Введение
В некоторых приложениях необходимо передавать прямоугольные импульсы по длинному кабелю. Однако длинные кабели обычно имеют большую емкость, что может существенно повлиять на форму сигнала. Для того чтобы сигнал оставался неискаженным, необходимо поддерживать его частоту и коэффициент заполнения. В данной статье рассматривается это явление {этот эффект} и предлагается простое решение.
 |
|
| Рисунок 1. | Распространенное решение для восстановления импульсов. |
На Рисунке 1 показано распространенное решение, используемое для восстановления прямоугольных импульсов на конце длинного кабеля (емкость кабеля 47 пФ). Сигнал, который мы хотим передать, обозначен как VIN0. VIN1 представляет сигнал на конце кабеля. Из Рисунка 2 видно, что этот сигнал сильно искажен из-за заряда и разряда паразитной емкости кабеля. Кроме того, логический элемент IC2 по-разному воспринимает нарастающие и спадающие фронты, поэтому восстановленный выходной сигнал не будет точным представлением исходного цифрового сигнала.
 |
|
| Рисунок 2. | Распространенное решение для восстановления импульсов. |
Рисунок 2 показывает, что с помощью простого логического элемента восстановить входной импульс нельзя. Необходимо найти другой метод выделения нарастающих и спадающих фронтов цифровых схем. Для обнаружения фронтов прямоугольных импульсов можно использовать дифференциатор, поскольку выходной сигнал RC-цепи меняется на каждом фронте входного импульса. Напомним, что выходной сигнал дифференциатора пропорционален скорости изменения входного сигнала.
 |
|
| Рисунок 3. | Для восстановления импульсов используются дифференциатор и компаратор. |
В схеме на Рисунке 3 используется дифференциатор. Для сравнения на Рисунке 3 также показано простейшее решение с одним логическим элементом (IC2). В этом примере схемы видно (см. Рисунок 4), что простое решение с логическим элементом не позволяет эффективно решить проблему. Обратите внимание, что сигнал VIN1 возникает в результате заряда и разряда цепи C2R6. В этом примере емкость конденсатора C2 составляет 470 пФ, что в 10 раз больше, чем в примере на Рисунке 1. При высоком уровне входного импульса (после нарастающего фронта) напряжение на конденсаторе увеличивается; в это время напряжение на выходе дифференциатора уменьшается (–dVIN/dT). При низком уровне входного импульса (после спадающего фронта) напряжение на конденсаторе уменьшается; в это время напряжение на выходе дифференциатора увеличивается (–dVIN/dT). Таким образом, дифференцируя сигнал RC-цепью, можно сделать восстановленный сигнал более похожим на исходные прямоугольные импульсы. Выход дифференциатора подключен к компаратору, формирующему прямоугольные импульсы с крутыми фронтами.
 |
|
| Рисунок 4. | Результаты моделирования для восстановления импульсов с использованием дифференциатора и компаратора. |
Результаты моделирования для схемы из Рисунка 3 приведены на Рисунке 4. Входной сигнал представляет собой прямоугольные импульсы с частотой 20 кГц и коэффициентом заполнения 20 процентов. Логический элемент IC2 явно не воспроизводит исходный сигнал. На самом деле, большинство импульсов даже не обнаруживаются микросхемой IC2. Выходной сигнал дифференциатора (–dVIN/dT) выглядит как сглаженная инверсия исходного цифрового сигнала. Компаратор преобразует выходной сигнал дифференциатора в прямоугольные импульсы с крутыми фронтами частота и коэффициент заполнения которых точно соответствуют параметрам исходного сигнала. В частности, общая ошибка коэффициента заполнения для этого примера составляет приблизительно 10 процентов.
Резюме
С помощью этой схемы можно легко реализовать восстановление импульсов после длинного кабеля и большой емкостной нагрузки. Этот метод обеспечивает передачу импульсов с низким уровнем искажений, позволяющим сохранить частоту и коэффициент заполнения исходного сигнала.
Купить OPA365 на РадиоЛоцман.Цены
