книги из ГПНТБ / Виглин, С. И. Преобразование и формирование импульсов в автоматических устройствах учеб. пособие

ХАРЬКОВСКОЕ ВЫСШЕЕ ВОЕННОЕ УЧИЛИЩЕ имени МАРШАЛА СОВЕТСКОГО СОЮЗА Н. И. КРЫЛОВА

С. И. виглин

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ И ФОРМИРОВАНИЕ ИМПУЛЬСОВ В АВТОМАТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВАХ

Утверждено начальником училища

вкачестве учебного пособия для курсантов ХВВУ

Ха р ь к о в

1973

П Р Е Д И С Л О В И Е

Настоящее учебное пособие является третьим из серии учеб­ ных пособий по курсу «Импульсные и усилительные устройства». Остальное содержание курса помещено в пособиях «Методы ана­ лиза усилительных и импульсных схем» (главы 1, 2, 3), «Элект­ ронные усилители автоматических устройств» (главы 4, 5, 6, 7, 8, 9) л «Генераторы импульсов автоматических устройств (главы 14, 15, 16, 17, 18, 19). 1

Для удобства пользования в пособиях дана сквозная нумера­ ция глав, таблиц и рисунков.

В предыдущих главах изучены усилительные устройства, в ко­ торых происходит лишь увеличение амплитуды или мощности сиг­ налов, но сохраняется их форма. Выбор параметров схем был под­ чинен основной цели — неискаженной передаче сигналов при их усилении. Тем не менее линейные цепи, в том числе усилители, при соответствующем выборе их параметров могут применяться и для заданного преобразования формы сигналов — для укороче­ ния длительности импульсов, дифференцирования и интегрирова­ ния. Они изучаются в главе 10. Линейным преобразованием явля­ ется также задержка сигналов и формирование импульсов, кото­ рые рассматриваются в главах 11 и 12.

Вимпульсной технике широко используются также нелинейные преобразования сигналов для формирования почти прямоугольных импульсов. Основным нелинейным преобразованием является ог­ раничение, .которое может быть получено в усилителе в режиме больших сигналов благодаря запиранию или насыщению в элект­ ронном приборе. Эти вопросы изучаются в главе 13.

Вглаве 10 рассматриваются также контуры ударного возбуж­

дения и фиксирующие схемы. Строго говоря, эти устройства не являются линейными, так как в состав их входят электронные при­ боры. Но поскольку при изучении соответствующих схем и их расчете вполне достаточной является линейная или линейно-лома­ ная аппроксимация вольтамперных характеристик, то целесооб­ разно указанные схемы отнести к линейным устройствам преобра­ зования сигналов.

3

Г Л А В А 10

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СИГНАЛОВ

ВЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЯХ

§10.1. УКОРОЧЕНИЕ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСОВ

Рис. 10.1. Реальный импульс на входе укорачивающей цепи.

импульса на выходе при воздействии реального импульса (рис. -10.1) с конечной длительностью фронта и спада. Так как в этом

* Обозначения 1.85, 2.4 и др. соответствуют ссылкам на формулы и рисунки учебного пособия «Методы анализа усилительных и импульсных

схем».

4

случае и,(0)=0, то согласно формуле (1.85) напряжение на вы­ ходе

му имеется напряжение на выходе независимо от длительности переходного процесса т„, определяющей быстроту изменения пе­ реходной характеристики. На вершине импульса (гф < t < *и~^сп)

при Ф 0 также существует напряжение u.,(t) в любой момент

Тф — V

S

Отсюда длительность укороченного импульса

Величина tyl показана на рис. 10.1. Чтобы импульс на выходе закончился до начала спада, когда снова изменяется напряжение на входе, должно быть

условий, на выходе образуется положительный укороченный им­

вая свойства переходной характеристики и входного сигнала, это

что позволяет изменить верхний предел интегрирования в форму­ ле (Ю.5), а именно:

при / > ta

J wj A(‘- x)dx-

*и~*сп

Т а.к как здесь аргумент i — г > I — tu, то при t — t* > тп переход­ ная характеристика, а значит, и сигнал на выходе становятся рав-

е

ными нулю. Определив момент /2= :^ t 'eii прекращения сигнала на выходе, находим длительность второго укороченного импульса

форма которого определяется соотношениями (10.5) и (10.6). Ве­

личина ty, показана на рис. 10.1. Так как на спаде ^ < 0,

то полярность этого импульса отрицательна.

Таким образом, линейная цепь укорачивает длительность реаль­ ного импульса при выполнении трех условий:

Л (оо) = 0:

— на входе действует импульс с плоской вершиной.

Как видно из соотношении (10.3) и (10.7), длительность поло­ жительного импульса не может быть меньше 7ф, а отрицательно­ го — меньше icn< как бы мала ни была длительность переходного процесса тп .

Как и в случае воздействия прямоугольного импульса, укора­ чивающей является, например, цепь RC или RL второго вида (рис. 1.5 и 2.6,6) с малой постоянной времени, для которых /г(оо) = 0. Так как в этих цепях тп s 3 тц, то условие укорочения (10.4) при­ нимает вид

3 -ц < (Л, - *Ф~ О - <ю -8)

Наличие на выходе двух укороченных импульсов различной по­ лярности поясним на примере цепи RC (рис. 1.5), состоящей из последовательного соединения конденсатора С и резистора R.

По мере нарастания напряжения на входе (фронт импульса) постепенно заряжается конденсатор С и в цепи протекает ток заря­ да i в прямом направлении, который создает положительное напря­

ного U\(t) в любой момент нарастания в течение фронта. Значит,

входе начнет уменьшаться (спад импульса). Так как «,(С<мс= £ /1, то происходит разряд конденсатора и появляется ток i обратного направления. Так .как u.R—iR отрицательно, то во время разряда мс всегда больше u\(t). В момент окончания входного импульса конденсатор заряжен и продолжает разряжаться еще в течение времени тп. Во время разряда образуется отрицательный укорочен­ ный импульс с длительностью ty2 = ^ ы .

7

Наличие двух укороченных импульсов в более сложных укора­ чивающих цепях объясняется теми же процессами, что и в цепи RC или RL. После включения реального импульса в течение времени ty j происходит процесс запасания энергии в реактивных элемен­ тах цепи (всех или некоторых, в зависимости от конфигурации це­ пи), во время которого образуется положительный импульс на выходе. При спадании реального импульса и после его окончания

получим следующие зависимости для положительного укороченного импульса:

Форма этого импульса показана на рис. 10.3. В течение фронта напряжение «г(0 нарастает, а затем спадает по экспоненциально-

8

В течение спада напряжение на выходе, будучи отрицательным, нарастает (по абсолютной величине), а затем спадает по экспо­ ненциальному закону с постоянной времени v В момент t = t„ оно достигает максимального значения:

Как видно из соотношений (10.12) и (10.16), амплитуды Ua\ и U22 зависят от соотношения между тц и tф (или tfclI), причем они мо­ нотонно возрастают при увеличении тц (рис. 10.4). Поэтому для получения наибольшей амплитуды необходимо, чтобы соблюдались неравенства

(10.17)

^СП^ "'ll-

Разлагая экспоненциальную функцию в ряд Маклорена

9