RC-генераторы с самовозбуждением, страница 6

                 Uc(t)=(gUвых max+(-Uвых max))e^(-t/t)-(-Uвых max),       (1.7)

для которого

Uc(0)=gUвых max.

Режим восстановления заканчивается, когда напряжение Uc достигает напряжения отпирания диода VД1, которое соответствует нулевому уровню. Допустив в уравнение (1.7) Uc=0 при t=tв, находим время восстановления:

                  tв=t ln(gUвых max +(-Uвых max))/(-Uвых max).                (1.8)

При Uвых max=/Uвых max/

tu=t ln(1+g)=t ln((2R1+R2)/(R1+R2)).

Для уменьшения tв параллельно резистору R включают ветвь из диода VД2 и резистора R`, которая уменьшает постоянную времени этапа восстановления. При этом t в выражении (1.9) определится как

t=C(R//R`),

а для выражения (1.6) останется без изменения,

t=CR.

Для формирования импульсных сигналов помимо мультивибраторов используют электронные ключи. Основу электронного ключа составляет активный элемент (полупроводниковый диод, транзистор, тиристор), работающий в ключевом режиме. Для этого режима характерны два состояния: “включено” -“выключено” (рис. 1.36, 1.37).

Рис. 1.36. Упрощенная                      Рис. 1.37. Временные диаграммы

схема идеального ключа                   идеального ключа

При разомкнутом ключе i=0, а Uвых=Е, при замкнутом ключе i=E/R, Uвых=0.

Для таких утверждений предполагают, что сопротивление разомкнутого ключа бесконечно велико, а сопротивление замкнутого ключа равно нулю.

В реальных ключах токи и уровни выходного напряжения в состояниях “включено”-“выключено” сильно зависят от параметров применяемых активных элементов. Длительность и форма импульса выходного напряжения зависят от инертности активного элемента и паразитных реактивных элементов, возникающих в цепи.

Качество электронного ключа определяют следующими параметрами:

·  падением напряжения на ключе в замкнутом состоянии, Uз;

·  током через ключ в разомкнутом состоянии, iр;

·  временем переключения tпер.

Чем меньше величина этих параметров, тем лучше качество ключа.

Хорошими параметрами обладают транзисторные ключи.

Рис. 1.38. Схема ключа на биполярном транзисторе

В схеме ключа на биполярном транзисторе (рис.1.38) есть входная (управляющая) и выходная (управляемая) цепи. Ключ собран по схеме с общим эмиттером.

Транзистор в схеме может находиться в двух режимах: отсечки или насыщения. Первое состояние определяется точкой В на выходных характеристиках транзистора (рис. 1.39). В этом состоянии ток базы Iб=0, коллекторный ток равен начальному коллекторному току Iк1, напряжение на коллекторе Uк=Uк1@Ек.

Рис. 1.39. Характеристика режима работы ключа на биполярном транзисторе

Этот режим возможен, когда на базу подан отрицательный потенциал Uб<0.

Второе состояние транзистора (режим насыщения) реализуется, когда Uб>0. При этом

Iб2=Uвх/Rб,

Iк2=Ек/Rк,

Uк2@0,

так как сопротивление транзистора в открытом состоянии невелико.

Из режима отсечки в режим насыщения транзистор переходит под воздействием положительного входного напряжения.

Повышению входного напряжения Uвх соответствует понижение выходного напряжения Uвых и наоборот. Такой ключ называют инвертирующим (рис. 1.40).

Рис. 1.40. Временные диаграммы инвертирующего ключа

Время переключения ключей на биполярных транзисторах определяют барьерные емкости p-n переходов и процессы накопления и рассасывания неосновных носителей заряда на базе.

Электронные ключи часто используют в устройствах формирования импульсов. Одно из них – ограничитель, который служит для ограничения амплитуды входного сигнала.

Существуют ограничители сверху, снизу, двойные ключи.