книги / Элементы промышленной электроники
..pdfДифференцирующая RC-цепь
Простейшая электрическая цепь, способная при определенных условиях выполнять роль дифференцирующей цепи, представлена на рис. 6— 15а. Эта цепь состоит из последовательно включен ных между собой активного сопротивления R и конденсатора С.
С
4! О |
о |
|
% |
R % ы х |
Рис. 6-15. Цепи RC. |
О |
о |
а — дифференцирующая цепь; |
||
б — интегрирующая цепь; |
|
|
Входное напряжение иах подается на вход цепи RC, а выходное напряжение ивых снимается с активного сопротивления R и по дается затем на зажимы нагрузки, роль которой выполняют эле менты схемы устройств, нуждающихся в управлении соответ ствующими выходными импульсами.
Для рассматриваемой схемы (рис. 6—15я) уравнение электри ческого равновесия, составленное по второму закону Кирхгофа для мгновенных значений тока и напряжения, имеет вид:
ивх = iR 4- ис . |
(6—23) |
С учетом того, что напряжение на конденсаторе ис = - ~ J и/f, уравнение (6—23) может быть записано в другом виде: 0
t |
|
и„ = iR + 4 J i‘ll |
(6-24) |
О |
|
101
денсатора будет протекать чрезвычайно быстро, теоретически мгновенно.
Этому соответствует теоретически мгновенное уменьшение зарядного и разрядного токов конденсатора от максимального значения до нуля, а следовательно, и мгновенное изменение выходного напряжения от Um вх до нуля.
На рис. 6— 16 для этого случая представлено выходное на пряжение в виде положительных и отрицательных импульсов бесконечно малой ширины по времени.
Рис. 6-16. Графики изменения выходного нап ряжения дифференцирующей цепи при прохож дении прямоугольного импульса.
Теоретически при идеальном дифференцировании амплитуда выходного импульса Um вх должна была бы быть равной беско нечности.
В реальных дифференцирующих цепях сопротивление R является величиной конечной, поэтому процесс заряда и разряда конденсатора в этом случае протекает во времени. В соответст-
юз
Из уравнения (6—30) следует, что напряжение выходного сигнала пропорционально интегралу напряжения входного сигнала по времени. Таким образом, рассматриваемая RC-цепь (рис. 6— 14о) при выполнении указанных условий способна выполнять опера цию интегрирования. Естественно, интегрирование при этом получается приближенным, ибо идеально точного интегрирова ния с помощью цепи RC получить вообще невозможно, поскольку для этого необходимо было бы иметь в цепи конденсатор беско нечно большой емкости (С = оо) с тем, чтобы выражение для тока (6—29) было справедливо. Точность интегрирования воз растает с увеличением емкости конденсатора, а следовательно, с возрастанием постоянной времени цепи. При подаче на вход рассматриваемой цепи прямоугольных импульсов, длительность которых значительно меньше постоянной времени цепи (tu 4 г), последние преобразуются в выходные импульсы треугольной (пилообразной) формы (рис. 6— 17). Характер импульсов, полу чаемых на выходе интегрирующей цепи объясняется следующим образом. В рассматриваемом случае процесс заряда и разряда конденсатора, как это следует из уравнений (6—17) и (6—21), будет протекать очень медленно и экспоненциальное изменение напряжения на конденсаторе (на выходе КС-цепи) ие - ииых,
будет происходить практически по линейному закону. При этом, чем больше постоянная времени цепи в сравнении со временем
действия входного импульса, т. е. чем больше отношение — ,
тем больше отрезки экспотенциальной кривой будут приближать ся к прямой, а форма выходных импульсов будет больше при
ближаться к треугольной. При отношении ~ —0,2 форма вы ходного импульса оказывается практически треугольной.
Рис. 6-17. Графики изменения выходного напряжения интегрирующей цепи при прохождении прямоутльного импульса.
105
Рассмотренные цепи RCt как это было указано выше, позво ляют получить приближенное дифференцирование и интегриро вание при малой амплитуде выходного импульса.
Для получения больших значений выходных импульсов и осу ществления более точного дифференцирования и интегрирования входных сигналов применяются дифференцирующие и интегри рующие усилители. Усилители подобного рода особенно широкое применение получили в вычислительных устройствах непрерыв ного действия и моделирующих устройствах.
Глава 3.
ЭЛЕКТРОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ
§7. УСИЛИТЕЛИ
Электронные усилители предназначены для усиления различ ного рода маломощных электрических колебаний. Электронные усилители получили широкое применение во многих областях радиоэлектроники (телевидении, связи, автоматике, телемеха нике и т. д.).
Процесс увеличения интенсивности электрических колебаний, сопровождаемый увеличением мощности этих колебаний (без недопустимых искажений формы усиливаемого сигнала) назы вается процессом усиления.
Усилителем называется устройство, в котором сравнительно маломощный входной сигнал управляет передачей значительно большей энергии от источника питания к полезной нагрузке, присоединенной к выходу этого устройства, причем выходная (усиленная) величина является непрерывной функцией входного (усиливаемого) сигнала.
В зависимости от того, усилительные свойства каких прибо ров при этом используются, усилители подразделяются на элек тронные, полупроводниковые, магнитные и пр.
В данном разделе рассматриваются усилители электронные, основанные на усилительных свойствах электронных ламп. С помощью электронных усилителей можно усиливать напряже ния, токи и мощности. В соответствии с этим, различают усили тели напряжения, тока и мощности.
1. Усилители напряжения
Простейший усилитель напряжения состоит из электронной лампы и относящимися к ней входной (сеточной) и выходной (анодной) цепями'(рис. 7—1). При этом, подлежащее усилению
107
