2.7. Формирователь импульсов

Формирователем импульсов называется устройство, которое по поступлению внешнего воздействия (например, в виде скачка напряжения или тока) вырабатывает на своем выходе импульс напряжения определенной формы; при этом форма импульса остается неизменной, даже если параметры внешнего воздействия изменяются (в допустимых пределах). Можно сказать, что появление на выходе формирователя импульса означает, что произошло некоторое (определенное) событие на его входе.

Условное изображение формирователя импульсов представлено на рис. 2.14.

Рис. 2.14

В данном случае формирователь имеет 2 входа, на один из которых подается входное логическое напряжение (то есть принимающее только один из уровней – логический ноль или логическую единицу), а на другой – управляющее логическое напряжение = . Короткие прямоугольные импульсы появляются на выходе формирователя в те моменты времени, когда входное напряжение переходит с одного логического уровня на другой. При этом, если управляющее напряжение имеет уровень логической единицы, то выходные импульсы появляются только при переходах входного напряжения «логический ноль – логическая единица». Если же управляющее напряжение имеет уровень логического нуля, то выходные импульсы появляются только при переходах входного напряжения «логическая единица – логический ноль».

На рис. 2.15 приведены временные диаграммы, поясняющие работу формирователя импульсов.

Рис. 2.15

Формирователи импульсов широко применяются в измерительных приборах, например в узлах синхронизации осциллографов.

С работой формирователя импульсов можно ознакомиться с помощью ВП «25 Формирователь импульсов.exe», лицевая панель которого приведена на рис. 2.16.

Рис. 2.16

Упражнение 2.5. Запустите пример-программу «25 Формирователь импульсов.exe» и проведите следующие исследования:

1. Установите управляющее напряжение равным логической единице. Поочередно изменяйте параметры входного воздействия (частоту, длительность импульсов, смещение) и пронаблюдайте за моментами времени, в которые вырабатываются импульсы на выходе формирователя.

2. Повторите выполнение предыдущего пункта, но с управляющим напряжением, равным логическому нулю.

Сделайте выводы.

3. Ответьте на следующие вопросы.

Как изменится длительность и размах положительных импульсов на выходе формирователя импульсов (рис. 2.16), если:

- увеличить частоту импульсов входного напряжения?

- изменить логический уровень управляющего напряжения?

Как изменится положение на временной оси выходных импульсов формирователя импульсов (рис. 2.16), если:

- увеличить смещение импульсов входного напряжения?

- уменьшить частоту импульсов входного напряжения?

- изменить логический уровень управляющего напряжения?

4. Остановите выполнение программы нажатием на кнопку СТОП. Закройте ВП.

2.8. Линия задержки

Линией задержки называется устройство, осуществляющее задержу электрического колебания на заданное время.

Нужно всегда иметь в виду, что для прохождения любого электрического сигнала через любую цепь или среду необходимо некоторое время, так как скорость распространения электромагнитных колебаний не бесконечна. Поэтому любое устройство, в принципе, осуществляет задержку колебаний, проходящих через него. Но величина этой задержки обычно достаточно мала и имеет вполне ожидаемое значение при известном физическом размере этого устройства. Линия же задержки обеспечивает существенно большее запаздывание колебания на ее выходе.

Принцип действия линии задержки может базироваться на различных физических явлениях. Например, может использоваться то, что скорость распространения упругих механических колебаний в твердых телах сравнительно невелика. И тогда линию задержки можно реализовать так: входное электрическое колебание преобразуем в пропорциональные механические колебания одного края кристаллического тела (используем явление пьезоэффекта). Механические колебания будут распространяться в теле кристалла и через какое-то время достигнут другого края кристалла (это и будет время задержки), где с помощью обратного пьезоэффекта они преобразуются в выходные электрические колебания. Применяются для создания линий задержки и другие физические явления.

Следует заметить, что линия задержки применяется только тогда, когда одно и то же колебание разветвляется на 2 пути, один из которых оно должно преодолеть быстро («мгновенно»), а другой – с некоторым запаздыванием. Величина этого запаздывания определяется конкретной задачей, выполняемой радиоприбором, в который входит линия задержки.

В измерительной технике линия задержки используется, например, в осциллографах для небольшой временной задержки исследуемого колебания в канале Y, тогда как на узел синхронизации развертки оно должно поступить без задержки.

Ознакомиться со свойствами линии задержки можно с помощью ВП «26 Линия задержки.ехе», лицевая панель которого приведена на рис. 2.17.

Упражнение 2.6. Запустите пример-программу «26 Линия задержки.exe» и проведите следующие исследования:

1. Поочередно изменяя параметры входного прямоугольного импульса (размах, длительность импульса, длительность фронта и среза, а также смещение начала импульса), пронаблюдайте за изменением временных диаграмм импульсов на входе и выходе линии задержки. Сделайте выводы.

2. Установите определенное время задержки, например 50 мс. С помощью курсоров, размещенных на графиках импульсов на входе и выходе линии задержки, определите значение задержки между импульсами по нескольким различным уровням. Задержка должна получиться одинаковой и равной 50 мс.

Рис. 2.17

3. Измените по своему усмотрению значение длительности фронта и среза импульса, значение смещения его начала и значение задержки и повторите измерения по п.2. Сделайте выводы по результатам выполненных измерений.

4. Ответьте на следующие вопросы.

Как изменится изображение прямоугольного импульса на входе и выходе линии задержки (рис. 2.17), если

- увеличить длительность входного импульса?

- уменьшить размах входного импульса?

- уменьшить длительность фронта входного импульса?

- увеличить длительность среза входного импульса?

- увеличить смещение входного импульса по отношению к началу временной оси?

- увеличить время задержки линии?

Как изменится время задержки прямоугольного импульса на выходе линии задержки (рис. 2.17), если изменить параметры входного импульса?

5. Остановите выполнение программы нажатием на кнопку СТОП. Закройте ВП.