Прямоугольных колебаний

Например, к релаксационным генераторам относится генератор пилообразного напряжения. Пилообразные импульсы напряжения ( 5.4) используются в устройствах сравнения, для горизонтальной развертки электронного луча в электронно-лучевой трубке, в радиолокационной и радиоизмерительной технике и т. д. Для формирования прямоугольных импульсов напряжения, широко применяемых в различных схемах импульсной и вычислительной техники, используются релаксационные генераторы - мультивибраторы.

5.13. Схема дифференцирующей цепи (а) и временные диаграммы (б, в) при дифференцировании прямоугольных импульсов

Заметим, что дифференцирование будет тем точнее, чем меньше т, но при уменьшении г снижается выходное напряжение «вых. При подаче на вход дифференцирующей rC-цепи ряда прямоугольных импульсов 5.13,6 форма выходного напряжения будет иметь вид, представленный на 5.13, в.

5.14. Схема интегрирующей цепи (а) и временные /ншраммы (б. в) при интегрировании прямоугольных импульсов

Заметим, как и при дифференцировании, что чем точнее проводится интегрировгдаие, тем меньше выходное напряжение ивш. Форма выходного напряжения интегрирующей rC-цепи при подаче на вход серии прямоугольных импульсов ( 5.14, б) показана на 5.14, в.

Рассмотрим принцип работы двигателя на примере работы шагового микродвигателя с постоянными маг нитами, которые называются также магнитоэлектрическими ( 11.23). Статор двигателя имеет яв-новыраженные полюсы с обмотками возбуждения 1 и 2 ( П.23,я). Обмотка возбуждения может быть выполнена двух-, четырех- и т. д. полюсной. В рассматриваемом двигателе она четырехполюсная. Ротор — постоянный магнит. При подаче прямоугольных импульсов напряжения заданной последовательности на обмотки возбуждения и изменении в них токов /в[ и /В2, как показано на 11.23, г, ось основного магнитного потока скачкообразно поворачивается на 90°

Через 1/2 периода после включения тиристора КЗ1, и выключения тиристора VSi под действием импульса управления и п2 ( 10.47, б) откроется тиристор У5г. Напряжение между анодом и катодом тиристора VS\ станет отрицательным (UyS1 - ut -иг < 0) ( 10.47, а) и он запирается. Далее процесс переключения тиристоров периодически повторяется, так что токи в них i\ и /j представляют собой последовательность прямоугольных импульсов* с амплитудой /о = U о1гн и длительностью Т/2 ( 10.47, в), ток нагрузки постоянный (/( = = /о = /I + /а) ( 10.47, г), а ток в первичной обмотке трансформа-

ется. Далее процесс переключения тиристоров периодически повторяется так, что токи в них представляют собой две последовательности прямоугольных импульсов длительностью Т/2 и амплитудой /0, сдвинутые относительно друг друга на 1/2 периода ( 10.51,в). При этом ток в цепи аккумулятора / = / + /2 = /0 постоянный ( 10.51,г), а в первичной обмотке трансформатора i = W2/wt(il -/г) состоит из последовательности импульсов разного знака ( 10.51, г). Напряжение на ветви с последовательным соединением аккумулятора и сглаживающего фильтра равно напряжению на вторичной обмотке трансформатора и = и\ в интервалах времени, когда тиристор VS\ открыт,

Далее процесс переключения тиристоров будет периодически повторяться с частотой следования импульсов управления ( 10.54, б). ' Токи тиристоров /i и /2 представляют собой две последовательности прямоугольных импульсов длительностью Г/2 и амплитудой /, сдвинутые относительно друг друга на 1/2 периода ( 10.54, в), а ток нагрузки /н =w\/w1(ii -it) - последовательность знакоперемен-

Преобразователями напряжения называют устройства, предназначенные для изменения значения постоянного напряжения. Они основаны обычно на импульсных методах преобразования, в которых сначала постоянное напряжение на входе преобразуется в последовательность прямоугольных импульсов напряжения разной длительности и частоты повторения, а затем при помощи сглаживающих фильтров выделяется постоянная составляющая этого напряжения.

