Transcript Impulzové obvody
Slide 1
Tato prezentace byla vytvořena
v rámci projektu
Orbis pictus
21. století
Slide 2
Impulsové
obvody
OB21-OP-EL-ELN-JANC-U-3-001
Slide 3
Impulzový signál, impulzové obvody
Impulzová technika se zabývá rozborem vlastností napětí a
proudů impulzového charakteru a popisem obvodů určených
pro přenos impulzových signálů.
Impulzové obvody se používají:
ve sdělovací technice při přenosu informací impulzovou
modulací,
při přenosu obrazové informace v televizní technice,
v obvodech výpočetní, řídící a měřící techniky.
Slide 4
Impulzový signál, impulzové obvody
Základní pojmy
Elektrický impulz je charakterizován časově omezeným
průběhem napětí nebo proudu.
V impulzových obvodech se setkáváme s různými tvary a typy
impulzů.
Nejčastěji používaný impulzový signál má tvar jednotkového
skoku.
Charakteristickými znaky impulzu jsou amplituda, šířka a
tvar impulzu.
Slide 5
Impulzový signál, impulzové obvody
Ideální tvar jednotkového skoku
Slide 6
Impulzový signál, impulzové obvody
Amplituda impulzu je největší odchylka impulzu od nulové
nebo základní hodnoty.
Největší odchylku by měl impulz dosáhnout okamžitě, v
nulovém čase.
Ve skutečnosti trvá narůstání impulzu určitou dobu.
Po celou dobu trvání impulzu by měla být amplituda impulzu
konstantní, takže jeho hladina (tzv. temeno impulzu) by měla
být rovnoběžná s osou času.
V praxi se toleruje pokles temene impulzu ke konci trvání
impulzu.
Slide 7
Impulzový signál, impulzové obvody
Šířka impulzu je jednoznačně stanovena jen pro ideální
obdélníkový impulz.
Reálný (skutečný) impulz má tvar lichoběžníka a šířku
impulzu zjišťujeme v poloviční výšce amplitudy.
U reálného impulzu nenastává změna z nulové hodnoty na
maximum a potom zpět v nekonečně krátkém čase, ale tyto
změny trvají nějakou dobu a proto u impulzů rozlišujeme čelo,
temeno a týl.
Kromě toho mohou vznikat nežádoucí překmity a zákmity.
Slide 8
Skutečný impulz
1-čelo,
2-temeno,
3-týl,
4-překmit,
5-zákmit impulsu
Slide 9
Tvarovací obvody
Jsou to takové obvody, u kterých má výstupní napětí jiný
tvar, než mělo vstupní impulzové napětí.
Tvarování impulsů je možné realizovat pomocí lineárních a
nelineárních prvků.
Za pomoci lineárních prvků jako jsou kondenzátory (o
kapacitě C) a cívky (s indukčností L) realizujeme derivační a
integrační obvody.
Derivačním obvodem získáme z obdélníkových impulsů úzké
impulsy a pomocí integračních obvodů získáme
z obdélníkových impulsů napětí trojúhelníkového průběhu.
Slide 10
Tvarovací obvody
Slide 11
Nelineární tvarování impulsů
Při nelineárním tvarování impulsů je nejčastějším
požadavkem omezení amplitudy impulsů pomocí
omezovačů, které obsahují nelineární prvky jako jsou např.
dioda nebo tranzistor.
Omezení amplitudy je možné uskutečnit jak pro kladné, tak
pro záporné hodnoty vstupního signálu.
Slide 12
Nelineární tvarování impulsů
U diodového omezovače nedochází k zesílení původního
signálu, kdežto u tranzistorového provedení omezovače
napětí dochází k zesílení původního vstupního signálu.
Slide 13
Nelineární tvarování impulsů
Slide 14
Impulsové zesilovače
Dalšími prvky, které se používají v impulsové technice jsou
impulsové zesilovače.
Od nich se požaduje zvýšení výkonové úrovně impulsového
signálu.
Výstupní impulsový signál má mít stejný tvar jako signál
vstupní.
Impulsní zesilovače jsou ve své podstatě širokopásmové
zesilovače na které jsou kladeny specifické požadavky.
Slide 15
Impulsový transformátor
V některých impulsových obvodech se lze setkat
s impulsovým transformátorem.
Bývá to transformátor se železným nebo feritovým jádrem a
umožňuje přenos a tvarování impulsů.
Obvykle se používá v těchto případech:
ke galvanickému oddělení různých obvodů,
ke změně polarity impulsu,
ke změně amplitudy impulsu,
k vazbě mezi stupni impulsového zesilovače,
k transformaci impedance,
jako tvarovací (derivační obvod).
