• 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.

При отсутствии внешнего электрического поля никаких токов в полупроводнике нет, и он остается электронейтральным, так как все направления...

читать далее

Импульсные диоды

Импульсные и близкие к ним высокочастотные диоды отличаются от выпрямительных прежде всего их быстродействием...

читать далее

Фотоэлектронная эмиссия

Фотоэлектронная эмиссия (внешний фотоэффект) используется в основном в вакуумных фотоэлементах и фотоэлектронных умножителях...

читать далее