• Главная
  • rss-лента сайта solo-project.com


Дифференцирующая цепь

Дифференцирующая цепь
Дифференцирующей цепью называют четырехполюсник, сигнал, на выходе которого имеет значения, пропорциональные в каждый момент времени производной от входного сигнала. Операцию, выполняемую дифференцирующей цепью, можно записать в виде соотношения

,

где k – коэффициент пропорциональности.

Дифференцирующие цепи применяют для выполнения математической операции дифференцирования в аналоговых вычислительных устройствах; для фазового сдвига гармонических колебаний на угол, близкий к 90°, а также в качестве укорачивающих цепей.

Принцип работы схемы. Конденсатор (без утечки) является идеальным элементом для преобразования приложенного к нему напряжения u1 (рис. 3.3) в ток i, изменяющийся пропорционально производной du1/dt.


Рис. 3.3

Для получения выходного напряжения, изменяющегося по закону

(1*)

достаточно преобразовать протекающий в цепи ток i в напряжение.


Рис. 3.4. Дифференцирующая цепь

Это может быть достигнуто включением в цепь резистора R (рис. 3.4) настолько малого сопротивления, что закон изменения тока останется почти неизменным (), а создаваемое им падение напряжения будет изменяться по закону, близкому к (1*).

В результате анализа представленной цепи сделаны следующие выводы:
1) для применения RС-цепи в качестве дифференцирующей необходимо, чтобы выполнялось неравенство:

.

Этому будет способствовать уменьшение постоянной времени RC. Но при этом будет уменьшаться и величина выходного сигнала, которая также пропорциональна постоянной RC.

2) Наибольшее искажение выходного сигнала при дифференцировании импульса u1(t) должно получаться в течение фронтовой части (или при срезе) этого импульса, где вторая производная , выражающая скорость изменения крутизны фронта (или среза), имеет наибольшую величину.

3) Наилучший результат дифференцирования должен получаться в течение той части импульса u1(t), где скорость изменения напряжения .

Временные диаграммы, иллюстрирующие результат импульсного воздействия на дифференцирующую цепь, приведены на рис. 3.5.


Рис. 3.5

Так как в результате дифференцирования на выходе формируются два импульса положительной и отрицательной полярностей с укороченной длительностью по сравнению с длительностью входного импульса, то ДЦ принято называть укорачивающей:

tи вых = 3RC

Обычно достаточно для синусоидального и прямоугольного сигналов

tи вх,

а при RC >> tи вх ДЦ становится переходной, т. е. пропускает прямоугольный импульс без искажений.

Другими нелинейными ФИ являются различные схемы амплитудных ограничителей (АО) входного сигнала (односторонние или двусторонние). Например, в схеме простейшего одностороннего АО ограничивается часть верхней половины синусоиды, а транзисторный двусторонний АО ограничивает верхнюю амплитуду за счет насыщения перехода база – эмиттер, а нижнюю – за счет запирания транзистора (рис. 14.1 в [24]).

Для симметричного АО рабочую точку выбирают в середине активной области передаточной характеристики БПТ. В практике широко применяются интегральные АО, например, серий К155ЛА3 и др.

Зона проводимости

В верхней, так называемой зоне проводимости (ЗП), подавляющее число электронов фактически оторвано от атомов...

читать далее

Ударная ионизация атомов электронами

Такой пробой вызывается ударной ионизацией атомов электронами, вырванными из ковалентной связи под действием сильного...

читать далее

Обращенный диод

Разновидностью туннельного диода является обращенный диод, у которого туннельный эффект имеет место только в обратной...

читать далее