Входной тест к УЭ № 11

Ответьте на вопрос.

1. Что необходимо для того чтобы колебания в колебательном контуре (рис. 56) были незатухающими?

а) увеличить напряжение источника питания;

б) увеличить напряжение смещения;

в) производить периодическую подпитку контура электроэнергией.

Р=3

2. Что изменится, если в контуре L_к, С_к изменить один из параметров (L или С)? (рис. 56).

а) изменится частота колебаний;

б) изменится фаза выходных колебаний;

в) изменится амплитуда выходных колебаний. Р=3

3. Что произойдет, если в фазосмещающих цепочках ГГК RС-типа увеличить емкость конденсаторов в 2 раза?

а) увеличится частота колебаний;

б) уменьшится частота колебаний;

в) частота не изменится. Р=3

4. Почему количество фазовращающих цепочек в ГГК RС-типа (рис. 57) не может быть меньше 3-х?

а) каждый RС-фильтр смещает фазу на 90⁰;

б) каждый RС-фильтр смещает фазу на»60⁰;

в) каждый RС-фильтр смещает фазу на»30⁰. Р=3

 

Принцип построения импульсных устройств

Импульсными называют устройства, работающие в прерывистом режиме. В таком режиме кратковременное воздействие чередуется с паузой, длительность которого соизмерима с длительностью переходных процессов.

Основными задачами, решаемыми с помощью импульсных устройств, являются: формирование и генерирование импульсов заданных форм и параметров, а также управление импульсами. Импульсный режим работы лежит в основе работы многих устройств электроники и вычислительной техники.

Импульсом называют кратковременное изменение напряжения (тока) в электрической цепи, длительность которого соизмерима с длительностью переходного процесса в этой цепи. По форме импульсы весьма разнообразны. Наиболее часто используют импульсы прямоугольной, трапециевидной, пилообразной, треугольной, экспоненциальной и колоколообразной форм, показанные на рис. 58.

 

 

Рис. 58

 

Периодическая последовательность импульсов (рис. 58) характеризуется периодом повторения (следования) Т₀. Величину F=1/Т называют частотой следования импульсов. Отношение периода повторения к длительности импульса характеризует скважность периодически повторяющихся импульсов:

Q=T/t_и=1/Ft_и

Скважность обычно лежит в пределах от 2 до 10000. Наименьшая величина q характерна для устройств вычислительной техники и наибольшая – для радиолокационных устройств. Величину обратную скважности:

K₃=1/Q = t_и/T

называют коэффициентом заполнения импульсов. Помимо параметров периодической последовательности импульсов важное значение имеют параметры формы импульсов. Характерными участками импульса, определяющими его форму, являются (рис. 58 а) передний фронт 1-2, вершина 2-3, задний фронт 3-4. У импульсов различной формы отдельные участки могут отсутствовать.

Генераторами релаксационных колебаний называют электронные устройства, преобразующие энергию постоянного тока в энергию электрических сигналов импульсной формы.

Мультивибраторы

Генераторы релаксационных колебаний производят преобразование энергии источника тока в сигналы импульсной формы. Мультивибратор представляет собой автогенератор с прямоугольной формой выходных колебаний. Наиболее широкое применение получил симметричный мультивибратор с коллекторнобазовыми связями (рис. 59).

 

Рис. 59

 

