Интегрирующая цепь

April 23, 2010 by admin Комментировать »

В электронных устройствах часто бывает необходимо изме­нить прямоугольные импульсы или сигналы другой формы та­ким образом, чтобы получить сигнал требуемой формы. Ука­занное изменение может заключаться в сохранении ВЧ-состав-ляющих сигнала и ослаблении НЧ-составляющих, в ослаблении только ВЧ-составляющих, в изменении амплитуды и формы сигнала путем ограничения и т. д.

Важнейшей цепью такого типа является интегратор, кото­рый широко применяется в электронных вычислительных схе­мах, в системах развертки телевизионных приемников и в дру­гих случаях, когда требуется ослабить ВЧ-составляющие им­пульсов. Практически интегрирующую цепь (рис. 11.1, а) мож­но рассматривать как фильтр нижних частот. При воздействии синусоидальных сигналов интегрирующая цепь сильнее ослаб­ляет сигналы более высоких частот (и вносит некоторый фазо­вый сдвиг). В случае импульсных или прямоугольных сигналов их форма изменяется благодаря фильтрации ВЧ-составляющих сигналов.

Когда к конденсатору приложено постоянное напряжение, то в процессе заряда конденсатора электроны подходят к одной пластине и уходят от другой. При подаче переменного напря­жения, полярность которого периодически меняется на обрат­ную, конденсатор будет перезаряжаться с частотой приложен­ного напряжения. Перемещение электронов в цепи конденсато­ра образует электрический ток через конденсатор. Математиче­ски напряжение на конденсаторе и ток через него связаны со­отношением

clip_image002 (11.1)

где ес — напряжение на конденсаторе, С — емкость конденсато­ра и ic — ток через конденсатор.

Это уравнение показывает, что напряжение на конденсаторе возрастает с увеличением времени протекания тока через него.

clip_image004

Рис. 11.1. Интегрирующие цепи и г) и форма импульса на входе (б) и выходе (б) простейшей интегрирующей цепи.

В практических схемах интеграторов постоянная времениRC велика по сравнению с длительностью воздействующего импульса. В этом случае приращение напряжения ее на конденса­торе мало по сравнению с напряжением е, приложенным к ин­тегрирующей цепи. Тогда можно записать приближенное ра­венство

clip_image006 (11.2)

Таким образом, выходное напряжение интегратора пропор­ционально интегралу входного тока e/R. Это можно объяснить, если обратиться к рис. 11.1,6 и в. При подаче на вход схемы положительного импульса крутой фронт импульса действует на интелратор в течение очень короткого промежутка времени. За­тем в течение времени, равного длительности импульса, дейст­вует напряжение, соответствующее плоской вершине импульса. Напряжение на конденсаторе нарастает по экспоненциальному закону. За время, равное постоянной времени цепи, напряжение на конденсаторе достигнет примерно 63% максимального значе­ния, а полностью конденсатор зарядится примерно в течение пяти постоянных времени. Так как постоянная времени интегрирующей цепи велика по сравнению с длительностью импульса, напряжение на конденсаторе не достигает максимального зна­чения, а постепенно нарастает до некоторой величины (рис. 11.1, в).

По окончании действия входного импульса конденсатор нач­нет разряжаться через резистор RI и входную цепь. Разряд про­текает также медленно по рравнению со спадом входного им­пульса, и в результате формируется на выходе сигнал, форма которого показана на рис. 11.1, в.

Как уже указывалось, цепь интегратора эквивалентна фильт­ру нижних частот, так как пропускает НЧ-составляющие им­пульса и ослабляет ВЧ-составляющие. Форма сигнала пока­занная на рис. 11.1, в, представляет импульс, в котором ВЧ-со­ставляющие подавлены. Действительная форма выходного им­пульса зависит от соотношения постоянной времени интеграто­ра и длительности входного импульса.

Если импульсы на входе интегратора имеют длительность, превышающую интервалы между ними (рис. 11.1 г), то напря­жение на конденсаторе будет постепенно нарастать. Такую схе­му можно использовать в качестве делителя частоты, так как уровень запуска релаксационного генератора будет достигаться только после определенного числа импульсов, поданных на вход Таким образом, импульсы с более высокой частотой по­вторения можно .использовать для синхронизации релаксатора, имеющего более низкую частоту. Подобным образом при помо­щи импульсной последовательности можно постепенно повы­сить напряжение на конденсаторе и осуществлять им запуск ти­ристора в заданный момент времени. Например, схема, пока­занная на рис. 11.1,2, используется в телевизионных приемни­ках для синхронизации генератора кадровой развертки. После­довательностью импульсов синхронизируют высокочастотный ге­нератор строчной развертки и этими же импульсами, пропущен­ными через интегратор, синхронизируют более низкочастотный генератор кадровой развертки.

В интегрирующей схеме на рис. 11.1, г используются два резистора и два конденсатора, постоянная времени этой цепи равна

т=R1(C12)+R2C2. (11.3)

Интегрирующую цепь можно также построить, располагая катушкой индуктивности и резистором. Для этого в схеме на рис 11.1,a резистор R1 следует заменить катушкой индуктивно­сти а конденсатор C1 — резистором. Однако, поскольку катуш­ка индуктивности имеет активное сопротивление, схема с рези­стором и конденсатором более широко применяется на практике.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты