5.5. Импульсные устройства.

Импульсные устройства относятся от рассмотренного выше устройства дискретного действия.

В импульсных устройствах сигналы (I, U) представляют собой импульсы. В электронике очень часто применяют прямоугольные импульсы. Импульсы характеризуют следующими параметрами:

U _m – амплитуда импульса

t_Н – длительность импульса

t_П – длительность паузы

T = t_Н + t_П – период

– скважность

Ряд импульсных устройств можно создать на основе операционных усилителей:

1. К омпараторы – устройство, предназначенное для сравнения двух напряжений: входного и опорного. Опорным напряжением может быть: «+», «–». В импульсных устройствах входные напряжения составляют единицы-десятки и более вольт, поэтому в них используют не линейный режим операционного усилителя, т.е. участки передаточных характеристик, на которых выходное напряжение не зависит от входного. Операционный усилитель без обратной связи является компаратором, опорное напряжение которого = 0.

, где К – коэффициент операционного усилителя.

Исходя из передаточной характеристики: , при , при U_вх

2. Компаратор с положительным опорным напряжением.

, при U_ВХ > U_ОП

, при U_ВХ < U_ОП

Т.о. при введении опорного напряжения, передаточная характеристика усилителя переместилась параллельно самой себе, в положительном направлении, на значение = опорному напряжению.

Если изменить полярность опорного напряжения, то передаточная характеристика сместится в отрицательном направлении. Изменение выходного напряжения от «+»max, к «-»max, будем называть выключением компараторов; а если наоборот, то включением. Т.о. в компараторах: напряжение включения и выключения равны между собой.

Триггер Шмита (Т.Ш.).

Т.Ш. – это устройство, имеющее два возможных устойчивых состояния и способное переходить из одного состояния в другое, под действием входного напряжения.

Т.Ш. – это компаратор напряжения вкл. и выкл., которого не равны между собой. Если в операционный усилитель внести положительную обратную связь, то получится Т.Ш.

, где – коэффициент положительной обратной связи.

Выходное напряжение:

Знак «–» говорит, что усилитель инвертирующий.

П ередаточная характеристика: 1. , 2. , 3.

При передаточная характеристика становится Z – образной. Режим, определяемый наклонным участком этой характеристики, является не устойчивым, поэтому передаточная характеристика представляет собой релейную характеристику в виде петли.

Ширина петли определяется коэффициентом обратной связи, чем > коэффициент обратной связи, тем шире петля. Т.Ш. переключается всякий раз, когда изменяющееся входное напряжение становится равным напряжению положительной обратной связи.

Напряжение выключения:

Триггер (слово) – означает спусковой крючок; два положения, положение «+» насыщения и «–» насыщения.

Мультивибратор.

Схема и принцип действия.

Это генератор прямоугольных импульсов, используют в ЭВМ, в качестве тактового генератора. Если в Т.Ш. ввести времязадающую цепь, состоящую из резистора и конденсатора, то получим мультивибратор. Управляющим напряжением является напряжение на конденсаторе.

С ледовательно, Т.Ш. будет переключаться всякий раз, когда напряжение на конденсаторе равны напряжению на резисторе R₁.

Пусть Т.Ш. находится в режиме положительного насыщения: .

Под действием выходного напряжения конденсатор заряжается, контур тока заряжен. Выходной зажим резистор R —> конденсатор С —> корпус —> корпус —> выход О.У. —> выходной зажим.

Напряжение на конденсаторе возрастает, когда напряжение становится = напряжению на резисторе R₁, в котором в свою очередь………….

, то Т.Ш. изменяет свое состояние на противоположное и выходное напряжение становится равным .

Под действием этого напряжения, конденсатор разряжается и затем перезаряжается, контур тока перезарядки: верхняя обкладка конденсатора —> R —> выход О.У. —> корпус —> корпус —> нижняя обкладка конденсатора —> верхняя………..

Когда напряжение на конденсаторе станет равным напряжению включения Т.Ш., то Т.Ш. вновь изменяет свое состояние на противоположное и начинается перезарядка конденсатора. Далее процессы повторяются.

Принцип действия легко рисовать временными графиками:

В данном мультивибраторе, поскольку контур зарядки и перезарядки один и тот же длительность импульса равна длительности паузы:

Скважность: , такой мультивибратор называют симметричным, что бы получить мультивибратор со скважностью отличной от U (не симметричной) необходимо цепи зарядки и разрядки конденсатора разделить. Наиболее часто это производят следующим образом: .