м и. Е 7.2. ДИОДНЫЕ КЛЮЧИ Электродные ключи 1ЭК) используются для коммутации электрических сигналов. В информационных маломощных устройствах их выполняю.г па полупроводниковых диодах, а также на биполярных и полевых транзисторах. 17 а) Рис.
7.9. Диаграмма изменения сопротивления ЭК (а); схема простого диодного ключа гь) В зависимости от характера коммутируемого сигнала электронные ключи разделяют на цифровые и аналоговые. Цифровые ключи коммутируют напряжения или токи источника питания и обеспечивают получение двух уровней сигнала на выходе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
