Получение однополярных импульсов

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 15Следующая ⇒

Для выделения переднего и заднего фронтов импульсных сигналов можно использовать дифференцирующую цепь (диаграммы 1 и 2 на рис. 2.13, б). Для такой цепи . Диод пропускает импульсы положительной полярности (диаграмма 3).

На выходе буферного логического элемента формируется короткий импульс, соответствующий переднему фронту (диаграмма 4).

а б

Рис. 2.13. Схема для получения однополярных импульсов (а)
и временные диаграммы ее работы (б)

Диодные вентили

Диоды VD1, VD2 в нижеприведенной схеме позволяют автоматически подключать электронные часы к питанию от батареи при пропадании напряжения от сетевого источника питания.

Рис. 2.14. Пример использования диодов для подключения резервного питания

Необходимое условие работы диодных вентилей в схеме: напряжение сетевого источника питания должно быть немного больше (по крайней мере на 0, 6 В), чем напряжение батареи. При наличии 5 В от сетевого источника питания это напряжение через открытый диод VD1 подается на часы. При этом диод VD2 закрыт. При пропадании 5 В диод VD2 открывается и на часы поступает питание от батареи +3 В.

Диодные ограничители

Ниже показаны примеры ограничителей сверху и снизу и временные диаграммы, поясняющие их работу.

а б

Рис. 2.15. Схемы и временные диаграммы работы диодных ограничителей:

а – сверху; б – снизу

В данных схемах R_H – сопротивление нагрузки; R – сопротивление, ограничивающее ток через диод, R_H и R образуют делитель напряжения. Поэтому . Работа диодного ограничителя основана на шунтировании нагрузки открывающимся p-n-переходом диода при превышении уровня напряжения на его аноде по отношению к катоду приблизительно на 0, 6–0, 7 В. Чтобы задать уровень ограничения, на диод надо подать опорное напряжение . В данном примере .

R¢

а б

Рис. 2.16. Эквивалентная схема ограничителя:

а – при наличии ограничения; б – при отсутствии ограничения:

r – прямое сопротивление диода , ,
R¢ – обратное сопротивление диода R¢ R_Н, при

Ниже показаны примеры ограничителя сверху с регулируемым уровнем опорного напряжения (рис. 2.17) и двухсторонних ограничителей (рис. 2.18, 2.19).

а б

Рис. 2.17. Схема (а) и временная диаграмма работы (б) диодного ограничителя сверху
с регулируемым уровнем ограничения

а б

Рис. 2.18. Схема (а) и временная диаграмма работы (б) двухстороннего ограничителя

а б

Рис. 2.19. Схема (а) и временная диаграмма работы (б)
двухстороннего диодного ограничителя с регулируемыми уровнями ограничения

Потенциометры R₁ и R₂, задающие опорные уровни напряжения U₁ и U₂, должны иметь небольшое сопротивление, чтобы не препятствовать прохождению тока через диоды при их открывании. Общее условие – и, соответственно, , где r – сопротивление открытого диода.

Вариантом одностороннего диодного ограничителя является схема, работа которой основана на свойстве односторонней проводимости диода пропускать сигнал выше или ниже опорного уровня, подаваемого на катод или анод диода в зависимости от вида ограничителя.

а б

Рис. 2.20. Варианты схем односторонних ограничителей:

а – снизу; б – сверху

Фиксация уровня напряжения

При прохождении через емкость сигнал теряет постоянную составляющую. Постоянная составляющая – это среднее значение, которое при прохождении сигнала через емкостную цепь становится равным нулю: U_ВЫХ= U_R = = U_ВХ – U_C. Процесс потери постоянной составляющей U_СР и уровня фиксации U = 0 при прохождении сигнала через емкость показан на рис. 2.21.

Рис. 2.21. Иллюстрация процесса потери постоянной составляющей
при прохождении сигнала через емкость

Для восстановления опорного уровня напряжения (фиксации) может быть использован диод, на который подано некоторое опорное напряжение U₀. В данном случае U₀= 0 подано на анод диода и для всех отрицательных значений сигнала U_ВЫХ= 0 (а точнее 0, 6 В).

а б в

Рис. 2.22. Схема восстановления постоянной составляющей с использованием диода (а)
и временные диаграммы, поясняющие ее работу (б, в)

Диодная защита

При размыкании контакта в цепи возможен бросок напряжения, так как . Диод можно использовать в качестве демпфирующего элемента для цепи постоянного тока.

