Прямоугольного напряжения

Задача 3.22. На входе интегратора ( 3.12, см. данные задачи 3.20) подается прямоугольное напряжение Ет с частотой 1 кГц и амплитудой 4 В ( 3.13). Определить выходное напряжение Uam(t). Зависит ли форма напряжения С/вых(0 от фазы входного напряжения?

а) соответствующими кнопками на панели стенда включить под прямоугольное напряжение электронного коммутатора электрическую цепь, состоящую из переменного резистора и катушки индуктивности; при этом параллельно включенный конденсатор С = 0,01 мкФ должен быть отключен;

Если глубина положительной обратной связи R^/(RZ "f- RI) sa — Р не очень велика [р < (0,1 4-0,01)], то усилитель не может работать в режиме переключения и форма напряжения на выходе становится треугольной (пилообразной) ( 82, в). Пилообразное напряжение можно также получить, интегрируя прямоугольное напряжение с помощью интегратора ( 82, г), выполненного на втором операционном усилителе А2, в цепь отрицательной обратной связи которого включен конденсатор С/.

Если имеется входное напряжение прямоугольной формы, то, продифференцировав его, получим разнополярные прямоугольно-экспоненциальные импульсы. Инвертируя отрицательные импульсы, получаем последовательность импульсов с удвоенной частотой следования. Подавая эти импульсы на заторможенный мультивибратор, можно восстановить прямоугольное напряжение, затем снова умножить его частоту в 2 раза и т. д.

Приведенные формулы справедливы, если фильтруется выпрямленное синусоидальное напряжение. Однако, если выпрямляется прямоугольное напряжение, полученное в результате работы транзисторного или тиристорного преобразователя, то постоянные времени фильтров могут быть в несколько раз меньше.

Принцип действия электронного частотомера поясняется схемой, приведенной на 14.10, а, и временными диаграммами на 14.10,6—д. Напряжение измеряемой частоты ( 14.10,6) подается на вход усилителя-формирователя УФ, усиливающего ывх и формирующего из него прямоугольное напряжение ( 14.10, в). Этим напряжением управляется электронный ключ ЭК. Допустим, что при положительных полуволнах ключ ЭК замкнут, а при отрицательных полуволнах разомкнут. При разомкнутом состоянии ключа в течение половины периода конденсатор С через резистор R заряжается до значения Е ( 14.10, г). Ток заряда протекает через диод VD1

Метод наложения часто применяется при импульсных напряжениях. Например, импульсное прямоугольное напряжение амплитуды Е и длительности ti рассматривается как результат действия юложительной э. д. с. +?, начиная с момента t = 0, действующей •еограниченно долго, и наложения на нее отрицательной э. д. с. -Е с момента t = t\, также действующей бесконечно долго. Резуль-т наложения этих двух э. д. с. и дает импульс с амплитудой -J- Е, ществующий от t = О до t = U. Данный метод широко применен

Полученное выпрямленное напряжение Ua поступает на преобразователь напряжения (коммутатор полярности), собранный на транзисторах VI—V4. В течение полупериода высокой частоты подаются управляющие токи на базы VI и V4 (устройство управления для формирования базовых токов VI—V4 на 5.12 не показано), транзисторы насыщаются и к первичной обмотке высокочастотного трансформатора wi прикладывается напряжение Un с полярностью, указанной на рисунке без скобок. В течение второго полупериода подают базовый ток и насыщают транзисторы V2 и V3, к обмотке w\ приложено напряжение с/ц с полярностью, показанной на рисунке в скобках. Частота переключения транзисторного коммутатора полярности выбирается порядка (1— 2) • 104 Гц и выше. Прямоугольное напряжение на первичной обмотке w\ трансформируется во вторичную цепь, выпрямляется вентильным комплектом ВК2 и сглаживается фильтром LCi. Масса и габариты трансформатора и фильтра LC2 малы, так как в данном случае они рассчитаны на работу на высокой частоте.

а) соответствующими кнопками на панели стенда включить под прямоугольное напряжение электронного коммутатора электрическую цепь, состоящую из переменного резистора и катушки индуктивности; при этом параллельно включенный конденсатор С=0,01 мкФ должен быть отключен;

Полученное выпрямленное напряжение Uu поступает на преобразователь напряжения (коммутатор полярности), собранный на транзисторах VI—V4. В течение полупериода высокой частоты подаются управляющие токи на базы VI и V4 (устройство управления для формирования базовых токов VI—V4 на 5.12 не показано), транзисторы насыщаются и к первичной обмотке высокочастотного трансформатора wx прикладывается напряжение Ua с полярностью, указанной на рисунке без скобок. В течение второго полупериода подают базовый ток и насыщают транзисторы V2 и V3, к обмотке w\ приложено напряжение Un с полярностью, показанной на рисунке в скобках. Частота переключения транзисторного коммутатора полярности выбирается порядка (1—2) • 104 Гц и выше. Прямоугольное напряжение на первичной обмотке w\ трансформируется во вторичную цепь, выпрямляется вентильным комплектом ВК2 и сглаживается фильтром LC2- Масса и габариты трансформатора и фильтра LC2 малы, так как в данном случае они рассчитаны на работу на высокой частоте.