Симметричность означает идентичность симметрично расположенных элементов, т. е. R_к1=R_к2; R_б1=R_б2; С₁=С₂. Параметры транзисторов одинаковы. В результате нестабильности источника питания или из-за неодинаковости параметров симметрия схемы будет нарушена и один из коллекторных токов окажется несколько большими. Допустим, что несколько большим окажется коллекторный ток транзистора vТ₂. При этом увеличится падение напряжения на резисторе R_к2 и коллектор транзистора vТ₂ получит приращение положительного потенциала. Поскольку напряжение на конденсаторе С₂ не может мгновенно измениться, это приращение прикладывается к базе транзистора vТ₁, подзапирая его. Коллекторный ток I_к1 при этом уменьшится, напряжение на коллекторе vТ₁ становится более отрицательным и перепад напряжения, передаваясь через конденсатор С₁ на базу транзистора vТ_1, становится более отрицательным и перепад напряжения, передаваясь через С₁ на базу vТ_2, еще более открывает его, увеличивая ток I_к2. Этот процесс протекает лавинообразно и заканчивается тем, что транзистор vТ₂ входит в режим насыщения, а транзистор vТ₁ в режим отсечки. В это время конденсатор С₁ начинает заряжаться по цепи: +Е, участок эмиттер-база открытого vТ₂, С₁, R_к1, -Е_к. В тоже время конденсатор С₂ разряжается через открывшийся vТ₂, источник питания и резистор R_б.

По мере разряда конденсатора С₂ положительный запирающий потенциал базы vТ₁ уменьшается, vТ₁ открывается. Коллекторный ток I_к1, проходя по резистору R_к1 вызывает повышение потенциала коллектора vТ₁, а через конденсатор С₁ повышение потенциала базы vТ₂ и его запирание. Вследствие этого потенциал коллектора транзистора vТ₂ понижается. Это вызывает еще большее открытие vТ₁. Процесс развивается лавинообразно, и схема переходит в новое, временно устойчивое состояние.

Таким образом, транзисторы в мультивибраторе по очереди находятся или в режиме отсечки, или в режиме насыщения и с каждого коллектора можно снять прямоугольные импульсы с амплитудой, почти равной величине источника питания (рис. 60). На рис. 60 приведены временные диаграммы напряжений, действующие в коллекторных и базовых цепях транзисторов.

 

 

Рис. 60

Одновибраторы

Одновибратор может быть получен из мультивибратора с самовозбуждением, если его принудительно запереть в одном из временно устойчивых состояний, превратив его в устойчивое.

Для получения прямоугольных импульсов заданной длительности и амплитуды часто применяют схему одновибратора с эмиттерной связью (рис. 61).

 

Рис. 61

При подаче на вход одновибратора запускающего отрицательного импульса транзистор vТ₁ откроется, а транзистор vТ₂ закроется, а через некоторое время (время заряда С₂) схема возвращается в исходное состояние, когда vТ заперт, vТ₂ насыщен и так до следующего запускающего импульса. В зависимости от длительности пауз между запускающими импульсами можно получить прямоугольные импульсы на выходе с различной скважностью.

Блокинг-генераторы

Блокинг-генератором называют однокаскадный генератор с сильной индуктивной обратной связью, служащий для генерирования коротких импульсов, близких по форме к прямоугольной. Обратная связь в блокинг-генераторах осуществляется с помощью специальных импульсных трансформаторов. Отличительной особенностью блокинг-генераторов является большая скважность генерируемых импульсов, которая практически не может быть получена другими способами. На рис. 62 изображена схема блокинг-генератора.

В цепь коллектора транзистора VТ включена обмотка импульсного трансформатора w_к, а в цепь базы-обмотки обратной связи между коллектором и базой w_б. Нагрузка подключена к выходной повышающей обмотке w_н. При включении питания блокинг-генератор начинает вырабатывать колебания с заданной скважностью.

 

Рис. 62

Генераторы пилообразного напряжения (ГПН)

ГПН предназначены для получения линейно-изменяющегося напряжения, которое в течение некоторого времени нарастает или спадает по линейному или близкому к линейному закону. Важнейшим параметром линейно-образных импульсов являются: длительность прямого (рабочего) хода t_пр, длительность обратного хода t_обр, период повторения Т, амплитуда импульса U_пл (рис. 63 а).

Простейший принцип получения пилообразного напряжения основан на процессе зарядки или разрядки конденсатора С через резистор R (рис. 63 б).

