4.5. Дослідження еп в часовій області

В часовій області досліджуються ЕП, які використовуються в імпульсній та цифровій техніці. При цьому визначають спроможність пристроїв обробляти

ЕІС з допустимим спотвореннями форми імпульсів та допустимою тривалістю перемикання. Виділяють два типи спотворень імпульсів: - спад вершини імпульса ( ), що відбувається в області великих тривалостей; - наростання переднього фронту імпульса ( Т нар ), що аналізується в області малих тривалостей.

Для дослідження ЕП в часовій області як тестовий сигнал, що подається на вхід ЕП, використовується східчастий сигнал та аналізується реакція на виході. Така реакція називається перехідною характеристикою.

Область великих тривалостей

На рис.11-а подана перехідна характеристика ЕП ( рис.1 ). Вона ілюструє процеси в області великих тривалостей ( спад вершини ). За такої тривалості розгортки осцилографа передній фронт ПХ відображається вертикальною лінією, а тому область малих тривалостей досліджується окремо ( результати подані нижче ).

Як тестовий сигнал використовується прямокутний імпульс ( рис. 11-б ), тривалість якого перевищує тривалість повного спаду вершини імпульсу (7.86мс). Область великих тривалостей однозначно пов`язана з областю малих частот, тобто визначається диференціюючою схемою зі сталою часун=C1Rдиф. Відомо, що повний спад вершини імпульсу визначається повним зарядом конденсатора С1 ( див. « 45 с. ». Це відбувається приблизно за 3н. Порівняйте одержані результати. Аналіз перехідної характеристики дозволяє визначити максимальну тривалість вхідних імпульсів, спад вершини яких не перевищує заданий процент ( він може бути довільним і встановлюється при проектуванні апаратури ). Як приклад, на рис. 12 подано визначення Т за умови встановлення допустимого 10 % спаду.

Рис.11. Перехідна характеристика Рис.12. Визначення тривалості

ЕП імпульсів за допустимого спаду 10%

На рис.12 візірні лінії виставлені на рівні спаду амплітуди вихідного сигналу = 8.376 – 7.554 = 0.822 В, тобто на рівні 10 % спаду. Для данного ЕП це відбувається за тривалості вхідного імпульсу 1.821 мс.

Якщо такий спад вершини імпульсу в процентах вимагається забезпечити для вхідних імпульсів більшої тривалості ( 2…5…10 мс ), то необхідно відповідно збільшити сталу часу диференціюючої схеми ( вхідного кола ), що досягається збільшенням ємності конденсатора С1( зазвичай до 10…20 мкФ), або збільшенням вхідного диференціального опору транзистора ( Н11). При проектуванні ЕП для заданої тривалості імпульсів вважається допустимим співвідношення <<н . Форма імпульсів в даному випадку показана на рис.13.

Рис.13. Формування вихідних Рис.14. Диференціювання

імпульсів з допустимими прямокутних імпульсів

спотвореннями

В імпульсних та цифрових пристроях широко використовують процеси скорочення тривалості ЕІС. Таке перетворення імпульсів дозволяє збільшити стабільність запуску за часом наступних каскадів за рахунок скорочення тривалості переднього фронту ( рис.14 ). Для забезпечення такого перетворення необхідно забезпечити >> н.

Необхідно усвідомити: зміни н безумовно викликають зміни нижньої межової частоти (н ).

Область малих тривалостей

В області малих тривалостей аналізують спотворення переднього фронту перехідної характеристики ( переднього фронту вихідних імпульсів). В даному випадку вихідне коло ЕП моделюють інтегруючою схемою ( див.

« 45 с., лаб. № 9 ). Наявність паразитних ємностей ( в тому числі і транзистора ) обумовлює поступове наростання напруги на виході за східчастого сигналу на вході. Тривалість переднього фронту зазвичай визначається між рівнями максимального значення вихідного сигналу 0.05 та 0.95 ( або 0.1 та 0.9). На рис. 15 цей параметр визначається за допомогою візірних ліній і дорівнює

43.750 нс. Це тривалість повного заряду конденсатора інтегруючої схеми і,

як відомо, складає 3в. Визначте верхню межову частоту та порівняйте з результатом, одержаним з допомогою Bode Plotera.

Аналіз в області малих тривалостей дозволяє визначити мінімальну тривалість вхідних сигналів, які можуть бути підсиленні з допустимими спотвореннями. Величина таких спотворень обумовлюється при проектуванні ЕП. Типовими зазвичай є вимоги, щоб тривалість переднього

фронту імпульсу не перевищувала десятої частки тривалості вхідних імпульсів ( рис.16 ).

Рис.15. Вимір тривалості переднього Рис.16. Формування ЕІС за

фронту імпульсів допустимих спотворень

Аналіз осцилограм на рис. 15 дає можливість визначити спроможність ЕП підсилювати ЕІС з заданими спотвореннями. Наприклад, якщо на вхід ЕП подається ЕІС тривалістю біля 4 нс, на виході сформується лише невеличкий

перепад напруги ( десь до рівня зеленої лінії). Щоб забезпечити підсилення ЕІС такої тривалості з допустимими спотвореннями, необхідно зменшити в. Для цього необхідно використати більш високочастотний транзистор, зменшити опір резистора в колі колектора та зменшити паразитну ємність монтажних провідників і ємність навантаження. Все це приводить до відповідного збільшення верхньої межової частоти.