Slide 16
Klopné obvody
Klopné obvody jsou elektronické obvody, které se používají
pro získání obdélníkových impulsů.
Podle zapojení se klopný obvod může během své činnosti
nacházet ve stabilním nebo nestabilním stavu.
Stabilní stav je takový pracovní režim, ve kterém setrvává
klopný obvod tak dlouho, dokud není vnějším impulsem
převeden (překlopen) do druhého stabilního nebo nestabilního
stavu.
Nestabilní stav klopného obvodu je pracovní režim
s omezenou dobou trvání, ze kterého se obvod samovolně
překlopí zpět do stabilního nebo druhého nestabilního stavu.
Slide 17
Klopné obvody
Podle uvedených fyzikálních stavů se rozlišují tyto klopné
obvody:
Astabilní, které mají dva nestabilní stavy – kmitá bez
přivedení vnějšího impulsu
Monostabilní – mají jeden stabilní a jeden nestabilní stav –
bez vnějšího spouštěcího impulzu setrvává ve stabilním stavu
Bistabilní – mají dva stabilní stavy – záměny stabilních stavů
lze dosáhnout jen pomocí spouštěcích impulsů
Slide 18
Děliče frekvence
Dalšími obvody, které se požívají v impulsové technice jsou
děliče frekvence nazývané též čítače impulsů.
Dělič frekvence je elektronický obvod, na jehož výstupu
získáme obdélníkové napětí, které má poloviční frekvenci než
vstupní obdélníkové napětí.
Tento obvod se také nazývá dvojkový dělič frekvence nebo
dvojkový čítač, protože dva vstupní impulsy způsobí jeden
impuls výstupní.
Jestliže spojíme za sebe do kaskády N takovýchto čítačů bude
frekvence impulsů na výstupu takového čítače 2N krát nižší.
Slide 19
Děliče frekvence
Slide 20
Zdroje pilovitého napětí
Také dost často používanými impulsními obvody jsou zdroje
pilovitého napětí.
Setkáváme se s nimi při elektrostatickém vychylování paprsku
elektronů v obrazovkách.
Slide 21
Zdroje pilovitého napětí
Slide 22
Děkuji
za pozornost
Ing. Ladislav Jančařík
Slide 23
Literatura
J. Chlup, L. Keszegh: Elektronika pro silnoproudé obory,
SNTL Praha 1989
M. Bezděk: Elektronika I, KOPP České Budějovice 2002
Tato prezentace byla vytvořena
v rámci projektu
Orbis pictus
21. století
Slide 2
Impulsové
obvody
OB21-OP-EL-ELN-JANC-U-3-001
Slide 3
Impulzový signál, impulzové obvody
Impulzová technika se zabývá rozborem vlastností napětí a
proudů impulzového charakteru a popisem obvodů určených
pro přenos impulzových signálů.
Impulzové obvody se používají:
ve sdělovací technice při přenosu informací impulzovou
modulací,
při přenosu obrazové informace v televizní technice,
v obvodech výpočetní, řídící a měřící techniky.
Slide 4
Impulzový signál, impulzové obvody
Základní pojmy
Elektrický impulz je charakterizován časově omezeným
průběhem napětí nebo proudu.
V impulzových obvodech se setkáváme s různými tvary a typy
impulzů.
Nejčastěji používaný impulzový signál má tvar jednotkového
skoku.
Charakteristickými znaky impulzu jsou amplituda, šířka a
tvar impulzu.
Slide 5
Impulzový signál, impulzové obvody
Ideální tvar jednotkového skoku
Slide 6
Impulzový signál, impulzové obvody
Amplituda impulzu je největší odchylka impulzu od nulové
nebo základní hodnoty.
Největší odchylku by měl impulz dosáhnout okamžitě, v
nulovém čase.
Ve skutečnosti trvá narůstání impulzu určitou dobu.
Po celou dobu trvání impulzu by měla být amplituda impulzu
konstantní, takže jeho hladina (tzv. temeno impulzu) by měla
být rovnoběžná s osou času.
V praxi se toleruje pokles temene impulzu ke konci trvání
impulzu.
Slide 7
Impulzový signál, impulzové obvody
Šířka impulzu je jednoznačně stanovena jen pro ideální
obdélníkový impulz.
Reálný (skutečný) impulz má tvar lichoběžníka a šířku
impulzu zjišťujeme v poloviční výšce amplitudy.
U reálného impulzu nenastává změna z nulové hodnoty na
maximum a potom zpět v nekonečně krátkém čase, ale tyto
změny trvají nějakou dobu a proto u impulzů rozlišujeme čelo,
temeno a týl.
Kromě toho mohou vznikat nežádoucí překmity a zákmity.
