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
8/13/2019 Circuite Elementare de Prelucrare a Impulsurilor(3)
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''
8/13/2019 Circuite Elementare de Prelucrare a Impulsurilor(3)
5/31
nlocuind se o$ine ( ) ( )tEt( = exp' . Forma de und este:
c)
9a momentul t 0 t'0 ', ui0
( ) ( )tEt((
E(=
=
=exp
' '
'
'
*entru ( ) ( )TET(Tt == exp' ( )
e
ET(T == '
( ) Et(T
8/13/2019 Circuite Elementare de Prelucrare a Impulsurilor(3)
6/31
3ircuitul 43 de integrare
nainte de aplicareaimpulsului t / t0
deci >30 >'0 '
9a aplicarea impulsului tensiunea pecondensator rmne constant %i deci
( ) ''' =( .
6aloarea final a rspunsului rezulttot pe sc+ema corespunztoare regimuluistaionar (fr condesator), dar cu != E:
4ezult ( ) ( )( )tEt( = exp'n mod asemntor ca la circuitul de derivare o$inem ,1:,' =t
+
( )t('( )t(!
t
( )t(!
E
T
''=t Tt =
t
( )t('
E
=,' ,1
'.E',8E
''=('=!(
( ) E( ='E(! =
8/13/2019 Circuite Elementare de Prelucrare a Impulsurilor(3)
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
+
'(
+
8/13/2019 Circuite Elementare de Prelucrare a Impulsurilor(3)
8/31
Probleme propuse: ( ) ( )tEt(! =
+
( )t('( )t(!
E"$
( )t('( )t(!
+
$
8/13/2019 Circuite Elementare de Prelucrare a Impulsurilor(3)
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%
8/13/2019 Circuite Elementare de Prelucrare a Impulsurilor(3)
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'
8/13/2019 Circuite Elementare de Prelucrare a Impulsurilor(3)
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
%,
,(
++
+='
8/13/2019 Circuite Elementare de Prelucrare a Impulsurilor(3)
12/31
-
daca ui C >D, atunci D@ si D@@ $locate
2) Caracteristica de intrare
Dioda ideala Dioda idealizata
Dioda reala
) !n reprezentare formei de unda s-a tinut cont de caracteristica detransfer u'(ui) pentru dioda ideala.
Probleme propuse
( ) 2!d
d2
d
UE(%,
%UE%,
,( ++
+++
='!U4
d%
dUE+
!U4
d%
E
'U
!U
2UE+
( )!! (!
( )( )
8/13/2019 Circuite Elementare de Prelucrare a Impulsurilor(3)
13/31
( )
++
+
8/13/2019 Circuite Elementare de Prelucrare a Impulsurilor(3)
14/31
*ro$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
$loca si circuitul se comporta ca si cumdioda nu ar exista (4EErf4).
9a momentul t'0':
u'(')0u'()0' 0A u'(t)0exp(-t) si 60u'(/)0exp(- T/)043
9a momentul t0/ t(-) 6
t(C) ' 6-
u'(')0->D , 1'9a momentul tla intrare se primeste un impuls negativ, care se transmite
instantaneu la iesire. 3atodul diodei se negativeaza puternic si dioda D se desc+ide.4ezistenta rd' fiind foarte mica, atunci rdEE4 si circuitul apare la iesire cu rezistentard, constanta de timp 1rdC.
!n concluzie apare o limitare a tensiunii la valoarea ->D, cu o descarcare rapida(instantanee practic) la u'()0'
ui uo
4 D
ui(t)
/
t' t t
6
t' ->D t
8/13/2019 Circuite Elementare de Prelucrare a Impulsurilor(3)
15/31
*ro$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.
8/13/2019 Circuite Elementare de Prelucrare a Impulsurilor(3)
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 $locare:
63
B
6G 6
!n 4I:
!G rx' 636G >G '!G6 6
!n /
!G rx 636G >Gsat >3sat6 6
'
'
ln
8
+s"t
8
+s"t
!+Es"t
5
5
5
5
4
3TU
+=
'+Es"tU
8/13/2019 Circuite Elementare de Prelucrare a Impulsurilor(3)
17/31
*ro$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'
8/13/2019 Circuite Elementare de Prelucrare a Impulsurilor(3)
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