3.3.2 Влияние паразитных параметров на выходной импульс

До сих пор рассматривалась идеализированная дифференцирующая цепь, где не учитывались:

• - внутреннее сопротивление генератора прямоугольных импульсов;

• - емкость нагрузки.

1.Наличие внутреннего сопротивления приводит к уменьшениюскачка напряжения; скачок на входе делится между и :

Кроме того, возрастает постоянная времени цепи , что при водит к растягиванию импульса.

2.Влияние емкости , шунтирующей выход цепи, сказывается на уменьшении амплитуды выходного импульса и увеличении постоянной времени цепи. Так, при =0 перепад входного напряжения делится между емкостями и :

,

т. е. на выход цепи передается тем меньшая часть , чем больше . Кроме того, наличие ёмкости приводит к растягиванию фронтов.

При совместном действии и форма выходного импульса растягивается ещё больше, чем от каждого из них по отдельности. Для уменьшения влияния и параметры дифференцирующей цепи выбирают так, чтобы выполнялись неравенства и . Обычно выбирают . Большие значения емкости приводят к уменьшения сопротивления R , что вызывает уменьшение .

3.3.3 Переходная rc-цепь

Переходной RC-цепью называется цепь, состоящая из последовательно соединённых R и C ,выходом которой является резистор R и постоянная времени цепи которой τ>>τ_и. Такие цепи предназначены для передачи импульсных и переменных напряжений с одного каскада на другой без существенных искажений. Обычно С – это разделительный конденсатор, а R – входное сопротивление следующего каскада.

При поступлении входного импульса напряжение моментально поступает на выход. Скачок напряжение беспрепятственно передаётся через конденсатор С. За время действия конденсатор заряжается, и к моменту окончания импульса напряжение на нём достигнет величины:

При RC>>τ_и:

Напряжение на резисторе R в момент окончания импульса:

Таким образом, за счёт заряда конденсатора у выходного импульса произойдёт завал плоской вершины на величину . По окончании действия входного импульса конденсатор медленно разряжается через внутреннее сопротивление генератора и сопротивление R.

Если пауза между входными импульсами больше 3RC , то к моменту подачи очередного импульса конденсатор разрядится. Напряжение в момент времени скачком изменится от величины U_m до величины . В дальнейшем за счёт разряда конденсатора на резисторе R создаётся отрицательный выброс экспоненциально убывающего напряжения с амплитудой .

Выбор элементов переходной цепи производят из условия:

τ=RC≥10…20τ_и.

3.3.4 Интегрирующая rc-цепь

Интегрирующей RC-цепью называется цепь, состоящая из последовательно соединённых R и C, выходом которой является C, постоянная времени цепи которой τ=RC>>τ_и.

Интегрирующие цепи используются для увеличения длительности импульсов, для формирования импульсов пилообразного напряжения, для сглаживания пульсаций и т.д.

Рисунок 3.20 Интегрирующая RC-цепь

Во время действия входного сигнала конденсатор медленно заряжается по экспоненциальному закону до напряжения:

Напряжение на резисторе R определяется выражением: .

По окончании действия входного импульса конденсатор медленно разряжается через резистор R и за время T=3RC полностью разрядится и следовательно, на выходе создаются импульсные напряжения

амплитудой : ;

длительностью: ;

При : :

Таким образом, при и большей скважности на выходе цепи выделяются растянутые пилообразные импульсы с амплитудой. Поэтому такую цепь называют удлиняющей или сглаживающей. Напряжение на выходе пропорционально интегралу входного напряжения:

Если на входе интегрирующей цепи действует последовательность импульсов с малой скважностью и , то в паузе между импульсами конденсатор не успевает полностью разрядится. К моменту поступления второго импульса на конденсаторе останется некоторое напряжение, которое с каждым последующим импульсом увеличится. Практически через 8-10 периодов конденсатор зарядится до среднего значения :

,

и становится практически постоянным.