книги / Сборник задач и упражнений по импульсной технике

ка (рис. 3.4) при отношении /ф/х < 4 или по формуле UDUX = = ^вхт/^ф при /ф/т > 4.

Существенное влияние на выходной импульс оказывают паразитные параметры. К паразитным параметрам схемы от­ носятся внутреннее сопротивление генератора Rt и паразит­

“ 8*

И" Л

i^ ( Г

выходного сигнала, увеличению его длительности и затяги­ ванию фронтов (рис. 3.6).

На рис. 3.7 представлены графики зависимости t$h0 и U JJJi от соотношения т/т0) которые можно использовать для приближенных расчетов амплитуды и фронтов выходного им­

41

ся к катушки индуктивности L. Схема цепи и временные диаг­ раммы, поясняющие ее работу, представлены на рис. 3.8, а, б.

RC-цепь является и н т е г р и р у ю щ е й , если постоян­ ная времени цепи т во много раз больше длительности входно-

го импульса (т > /„), а выходное напряжение снимается с С. Схема такой цепи и временные диаграммы, поясняющие ее работу, показаны на рис. '3.9, а, б. За время действия плоской вершины входного импульса (/0 — ti) конденсатор С успевает

42

зарядиться до напряжения, составляющего небольшую часть амплитуды входного импульса:

кость С за время действия импульса; Um ах— амплитуда вход­ ного импульса.

При действии заднего фронта входного импульса (/J кон­ денсатор начинает медленно разряжаться. через резистор R .

(рис. 3.10). В этом случае конденсатор С успевает практически разрядиться за время t — 2,3 т, т. е. длительность импульса на выходе цепи составит

Второй член выражения (3.1) составляет ошибку интегри­ рования. Относительная погрешность, выраженная в процен­

В этом случае за время паузы конденсатор разряжается незна­ чительно и каждый очередной импульс подзаряжает его (рис. 3.11). Напряжение на конденсаторе возрастает до среднего зна­ чения входного напряжения

в* Y>

где у — коэффициент заполнения.

43

3.7.Как определить длительность импульсов на выходе дифференцирующей ЯС-цепи?

3.8.Как необходимо изменить параметры ДС-цепи для по­ лучения более точного дифференцирования?

3.9.Покажите на временных диаграммах напряжений на конденсаторе С и резисторе R в дифференцирующей /?С-цепи ошибку дифференцирования (см. рис. 3.1, б).

3.10.Почему /?С-цепи получили большее распространение по сравнению с /^/.-цепями?

3.11.Определите длительность импульса на резисторе в

цепи рис. 3.1, а, если R = 10 кОм, С = 1000 пФ, t/m„x — = 10 В, а длительность входного прямоугольного импульса tH— 50 мкс.

3.12. Нарисуйте временные диаграммы напряжения на конденсаторе и тока в задаче 3.11.

3.13.Как изменится длительность импульса на резисторе

взадаче 3.11, если; а) увеличить сопротивление резистора до 20 кОм; б) увеличить емкость конденсатора до 2000 пФ?

3.14.Определите длительность положительного и отрица­ тельного импульсов на резисторе R в задаче 3.11, если длитель­ ность входного импульса tn = 20 мкс.

3.15.Нарисуйте временные диаграммы напряжения на

конденсаторе С и тока в цепи в задаче 3.14.

3.16.Определите амплитудные значения напряжения на резисторе и тока через него в задаче 3.11.

3.17.Какие амплитудные значения имеют напряжения на

резисторе и ток в задаче 3.13?

3.18. Какие амплитудные значения имеют напряжения па конденсаторе в задаче 3.15?

3.19. Определите амплитудные значения положительных и отрицательных импульсов напряжения на резисторе и тока через него в задаче 3.14.

3.20.Определите, как изменяется длительность и амплиту­ да импульсов на резисторе R в задаче 3.11, если амплитуда входных импульсов; а) увеличится с 10 до 20 В; б) уменьшится до 5 В.

