|
|
Интегральные и дифференциальные цепочки.На логических элементах можно построить многочисленные схемы импульсных генераторов, формирователей импульсов, устройств задержки. Для этого используют сочетания логических элементов с конденсаторами и сопротивлениями. На рис. показаны наиболее употребительные цепочки, состоящие из конденсатора С и резистора R: цепочка бывает дифференцирующей или интегрирующей.
На вход цепочки подаем скачок напряжения U0. Эпюры напряжений показывают характер выходных напряжений цепочек. Поскольку напряжение на конденсаторе не может измениться скачком, то в дифференцирующей цепочке скачок напряжения в начальный момент передается на выход, а затем напряжение на выходе уменьшается до нуля. В интегрирующей цепочке напряжение на выходе в начальный момент равно нулю, а затем возрастает до U0. В обоих случаях напряжение изменяется по показательному закону: Uвых = U0×e(-t/T), Uвых =U0×[1- e(-t/T)]. Величина T=R×C называется постоянной времени цепочки и соответствует изменению выходного напряжения на 63% от исходного (е-1 = 0,37).
Если после дифференцирующей цепочки установить логический элемент (инвертор), то при подаче на вход скачка напряжения, напряжение в точке “A” на некоторое время будет 0, превышать пороговое напряжение элемента Uпор, а значит, напряжение на выходе инвертора вначале изменится от логической “1” до логического “0”, а когда напряжение в точке “A” станет меньше Uпор , вернется снова в логическую “1”. Таким образом, на выходе инвертора будет сформирован импульс, длительность которого определяется из соотношения: U0e(-tи/T)=Uпор, где tи– длительность импульса. После логарифмирования и преобразований получим tи=T×ln(Uпор/U0),можно проследить, что интегрирующая цепочка на входе логического элемента приводит к задержке скачка напряжения на время tз = T ln[(U0 – Uпор)/U0]. ЭЛЕКТРОННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Электронный генератор — это устройство, преобразующее электрическую энергию источника постоянного тока в энергию незатухающих электрических колебаний заданной формы и частоты. Электронные генераторы широко используют в радиоаппаратуре, измерительной технике, устройствах автоматики, электронно-вычислительных машинах и т. д.По способу возбуждения генераторы подразделяют на генераторы с независимым возбуждением и генераторы с самовозбуждением (автогенераторы). Генераторы с независимым возбуждением являются усилителями колебаний, которые вырабатывают посторонние источники. Автогенераторы сами создают незатухающие колебания за счет использования энергии источника питания. Среди автогенераторов можно выделить генераторы синусоидальных колебаний и импульсные генераторы. Генераторы синусоидальных колебаний подразделяют на автогенераторы типа LC и автогенераторы типа RC. ТРАНЗИСТОРНЫЙ АВТОГЕНЕРАТОР ТИПА LC Автогенераторы типа LC различают по способу создания положительной обратной связи. Рассматриваем автогенератор с индуктивной (трансформаторной) связью. Он состоит из колебательного контура, в котором возбуждаются колебания нужной частоты; усилительного элемента (транзистора), усиливающего сигнал, попадающий на его вход через цепь обратной связи; цепи положительной обратной связи, обеспечивающей подачу энергии с выхода схемы на ее вход в нужном количестве и в должной фазе; источника с постоянной ЭДС, энергия которого преобразуется в колебательную энергию в контуре.
При подключении к источнику питания Ек конденсатор контура Ск заряжается по цепи: +Ек, резистор R3, эмиттер, база, коллектор транзистора Т, Ск ( — Ек). Конденсатор Ск и индуктивная катушка образуют параллельный колебательный контур, и, так как конденсатор Ск накопил определенную энергию, в контуре возникают свободные колебания с частотой fр( ТРАНЗИСТОРНЫЙ АВТОГЕНЕРАТОР ТИПА RC Автогенераторы типа LC применяют в основном на частотах выше 20 кГц, так как для более низких частот конструкция таких колебательных контуров громоздка. Для получения синусоидальных колебаний на низких частотах применяют более простые и дешевые генераторы типа RC.
Вместо колебательного контура в схеме включен резистор Rн, а положительная обратная связь осуществляется через фазовращательную цепь, состоящую из трех звеньев RC(каждое из которых должно давать сдвиг фаз на 60 градусов). Если выход данной схемы соединить непосредственно с входом, обеспечив при этом условия самовозбуждения, то генерируемые колебания не будутсинусоидальными. Для того чтобы схема вырабатывала именно синусоидальные колебания, положительная обратная связь должна обеспечиваться только для одной определенной гармоники несинусоидальных колебаний. Эту функцию и выполняет фазовращательная цепь RC. Напряжения на коллекторе и на базе должны находиться в противофазе. Это и есть условие баланса фаз. Частота синусоидальных колебании в схеме определяется параметрами цепи RC и при условии С1 = С2= С3 = С; R1 = R2= R3 + R2’ =R; f0=1/(2π Генератор ЛИН.
