Circuite Elementare de Prelucrare a Impulsurilor(3)

8/13/2019 Circuite Elementare de Prelucrare a Impulsurilor(3)

1/31

Circuite elementare de prelucrare a impulsurilor

Impulsul electric

Form de und care caracterizeaz variaia rapid a unei mrimi fizice (tensiune, curent, sarcin)pe o anumit poriune a axei timpului. Dac acestea se repet spunem c avem de a face cu o serie deimpulsuri. Deci, impulsurile electrice sunt:-

singulare atunci cnd forma de und elementar apare o singur dat- periodice atunci cnd forma de und rezultant este format dintr-o succesiune de impulsurielementare identice

xemple de impulsuri ideale:

!mpulsul Dirac:

!mpulsul treapt unitate:

!mpulsul fereastr:"a#oritatea impulsurilor sunt caracterizate de treceri $ru%te (aproape instantanee) &ntre dou

nivele de tensiune. Dac variaiile se fac &ntre ' si un nivel pozitiv (sau negativ) de tensiune spunem cimpulsurile sunt unipolare. Dac impulsurile sunt caracterizate de treceri &ntre dou nivele de tensiune de

polaritate diferit, spunem c impulsurile sunt $ipolare.

( )t

t

( )

( ){ }

','

',

=

=

=

tL

t

tt

t

( )

( ){ }s

tL

t

tt

',

','

=

== limlim'' (teorema valorii iniiale)

( )

y 2 valoarea final a rspunsului, valoarea de regim staionar( ) ( ) ( ){ }ssYtyyst 'limlim

== (teorema valorii finale) 2 constanta de timp a circuitului

"rimile electrice se determin prin analiza circuitului innd cont de caracteristicile electrice alecomponentelor:a) capacitile nu admit salturi de tensiune la $orne

$) curentul prin inductane tre$uie s-%i menin continuitateac) sarcina nu se acumuleaz instantaneu

&nainte de aplicarea impulsului

1 VVU =

dup aplicarea impulsuluiUVVU == 1

n concluzie, dac pe una din $ornele unui condensator aplicm o variaie V de tensiune (VVV += ) atunci aceast variaie este transmis instantaneu pe cealalt $orn ( VVV += 11 ). 3u

alte cuvinte, deoarece sarcina nu se acumuleaz instantaneu &ntre $ornele condensatorului, &n momentulaplicrii impulsului, tensiunea la $orne rmne rmne constant.

*entru scrierea comod a legilor de variaie &n timp a diverselor mrimi electrice, origineatimpului va vi deplasat dup necesiti, de regul la momente de timp &n care au loc salturile de tensiune.

( )th

( )tx

( )sX

( )ty

( )sY

( )tH(ex!t"#!e$ (%&s')s$

( ) ( )

( )sX

sYsH =

(f)#!e de t%")sfe%$

( )( ) ( ) ', >=+ ttxty

dt

tdy

U

V1

V2

V

V VVV += 1


4/31

Aplicaie:e consider un circuit 43 serie (4 0 5, 3 0 '' F). e cere:

a) s se calculeze rspunsul circuitului la un impuls de tensiune treapt de valoare 0 '67$) s se calculeze durata impulsului o$inut la o valoare dat a tensiunii ( ) ( )max''


5/31

nlocuind se o$ine ( ) ( )tEt( = exp' . Forma de und este:

c)

9a momentul t 0 t'0 ', ui0

( ) ( )tEt((

E(=

=

=exp

' '

'

'

*entru ( ) ( )TET(Tt == exp' ( )

e

ET(T == '

( ) Et(T


6/31

3ircuitul 43 de integrare

nainte de aplicareaimpulsului t / t0

deci >30 >'0 '

9a aplicarea impulsului tensiunea pecondensator rmne constant %i deci

( ) ''' =( .

6aloarea final a rspunsului rezulttot pe sc+ema corespunztoare regimuluistaionar (fr condesator), dar cu != E:

4ezult ( ) ( )( )tEt( = exp'n mod asemntor ca la circuitul de derivare o$inem ,1:,' =t

+

( )t('( )t(!

t

( )t(!

E

T

''=t Tt =

t

( )t('

E

=,' ,1

'.E',8E

''=('=!(

( ) E( ='E(! =


7/31

c)

9a momentul t = t0= 0, != E( )

( ) ( ) ( )( )tEt(

E(

(=

==

exp''

'

'

'

( ) Ee

T(T

==

(('

( ) '' < > '9a momentul t = t1= T, != 0

( ) ( )( )tE( = exp''( ) '' =(

6om avea:

( ) ( )

t(t(T == exp'' ( ) '' < < t(T

( ) ( ) tEt(T > > exp'

t

( )t(!

E

T

''=t Tt =t

( )t(!