3.21.* Почему длительность импульсов на выходе диффе­

ренцирующей ЯС-цепи не зависит от амплитуды входного им­ пульса?

3.22.Почему амплитуда тока в дифференцирующей #С-це- пи зависит от сопротивления резистора R, а от емкости конден­ сатора С не зависит?

3.23.Почему амплитуда выходного напряжения в идеаль­

ной дифференцирующей ЯС-цепи при крутых фронтах (/ф « 0) не зависит от сопротивления резистора R?

45

3.24. На вход Я С-цепи (см. рис. 3.1, а) поступают импульсы прямоугольной формы длительностью tл = 96 мкс и амплиту­ дой Um = 5 В. Сопротивление резистора R = 10 кОм. Какой емкости необходимо иметь конденсатор С, чтобы цепь была: а) дифференцирующей; б) укорачивающей?

3.25. На вход дифференцирующей RC-цепи (см. рис. 3.1, а)

должен иметь резистор, чтобы длительность выходного им­ пульса была t„ пых = 2,3 мкс при емкости конденсатора С =

=0,01 мкФ.

3.26.Составьте из имеющихся в наличии конденсаторов и резисторов (табл. 3.1) укорачивающую и дифференцирующую

= 1 кОм, а коэффициент усиления транзистора по току В = 3 0 .

46

=20 Ом.

3.30.При каких условиях RL-цепь является а) дифферен­ цирующей; 6) укорачивающей?

3.31*. Объясните причину возникновения на катушке ин­ дуктивности L импульсов положительной и отрицательной по­ лярностей при наличии на входе однополярного импульса.

3.32.От каких элементов схемы зависит длительность им­ пульсов на выходе дифференцирующей P L -цепи?

3.33.Как определить длительность импульсов на выходе дифференцирующей P L -цепи?

3.34.Определите длительность импульса на катушке ин*

3.35.Нарисуйте временные диаграммы напряжения на ре­ зисторе R и тока в цепи в задаче 3.34.

3.36.Как изменятся параметры импульса, действующего на резисторе R, в задаче 3.34, если: а) увеличить сопротивле­

ние резистора; б) увеличить индуктивность катушки L?

3.37.Определите амплитудные значения напряжений на катушке индуктивности, резисторе и тока в цепи в задаче3.34.

3.38.На вход P L -цепи (см. рис. 3.8, а) поступают импуль­ сы прямоугольной формы длительностью tц = 150 мкс с амп­

литудой Um = 12 В. Сопротивление резистора Р = 3 кОм. Какой индуктивности должна быть катушка, чтобы цепь была а) дифференцирующей; б) укорачивающей?

3.39. Составьте из имеющихся в наличии катушек индук­ тивности и резисторов (табл. 3.2) а) укорачивающую и б) диф­ ференцирующую цепи, если длительность входного импульса

47

§ 3.3. РЕАЛЬНЫЕ ДИФФЕРЕНЦИРУЮ Щ ИЕ

R C - И R L -Ц Е П Н

3.40.Определите длительность и амплитуду импульсов на

на выходе схемы в задаче 3.40, если С0 — 60 пФ.

3.42.Найдите длительность и амплитуду импульсов на

выходе схемы в задаче 3.40, если Ri — 3 кОм, а С„ = 100 пФ.

3.44. Определите максимальное сопротивление резистора

резисторов (см. табл. -3.1) дифференцирующую цепь, если дли­

3.48.Рассчитайте необходимую емкость конденсатора диф­ ференцирующей CXR „-цепи по данным задачи 3.47, если необ­ ходимо обеспечить минимальное влияние паразитной емкости

С0 = 40 пФ.

3.49.Определите длительность и амплитуду импульсов на

4Ь

3.50. Рассчитайте индуктивность катушки L для обеспе­

тивление источника импульсов меняется от 50 до 800 Ом.

§ 3.4. ИНТЕГРИРУЮ ЩИЕ И ПЕРЕХОДНЫЕ RC- И Я1.-ЦЕПИ

3.52.При каких условиях PC-цепь является интегрирую­

щей?

