Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Ключі як генератори імпульсів

Імпульсну електричну або електронну ланку називають нелінійною, якщо хоча б один з її складових елементів має нелінійну вольт-амперну характеристику. Елементи з такою характеристикою часто використовуються в електроніці і мають здатність працювати у ключовому режимі. У статичному режимі ключова схема перебуває у стані "ввімкнено" (ключ замкнутий, відкритий) або у стані "вимкнено" (ключ роз'єднаний, закритий). Перемикання схеми з одного стану в інший здійснюється під дією керувальних сигналів імпульсного виду або рівнів напруги.

Релаксаційними генераторами називаються електронні пристрої, які перетворюють за допомогою електронних ключів постійний струм джерела електричної енергії в електричні імпульси, тривалість і форма яких буде визначатися процесами релаксації, наприклад зарядом або розрядом конденсаторів в колах зворотнього зв’язку.

Сформувати імпульс напруги (струму) можна за допомогою електромеханічного ключа (рис.4.5).

U_вих = Е - І∙R. Якщо ключ S розімкнений, то І = 0 і U_вих = Е, а якщо ключ замкнений, то І∙R ≈ Е і U_вих ≈ 0. У ролі ключа використовуються напівпровідникові діоди, транзистори, тиристори. Транзистор в режимі ключа ми розглядали в п. 2.3.6. Закриття і відкриття такого електронного ключа створює перепади напруги (позитивний, при зміні U_вих від 0 до Е і негативний, при зміні U_вих від Е до 0). Ці перепади і створюють імпульс напруги.

U_вих

Рис.4.5. Електромеханічний ключ

Розглянемо еквівалентну схему електронного ключа (рис.4.6,а).

У ролі електронного ключа К зазвичай використовуються активні елементи - напівпровідникові діоди, транзистори, тиристори. Якість роботи ключа визначають наступними основними параметрами: опором розімкненого ключа r_Р, опором замкненого ключа r_З, ємністю ключа С. Чим менше значення r_З, С і більше r_Р, ти кращі властивості ключа. Ємність ключа С збільшує час перемикання ключа і, отже, впливає на форму вихідного імпульсу U_вих (рис.4.1.6, б).

При розімкненому ключі ємність заряджена до свого максимального значення U_C = U_max = E. Якщо ключ замкнути, ємність починає розряджатися по експоненціальному закону з постійною часу τ_З=С r_З. з такою ж постійною часу по мірі зменшення потенціалу на обкладинках конденсатора збільшується струм через R_Н і одночасно збільшується вихідна напруга U_вих.

При розмиканні ключа К ємність починає знову заряджатися по експоненціальному закону з постійною часу τ_Р=R_НС. З такою ж постійною часу спадає вихідна напруга.

К U_вих

+ С r_З r_Р

+ -

R_Н U_вих

- 3τ_З 3τ_Р t а б

Рис. 4.6. Еквівалентна схема електронного ключа (а) і вплив ємності на форму імпульсу електричного сигналу (б)

Діодні ключі. На рис. 4.7. представлена схема найпростішого послідовного діодного ключа з нульовим рівнем ввімкнення і його передаточна характеристика.

VD U_вих

Замкненому положенню ключа відповідає наявність на вході сигналу позитивної полярності. Якщо на вході сигнал від’ємної полярності, то ключ розімкнений. Якщо відкладати значення напруг U_вхта U_вих в однакових масштабах, то перехідна характеристика буде складати з віссю абсцис кут α<45º.

U_вх І R U_вих

U_вх

а б

Рис 4.7. Схема найпростішого послідов-ного діодного ключа з нульовим рівнем ввімкнення (а)і його передаточна характеристика (б)

Це означає, що вихідна напруга буде завжди менша за вхідну, так як частина її спадає на прямому опорі діоду. Передаточна характеристика в додатному напрямку осей координат починається з нуля, тому діодні ключі з такою передаточною характеристикою називають ключами з нульовим рівнем спрацювання.

Мультивібратори

Мультивібратори відносяться до генераторів імпульсних сигналів.

Для імпульсних генераторів характерна наявність зовнішнього або внутрішнього додатного зворотного зв'язку.

