Конденсатор заряжается

Через промежуток времени t ^ 3RC (момент времени /2) конденсатор зарядится практически до напряжения, равного приложенному напряжению Um, UR станет равным нулю, а зарядный ток прекратится. Этим заканчивается формирование выходного положительного остроконечного импульса длительностью /„ х 3RC, имеющего конечную амплитуду U т. Теперь конденсатор начинает разряжаться. Его напряжение полностью приложено к резистору R. Так как в первый момент времени это напряжение равно Um, то через резистор идет начальный ток разряда конденсатора ic = — Um/R. Направление тока разряда противоположно направлению зарядного тока, поэтому полярность напряжения на резисторе изменяется. По мере разряда конденсатора напряжение на нем уменьшается, а вместе с ним уменьшается падение напряжения на резисторе R. В результате формируется импульс отрицательной полярности той же длительности, так как постоянная времени цепи разряда равна постоянной времени цепи заряда. Результат воздействия последующих импульсов периодической последовательности аналогичен приведенному. Таким образом, дифференцирование сопровождается укорочением длительности импульсов.

ного усилителя А и цепи RC, подключается к источнику входного сигнала Ux и начинается зарядка интегрирующего конденсатора С. Зарядка длится строго заданное время ta ( 125, б), что обеспечивается работой счетчика, подключаемого по команде «Пуск» к генератору импульсов заданной частоты. Как только счетчик отсчитает заданное число импульсов п (следовательно, пройдет заданное время ta = пГИМП) где 7\jMn — • период следования импульсов), произойдут переполнение счетчика и установка его в нулевое состояние и одновременно с этим переключение входа интегратора с источника сигнала Их на эталонное напряжение ?эт, имеющее противоположную полярность. Интегрирующий конденсатор начнет разряжаться, и, как только напряжение на выходе интегратора достигнет нуля, в момент времени t0 сработает компаратор и логическое устройство отключит генератор импульсов от счетчика. При этом показания счетчика будут соответствовать числу импульсов, отображаемому в двоичном параллельном коде. Поскольку интегратор работает в строго линейном режиме, то за время ta конденсатор зарядится до напряжения

ние Rt источника входных сигналов до напряжения ?V Постоянная времени цепи заряда © = C(Rt + гпр + г0), где гпр — прямое сопротивление открытого диода Д; г0 — внутреннее сопротивление источника опорного напряжения Е0 (на схеме не показано). Через интервал времени /0 = 392 конденсатор зарядится до полного напряжения Е0; фиксатор уровня готов к передаче импульсов.

б) увеличение тока намагничивания импульсного трансформатора /. При увеличивающемся токе / и уменьшающемся пересчитанном базовом токе tY закон изменения коллекторного тока зависит от конкретных параметров схемы: ток t'H может либо монотонно возрастать, либо сначала при уменьшении тока tY тоже уменьшаться, а затем в результате снижения скорости убывания тока tY возрастать. Возрастание тока г к при одновременном убывании базового тока t'e приводит к тому, что в момент времени t = т транзистор выйдет из режима насыщения. К этому времени конденсатор зарядится до положительного Напряжения Устах-

Присоединим конденсатор, емкость которого С, к источнику напряжения U. Конденсатор зарядится, и в нем накопится количество электричества q — CU. Если конденсатор переключить на магнитоэлектрический измеритель тока, то через него пройдет количество электричества q, вызвав отклонение указателя. Если конденсатор поочередно присоединять к источнику напряжения для заряда и к измерителю тока для разряда с частотой переключения / раз в секунду, то количество электричества, проходящее через

Еще большее ускорение может быть получено при включении электромагнита по схеме 8-12,6. В момент включения конденсатор представляет собой очень маленькое 'сопротивление. Сопротивление Ra оказывается как бы шунтированным. Почти все напряжение сети оказывается приложенным к катушке, рассчитанной только на часть напряжения. Ток в катушке электромагнита быстро нарастает, и включение электромагнита ускоряется. Когда конденсатор зарядится, ток в цепи будет определяться суммарным сопротивлением RK + Rn, как в схеме на 8-12, а.

Боли входное напряжение представляет собой переменное напряжение, то обе схемы детектора дают одинаковые результаты: постоянная составляющая напряжения на конденсаторах весьма близка к Um, т. е. равна амплитуде измеряемого напряжения. Если же входное напряжение ивх содержит постоянную составляющую uBx~t/o+t/msincD/, то конденсатор зарядится дополнительно и напряжение на конденсаторе увеличится на U0, т. е. Uc^Um+Uo. Полярность этой дополнительной постоянной составляющей на конденсаторе (—U0) будет обратной полярности постоянной составляющей UQ, действующей на входе. Сумма этих напряжений на резисторе R будет равна нулю, а постоянная составляющая выходного напряжения не будет содержать постоянной составляющей входного напряжения.

Диодные фиксаторы начального уровня ( 3.62). Схема такого фиксатора должна обеспечить постоянный начальный уровень каждого из выходных импульсов, составляющих заданную последовательность. На 3.62 этот уровень отличен от нуля, положителен и задается источником опорного напряжения Е0. Работа схемы сводится к следующему. После включения источника напряжения конденсатобыстро заряжается через открытый диод Д и выходное сопротивление R; источника входных сигналов до напряжения Е0. Постоянная времени цепи заряда 6 = С (Ri + rnf + r0), где Гпр—прямое сопротивление открытого диода Д; г0—внутреннее сопротивление источника опорного напряжения Е0 (на схеме не показано). Через интервал времени ?0 = 302 конденсатор зарядится

8 момент появления импульса начинается заряд конденсатора по экспоненциальному закону. Рассмотрим следующие характерные состояния конденсатора, возможные к моменту исчезновения импульса: при TS <^ / он зарядится почти до значения внешней э. д. с. е* при т^ = ta —до 0,63е и при Т2 >> ta конденсатор зарядится очень мало. После исчезновения импульса он начинает разряжаться через сопротивление R*.

Начиная с этого момента, катушка начинает играть роль источника питания, э. д. с. eL которого по закону Ленца препятствует уменьшению тока, т. е. поддерживает ток z прежнего направления ( 8-20, г), а конденсатор — приемника энергии. Поэтому ток, достигнув максимального значения, начнет постепенно уменьшаться, но сохранит прежнее направление. Наличие этого тока означает продолжающееся движение электронов с нижней пластины на верхнюю, вследствие чего верхняя пластина начнет заряжаться отрицательно ( 8-20, г), а нижняя — положительно. Процесс перезарядки продолжается до тех пор, пока ток не уменьшится до нуля ( 8-20, д), т. е. пока вся энергия магнитного поля не преобразуется в энергию электрического поля, и конденсатор зарядится до напряжения, равного по величине начальному, но обрат-

Еще большее ускорение может быть получено при включении электромагнита по схеме 8-12,6. В момент включения конденсатор представляет собой очень маленькое сопротивление. Сопротивление Кд оказывается как бы шунтированным. Почти все напряжение сети оказывается приложенным к катушке, рассчитанной только на часть напряжения. Ток в катушке электромагнита быстро нарастает, и включение электромагнита ускоряется. Когда конденсатор зарядится, ток в цепи определяется суммарным сопротивлением RK + Кд, как в схеме 8-12, а.

Как и в цепи с идеальной катушкой, здесь наблюдаются процессы колебания энергии We = Сыс2/2 — чередование промежутков времени, в течение которых энергия от источника запасается в электрическом поле конденсатора, с промежутками времени, когда энергия из цепи возвращается обратно источнику. Для иллюстрации этих процессов на 5.3, в построен график изменения мощности в цепи для случая <]>и = 0. Сопоставляя его с графиками изменения напряжения и тока в цепи, видим, что в первую четверть периода значения ис, i и рс положительны, конденсатор заряжается. В это время имеет место накопление энергии в электрическом поле конденсатора за счет энергии, поступающей от источника питания. К концу первой четверти периода поле запасает максимальную энергию CU2Cm/2.