3.53.Нарисуйте электрическую схему интегрирующей RC- цепи и поясните физические процессы в ней.

3.54*. Почему в интегрирующей ЯС-цепи конденсатор за­ ряжается до напряжения меньшего, чем входное?

3.55.Чем определяется время зарядки конденсатора С в интегрирующей RC-цепи?

3.56.Чем определяется время разрядки конденсатора в ин­ тегрирующей /?С-цепи?

3.57.Докажите, что напряжение на выходе интегрирующей цепи пропорционально интегралу от входного.

3.58.Покажите на временной диаграмме напряжения на конденсаторе в интегрирующей ftC-цепи ошибку интегрирова­

ния (см. рис. 3.9, б).

3.59. Как изменится время зарядки и разрядки конден­ сатора в интегрирующей /?С-цепи, если: а) увеличить С; б) уменьшить С; в) увеличить R; г) уменьшить R\ д) увели­ чить t„ вх; е) уменьшить tu вх.

Примечание. При всех изменениях /?С-цепь остается интегрирую­

щей.

3.60. Как изменится в интегрирующей ЯС-цепи время за ­ рядки и разрядки конденсатора, если амплитуду входного им­ пульса а) увеличить; б) уменьшить?

3.61.Почему в интегрирующей RC-цепи время зарядки конденсатора не зависит от значений R и С, а время разрядки зависит?

3.62.Почему время зарядки и разрядки конденсатора в ин­

тегрирующий /?С-цепи не зависит от напряжения, до которо­ го он заряжается?

49

3.63.Почему в интегрирующей ЯС-цепи время зарядки конденсатора намного меньше времени разрядки?

3.64.* При увеличении амплитуды входного прямоуголь­ ного импульса, подаваемого на вход интегрирующей /?С-цепи, конденсатор заряжается до большего значения напряжения. Отсюда следует, что конденсатор должен разряжаться боль­ шее время. Так ли это? Почему?

3.65.При каких условиях /?С-цепь является переходной?

3.66.Чем определяется значение спада плоской вершины импульса на резисторе в переходной ЯС-цепи?

3.67.* На вход переходной ЯС-цепи подается положитель­ ный прямоугольный импульс. Почему на резисторе в этой це­ пи появляется отрицательный выброс? Как определить его длительность?

3.68.Как изменится спад плоской вершины импульса

(Д£/д) на выходе переходной #С-цепи, если длительность вход­ ного импульса а) увеличить; б) уменьшить?

3.69.Чем определяется амплитуда выброса на резисторе в переходной /?С-цепи?

3.70.При каких условиях RL-цепь является интегрирую­

щей?

3.71.При каких условиях RL-цепь является переходной?

3.72.* Почему в интегрирующей RL-цепи с увеличением сопротивления резистора напряжение на выходе увеличивает­

ся, а в интегрирующей RC-цепи — уменьшается?

3.73. * Определите форму, амплитуду и длительность вы­ ходного импульса в схеме рис. 3.9, а, если длительность прямоугольного входного импульса t„ пх = 50 мкс, R =

=10 кОм, С = 0,1 мкФ, Umвзс = 20 В.

3.74.Как изменятся форма, амплитуда и длительность

выходного импульса в задаче 3.73, если: a) t„ = 500 мкс; б) tи = 5 мкс.

У казание. Для решения воспользуйтесь таблицей показательной функции е_де.

3.75. Как изменятся амплитуда и длительность выходного импульса в задаче 3.73, если поставить такой же резистор а) параллельно резистору R; б) последовательно с резистором

/??

3.76. Как изменятся амплитуда и длительность выходного импульса в задаче 3.73, если конденсатор такой же емкости а) поставить параллельно конденсатору С; б) поставить после­ довательно конденсатору С?

3.77. Определите максимальное значение тока зарядки и разрядки конденсатора в задаче 3.73.

50