Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
напряжение на уровне 0 В, когда входное напряжение равно нулю, и
предотвращая, таким образом, сдвиг уровня постоянного напряжения (рис.
10.15). По этой причине рассматриваемую диодную схему иногда называют
схемой восстановления постоянной составляющей.
Интересно подать синусоидальный сигнал на схему с восстановлением
постоянной составляющей. Через диод конденсатор действительно будет
заряжаться до пикового значения синусоидального сигнала в пределах отри-
Рис. 10.14. Схема с развязывающим конденсатором и фиксирующим диодом,
обеспечивающая восстановление постоянной составляющей.
+<>в-------
0 в
0.6 В
Рис. 10.15. Входной и выходной сигналы в схеме с фиксирующим диодом.
Постоянная времени цепи с развязывающим конденсатором 261
цательного полупериода, и "восстанавливать" постоянную составляющую
напряжения, которой вовсе нет в исходном сигнале. Весь сигнал сдвигается
так, чтобы стать полностью положительным. Чтобы избежать искажений
синусоидального сигнала во время протекания относительно большого тока
заряда, сигнал на схему восстановления постоянной составляющей следует
подавать от источника с малым сопротивлением, например, с выхода
генератора, рассчитанного на подключение громкоговорителя. Небольшое
замечание к рис. 10.15: выходное напряжение фактически опускается на
величину около 0,6 В ниже уровня 0 В, соответствующего разности
потенциалов на кремниевом диоде при смещении в прямом направлении; то же
самое происходит при синусоидальном входном сигнале.
Нет причин, по которым фиксирующий диод должен был бы осуществлять
фиксацию сигнала только на уровне 0 В. Если "заземленный" конец диода
(рис. 10.14) подключить к источнику постоянного напряжения,
положительного или отрицательного, то схема будет фиксировать сигнал на
этом уровне. Если диод перевернуть, то это повлияет на заряд конденсатора
таким образом, что фиксация будет осуществляться по максимальному
значению сигнала, а не по минимальному.
10.9 Постоянная времени цепи с развязывающим конденсатором
До сих пор мы рассматривали влияние развязывающего конденсатора в случае,
когда постоянная времени была очень большой по сравнению с длительностью
импульса. Если в схеме, показанной на рис. 10.12, уменьшить величину
емкости конденсатора С с 10 мкФ до 10 нФ и подать на вход прямоугольный
сигнал с частотой около 500 Гц, то наглядно проявится эффект
несоответствия постоянной времени требованию неискаженной передачи.
Примерный вид входного и выходного сигналов изображен на рис. 10.16:
выходной сигнал имеет явный наклон на тех отрезках времени, на которые
приходятся горизонтальные участки входного сигнала. Объяснение состоит в
следующем: постоянная времени настолько мала, что конденсатор имеет
возможность немного заряжаться и разряжаться в течение периода колебания;
в действительности наклонные линии в выходном сигнале, вверху и внизу,
представляют собой части экспоненциальных кривых заряда и разряда ЛС-
цепи.
При малых отклонениях, экспоненту v = V ехр(- //RC) можно
аппроксимировать прямой, учитывая только два первых члена разложения в
ряд, то есть
Так, если длительность импульса равна tw, то относительный спад сигнала,
показанного на рис. 10.16, равен
(10.12)
AV_=t^ V RC
(10.13)
262 Импульсные сигналы и постоянные времени
+9 в -
О Bi
Время •
+ 9 В •
О В-
П
лу
9 В ¦
Время
Рис. 10.16. Прохождение прямоугольного колебания через ЛС-цепь с
неправильно выбранной постоянной времени.
Наклон можно выразить также через нижнюю граничную частоту У|,
определяемую по уровню - 3 дБ. Как и в параграфе 8.2, справедливо
равенство: 2л/-, = 1 /RC, поэтому из уравнения (10.13) имеем:
y- = 2^tw. (10.14)
Таким образом, для усиления длинных импульсов требуется, чтобы у
усилителя была отличная характеристика в области нижних частот. Например,
используя полученное выше соотношение, получаем, что в случае, когда при
длительности импульса 1 мс требуется, чтобы спад был менее 1%,
необходимо, чтобы нижняя граничная частота усилителя, определенная по
уровню -3 дБ была не выше 1,7 Гц. Когда нужно одновременно учесть это
требование и решить проблему потери постоянной составляющей при
прохождении сигнала через развязывающий конденсатор, легко понять, почему
в импульсных усилителях связь по постоянному току предпочтительнее.
10.10 Дифференцирование и интегрирование
Если в схеме с развязывающим конденсатором постоянную времени RC сделать
очень малой по сравнению с длительностью импульса, то он искажается до
неузнаваемости, выходной сигнал принимает вид продифференцированного
входного сигнала. Если на вход ЛС-схемы с С = 1 нФ и R = 10 кОм (рис.
10.17) подать импульсы (сформированные схемой, приведенной на рис. 10.2)
с частотой 500 Гц, то выходной сигнал будет иметь вид, показанный на рис.
10.18, и его можно считать результатом крайнего несоответствия постоянной
времени. Конденсатор сначала пропускает положительный фронт сигнала, но
Дифференцирование и интегрирование 263