E

T

''=t Tt =t

( )t(!

E

T

't t

t

( )t('

E

t

( )t('

E

t

( )t('

( )T('

3azulT = 3azulT // 3azulT

=,'

0,5E 0,5E

'(E

+

'(

+


8/31

Probleme propuse: ( ) ( )tEt(! =

+

( )t('( )t(!

E"$

( )t('( )t(!

+

$


9/31

2!

2U

eminarul 1

3omutatoare electronice. 3omutarea tranzistorului $ipolar

Comutator electronic0 dispozitiv electronic care permite inc+iderea saudesc+iderea unui circiut, a unei cai de curent.

*rezinta deci doua stari:- inc+is (on)

- permite conductia curentului- rezistenta serie scazuta (nula)- tensiune reziduala nula

- desc+is (off)- nu permite trecerea curentului-

conductanta de pierderi nula- curent rezidual nul/recerea dintr-o stare in alta tre$uie sa se faca instantaneu.

Dioda semiconductoare

3el mai simplu dispozitiv electronic ce poate fi folosit ca uncomutator electronic.

3aracteristica reala:

nod

3atod

>

= exp'

3T4U5! 22

2!

2U

=== fd2 %%( ,','

"odel ideal

2!

2U

== fd2 %%( ,','

"odel idealizat

'=d%2!

2U

'>2("odel real

'd%


10/31

4

EU >'

Modelul real al diodei

d% 0 zeci de f% 0ordinul "

dU 0',=8..',?86, tipic ',?6 (tensiune de desc+idere) D@, D@@ 2 diode ideale

%o.em"

e considera circuitul de limitare cu diode de mai #os:

e cer:) a se reprezinte grafic caracteristica de transfer

pentru cazul:a) D ideala

$) D idealizatac) D reala

1) a se calculeze caracteristica de intrare( )!!

*!

) a se reprezinte forma de unda in timp a tensiunii de iesire si a curentului deintrare pentru cazul unei diode ideale.

4ezolvare:

) a) Dioda ideala

===

'

'

'

f

d

2

%

%

U

*entru >!A dioda se desc+ide in conductie (va fi fir):

3ircuitul devine:

*entru >iB dioda e $locata:

3atod

nod

4 D

>

'U

[ ]Vtt(

7,VE

! sin')(

',8

===

4

!UU ='EU!B'


11/31

) $) Dioda idealizata3and dioda este desc+isa ( > A >D )

3and dioda este $locata ( > B >D) - intrerupere.

4ezulta uiA C >Ddioda se desc+ide

*entru uiB C >Ddioda e $locata:

) c) Dioda reala/inand cont de modulul diodei reale avem:- daca uiB , dioda D@@ e desc+isa, D@ $locata:

- daca uiA C >D, dioda D@ e desc+isa, D@@ $locata:

32U

2! UEU +>

4

2U

!U4

'U

!U

2UE+

!U

4

f

%

!!

f

f

f

((%,

%E

%,

,(

++

+='


12/31

-

daca ui C >D, atunci D@ si D@@ $locate

2) Caracteristica de intrare

Dioda ideala Dioda idealizata

Dioda reala

) !n reprezentare formei de unda s-a tinut cont de caracteristica detransfer u'(ui) pentru dioda ideala.

Probleme propuse

( ) 2!d

d2

d

UE(%,

%UE%,

,( ++

+++

='!U4

d%

dUE+

!U4

d%

E

'U

!U

2UE+

( )!! (!

( )( )


13/31

( )

++

+


14/31

*ro$lema 1e da circuitul: a se calculeze forma de unda

u'(t) de la iesire, atunci cand la intrareeste aplicat un impuls fereastraui(t)0f/(t). Dioda D se consideraideala.

*entru tBt', evident, u'0', stareaeste caracteristica unui regim stationar(circuit de c.c.).

9a momentul t'0' are loc un saltde tensiune de valoare . ceastavariatie este transmisa instantaneu pe

cealalta $orna a condensatorului la iesire.Deoarece potentialul catodului diodei(tensiunea >') este pozitiv, dioda se va

$loca si circuitul se comporta ca si cumdioda nu ar exista (4EErf4).

9a momentul t'0':

u'(')0u'()0' 0A u'(t)0exp(-t) si 60u'(/)0exp(- T/)043

9a momentul t0/ t(-) 6

t(C) ' 6-

u'(')0->D , 1'9a momentul tla intrare se primeste un impuls negativ, care se transmite

instantaneu la iesire. 3atodul diodei se negativeaza puternic si dioda D se desc+ide.4ezistenta rd' fiind foarte mica, atunci rdEE4 si circuitul apare la iesire cu rezistentard, constanta de timp 1rdC.