на конденсаторе равно нулю, следова-тельно, энергия его электрического поля также равна нулю. После замыкания ключа К в цепи возникает ток, и конденсатор заряжается до тех пор, пока напряжение на нем не достигнет величины э.д.с. источника Е.

По мере увеличения напряжения на конденсаторе ток в цепи уменьшается в соответствии с постоянной времени т . Чтобы представить себе порядок величины т , приведем два примера. Если конденсатор емкостью С = 10 мкФ заряжается через резистор с сопротивлением г = 1 кОм, то постоянная времени этой цепи т =тС — 103-10-10~8 = 0,01 с. Если тот же конденсатор заряжается через резистор с сопротивлением 10 МОм, то постоянная времени будет равна 100 с.

В другом варианте схемы с последовательным соединением обмоток статора и ротора нагрузку ZH включают в цепь разряда конденсатора последовательно с обеими обмотками (на 6.7 нагрузка показана пунктиром). Конденсатор шунтируют обводным диодом или триггерным переключателем, что не позволяет ему перезаряжаться в процессе работы ЭДН. Схема предназначена для генерирования единичных полуволн тока с паузой между ними, в течение которой ротор докручивается до начальной частоты вращения, а конденсатор Заряжается до исходного значения напряжения.

Несинусоидальная форма зависимостей L15 L2 и М от 0 для рассматриваемого примера влияет на отклонение формы кривой тока в нагрузке от аналогичных зависимостей, рассчитанных для гармонических функций (см. 6.33, б). В частности, длительность полуволны тока tt сокращается за счет перемещения начала интенсивного нарастания тока в сторону 0 = я/2. Применение емкостного возбуждения в этой же схеме ( 6.9, а) существенно увеличивает крутизну фронта тока в нагрузке. На 6.35, а показаны осциллограммы тока в активной нагрузке /н и в конденсаторе возбуждения /с для ЭДН с алюминиевыми экранами при нормальной температуре. К концу цикла конденсатор заряжается до напряжения, равного исходному значению.

Первый случай ( 3.28): длительность отрицательного импульса (конденсатор разряжается) tv = = 1,8-10~3 с; длительность положительного импульса (конденсатор заряжается) U =8,2- Ю-3 с; tv + t,= = 10-Ю-3 с.

После момента /0 конденсатор заряжается с постоянной времени т = ЛС и напряжение на нем, а следовательно, на входе / ОУ изменяется, стремясь от нуля к значению ?0+гр. Напряжение на входе 2 остается неизменным. В момент времени 11 напряжение uc(t) достигает значения U2 , т. е. Uc({i) = = U2 , изменяется знак дифференциального входного напряжения ОУ, а выходное напряжение его скачком достигает своего отрицательного предела—^Выхтах =

Затем конденсатор заряжается с постоянной времени t = RC, а напряжение ивы^ = Ис с той же постоянной возрастает по экспоненте, стремясь к уровню

конденсаюры, включаемые параллельно. При напряжениях не выше 50 кВ можно применять однополупериодную схему выпрямления ( 5-12, а), при более высоких напряжениях рекомендуется схема удвоения напряжения с двумя выпрямителями ( 5-12, б). Здесь один конденсатор заряжается через выпрямитель в течение первого полупериода напряжения, а другой — через второй выпрямитель в следующий полупериод напряжения (обратной полярности). Каждый конденсатор заряжается до напряжения t/T,

Простейший принцип получения пилообразного напряжения основан на процессе зарядки или разрядки конденсатора С через резистор R ( 6.29, б). Если ключ /С разомкнут, то конденсатор заряжается от источника постоянного напряжения Е. При этом напряжение на конденсаторе ис (выходе схемы), стремясь к асимптотическому уровню Е ( 6.29, <а), изменяется по экспоненциальному закону:

При подаче на базу транзистора в момент времени t\ ( 6.30, б) управляющего импульса отрицательной полярности с амплитудой, достаточной для запирания транзистора, последний закрывается (ключ разомкнут), и конденсатор заряжается по цепи +?к — R — С — ( — Ек). Напряжение на конденсаторе, стремясь к асимптотическому уровню Ек, возрастает по закону