Интегрирующие и дифференцирующие цепи

На рисунке 52 представлена интегрирующая цепь. Она представляет собой видоизменённую схему, изображённую на рисунке 51, которая из 2-х полюсника стала 4-х полюсником – появился вход и выход. Выходной сигнал (напряжение) снимается с ёмкости. При подаче импульса напряжения на вход цепи (это равносильно включению ёмкости на постоянное напряжение) ёмкость начнет накапливать заряд, и накопление (суммирование, интегрирование) будет происходить по экспоненциальному закону, соответственно, и напряжение на нем будет нарастать по экспоненте от нуля до своего максимального значения. Его значение можно определить по формуле

U_вых = U₀(1 - e^-t/τ)

Рисунок 52 Интегрирующая цепь

Если входной сигнал будет в виде импульсов, то на выходе получается пилообразное напряжение: заряд конденсатора, разряд конденсатора. Очень похожая картинка для гармонического сигнала изображена на рисунке 46 б (штриховая линия напряжения ). На рисунке 47 конденсаторы и выполняют функции интегрирования.

Если на рисунке 52 поменять местами резистор R и ёмкость С, то получим дифференцирующую цепь. Один и тот же ток будет и в ёмкости и резисторе, а напряжение на резисторе будет повторять форму тока. Формы входного и выходного напряжения представлены на рисунке 53. Если на вход подать последовательность прямоугольных импульсов, а постоянную времени τ цепи взять значительно меньше длительности импульса, то на выходе получится последовательность положительных и отрицательных импульсов, имеющих очень короткое время нарастания переднего фронта (из-за скачка тока в ёмкости). Эта характеристика очень важна для цифровой техники.

Если напряжение на входе отключается, то скачёк в отрицательную сторону.

Рисунок 53 Дифференцирующая цепь

Аналогичные цепи можно построить на тех же принципах на элементах R и L.

Мультивибратор

Под мультивибратором понимают релаксационный генератор импульсов, который представляет собой двухкаскадный электронный усилитель с резисторно-емкостной связью (на рис. 54 ), охваченный положительной обратной связью, работающий в переходном режиме. Мультвибратор дает сигнал очень сложной формы, обычно похожий на прямоугольник. Частота колебаний мультивибратора зависит от величин емкостей конденсаторов и сопротивлений резисторов, входящих в цепи обратной связи. Мультивибратор, имеющий одно состояние устойчивого равновесия, из которого он под действием внешнего запускающего импульса скачкообразно переходит в новое состояние и затем возвращается в состояние равновесия, называется ждущим. В зависимости от схемы построения различают симметричные и несимметричные мультивибраторы. Мультивибраторы широко используются в технике и быту. Получить мультивибратор можно из обычного простого усилителя звуковой частоты на двух транзисторах, включив конденсатор С₁ между его входом и выходом (рис. 54)

Рисунок 54 Принципиальная схема 2-х каскадного усилителя звуковой частоты (соединительный провод, включенный в разъемы XI и ХЗ) превращения его в мультивибратор