!n concluzie apare o limitare a tensiunii la valoarea ->D, cu o descarcare rapida(instantanee practic) la u'()0'

ui uo

4 D

ui(t)

/

t' t t

6

t' ->D t


15/31

*ro$leme propuse:a) $) ui u'

4 4 D 3 D

ui u'

c) d) ui u' ui u' 3 D 4 D 4

e) 3 ui u'

D 4

Regimurile tranzistorului bipolar

63

6G !G !3 >3

>G 6

4egimul activ inversRAI

GlocareG9H3

4egimul activ normal4I

aturatie/

6G B 6 C >G'(>GB >G')!G0 ', !30 '

tranzistorul nu

>G'>GB>Gsat>G0 6G- 6

' !G

B!Gi

' !3B !3sat

U8E= U8Es"t

!G!Gi!30 !3sat

>30 >3sat

>G'2 tensiunea de desc+idere a #onctiunii G>Gsat2 tensiunea de saturare a #onctiunii G>3sat2 tensiunea de saturatie a tranzistoruluiICsat curentul de colector de saturatie!Gi2 curentul de $aza corespunzator saturatiei

incipiente

!Gi0(')!3sat

n0!G!Gi2 -- gradul de saturatie.


16/31

exista in circuit.>3dat de circuit

!30 '!G>3A >3sat

n '

Din punct de vedere al comutatiei un tranzistor se afla in conductie atunci

cand se afla in 4I sau in saturatie. !n functie de impulsurile aplicate in $aza, intrecolector si emitor, tranzistorul indeplineste functia de comutator. 3omutarea estefacuta de o$icei intre zonele de $locare si cele de saturatie. 4I este un regimintermediar.

!n $locare:

63

B

6G 6

!n 4I:

!G rx' 636G >G '!G6 6

!n /

!G rx 636G >Gsat >3sat6 6

'

'

ln

8

+s"t

8

+s"t

!+Es"t

5

5

5

5

4

3TU

+=

'+Es"tU


17/31

*ro$lema

3onsiderand timpii de comutatie ai tranzistorului negli#a$ili in raport cuconstantele de timp ale circuitului, se cere sa se calculeze formele de unda din

colectorul tranzistorului la aplicarea unui impuls negativ treapta unitate de valoare . 633

4G0 8'J7 6330 '6743 0 J7 0 867 3 0 nF

4G 43 ' 0 ''7 >G 0 '.=6 (comun) u' >3'

ui 3 G

u!6

t'

t

61 G vG

>G

t

6

v'

633

/

t' t t

!ndiferent cat era valoarea tensiunii dela intrare, initial, se considera un regimstationar, prin condesator nu circula sarcina.4ezistenta 4Galimenteaza $azatranzistorului cu un curent de $aza

'>=8

8E++8

,

UV5

ceea ce face ca tranzistorul sa fie inconductie.e verifica:

+

+Es"t++8958

,

UV55

'

=>

deci / este saturat si >' 0 >3sat'


18/31

*rin aplicarea impulsului negativ de valoare pe una din $ornelecondensatorului, variatia este transmisa instantaneu in $aza tranzistorului pe care onegativeaza (in raport cu emitorul). /ranzistorul se $loc+eaza si circuitul devine:

Din figura alaturata rezulta caatunci cand tranzistorul este $locat,tensiunea la iesire >'0 633

Din momentul t'al $locarii,circuitul din $aza este un circuit 43,capacitatea 3 se incarca prinintermediul rezistentei 4Gcu sarcinade la sursa 633, astfel ca potentialul

$azei va avea o evolutie de forma:

6G(t) 0 vG()CKvG(')- vG()Lexp(-tG)unde: 0 4G3 7 vG(') 0 >G2 0 6 7 vG() 0 633

Deci:6G(t) 0633C(>G2 2 633)exp(-tG)

ceasta reprezinta o lege exponentiala crescatoare de la valoarea initiala>G2 la valoare finala 633. !n momentul in care in $aza se atinge valoarea dedesc+idere a tranzistorului, acesta intra in conductie, iar #onctiunea G limiteazacresterea mai departe la valoarea lui >G.

6G(/) 0 >G4ezulta:

!n acest moment ( t0 t'C / ) in condensator nu mai intra sarcina si rezistenta4Galimenteaza $aza tranzistorului cu acelasi curent specific regimului stationar alcircuitului pentru care / devine iarasi saturat (v'0 >3sat).

!n concluzie, prin aplicarea unui singur impuls negativ treapta la intrare,

iesirea a dat un impuls fereastra de inaltime 6HM 0 633(6H90 >3sat) si de duratacontrolata /0/(G,).

plicatii: alarme la masini.

eminarul

Circuite Elementare de Prelucrare a Impulsurilor(3)

Documents

Transcript of Circuite Elementare de Prelucrare a Impulsurilor(3)