Простейшие формирователи импульсных сигналов и триггер Шмитта
Лекция ИМПУЛЬСНЫЕ УСТРОЙСТВА
Импульсными называются электронные устройства, работа которых основана на использовании импульсных (дискретных) сигналов.
На импульсных методах основана работа большинства автоматических и телемеханических устройств.
Импульсные устройства имеют следующие преимущества по сравнению с аналоговыми:
резко повышается помехоустойчивость, так как и при высоком уровне помех обычно не возникает проблемы отличить одно состояние схемы от другого, а именно состояние схемы определяет информацию о преобразуемом сигнале;
обладают большем КПД (за счет отсутствия потребления энергии между импульсами);
на их работе меньше сказывается разброс параметров, применяемых приборов, так как транзисторы работают в ключёвом режиме;
простота конструкции (при их реализации используется ограниченный набор однотипных приборов).
Параметры импульсного сигнала
Основные термины. Обратимся для примера к идеализированному импульсу, который называют трапецеидальным (рисунок 4.1а).
Рисунок 4.1 Виды идеализированных импульсов
Участок трапецеидального импульса АВ называют фронтом, участок ВС – вершиной, участок СD – срезом, отрезок АD – основанием. Иногда участок АВ называют передним фронтом, а участок СD – задним фронтом.
На рисунке 4.1,б приведены другие идеализированные импульсы характерных форм и даны их названия.
|
|
|
Более сложный по форме, приближенный к реальному, вид импульса показан на рисунок 4.2, а.
Рисунок 4.2 Характерные параметры импульса
Участок импульса, соответствующий отрицательному напряжению, называют хвостом импульса, или обратным выбросом.
Для величин, указанных на рисунке 4.2 обычно используют следующие названия:
t и – длительность импульса; t ф – длительность фронта импульса;
t с – длительность среза импульса; t х – длительность хвоста импульса;
Um – амплитуда (высота) импульса; ΔU – спад вершины импульса;
U обр – амплитуда обратного выброса.
При определении параметров реальных импульсов обычно нет возможности однозначно разделить импульс на характерные участки, поэтому в этих случаях параметры импульсов определяют исходя из тех или иных допущений. Например, длительность импульса и фронта импульса часто определяют так, как показано на рисунке 4.2,б.
Обратимся к периодически повторяющимся импульсам (рисунок 4.3).
Рисунок 4.3 Периодически повторяющиеся импульсы
В этом случае используют следующие параметры:
Т – период повторения импульсов;
f =1/ T – частота повторения импульсов;
t и – длительность импульса;
|
|
|
t п – длительность паузы;
Q = T / t и – скважность импульса;
Кз=1/ Q = t и / T – коэффициент заполнения.
Простейшие формирователи импульсных сигналов и триггер Шмитта
К формирователям импульсов относят достаточно широкий круг различных устройств, предназначенных для преобразования входных сигналов с целью получения импульсов с требуемыми временными и амплитудными параметрами. К таким устройствам относят устройства увеличения крутизны переднего и заднего фронтов импульса, устройства задержки, «укорачивания» и «расширения» импульсов и ряд других устройств.
Простейшими формирователями импульсов могут служить RL- и R С-цепи (рисунок 4.4,а и рисунок 4.5,а). В элементах R и С энергия не моет изменяться скачком, поэтому при приложении к входу R С - цепи, например, прямоугольного импульса (рисунок 4.4,б и рисунок 4.5,б) имеют место переходные процессы изменения накопленной или накапливаемой энергии, а форма выходного напряжения иеых на элементах R и С цепи зависит как от постоянной времени τ =RC цепи (рисунок 4.4, в, г ирисунок 4.5, в, г), так и от длительности tu импульса.
|
|
| |||
|
|
|
|
При малой постоянной времени τ << t и (рисунок 4.5, в) цепи выходной сигнал приближается к прямоугольной форме, а при τ >> t и (рисунок 4.5,г) получают практически линейно нарастающее напряжение ивых =Ut/τ в интервале от 0 до t и. По окончании времени импульса напряжение медленно спадает до нуля по закону экспоненты:
Триггер Шмитта — это устройство, передаточная характеристика которого имеет вид, приведенный на рисунке 4.6
Рисунок 4.6 Передаточная характеристика триггера Шмитта
Из характеристики следует, что она имеет значительный гистерезис, обусловливающий ряд положительных свойств триггера Шмитта.
При подаче на вход триггера Шмитта входного сигнала, как только он превышает уровень срабатывания Ucp (рисунок 4.7, а), на выходе устанавливается низкое выходное напряжение (рисунок 4.7, б), и при уменьшении входного напряжения ниже порога отпускания Uomn на выходе устанавливается высокое входное напряжение.
|
|
|
|
|
Рисунок 4.7 Временные диаграммы работы триггера Шмитта
Выходной сигнал триггера Шмитта имеет крутые фронты, длительность которых не зависит от скорости нарастания или спада входного сигнала. Именно это обстоятельство позволяет использовать триггеры Шмитта для восстановления формы импульсных сигналов, искаженных в результате прохождения по линиям связи, в следствии чего их фронты становятся более пологими и искажается форма сигнала. Использование же триггера Шмитга позволяет восстановить исходную форму сигнала.
Кроме того, благодаря наличию гистерезиса в передаточной характеристике триггера Шмитта, устраняется влияние помех и шумов при условии, что их амплитуда меньше разности (Uср - Uom п ) (рисунок 4.7, в).
Дата добавления: 2022-01-22; просмотров: 22; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!