Для повышения стабильности работы генератора ЛИН используют генераторы с посторонним возбуждением. Схема такого генератора, собранного на транзисторе. В исходном состоянии транзистор Т открыт и насыщен. Следовательно, напряжение на его коллекторе и конденсаторе С близко к нулю. В момент времени t1 на базу транзистора Т подают положительный запускающий импульс и транзистор запирается, а конденсатор С начинает заряжаться по цепи +Eк, C, R, Eк. Таким образом, в течение времени действия запускающего импульса Т3 напряжение на конденсаторе растет . По окончании действия запускающего импульса, в момент времени t2, транзистор открывается и конденсатор С быстро разряжается через транзистор Т. В момент времени tз процесс зарядки повторяется и т. д. Существенным недостатком рассмотренных схем является плохое использование напряжения источника Ек, так как для получения напряжения, близкого к линейному, конденсатор должен заряжаться до напряжения Um, которое значительно меньше, чем Eк. В более совершенных схемах используют элементы, которые обеспечивают постоянство тока зарядки конденсатора. МУЛЬТИВИБРАТОР Мультивибратор представляет собой генератор несинусоидальных колебаний, близких по форме к прямоугольным. Рассмотрим симметричный мультивибратор, работающий в режиме автоколебаний. В нем
Если, например, несколько уменьшится ток iк1, то это приведет к уменьшению потенциала на коллекторе Т1. А так как напряжение на конденсаторе C1 не может измениться мгновенно, то отрицательный скачок напряжения на коллекторе Т1 передается на участок база — эмиттер транзистора T2. Это вызовет увеличение тока коллектора iк2 и, следовательно, повышение потенциала коллектора T2. Повышение потенциала коллектора T2 через конденсатор С2 передается на базу Т1 и ток iк1 еще больше уменьшается и т. д. Данный процесс нарастает лавинообразно, тем более что скачки напряжения на базах увеличиваются за счет усилительного действия транзисторов. В итоге транзистор Т1 окажется запертым, а потенциал его коллектора практически равным — Ек. Транзистор T2 будет полностью открыт и насыщен, а потенциал на его коллекторе — близким к нулю. В исходном состоянии (до опрокидывания схемы) конденсаторы С1 и С2 были заряжены с полярностью, до напряжения —Eк + Rкiк. Во время опрокидывания схемы напряжение на конденсаторах не успевает измениться. После опрокидывания схемы конденсатор С1 относительно быстро заряжается до напряжения Ек по цепи: +Eк, переход эмиттер — база открытого Т2, С1,Rк1 — Ек. Конденсатор С2 после запирания Т1 перезаряжается по цепи: +Eк, Т2, С2, Rб1—Ек- фактически через резистор Rб в первый момент проходит ток под действием 2Eк и, следовательно, к участку база — эмиттер Т1 приложено напряжение +Eк, надежно запирающее Т1. При медленной перезарядке С2 ток уменьшается, напряжение на Rб1 падает и, когда uc2
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|
),которая определяется параметрами этого контура. В результате индуктивной связи между катушками LK и Loc в катушке обратной связи Loc наводится переменное напряжение той же частоты, что и в контуре. Это напряжение подводится к участку эмиттер — база транзистора, что вызывает пульсацию коллекторного тока с частотой f0. Если обратная связь положительная, переменная составляющая коллекторного тока усиливает колебания в контуре, что вызывает увеличение амплитуды переменного напряжения на входе транзистора. Это, в свою очередь, вызывает новое увеличение амплитуды переменной составляющей коллекторного тока и т. д. Нарастание амплитуды переменной составляющей коллекторного тока ограничено.Для установления режима незатухающих колебаний в контуре недостаточно только обеспечить положительную обратную связь. Необходимо, чтобы потери энергии в контуре и передача энергии на выход были полностью скомпенсированы усилителем за счет энергии источника постоянного тока. Таким образом, незатухающие колебания в контуре генератора устанавливаются при выполнении двух условий, которые называют условиями самовозбуждения. Это условие баланса фаз, которое обеспечивается положительной обратной связью, и условие баланса амплитуд, зависящее от значения коэффициента обратной связи β.
RC). Для выполнения условия баланса амплитуд коэффициент усиления усилителя должен быть больше ослабления, вносимого фазовращательной цепью RC. Это ослабление равно 29.
; 
;
; транзисторы Т1 и Т2 одинаковые (одинаковой маркировки). При подключении данной схемы к источнику питания Ек возникает режим неустойчивого равновесия, так как, несмотря на симметрию схемы, в любой момент может нарушиться равенство коллекторных токов из за незначительных отличий в параметрах элементов.
0, напряжение на участке база — эмиттер Т1 близко к нулю. Транзистор Т1 открывается, потенциал его коллектора начинает расти, что приводит к росту потенциала базы Т2 и уменьшению потенциала его коллектора, а следовательно, и потенциал базы T1. Таким образом, возникает новый лавинообразный процесс и схема снова опрокидывается. При этом T1 открыт и насыщен, Т2 заперт. После опрокидывания конденсатор С2 быстро заряжается через Rk2 до напряжения Eк, a C1 начинает медленно перезаряжаться аналогично перезарядке С2.Частота колебаний регулируется изменением величин Rб и С, амплитуда – Rk.