Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Формирование импульсов с помощью RC – цепей





В качестве пассивных формирователей импульсных сигналов служат так называемые дифференцирующие и интегрирующие цепи.

Цепь называется дифференцирующей, если выходное напряжение Uвых пропорционально производной по времени от входного напряжения

Простейшая дифференцирующая цепь состоит из последовательно включенных емкости Сд и сопротивления Rд (рис. 6). На вход этой цепи подаются прямоугольные импульсные напряжения, например, с выхода мультивибратора. Выходные импульсы снимаются с сопротивления Rд и передаются на нагрузку (ткани, мышцы), в данной работе — на вход электронного осциллографа.

Действие прямоугольного импульса с амплитудой Um и длительностью tu на RC — цепь можно рассматривать как включение постоянного напряжения Um и его отключение через время tu с замыканием цепи со стороны входа. При наличии на входе напряжения Um конденсатор Сд начнет заряжаться по экспоненциальному закону

, (7)

где tд — постоянная времени дифференцирующей цепи (tд = RдCд). Так как сумма напряжений на емкости и активном сопротивлении в любой момент времени равна приложенному напряжению Um, то напряжение на сопротивлении Rд можно представить в виде:

, (8)

где е — основание натурального логарифма.

Из уравнения (8) видно, что UR изменяется по экспоненциальному закону.

Напряжение Uвх, как это видно на рис. 6, складывается из падения напряжения на емкости Uc и падения напряжения на резисторе Rд, являющегося напряжением выхода Uвых, т.е. Uвх = Uc + Uвых

или . (9)

Сила тока в цепи определяется уравнением I=dq/dt, из которого следует, что dq = Idt, тогда . Следовательно, уравнение (9) примет вид:

(10)

Продифференцировав последнее выражение по времени, получим:

,

где Сд и Rд — величина емкости конденсатора и сопротивление резистора в дифференцирующей цепи. В зависимости от значений dUвых/dt и Uвых/RдCд могут иметь место два случая:

1. Если dUвых/dt >> Uвых/RдCд, то Uвых = Uвх + Uо, т.е. выходное напряжение с точностью до постоянной величины повторяет входное(случай, не представляющий интереса);

2. Если dUвых/dt << Uвых/RдCд, то Uвых = RдCд(dUвх/dt), т.е. цепь будет дифференцирующей. Этот случай выполняется при tu>>tд. В рассматриваемом случае зарядка конденсатора протекает быстро и заканчивается задолго до окончания импульса. Напряжение на сопротивлении Rд, достигнув в первый момент скачком напряжения Um, по экспоненте быстро убывает до нуля. В результате на выходе цепи возникает остроконечный импульс положительной полярности (рис. 7).

После окончания прямоугольного импульса конденсатор быстро разряжается через открытый транзистор и сопротивление Rд, а напряжение на сопротивлении, достигнув в первый момент времени скачком напряжения Um убывает по экспоненте до нуля. При этом на выходе цепи возникает остроконечный импульс отрицательной полярности, так как ток разрядки противоположен току зарядки.



 

 

Электрическая цепь, напряжение на выходе (Uвых) которой пропорционально интегралу от входного напряжения: Uвых ~ òUвхdt , называется интегрирующейцепью.

Простейшая интегрирующая цепь состоит из последовательно включенных сопротивления Ru и емкости Сu (рис. 8). Выходное напряжение снимается с емкости Cu и передается на нагрузку (ткани, мышцы), в данной работе — на вход электронного осциллографа. Из схемы видно, что напряжение Uвх складывается из падения напряжений IRu на резисторе и напряжения Uвых, снимаемого с конденсатора Cu, т.е. Uвх = Uвых + IRu. Поскольку I = dq/dt = Cu(dUвых/dt), то

Uвх = Uвых + СuRu(dUвых/dt). (11)

Рассмотрим два возможных случая: если Uвых >> СuRu(dUвых/dt),

то Uвых~Uвх, что не представляет интереса; если же Uвых << СuRu(dUвых/dt),

то Uвх = СuRu(dUвых/dt). Из последнего уравнения следует, что dUвых = (1/СuRu)Uвх dt. Проинтегрировав последнее выражение, получим:

Uвых ~ (1/СuRu)Uвхdt, (12)

т. е. цепь будет интегрирующей. При наличии на входе цепи прямоугольных импульсов напряжения, выражение (12) будет выполняться при tu << tu ( tu = CuRu — постоянная времени интегрирующей цепи). В этом случае напряжение на емкости Сu медленно нарастает по экспоненте и к моменту окончания входного импульса не успевает достигнуть величины приложенного напряжения Um. После окончания импульса конденсатор медленно разряжается через открытый транзистор и сопротивление Ru, при этом напряжение на нем уменьшается по экспоненте до поступления на вход цепи нового импульса, либо до нуля при длинных паузах входных сигналов. Таким образом, на емкостном выходе цепи будут выделяться растянутые импульсы, имеющие форму экспоненциальной пилы (рис. 9).

 





Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 1298; Нарушение авторских прав?


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Рекомендуемые страницы:

Читайте также:
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2020) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление
Генерация страницы за: 0.003 сек.