 

 

 

 

Рис. 63

При разомкнутом ключе конденсатор заряжается от источника Е. Напряжение на конденсаторе изменяется по экспоненциальному закону U_с=Е(1-е^-t/(RC)).

Замыкание ключа приводит к быстрой разрядке конденсатора С и спаду напряжения. Затем процесс повторяется. Принципиальная схема ГПН, в котором параллельно конденсатору включен коммутирующий транзистор (рис. 64 а). Временные диаграммы (рис. 64 б) поясняют работу ГПН.

 

 

Рис. 64

В исходном состоянии транзистор открыт положительным напряжением на базе, конденсатор С зашунтирован (разряд). В момент t на вход поступает отрицательный импульс, запирая транзистор. В интервале t₁-t₂ происходит заряд конденсатора, а с исчезновением импульса разряд и т.д.

Задание. Определите частоту следования импульсов мульти вибратора по значениям R_б и С_б, предложенным преподавателем.

 

Тест для самоконтроля к УЭ № 11

Выберите правильный ответ.

1. Устройства, работающие в прерывистом режиме называют ….

а) гармоническими;

б) линейновозрастающими;

в) импульсными. Р=3

2. Какие задачи решаются с помощью импульсных устройств?

а) обеспечение заданных параметров гармонических сигналов;

б) формирование, генерирование импульсов, управление ими;

в) преобразование, усиление импульсов, их передача. Р=3

3. Кратковременное изменение напряжения (тока) в электрической цепи определенной длительности называется ….

а) скважностью импульсов;

б) коэффициентом заполнения импульсов;

в) импульсом. Р=3

4. Какими параметрами характеризуются импульсные сигналы?

а) периодом повторения;

б) частотой следования;

в) амплитудой. Р=3

5. Какое из двух выражений относится: а) к скважности импульсов; б) к коэффициенту заполнения импульсов? Р=2

6. Какие из параметров относятся к параметрам формы импульсов?

а) амплитуда, длительность импульсов;

б) скважность, длительность паузы;

в) передний фронт, вершина, задний фронт. Р=3

7. Какую функцию выполняют генераторы релаксационных колебаний?

а) усиление импульсных сигналов;

б) преобразование постоянного тока в импульсный;

в) преобразование и усиление электрических сигналов импульсной формы. Р=3

8. В каком состоянии находятся мультивибраторы при работе?

а) в дискретно-устойчивом;

б) во временно-устойчивом;

в) в длительно-устойчивом. Р=3

9. Какой фактор приводит к запиранию одного транзистора при отпирании второго в мультивибраторе?

а) приращение тока на конденсаторе;

б) приращение положительного потенциала на базе;

в) увеличение тока базы. Р=3

10. Через какие элементы производится обратная связь в мультивибраторе?

а) через резисторы R_б;

б) через резисторы R_к;

в) через конденсаторы С₁, С₂. Р=3

11. От чего зависит частота колебаний мультивибратора?

а) от величины R_к1, R_к2;

б) от величины С₁, С₂;

в) от величины R_б, R_б2. Р=3

12. Какое напряжение на выходе одновибратора: а) при отсутствии запускающего импульса; б) при наличии запускающего импульса?

1) а) U_вых»0; б) U_вых»0;

2) а) U_вых»Е; б) U_вых»0;

3) а), б) U_вых»Е. Р=3

13. Какова особенность блокинг-генератора?

а) вырабатывает импульсные сигналы большой скважности;

б) вырабатывает импульсные сигналы большой амплитуды;

в) вырабатывает импульсные сигналы большой частоты. Р=3

14. Назовите назначение катушек в блокинг-генераторе. Р=1

15. Из каких составляющих складывается период повторения Т в ГПН? Р=1

 

УЭ №12. Логические элементы и логические операции.

a	b	g	Кt	v
			0, 5

Форма организации учебного занятия: модульный урок.

После изучения данного УЭ Вы будете

знать:

– назначение, устройство, принцип работы логических элементов;

уметь:

– составлять таблицы истинности;

– строить временные диаграммы.