1. Передача прямоугольных импульсов через rc цепи

Параметры прямоугольного импульса. Форма импульса (рис. 1.1) количественно характеризуется следующими основными параметрами: амплитудой (максимальным значением) U_m, начальным значением, длительностью импульса t_и, длительностью фронта t_ф, длительностью спада t_с, длительностью вершины t_в, снижением вершины Δ U_E. Понятие временных параметров импульса имеет точный смысл только при идеализированной форме импульса. Форма реального импульса всегда только в той или иной мере приближается к идеализированной, и при определении временных параметров реального импульса пользуются условными уровнями отсчета.

Рисунок 1.1 – Форма импульса

Рисунок 1.2 – 1) интегрирующая RC цепь,

2) Дифференцирующая rc цепь

3) Сигнал в rc цепи

Пусть на вход RС цепи подается одиночный импульс прямоугольной формы (рис. выше)

Напряжение на конденсаторе имеет вид:

Решив данные уравнения получим значения для моментов времени t₁ и t₂, а следовательно и время заряда конденсатора, как разницу этих моментов времени:

2. Прохождение последовательности импульсов через rc цепи

Рассмотрим некоторые примеры прохождения импульсов через RC цепи при различных значениях τ.

В случае, если постоянная времени цепи τ соизмерима или превышает паузу между импульсами, картина процессов отличается от рассмотренной выше. Во время первого импульса емкость С заряжается до некоторого напряжения. В паузе между первым и вторам импульсами емкость разряжается, однако к началу второго импульса она не успевает разрядиться полностью и на ней остается некоторое напряжение UC1. Во время второго импульса емкость опять заряжается, но до большего значения, чем во время первого импульса, а в паузе вновь разряжается не полностью.

Рисунок 1.8 – Реакция RC-цепи на последовательность импульсов

3. Разделительные цепи

Разделительные цепи предназначены для разделения постоянной и переменной составляющей. Форма сигнала на выходе такой цепи повторяет форму входного сигнала, но постоянная составляющая выходного сигнала равна нулю. Входные сигналы могут быть двух видов:

• без постоянной составляющей;

• с постоянной составляющей.

Рисунок 1.9 – Сигнал без постоянной составляющей

Рисунок 1.10 – Сигнал с постоянной составляющей

Постоянная составляющая – это площадь над прямой, описывающей сигнал.

,

где Т_вх – это период следования входного сигнала.

Главным условием при разделении сигнала есть то, что площади, ограниченные положительными и отрицательными импульсами должны быть равны:

Рисунок 1. 12 – Прохождение сигнала через разделительную цепь

4. Общие сведения об ограничителях

Ограничители – устройства, предназначенные для защиты цепей от повышенного напряжения, опасного для их функционирования.

Ограничителем называют четырехполюсник, на выходе которого напряжение U_вых(t) остается практически на постоянном уровне, когда входное напряжение U_вх(t) превышает некоторое пороговое значение U^'_пор (ограничение по максимуму, рис. 2.1а), либо принимает значение ниже порогового U"_пор (ограничение по минимуму, рис. 2.1б). В этих случаях выходное напряжение ограничивается некоторым значением U_огр. Так же, если входное напряжение выходит за пределы пороговых уровней U^'_пор и U"_пор (двусторонние ограничители, рис. 2.1в), то выходное напряжение будет ограничено сверху и снизу некоторыми значениями U'_огр и U"_огр соответственно. Те значения входного сигнала, которые лежат между пороговыми

уровнями, воспроизводятся на выходе без искажений.

Основными требованиями к ограничителю являются: высокая стабильность положения точек излома его характеристики, высокая четкость ограничения (высокое постоянство выходного напряжения в области ограничения), высокая линейность схемы в области пропускания. Качество ограничения характеризуются коэффициентами передачи (отношением приращений выходного и входного напряжений) в области ограничения и в области пропускания.

При ограничении импульсов возможно искажение их формы, в частности растягивания фронтов, которое не должно превосходить допустимого уровня.

а) б) в)

Рисунок 2.1 – Амплитудные характеристики ограничителей: односторонний ограничитель по

максимуму (а), односторонний ограничитель по минимуму (б), двусторонний ограничитель (в)