Простейшие формирователи импульсов

К простейшим и наиболее распространенным устройствам формирования импульсов относятся ограничители, а также линейные цепи, включенные на их выходе.

Ограничителем называют нелинейный четерехполосник, выходное напряжение которого повторяет форму входного напряжения, если последнее не выходит за рамки ограничения и почти не изменяется, если входное напряжение превышает эти уровни.

Диодные ограничители-схемы, состоящие из диодов (диодного ключа) и источников смещения который определяет пороговые напряжения.

а) последовательный диодный ключ (с нулевым уровнем включения)

Рис.5.1

б) параллельный диодный ключ с нулевым уровнем включения

Рис. 5.2

Часто в качесте ограничителей применяют устройства с кремниевыми стабилитронами. Уровень ограничения этих устройств определяются напряжением стабилизации стабилитрона Uст

а) односторонний ограничитель

Рис.5.3

Для формирования импульсов с амплитудой, пропорциональной крутизне(фронта) входного сигнала применяют дифференцирующие укорачивающие цепи. Такие цепи используют для получения коротких двуполярных импульсов из импульсов прямоугольной или трапециидальной формы (которые могли быть получены с помощью пассивных формирователей-ограничителей).

Рис.5.4 Схема параллельного ограничителя с дифференцирующей цепочкой.

5.3 АКТИВНЫЕ ФОРМИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

5.3.1 КЛЮЧ НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ

Транзисторная импульсная и цифровая техника базируется на работе транзистора в качестве ключа. Замыкание и размыкание цепи нагрузки — главное назначение транзистора, работающего в ключевом режиме. По аналогии с механическим ключом (реле, контактором), качество транзисторного ключа определяется в первую очередь падением напряжения (остаточным напряжением) на транзисторе в замкнутом (открытом) состоянии, а также остаточным током транзистора в выключенном (закрытом) состоянии.

Основой всех узлов и схем импульсной и цифровой техники является так называемая ключевая схема — каскад на транзисторе, работающем в ключевом режиме. Построение ключевой схемы подобно усилительному каскаду. Транзистор в ключевой схеме может включаться с общей базой, общим эмиттером и общим коллектором. Наибольшее распространение получила схема ОЭ. Этот вид включения биполярного транзистора и используется далее при рассмотрении ключевого режима его работы.

Ключевая схема на транзисторе типа n-р-n показана на рис. 5.5 Транзистор VТ1 выполняет функцию ключа в последовательной цепи с резистором Rк и источником питания Eк.

Входное напряжение, обеспечивающее перевод ключа в насыщенное состояние

U_ВХ = Е_К R1*s / R2*h_{21 E} + U_БЭ

Коэффициент насыщения

s = I_{Б НАС}/ I_{Б ГР}

Ток базы

I_Б = (U_ВХ - U_БЭ)/ R1

Рис. 5.5

5.3.2 КОМПАРАТОРЫ

Компараторы – устройства сравнения. Переключение компаратора происходит при равенстве значений входных сигналов.

а) простейший рис.

Условие переключения U_вх = U_оп

Выходное напряжение

U_вых = U⁺ _{вых max оу} при U_вх < U_оп

U_вых = U^- _{вых max оу} при U_вх > U_оп Рис.5.6

б) триггер Шмита (компаратор с передаточной характеристикой в виде петли)

Коэффициент положительно обратной связи (ПОС)

æ=R₁/(R₁+R₂)

Пороговые напряжения триггера Шмитта.

U_СР = U_ОП + (ôU_{ВЫХ max ОУ} ô - U_ОП)*R₁/(R₁+R₂)

U_ОТП = U_ОП - (ôU_{ВЫХ max ОУ} ô + U_ОП)*R₁/(R₁+R₂)

Рис. 5.7

5.3.3 Мультивибраторы на ОУ

Мультивибраторы – генераторы прямоугольных импульсов. Возможность создания мультивибратора на ОУ основывается на использовании ОУ в качестве порогового узла (компаратора).

U_ВЫХ

Компаратор на ОУ с положительной ОС (ПОС - R1, R2) – рис. 1, имеющий передаточную характеристику в виде петли (триггер Шмитта), является основой схемы мультивибратора, автоколебательный режим которого обеспечивается благодаря подключению к инвертирующему входу (в цепь ООС) времязадающей (интегрирующей) цепочки R3C1.

Дата добавления: 2015-07-19