2.5. Интегрирующие и дифференцирующие цепи

Как видно из рис. 2.7, д, напряжение на конденсаторе имеет экспоненциальную форму и длительность, большую, чем входной прямоугольный импульс. Поэтому RС цепь, включенную таким образом, что выходное напряжение снимается с конденсатора (рис. 2.7, б), называют интегрирующей. Если выходное напряжение снимается с резистора (рис. 2.7, в), то RС цепь называют дифференцирующей. Выходное напряжение такой цепи (рис. 2.7, е) по форме представляет собой два экспоненциально-падающих импульса равной амплитуды, но противоположной полярности, соответствующих фронту и срезу прямоугольного входного импульса. В зависимости от соотношения между длительностью tи входного импульса и постоянной времени RС цепи  меняются амплитуда и форма напряжения на выходе интегрирующей и дифференцирующей цепей.

Рис. 2.8. Интегрирование и дифференцирование импульсных напряжений разной формы: а — прямоугольной; б — пилообразной

На рис. 2.8, а показаны формы напряжений на выходах интегрирующей Uс и дифференцирующей UR RС цепей для различных соотношений между tи и  при входных прямоугольных импульсах. Если tи > , то на выходе интегрирующей цепи получается напряжение, незначительно отличающееся от входного, а напряжение на выходе дифференцирующей цепи состоит из двух очень коротких импульсов равной амплитуды и противоположной полярности. Если же tи<, то переходный процесс прерывается в самом начале и поэтому амплитуда напряжения на выходе интегрирующей цепи оказывается чрезвычайно малой (импульс подавляется), а на выходе дифференцирующей образуется импульсное напряжение с незначительным отрицательным «выбросом», т. е. практически повторяющее входной импульс. Такие дифференцирующие цепи называют переходными.

На рис. 2.8, б представлены напряжения на выходах интегрирующей Uс и дифференцирующей UR, RC цепей при подаче на их входы последовательности пилообразных импульсов. Здесь также имеют место искажения формы импульсов: линейно нарастающие и спадающие участки искривляются в виде параболы, а при дифференцировании образуется отрицательный «выброс» напряжения. Чем больше длительность импульсов tи по сравнению с постоянной времени RC цепи , тем большей амплитуды достигает напряжение на выходе интегрирующей цепи, а положительное значение напряжения на выходе дифференцирующей цепи уменьшается, но зато увеличивается его отрицательный «выброс».

2.6. Цепь, состоящая из элементов r и l

Наряду с интегрирующими и дифференцирующими RC цепями, в телевизионной технике применяют также электрические цепи, состоящие из последовательно соединенных резистора с активным сопротивлением R и катушки с индуктивностью L (рис. 2.9, а).

Рис. 2.9. Разновидности RL цепей: а - RL цепь; б - интегрирующая; в - дифференцирующая

Постоянная времени такой RL цепи  = L/R измеряется в секундах, если R выражено в омах, а L — в генри.

Переходные процессы в RL цепи и RC цепи аналогичны. Поэтому все эпюры выходных напряжений, приведенные на рис. 2.7, г, д, е, а также на рис. 2.8, а, б, справедливы для RL цепи, если обозначения UR заменить на UL, а Uc — на UR. Это обусловлено тем, что свойства индуктивности противоположны свойствам емкости.

Показанная на рис. 2.9, б RL цепь является интегрирующей, а на рис. 2.9, в — дифференцирующей.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что называют импульсным сигналом и каковы его характеристики?

2. Какая цепь называется дифференцирующей?

3. Какая цепь называется интегрирующей?

4. Поясните зависимость между формой напряжения на выходе интегрирующей RC цепи для различных соотношений  и tи.

5. Докажите, что процессы, происходящие в цепи RL, аналогичны процессам в цепи RC.