1.4. Импульсные сигналы
Электрическим импульсом называют напряжение или ток, отличающийся от нуля и имеющий постоянное значение лишь в течение короткого промежутка времени, меньшего или сравнимого с длительностью установления процессов в электрической системе, в которой действует этот ток или напряжение. В случае следующих друг за другом импульсов обычно предполагается, что интервал между ними существенно превышает длительность процессов установления.
Все многообразие электрических импульсов можно разделить на видеоимпульсы (рис. 1.2, а) и радиоимпульсы (рис. 1.2, б).
Связь между этими двумя типами импульсов состоит в том, что огибающая радиоимпульса представляет собой видеоимпульс. Частота синусоидального сигнала, которым заполнен видеоимпульс, называется частотой заполнения. Системы автоматики и управления оперируют в основном с видеоимпульсами, которые в дальнейшем будем называть просто импульсами.
Основными характеристиками и параметрами импульсов являются: Амплитуда импульса Um = А;.Активная длительность; Крутизна фронта sФ = dU/dt ≈ Um/tФ; Крутизна спада sСП = dU/dt ≈ Um/tСП;
Искажение вершины импульса ΔU;Амплитуда обратного выброса Um ОБР;.Длительность обратного выброса tИ ОБР; Мощность импульса P = W/tИ, где W – энергия импульса.
Периодически повторяющиеся импульсы образуют импульсную последовательность (рис.1.4). Она характеризуется следующими параметрами:
1.Частота импульсной последовательности ƒ = 1/Т, где T = tИ + tП;
2.Коэффициент
заполнения γ
= tИ/Т
(диапазон изменения 0…1) и скважность
Q
= Т/tИ
(диапазон изменения от
до 1);
3.Среднее значение импульса (рис.1.5)
;
(1.4)
Импульсы имеют различную форму: прямоугольные, треугольные, трапецеидальные, экспоненциальные и др. (рис.1.6), так же могут быть однополярными (а) и разнополярными (б) (рис.1.7). Однополярные импульсы могут быть положительными и отрицательными. Для получения импульсных последовательностей различной формы, частоты и амплитуды применяют специальные генераторы.
18. Эмиттерный повторитель
Эмиттерный и истоковый повторители представляют собой усилители тока и мощности, выполненные на транзисторах по схеме с ОК (ОС), охваченные 100%-ной последовательной ООС. Основные свойства этих каскадов близки, а существующие отличия обусловлены несовпадением характеристик используемых транзисторов.
Типовые схемы эмиттерного и истокового повторителей приведены на рис.11.14 а, б.
Ниже рассмотрим схему эмиттерного повторителя (ЭП), отмечая для истокового повторителя только его характерные особенности.
Сопротивление нагрузки включается в эмиттерную цепь транзистора. ЭП обладает повышенным входными и пониженным выходным сопротивлениями. Его входное и выходные напряжения совпадают по фазе и незначительно отличаются по величине. Отмеченные свойства ЭП позволяют использовать его для согласования (разделения) высокоомного источника сигнала и низкоомной нагрузки.
ЭП можно рассматривать как усилительный каскад с ОЭ, у которого RК = 0, а резистор в цепи эмиттера не зашунтирован конденсатором. В этом случае все выходное напряжение, выделяемое на сопротивлении в цепи эмиттера, последовательно вводится во входную цепь усилителя, где вычитается из напряжения входного сигнала UВХ, снижая его. В схеме действует 100%-ая последовательная ООС по напряжению, увеличивающая входное и уменьшающая выходное сопротивление ЭП.
В отличие от усилителя с общим эмиттером, ЭП не инвертирует входной сигнал. Действительно, если к входу эмиттерного повторителя приложить увеличивающееся по уровню напряжение, то это приведет к увеличению эмиттерного тока транзистора и соответствующему увеличению его выходного напряжения. Поэтому входной и выходной сигналы в схеме будут изменяться в одинаковой фазе.
Рассмотрим основные характеристики каскада. Для определения коэффициента усиления по напряжению воспользуемся основным выражением для коэффициента передачи усилителя с цепью ООС. Тогда, имея коэффициент обратной связи βU = 1, получим КUЭП = КU / (1 + КU βU) = КU / (1 + KU) < 1 Для реальных схем входное сопротивление каскада RВХ = β RЭ, где β – коэффициент усиления транзистора по току.
Не обладая усилением по напряжению, ЭП обладает значительным усилением по току: КIЭП = β + 1. Следствием этого является значительное усиление по мощности (КР ≈ КI). Частотные свойства ЭП (как и каскада с общим эмиттером) полностью определяются частотными свойствами применяемого транзистора. Однако на практике данный каскад является более высокочастотным, что является следствием 100%-ой ООС. Основные свойства истокового повторителя аналогичны свойствам ЭП: КUИП < 1;
Частотные свойства истокового повторителя существенно лучше частотных свойств каскада с общим истоком. Причина этого та же, что и в схеме ЭП – 100%-ная ООС. Следует отметить, что цепь затвора в схеме на рис. 11.14, б шунтирована резистором, поэтому не удается реализовать свойственное полевому транзистору большое входное сопротивление. Для реализации этой возможности необходимо применять МОП транзисторы со встроенным каналом, имеющие возможность работать без смещения.