2.9. Электронный ключ

Электронным ключом называется устройство, которое при поступлении внешнего воздействия на его управляющий вход «открывается», то есть пропускает на свой выход некоторое колебание, поступающее на сигнальный вход устройства. Управляющее внешнее воздействие обычно представляет собой прямоугольный импульс. В пределах длительности этого импульса электронный ключ открыт, а за его пределами – закрыт.

Условное изображение электронного ключа представлено на рис. 2.18.

Напряжение является входным (сигнальным) напряжением ключа,  – управляющим напряжением, – выходным напряжением.

На рис. 2.19 показаны временные диаграммы, поясняющие работу электронного ключа.

Диаграммы нарисованы в предположении, что в течение интервалов времени, когда управляющее напряжение имеет высокий уровень, электронный ключ открыт. В это время напряжение равно напряжению . В остальное время электронный ключ закрыт и  = 0.

Рис. 2.18

Рис. 2.19

Более детально ознакомиться с работой электронного ключа можно с помощью ВП «27 Электронный ключ.ехе», лицевая панель которого приведена на рис. 2.20.

Рис. 2.20

Упражнение 2.7. Запустите пример-программу «27 Электронный ключ.exe» и проведите следующие исследования.

1. Поочередно изменяя амплитуду, частоту и начальную фазу входного гармонического колебания, пронаблюдайте за временными диаграммами на входе и выходе электронного ключа. Сделайте выводы.

2. Поочередно изменяя параметры электронного ключа (период замыкания, временной интервал, в пределах которого ключ открыт, смещение начала первого включения по отношению к нулю временной оси), пронаблюдайте за временными диаграммами на входе и выходе электронного ключа. Сделайте выводы.

3. Ответьте на следующие вопросы.

Как изменится изображение напряжения на выходе ключа (см. рис. 2.20), если:

- увеличить начальную фазу входного напряжения?

- уменьшить размах входного напряжения?

- увеличить частоту входного напряжения?

- увеличить время открытого состояния ключа?

- увеличить частоту открывания ключа (управляющего напряжения)?

- увеличить размах управляющего напряжения?

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

2.10. Электронный коммутатор

Электронным коммутатором называется устройство, пропускающее на свой выход только одно из нескольких подаваемых на его входы колебаний, причем, с какого (в данный момент времени) входа колебание будет проходить на выход – определяется управляющими воздействиями на коммутатор.

Электронный коммутатор имеет один выход, несколько входов для коммутируемых колебаний и несколько входов для управляющих воздействий (обычно – напряжений). В каждый момент времени только какое-то одно входное колебание проходит на выход коммутатора, для чего на управляющие входы подается необходимая комбинация управляющих напряжений. Изменением комбинации управляющих напряжений добиваются прохождения нужного входного колебания на выход коммутатора.

На рис. 2.21 показано условное изображение электронного коммутатора в случае, когда он имеет только два входа для коммутируемых напряжений. При этом для управления коммутатором достаточен всего один управляющий вход. Временные диаграммы, поясняющие работу этого электронного коммутатора, представлены на рис. 2.22.

Рис. 2.21

Рис. 2.22

Напряжения и являются входными коммутируемыми напряжениями, – управляющим напряжением, a – выходным напряжением. Диаграммы показаны в предположении, что в течение интервалов времени, когда управляющее напряжение имеет высокий уровень, на выход коммутатора проходит напряжение . В остальное время, когда управляющее напряжение имеет низкий уровень, на выход коммутатора проходит напряжение .

Электронные ключи и коммутаторы широко применяются в измерительных приборах: в цифровых вольтметрах, частотомерах, в многоканальных осциллографах и т.п., причем находят применение как электронные коммутаторы, так и коммутаторы на основе электромагнитных реле, а также механические коммутаторы (переключатели, тумблеры, кнопки), органы управления которыми выводятся на внешние поверхности приборов.

Подробнее ознакомиться с работой электронного коммутатора можно с помощью ВП «28 Электронный коммутатор.ехе», лицевая панель которого приведена на рис. 2.23.

Рис. 2.23

Упражнение 2.8. Запустите пример-программу «28 Электронный коммутатор.ехе» и проведите следующие исследования:

1. Поочередно изменяя амплитуды, частоты и начальные фазы входных гармонических колебаний на входах 1 и 2, пронаблюдайте за временными диаграммами на выводах электронного коммутатора.

2. Поочередно изменяя параметры управляющего напряжения электронным коммутатором, пронаблюдайте за временными диаграммами на выводах электронного коммутатора.

3. Ответьте на следующие вопросы.

Как изменится изображение напряжения на выходе электронного коммутатора (рис. 2.23), если:

- увеличить размах напряжения на входе 1?

- увеличить частоту напряжения на входе 2?

- уменьшить частоту управляющего напряжения?

- уменьшить смещение управляющего напряжения?

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