Наиболее распространены мультивибраторы на основе ОУ. Различают симметричные и несимметричные мультивибраторы. У первых длительности прямоугольных импульсов и интервалы времени между ними равны, у вторых различны.

Среди генераторных устройств следует различать генераторы синусоидальных (гармоничных) колебаний, прямоугольных колебаний или сигналов прямоугольной формы (генераторы импульсов) и колебаний специальных форм (например, генераторы линейно изменяющегося напряжения). Генератором называется автоколебательная структура, в которой энергия источников питания преобразуется в энергию электрических автоколебаний. Генераторы синусоидальных колебаний обеспечивают образование на выходе устройства переменного тока (напряжения) заданной частоты. В них часто используются колебательные LC-контуры (обычно параллельные).

Для получения прямоугольных колебаний высокой частоты используются мультивибратор и блокинг-генератор. Прямоугольные импульсы характеризуются следующей зависимостью:

1144. Частота прямоугольных колебаний составляет 100 кГц. Чему равны время импульса т„ и паузы tn, если

1158. Какими элементами генераторов прямоугольных колебаний ( 114, б, в) определяется передний и задний фронт импульсов?

Для устранения этой зависимости напряжение исследуемой частоты подается на усилитель ( 18-10), а затем на ограничительно-формирующее устройство. На выходе ограничителя-формирователя получаются колебания напряжений частотой fx и формой кривой, возможно более близкой к прямоугольной. Амплитуда этих колебаний постоянна и не зависит от амплитуды исследуемого напряжения. С помощью прямоугольных колебаний напряжения производится

1. Понятие спектра сигнала. Любой сигнал может быть представлен в виде суммы каких-либо сигналов другой формы, которые являются составляющими заданного сигнала. Например, последовательность биполярных импульсов и ( 1.7, а) может быть представлена как сумма двух составляющих — прямоугольных колебаний и\ и uz ( 1.7, б, в). Аналогично, сигнал сложной формы u(t) ( 1.8) представляется суммой двух гармонических колебаний и\ и и% разных частот fi = \/T\ и It=\/Tz. В справедливости такого представления легко убедиться, складывая по точкам колебания и\ и и2.

1.7. Разложение сложного сигнала на сумму прямоугольных колебаний

Как отмечалось, возможно существование спектров, состоящих не из гармонических колебаний, а из спектральных составляющих другой заданной формы, например из прямоугольных колебаний. Из последнего определения линейных цепей вытекает особая важность спектров в виде совокупности гармонических спектральных составляющих. Неизменность их формы и частоты в линейных цепях можно рассматривать как своеобразное проявление физической реальности таких спектров'.

2.65. Построить график временной зависимости напряжения u(t) в цепи с параметрами R = 1 кОм, С = 1 мкФ ( 2.65, а) при м^(0) = 0 и задающем токе, изменяющемся по закону прямоугольных колебаний ( 2.65, б).

Упражнение 1.28. Это упражнение поможет вам разобраться в механизме нагрева обмотки, пропорционального 12R, и понять, в чем проявляется недостаток однофазного выпрямителя. На какое предельное минимальное значение тока должен быть расчитан плавкий предохранитель, чтобы в цепи мог протекать гок, изменяющийся согласно графику, показанному на 1.76, и имеющий среднюю амплитуду 1 А? Подсказка: предохранитель «перегорает», когда в цепи начинает протекать ток, превышающий предельное значение тока предохранителя. При этом в предохранителе расплавляется металлический проводник (температура его нагрева пропорциональна I2R). Допустим, что и в нашем случае температурная постоянная времени для плавкого предохранителя значительно больше, чем период прямоугольных колебаний, т. е. предохранитель реагирует на значение I2, осредненное за несколько периодов входного сигнала.

Генератор прямоугольных колебаний