Slide 8
Skutečný impulz
1-čelo,
2-temeno,
3-týl,
4-překmit,
5-zákmit impulsu
Slide 9
Tvarovací obvody
Jsou to takové obvody, u kterých má výstupní napětí jiný
tvar, než mělo vstupní impulzové napětí.
Tvarování impulsů je možné realizovat pomocí lineárních a
nelineárních prvků.
Za pomoci lineárních prvků jako jsou kondenzátory (o
kapacitě C) a cívky (s indukčností L) realizujeme derivační a
integrační obvody.
Derivačním obvodem získáme z obdélníkových impulsů úzké
impulsy a pomocí integračních obvodů získáme
z obdélníkových impulsů napětí trojúhelníkového průběhu.
Slide 10
Tvarovací obvody
Slide 11
Nelineární tvarování impulsů
Při nelineárním tvarování impulsů je nejčastějším
požadavkem omezení amplitudy impulsů pomocí
omezovačů, které obsahují nelineární prvky jako jsou např.
dioda nebo tranzistor.
Omezení amplitudy je možné uskutečnit jak pro kladné, tak
pro záporné hodnoty vstupního signálu.
Slide 12
Nelineární tvarování impulsů
U diodového omezovače nedochází k zesílení původního
signálu, kdežto u tranzistorového provedení omezovače
napětí dochází k zesílení původního vstupního signálu.
Slide 13
Nelineární tvarování impulsů
Slide 14
Impulsové zesilovače
Dalšími prvky, které se používají v impulsové technice jsou
impulsové zesilovače.
Od nich se požaduje zvýšení výkonové úrovně impulsového
signálu.
Výstupní impulsový signál má mít stejný tvar jako signál
vstupní.
Impulsní zesilovače jsou ve své podstatě širokopásmové
zesilovače na které jsou kladeny specifické požadavky.
Slide 15
Impulsový transformátor
V některých impulsových obvodech se lze setkat
s impulsovým transformátorem.
Bývá to transformátor se železným nebo feritovým jádrem a
umožňuje přenos a tvarování impulsů.
Obvykle se používá v těchto případech:
ke galvanickému oddělení různých obvodů,
ke změně polarity impulsu,
ke změně amplitudy impulsu,
k vazbě mezi stupni impulsového zesilovače,
k transformaci impedance,
jako tvarovací (derivační obvod).
Slide 16
Klopné obvody
Klopné obvody jsou elektronické obvody, které se používají
pro získání obdélníkových impulsů.
Podle zapojení se klopný obvod může během své činnosti
nacházet ve stabilním nebo nestabilním stavu.
Stabilní stav je takový pracovní režim, ve kterém setrvává
klopný obvod tak dlouho, dokud není vnějším impulsem
převeden (překlopen) do druhého stabilního nebo nestabilního
stavu.
Nestabilní stav klopného obvodu je pracovní režim
s omezenou dobou trvání, ze kterého se obvod samovolně
překlopí zpět do stabilního nebo druhého nestabilního stavu.
Slide 17
Klopné obvody
Podle uvedených fyzikálních stavů se rozlišují tyto klopné
obvody:
Astabilní, které mají dva nestabilní stavy – kmitá bez
přivedení vnějšího impulsu
Monostabilní – mají jeden stabilní a jeden nestabilní stav –
bez vnějšího spouštěcího impulzu setrvává ve stabilním stavu
Bistabilní – mají dva stabilní stavy – záměny stabilních stavů
lze dosáhnout jen pomocí spouštěcích impulsů
Slide 18
Děliče frekvence
Dalšími obvody, které se požívají v impulsové technice jsou
děliče frekvence nazývané též čítače impulsů.
Dělič frekvence je elektronický obvod, na jehož výstupu
získáme obdélníkové napětí, které má poloviční frekvenci než
vstupní obdélníkové napětí.
Tento obvod se také nazývá dvojkový dělič frekvence nebo
dvojkový čítač, protože dva vstupní impulsy způsobí jeden
impuls výstupní.
Jestliže spojíme za sebe do kaskády N takovýchto čítačů bude
frekvence impulsů na výstupu takového čítače 2N krát nižší.
Slide 19
Děliče frekvence
Slide 20
Zdroje pilovitého napětí
Také dost často používanými impulsními obvody jsou zdroje
pilovitého napětí.
Setkáváme se s nimi při elektrostatickém vychylování paprsku
elektronů v obrazovkách.
Slide 21
Zdroje pilovitého napětí
Slide 22
Děkuji
za pozornost
Ing. Ladislav Jančařík
Slide 23
Literatura
J. Chlup, L. Keszegh: Elektronika pro silnoproudé obory,
SNTL Praha 1989
M. Bezděk: Elektronika I, KOPP České Budějovice 2002