Рис. 2.23. Схема защиты от бросков напряжения с использованием диода

Амплитудные селекторы (АС)

1. АС максимальной амплитуды разрешает прохождение сигнала с напряжением U выше заданного уровня E₁.

а б

Рис. 2.24. Схема АС максимальной амплитуды (а) и временные диаграммы ее работы (б)

2. АС минимальной амплитуды разрешает прохождение сигнала с напряжением U ниже заданного уровня E₁. В схеме использован АС (U > E₁) – селектор максимальной амплитуды, выходной сигнал которого запрещает прохождение входного сигнала через схему запрета (аналоговый ключ).

а б

Рис. 2.25. Схема АС минимальной амплитуды (а) и временные диаграммы ее работы (б)

3. АС заданного диапазона амплитуд [E₁, E₂] разрешает прохождение сигнала с напряжением U при E₁< U < E₂. В схеме использованы АС (U > E₁) и АС (U > E₂) – селекторы максимальной амплитуды. Выходной сигнал селектора АС (U > E₂) запрещает прохождение через схему запрета сигнала, сформированного селектором АС (U > E₁).

а б

Рис. 2.26. Схема АС заданного диапазона амплитуд (а)
и временные диаграммы ее работы (б)

Задание тока через диод

В общем случае постоянный ток через диод можно задать источником тока. Наиболее просто это можно сделать при помощи резистора R, так как если , то . Выходное напряжение определяется в соответствии с вольт-амперной характеристикой диода.

Рис. 2.27. Иллюстрация задания тока через диод

2.2.10. Вольт-амперные характеристики
некоторых полупроводниковых приборов

1.Динистор – это прибор, который пропускает ток (включается) при достижении некоторого напряжения включения U_ВКЛ и выключается при уменьшении напряжения до так называемого напряжения останова – U_ОСТ.

2. Тиристор – это динистор, у которого напряжение включения зависит от управляющего напряжения. При увеличении управляющего напряжения напряжение включения уменьшается.

а б

Рис. 2.28. Вольт-амперные характеристики:

а – динистора; б – тиристора

3. Варикап – это полупроводниковый диод, предназначенный для работы в качестве конденсатора, емкость которого управляется напряжением С =
= f(U_ОБР). На варикап подают обратное напряжение, и его барьерная емкость уменьшается до значения С_min_.

Рис. 2.29. Зависимость емкости от величины обратного напряжения для варикапа

4. Терморезистор – полупроводниковый прибор, у которого сопротивление зависит от температуры и протекающего тока: R = f(I, T).

Рис. 2.30. Зависимость сопротивления терморезистора от тока и температуры

5. Варистор – полупроводниковый прибор, имеющий симметричные участки ВАХ, характеризуемые резким увеличением тока при достижении порогового напряжения U_ПОР. Используется для защиты от перегрузки схемы, является шунтом для нагрузки и поэтому подключается параллельно ей.

Рис. 2.31. Вольт-амперная характеристика варистора

Контрольные вопросы к лекции

1. Каковы фазовые сдвиги между током и напряжением в реактивных схемах?

2. Что характеризует коэффициент мощности в реактивных схемах?

3. В чем заключается и как применяется обобщенный закон Ома?

4. На чем основано выпрямление сигнала?

5. На чем основано умножение напряжения?

6. В чем состоит принцип работы диодного ограничителя?

7. В чем состоит принцип работы амплитудного селектора?

ЛЕКЦИЯ 3

Транзисторы

Транзистор – активный элемент, который обеспечивает усиление входного сигнала по мощности. Транзистор имеет три вывода: коллектор (К), эмиттер (Э), базу (Б). Структура содержит два p-n-перехода: коллекторный и эмиттерный. Различают транзисторы типа n-p-n и p-n-p.

Транзистор типа n-p-n Транзистор типа p-n-p

Рис. 3.1. Структуры и условные обозначения биполярных транзисторов

Различают три режима работы транзистора:

1. Режим насыщения. В этом режиме коллекторный и эмиттерный переходы открыты (смещены в прямом направлении), поэтому через транзистор течет максимальный неуправляемый ток.

2. Режим отсечки. В этом режиме оба перехода закрыты (смещены в обратном направлении), при этом ток практически не течет, за исключением обратного неуправляемого тока коллектора I_К0, который обусловлен неосновными носителями заряда.

3. Активный (усилительный) режим. В этом режиме эмиттерный переход открыт, а коллекторный – закрыт. Через транзистор течет управляемый ток. Управление током осуществляется напряжением базы U_Б.

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