Интегрирующе-дифференцирующая цепь

 

Операции дифференцирования и интегрирования можно производить, используя комбинированную цепь, показанную на рис. 11.3. Здесь напряжение, снимаемое с двух верхних зажи­мов, является выходным напряжением интегрирующей цепи, а с двух нижних — выходным напряжением дифференцирующей цепи. Параметры схемы таковы, что при входном сигнале в виде колебаний прямоугольной формы на выходе интегрирую­щей цепи получается напряжение пилообразной формы. Такую комбинированную цепь часто применяют в радиолокационных и телевизионных системах для целей фильтрации (пропускания полезных импульсных сигналов и ослабления импульсов по­мех). Эти цепи используют и в других случаях, когда следует пропустить импульсы только определенной длительности и за­держать все другие.

 

Рис. 11.3. Комбинированная интегрирующе-дифференцирующая цепь.

 

Для анализа работы схемы предположим, что амплитуда входных импульсов равна 100 В. При подаче такого импульса на вход, схемы в начальный момент через конденсатор Ci бу­дет протекать максимальный ток, и, следовательно, на какое-то мгновение конденсатор замкнет навдротко резистор R_{. Таким образом, в начальный момент времени напряжение на резисто­ре R₁ отсутствует. Однако по мере заряда конденсатора вели­чина емкостного тока будет уменьшаться, а падение напряже­ния на резисторе R₁ возрастать. Когда конденсатор полностью зарядится (по истечении времени, равного примерно пяти по­стоянным времени), напряжение импульса будет полностью приложено к цепи последовательно соединенных резисторов. Это напряжение будет делиться пропорционально сопротивле­ниям, т. е. на R₁ величина напряжениия составит 75 В, а на R₂ — 25 В. В результате конденсатор C₁ окажется заряженным до напряжения, равного падению напряжения на резисторе Ri. В начальный момент выходное напряжение, снимаемое с рези­стора R2, будет иметь вид остроконечного всплеска, полученно­го в результате дифференцирования входного импульса.

В момент спада входного импульса напряжение на входе снижается до нуля и начинается разряд конденсатора С₁. Раз­ряд конденсатора происходит через оба резистора, как если бы они были присоединены параллельно к конденсатору. Это происходит потому, что резистор R₁ присоединен к конденсато­ру параллельно непосредственным образом, а резистор R₂ при­соединен к GI также параллельно через входную цепь. Во вре­мя разряда конденсатора ток, протекающий через резистор R₂, имеет обратное направление, в результате на выходе появля­ется отрицательный всплеск напряжения. Так как оба резистора фактически соединены параллельно с конденсатором, то по­стоянная времени т этой цепи выражается формулой

(11.6)

Как было показано выше, на резисторе R_l появляется напря­жение пилообразной формы. Форма сигнала на этом резисторе зависит от постоянной времени и от соотношения длительности импульса и постоянной времени.