Конденсаторы Си С9 и Си вместе с высокочастотными реакторами Li, L2, Z,4 и Ls образуют фильтры для защиты цепи нагрузки от радиопомех. Вспомогательный маломощный выпрямитель 1 осуществляет питание блоков системы управления. Задающий генератор 2 формирует прямоугольное напряжение с частотой 20 кГц, которое преобразуется в блоке 3 в напряжение пилообразной формы. Это напряжение подается на модулятор длительности импульсов 4, выходные импульсы которого усиливаются в предоконечном каскаде 7 и подаются на транзисторы VTi и VT2.

Задача 3.24. Для уменьшения влияния входных токов смещения и напряжения сдвига параллельно емкости интегратора обычно подключается сопротивление ROC>WR ( 3.16). Какую погрешность в результат интегрирования при подаче на вход прямоугольного напряжения внесет подключение сопротивлений R0 с 1 = 1 МОм и R0.e2 = ЮО кОм, если R= 100 кОм, С=6,1 мкФ, а частота сигнала /= 1 кГц?

Задача 3.29. На вход идеализированного дифференциатора ( 3.18) подается идеальный импульс прямоугольного напряжения Ет длительностью ?и=100мкс и амплитудой: а) 1 мВ и б) 1В. Параметры схемы: Л=10кОм; С=1000пФ; коэффициент усиления операционного усилителя ЛГОУ = 5000. Определить выходной сигнал, если скорость нарастания принять бесконечно большой. Напряжением сдвига и токами смещения пренебречь.

В качестве источников импульсов используют специальные генераторы импульсных напряжений (ГИН). Такой генератор состоит, как правило, из генератора синусоидального или прямоугольного напряжения и формирующей цепи, позволяющей получить импульс требуемой формы. Формирующие цепи представляют собой пассивную RC- или RL-цепъ большей или меньшей сложности; широко используются дифференцирующие и интегрирующие цепи.

Если амплитуда прямоугольного напряжения должна быть относительно небольшой, то в качестве усилительных элементов для мультивибратора целесообразно выбрать транзисторы *.

б) снять осциллограмму подаваемого на исследуемую цепь прямоугольного напряжения и определить его амплитуду;

График амплитудного спектра периодического сигнала (например, знакопеременного прямоугольного напряжения, 31, а) дискретен и гармоничен — спектральные составляющие (гармоники) находятся в кратных отношениях: 1, 3, 5 ... ( 31,6).

пульсы прямоугольного напряжения, модулируемые по ширине (ШИМ). Таким образом, при хороших массогабаритных показателях достигается генерация управляемых импульсов — управляемый задающий генератор. Одна из возможных структурных схем, с указанием используемых микросхем, представлена на IX.5, а. Мультивибратор вырабатывает прямоугольные колебания t/MB ( IX.5, б), которые интегрируются операционным усилителем, охваченным глубокой емкостной отрицательной обратной связью, и в виде треугольных импульсов подаются на один из входов узла сравнения. Сигнал управления, представляющий собой часть выходного постоянного напряжения ИВЭП, сравнивается с опорным напряжением в измерительном элементе, ограничивается и в виде постоянного напряжения ?/у подается на другой вход узла сравнения.

Рассмотрим принцип работы фазометра с суммирующим каскадом ( 7.17). Два различных синусоидальных напряжения Ui и t/2 с фазовым сдвигом ср поступают на два формирующих каскада, преобразующих входные сигналы в сигналы прямоугольного напряжения с одинаковыми амплитудами. Оба прямоугольных напряжения со сдвигом фазы <р поступают на вход суммирующего каскада, на выходе которого будет напряжение с удвоенной амплитудой и фазовым углом 0 = 180 — qx После выпрямления получаем последовательность прямоугольных импульсов одного знака, вызывающую усредненный ток через резистор R:

Процесс формирования выходного периодического прямоугольной формы напряжения на вторичной обмотке трансформатора Ш2 определяется насыщенным и ненасыщенным состояниями элементов схемы — транзисторов и сердечника трансформатора. Этот процесс можно разбить на два этапа: а) медленный, когда формируется вершина прямоугольного напряжения; в это время один из транзисторов находится в полностью открытом состоянии, а второй — в полностью закрытом; б) быстрый, когда формируются фронты напряжения; при этом происходит переключение транзисторов: ранее открытый — закрывается, а ранее закрытый — открывается.

б) снять осциллограмму подаваемого на исследуемую цепь прямоугольного напряжения и определить его амплитуду;