Імпульсні генератори поділяються на генератори прямокутних, трапецієподібних, трикутних, пилкоподібних та інших форм імпульсів. Працюють генератори в трьох основних режимах: автоколивному, чекаючому і в режимі синхронізації.

Автоколивні генератори імпульсів після самозбудження генерують послідовність імпульсів, параметри яких (амплітуда, частота повторення, тривалість імпульсів і їх шпаруватість) визначаються тільки параметрами елементів схеми генератора.

Чекаючі генератори генерують імпульси, період повторення яких визначається періодом повторення запускальних імпульсів, а параметри кожного імпульсу (амплітуда, тривалість, форма) визначаються параметрами схеми генератора.

У режимі синхронізації генератор виробляє імпульси, частота яких дорівнює або кратна частоті синхронізуючого сигналу, і такі генератори використовуються як подільники.

Мультивібратор – це електронний пристрій, який складається із двох транзисторних ключів, охоплених додатнім зворотним зв’язком. І який перетворює постійний струм джерела живлення в імпульс струму. Форма імпульсу наближена до прямокутної, а тривалість імпульсу визначається процесом релаксації RC-ланцюга. За способом збудження мультивібратори можуть бути із самозбудженням і з зовнішнім збудженням (одно вібратори або чекаючі мультивібратори).

Слово мультивібратор пішло від латинського слова multum – багато і vibrare – коливатися.

Рис. 4.8. Мультивібратори: а - з колекторно-базовими ємнісними зв'язками; б - часові діаграми роботи

Симетричний мультивібратор із самозбудженням. На рис.4.8,а наведена схема мультивібратора, що працює із самозбудженням, а на рис.4.8,б дані його потенціальні діаграми.

Вона складається з двох підсилювачів-інверторів на транзисторах VT1 і VT2, з'єднаних між собою колекторно-базовими додатними зворотними зв'язками через конденсатори СІ і С2. Часозадавальними елементами служать RC-ланки. Робота мультивібратора протягом одного періоду показана часовими діаграмами на рис. 4.8,б. Для спрощення аналізу на цих діаграмах струми І_т не враховані, спад напруги на відкритому транзисторі при перемиканні схеми вважається малим порівняно з перехідними процесами у часозадавальних колах.

До моменту t₁ транзистор VT1 закритий і його колекторна напруга практично дорівнює -Е_к, колекторний струм рівний нулю (тобто i_K₁=I_K₀, а U_K₁ = -Е_K + I_K₀ ∙ R_K₁). Транзистор VT2 відкритий і стягнутий у точку, колекторний струм рівний i_K₂=I_K_Н2, колекторна напруга U_K₂≈0

Відкритий стан VT2 забезпечується струмом бази i_Б2=γ∙I_БН2, що проходить від джерела Е_зм через опір R_Б2. Запертий стан VT1 забезпечується додатною напругою конденсатора С₂, що під’єднаний через відкритий транзистор VT2 до емітерного переходу транзистора VT1, тобто U_Б1 = U_С2.

Конденсатор С₁ заряджається через емітерний перехід відкритого транзистора VT2 і резистор R_К1до напруги, близької до Е_к. Такий стан називають квазістійким, оскільки напруга на конденсаторі не залишається постійною. Конденсатор С₂ перезаряджається від напруги –Е_зм.у момент часу t₁, коли U_Б1 = U_С2 ≈ 0, транзистор VT1 почне відкриватись, його колекторна напруга зменшиться, колекторний струм зросте.

Для повністю симетричного мультивібратора, у якому R_Б1= R_Б2= R, С₁= С₂= С, період повторення імпульсів буде дорівнювати:

Т = 2 ∙ t_U = 1,4 ∙ R_Б∙ C_Б (4.1)

Недоліком такого мультивібратора є «завал» фронтів імпульсів колекторної напруги.

У схемах цифрової схемотехніки для синхронізації блоків керування та інших несилових елементів електроніки проектують мультивібратори на логічних елементах.

⇐ Предыдущая 50 51 52 53 545556 57 58 59 Следующая ⇒