Формирование сигналов прямоугольной формы.



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Формирование сигналов прямоугольной формы.



Любой повторяющийся сигнал легко можно преобразовать в прямоугольный, возбуждая этим сигналом простой усилитель напряжения настолько сильно, что транзистор попеременно оказывается в состоянии отсечки или насыщения. На рис. 10.2 показана схема усилителя, который будет вести себя так. Если на его вход подается синусоидальный сигнал с эффективным значением по крайней мере 5 В, то выходной сигнал имеет прямоугольную форму и пригоден для использования в различных экспериментах с импульсами, приведенных в этой главе. В течение положительного полупериода входной сигнал удерживает транзистор в режиме насыщения, и

 

 

Рис. 10.2. Схема формирования прямоугольного сигнала.

 

при этом потенциал коллектора транзистора очень близок к 0 В, в то время как в течение отрицательного полупериода транзистор не проводит, и напряжение на коллекторе равно +9 В. Диод, включенный между базой и землей, ограничивает напряжение в отрицательном полупериоде с целью избежать пробоя при обратном смещении перехода база—эмиттер, который может произойти при напряжениях на входе ниже —6 В. Таким образом, выходной сигнал имеет прямоугольную форму и амплитуду около 9 В (рис. 10.3). Коллекторное напряжение не достигает значения точно 0 В во время положительного полупериода: всякий транзистор в режиме насыщения имеет конечное напряжение коллектор—эмиттер VC£lsat), типичное значение которого лежит в диапазоне от 0,1 до 1 В и зависит от протекающих токов коллектора и базы, а также от типа транзистора. Транзисторы, созданные специально для переключений, обычно имеют малое напряжение VCE , так что достижимы максимально возможные изменения выходного напряжения. Это гарантирует также, что на самом транзисторе рассеивается очень

 

 

Рис. 10.3. Входной и выходной сигналы в схеме формирования прямоугольного сигнала.

 

маленькая мощность: хотя в режиме насыщения коллекторный ток максимален, рассеиваемая мощность пренебрежимо мала, если напряжение VCE(sat) очень мало.

 

В этой главе мы рассмотрим различные искажения, которым могут подвергаться прямоугольные сигналы из-за влияния емкостей, имеющихся в схеме. Поскольку это те же самые емкости, которые обуславливают ограничение частотной характеристики схемы, разумно установить связь между искажением прямоугольного сигнала и частотной характеристикой, измеряемой при синусоидальном сигнале. Здесь уместно отметить, что линейные компоненты схемы такие, как конденсаторы и резисторы, никогда не могут искажать форму синосоидального сигнала, хотя, конечно, они могут уменьшить его амплитуду. Чтобы исказить синусоидальный сигнал, требуется некоторая нелинейность, например такая, как нелинейность транзистора. С другой стороны, вид сигнала «прямоугольной» формы может полностью измениться при прохождении по цепи, состоящей всего лишь из резистора и конденсатора.

 

Фурье-анализ

 

При обсуждении искажений в гл. 4 было отмечено, что любой периодический несинусоидальный сигнал можно разложить на некоторое число синусоидальных компонент, включающих основную составляющую с той же частотой /, что и исходный сигнал, плюс некоторое число гармоник с частотами 2/, 3/, 4/и т. д. Прямоугольный сигнал содержит гармоники вплоть до очень высоких порядков, вертикальные участки и резкие изломы предполагают наличие бесконечного ряда гармоник. В действительности, воспроизведение прямоугольного сигнала получается хорошим, если он представлен частотами до десятой гармоники. По этой причине прямоугольные колебания часто используются для быстрой проверки частотной характеристики усилителя звукового диапазона; для точного воспроизведения прямоугольного сигнала с частотой 1 кГц требуется верхняя граничная частота до 10 кГц.

 

Влияние цепи на прямоугольный сигнал можно рассчитать, раскладывая этот сигнал в ряд Фурье на отдельные синусоидальные составляющие: вычисляя частотную характеристику цепи, мы определяем ее влияние на амплитуду и фазу различных составляющих прямоугольного сигнала. Затем измененные синусоидальные составляющие можно сложить вместе, чтобы синтезировать видоизмененный прямоугольный сигнал. Этот способ, хотя и даст правильный результат, очень громоздок; к счастью, имеется гораздо более прямой метод определения влияния ЛС-цепи на прямоугольный сигнал, состоящий просто в рассмотрении заряда и разряда конденсатора или конденсаторов во временной области.



Последнее изменение этой страницы: 2016-08-14; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.235.223.5 (0.016 с.)