תגובת רשתות לינאריות פסיביות לצורות גל שונות

באלקטרוניקה קיימים שני סוגי רכיבים אקטיביים ופסיביים. ברכיבים האקטיביים כבר דנו בעבר : הדיודה, הטרנזיסטור. לעומת זאת ברכיבים הפסיביים נדון כעת: הנגד, הקבל  והסליל. בעזרת הרכיבים הפסיביים ניתן לבנות מנחתים לתדרים גבוהים או נמוכים. הנחתה זו נגרמת כתוצאה מההיגב המשתנה של הקבל או הסליל.

במעגל A היגב הקבל יקטן עם עליית התדר אות בכניסה וחלוקת המתח תהייה יותר ויותר לטובת הנגד בעל ההתנגדות הקבועה. לכן עם עליית התדר חלק גדול יותר של מתח המבוא יופיע במוצא. כאשר ל- DC הקבל מהווה גורם חציצה (נתק). המעגל הזה חוסם מעבר בתדרים נמוכים ומעביר אותות בתדרים גבוהים ולכן נקרא “מעביר גבוהים” או  High Pass Filter.

מעגלים D, C מעבירים אותות בתדר נמוך ולכן נקראים “מעביר נמוכים” או

Low Pass Filter. היגב הסליל במעגל D עולה עם התדר, ולכן המתח במוצא ירד עם עליית התדר.

הקבל נטען לערכו המקסימאלי כאשר כל הפוטנציאל של מקור המתח מגיע על פניו.

q- כמות האלקטרונים
q=It

הקשר בין המתח על הקבל למטען האגור בו :

מסקנות :

1.לא ייתכן שינוי פתאומי במתח על הדקי קבל כאשר הוא נטען ממקור זרם בעל ערך סופי.

2.בשינוי מתח פתאומי הקבל מהווא קצר עבור השינוי.

3.המתח על הדקי הקבל עולה לינארית כשאר הקבל נטען ממקור זרם קבוע.

4.במתח קבוע (DC) הקבל מהווה נתק.

מסקנות :

1.לא ייתכן שינוי פתאומי בזרם דרך הסליל כאשר המתח עליו הוא בעל ערך סופי.

2.בשינוי זרם פתאומי הסליל מהווה נתק עבור השינוי.

3.בזרם קבוע (DC) הסליל מהווה קצר.

משוואת הדפקים היסודית

במעגלים בעלי קבוע זמן יחיד, כאשר מתבצע שינוי המתח/זרם כל המתחים והזרמים מתנהגים ע”פ משוואת הדפקים היסודית.

שיטה לניתוח השתנות המתח/ הזרם ברשת לינארית

1. קובעים לפי נתוני המעגל את קבוע הזמן.
2. לפי אות הכניסה וסוג הרשת (LP או HP) קובעים את המתח / הזרם ההתחלתי

     ואת המתח / הזרם, שיהיה אחרי זמן רב מאוד.

3. מחשבים את המתח על הרכיב / הזרם דרכו כתלות בזמן.

הערה: אין חשיבות להרכב הרשת הבנויה מקבל ונגד או מסליל מנגד, שניהם מתפקדים בצורה זהה לגבי חישוב קבוע הזמן. נוסחאות הזרם והמתח תקיפות הן לרשתות קבל נגד והן לרשתות סליל נגד.

תופעות מעבר במצבי טעינה ופריקה

חישוב זמן העליה:

V – הוא המתח שאליו הקבל הגיע בסוף תהליך הטעינה             V  = V _{(12 msec)} = 8.6466 _V

      ולא המתח אליו שואף להגיע (10v).                                                  90% V = 7.7819 _V

10% V = 0.8646 _V

נחשב את הזמן שאליו המתח הגיע ב- 10% וב- 90% על-פי הנתונים הבאים :

תכונות רשת מעבירה נמוכים

1.המתח ההתחלתי בכל תהליך הוא המתח האחרון מהתהליך הקודם.

2.מתח המוצא שואף תמיד למתח המקור באותו התהליך.

תכונות רשת מעבירה גבוהים

1.המתח ההתחלתי בכל תהליך הוא המתח האחרון בתהליך הקודם מסוכם עם גודל קפיצת המתח.

2.מתח המוצא בכל תהליך תמיד שואף לאפס.

אם לרשת  LP נכנס דופק מדרגה, מתח המוצא ישתנה בהדרגה. כאשר לרשת קבוע זמן ארוך התהליך יתבצע לאט ואז לאות במוצא ייקח להגיע הרבה זמן עד שיגיע ויותאם בהדרגה לאות הכניסה.

זמן העלייה כזכור מוגדר מ- 10% מערכו המרבי שאליו יגיע המתח ועד ל- 90% מערכו המרבי שאליו יגיע המתח. ולפיכך נקבל :

זמן הירידה זהה לזמן העלייה, כלומר, שניהם תלויים בקבוע הזמן של הרשת בלבד. אם רוחב דופק הכניסה יהיה גדול, אזי, דופק המוצא יספיק בקירוב ואפילו טוב להגיע ולהתייצב על ערך ה- “אינסוף”. דופק שמוגדר כארוך יחסית-כלומר ערך המוצא מגיע לערך המכסימלי של אות הכניסה כאשר הרוחב שלו גדול מ- 5t.

לדוגמא, ברשת מעבירה נמוכים :

מאחר והגל עולה כאשר אות בכניסה גבוה יותר, ויורד כאשר האות בכניסה נמוך, הוא מתנהג  כאינטגרל של מתח הכניסה.

רשת LP, בעלת t ארוך מאוד ביחס לזמני הכניסה, נקראת : “אינטגרטור“.

האינטגרטור (סוכם) משמש ליצירת השהייה לאות הכניסה, וזה בגלל שאות המוצא עולה רק כעבור זמן מסוים מרגע עליית דופק הכניסה.

במעביר גבוהים כלשהו מתח המוצא שואף לאפס לאחר כל קפיצת מתח. כאשר קבוע הזמן (t) ארוך ביחס לזמני הכניסה, מתח המוצא משתנה מעט מאוד לאחר קפיצת המתח. ולכן צורת אות המוצא קרובה לצורת אות הכניסה. לעומת זאת, כאשר קבוע הזמן קצר מאוד מתח המוצא מספיק להגיע לערך המתח הסופי (0v) ולכן צורת מתח המוצא תהיה, כנגזרת של אות הכניסה. רשת H. P. בעלת קבוע זמן קצר מאוד ביחס לזמני אות הכניסה, נקראת “גוזר“.

השימוש העיקרי של הגוזר הוא ייצור דופק צר מדופק רחב עבור מונים.

מסננים :

 L.P.F

מסנן מעביר נמוכים – המערכת יודעת להעביר תדרים נמוכים ולחסום תדרים גבוהים

H.P.F

מסנן מעביר גבוהים וחוסם את התדרים הנמוכים.

 B.P.F

מסנן מעביר תחום תדרים.

B.R. F , B. S. F

מסנן חוסם תחום תדרים. מסנן זה מעביר את כל התדרים שנמצאים בתוך התחום וחוסם את התדרים הנמצאים מחוץ לתחום המבוקש.