Дифференцирующая цепь

Дифференцирующая цепь - RC цепь, в которой напряжение снимается с сопротивления R и соблюдается соотношение t_ц<<t_и.

Назначение дифференцирующих цепей.

Дифференцирующая цепь предназначена для формирования импульсов малой длительности. Поэтому дифференцирующую цепь по другому называют укорачивающей.

Классификация дифференцирующих цепей.

По элементной базе дифференцирующие цепи классифицируются следующим образом:

· RC цепи;

· RL цепи;

· дифференцирующие RC цепи на операционном усилителе.

В данном разделе будут рассматриваться только RC дифференцирующие цепи.

Условное обозначение дифференцирующих цепей:

Принцип действия RC дифференцирующих цепей.

Принцип действия RC дифференцирующих цепей основан на заряде и разряде конденсатора.

При этом напряжение на выходе такой цеп изменяется по закону

Наиболее оптимальное соотношение длительности импульса и постоянной времени цепи: t_ц 0,1t_и, т.е. t_и/t_ц=5...10.

Анализ данного выражения показывает, что U₂=0, если U₁=const, т.е. если скорость изменения dU₁/dt=0. Если U₂=const и не равно нулю, то напряжение на входе цепи U₁ линейно изменяется.

Схема RC дифференцирующей цепи имеет следующий вид:

Работа схемы рассмотрена выше.

Применение RC дифференцирующей цепи.

RC дифференцирующие цепи применяются для

· укорачивания выходных импульсов;

· в устройствах для повышения точности работы и помехозащищенности импульсных устройств;

· в цепях запуска релаксационных генераторов.

Например:

Выходное напряжение получаемое на выходе данной схемы имеет следующий вид:

Одним из недостатков схемы RC дифференцирующей цепи является ослабление (уменьшение) амплитуды выходного импульса. Кроме того, импульсы на выходе дифференцирующей цепи имеют достаточно большой задний фронт. Увеличить остроконечность импульсов U_вых можно при использовании операционного усилителя. Такие схемы используются для исключения влияния на работу запускаемого устройства. Причем, такая схема называется дифференциатором. Схема дифференциатора имеет следующий вид

Работа схемы подробно рассматривалась в разделе аналоговые устройства данной дисциплины.

Таким образом, выходное напряжение пропорционально точному значению входного напряжения. Чем больше коэффициент передачи операционного усилителя и меньше U_o, тем меньше разность между входным напряжением и напряжением на конденсаторе и, следовательно, точнее дифференцирование.

Однако, такая схема не лишена недостатков, одним из которых является высокая чувствительность к влиянию помех.

Переходная (разделительная) цепь.

В случае, когда длительность импульса будет во много раз меньше длительности цепи, т.е. t_ц>>t_и, то тогда дифференцирующая цепь превращается в разделительную или, по другому, переходную.

Такая цепь передает импульс с входа на выход без искажений, в то же время, не пропуская постоянную составляющую.

Переходная (разделительная) цепь обеспечивает связь входной и нагрузочной цепей с одновременной развязкой по постоянному току. Воздействие прямоугольных импульсов на переходную RC-цепь показано на рисунке.