Параметры импульсных сигналов кратко

Обновлено: 28.06.2024

Виды импульсных сигналов. Под импульсной техникой понимают область радиоэлектроники, изучающую формирование импульсных сигналов и их прохождение через электрические цепи. Импульсный сигнал может состоять из одного или серии импульсов. Под импульсом понимают быстрое появление и исчезновение тока или напряжения, т. е. кратковременное действие тока или напряжения на электрическую цепь или устройство. В импульсной технике различают два вида импульсных сигналов — видеоимпульсы (рис. 149, а), представляющие собой кратковременные односторонние (относительно оси времени) изменения напряжения или тока в цепи постоянного тока, и радиоимпульсы (рис. 149,б)—сигнал, состоящий из высокочастотных колебаний напряжения или тока, огибающая которых повторяет форму видеоимпульса. В импульсной технике в основном рассматривают видеоимпульсы.

Форма импульсов. Импульсы могут иметь прямоугольную, трапецеидальную, колоколообразную, треугольную и экспоненциальную

Рис. 149. Одиночные импульсы: а — видеоимпульс, б — радиоимпульс

форму (рис. 150). В импульсе различной формы различают фронт, вершину и спад. Импульсы могут быть положительной или отрицательной полярности. Импульсы положительной полярности на графиках изображают выше горизонтальной оси времени, а отрицательной — ниже оси.

Параметры импульсов. Каждый импульс характеризуется амплитудой А (см. рис. 149, а), длительностью импульса tи, длительностями фронта tф, спада tс, снижением вершины Δ А, а также мощностью в импульсе Р и.

Амплитуда однополярного импульса характеризуется величиной (размахом) напряжения или тока от нуля до максимального значения импульса данной формы. В двустороннем импульсе величина от вершины положительного до вершины отрицательного импульса называется полным размахом импульса (полной амплитудой Aп).

Длительность импульса tп — интервал времени, в течение которого ток или напряжение действует на электрическую цепь. В реальных схемах искажается форма импульсов, поэтому длительность определяют на уровне 0,1A и реже по основанию импульса. Активную длительность импульса tи.a измеряют на уровне 0,5 А .

Рис. 150. Формы импульсов:

а — прямоугольная, б — трапецеидальная, в — колоколообразная, е — треугольная, д — экспоненциальная

Длительность фронта tф и спада t c оценивается интервалом времени, в течение которого амплитуда импульса нарастает от 0,1 до 0,9 своего максимального значения и падает от 0,9A до 0,1А . В большинстве случаев желательно иметь минимальные tф и t o.

Снижение вершины Δ А практически не должно превышать (0,01--0,05) А .

Мощность в импульсе характеризуется отношением энергии W, выделенной в цепи при прохождении импульса, к его длительности tи:

Импульсный сигнал характеризуется рядом параметров. Основные параметры импульса прямоугольной формы показаны на рис. 7.1, д.

Характерными участками импульса являются фронт, длительность tф которого определяется от момента времени, когда сигнал достигает уровня 0,1 максимального значения (амплитуды) Um до момента времени, когда сигнал достигает значения 0,9Um, срез (задний фронт), длительность tс которого отсчитывается от уровня 0,9Um до уровня 0,1Um и вершина (плоская часть), длительность которой определяется промежутком времени когда сигнал изменяется в диапазоне

Длительность импульса tи определяется на уровне 0,5Um. Длительности tф и tс обычно составляют доли процента от tи. Чем меньше tф и tс по сравнении с tи, тем меньше отличие сигнала от идеального импульса прямоугольной формы.

Параметрами последовательности импульсов (см. рис. 7.1, а) являются период повторения (частота повторения), длительность импульса, длительность паузы, коэффициент заполнения и скважность.

Периодом повторения импульсов Т называют интервал времени между одинаковыми точками двух соседних импульсов (например, между началами импульсов). Величину, обратную периоду повторения импульсов, называют частотой повторения импульсов:

Длительностью паузы tп называют интервал времени между окончанием одного и началом следующего импульса: tп = Т – tи.

Коэффициент заполнения импульсов g характеризуется отношением длительности импульса к периоду следования импульсов: g = tи/Т.

Величину, обратную коэффициенту заполнения, называют скважностью импульсов: q = T/tи = 1/g.

Ключевой режим работы биполярных транзисторов

Отличительной особенностью импульсных схем является широкое применение в нихэлектронных ключей. Через идеальный разомкнутый ключ ток не протекает. Напряжение на идеальном замкнутом ключе равно нулю.

Наибольшее применение находят транзисторные каскады, в которых транзистор работает в ключевом режиме. Транзистор в каскаде может быть включен по схеме ОБ, ОЭ и ОК. Наибольшее распространение получила схема ОЭ.

Схема транзисторного ключа на транзисторе типа n-p-n, включенном по схеме ОЭ, показана на рис. 7.2, а. Транзистор VT в схеме выполняет функцию ключа в последовательной цепи с резистором Rк и источником питания Ек. Управление ключем осуществляют по входной (базовой) цепи транзистора от источника входного напряжения Uвх через резистор Rб, преобразующий входное напряжение во входной ток Iб.

Статические характеристики транзисторного ключа


Процессы в схеме проанализируем графоаналитическим методом, основанном на построении линии нагрузки по постоянному току в осях Iк – Uкэ, совмещенной с выходными характеристиками транзистора (рис. 85, б), с учетом входной характеристики (рис. 7.2, в). Линия нагрузки описывается уравнением Uкэ= Ек - IкRк и проводится так же, как и для усилительного каскада. Точки пересечения линии нагрузки с вольтамперными характеристиками транзистора определяют напряжения на элементах и ток в последовательной цепи.

В ключевом режиме транзистор может находиться в двух основных состояниях.

Режим отсечки создается путем подачи на вход ключа напряжения Uвх запирающей полярности (в данном случае полярность показана на рис. 7.2, а без скобок). Под действием этого напряжения эмиттерный переход транзистора запирается (Uбэ * = (b+1) Iко, где b - коэффициент усиления транзистора. Однако Iко * - это сквозной ток транзистора при отсутствии резистора между эмиттером и базой. При включении такого резистора (в данном случае Rб) тепловой ток значительно снижается.

Мощность, рассеиваемая на транзисторе в статическом режиме (мощность потерь) в состоянии отсечки Ротс равна

При умеренных температурах и невысоких напряжениях Ротс мала и в расчетах может не учитываться.

Необходимый ток базы, соответствующий открытому состоянию транзистора, найдем, постепенно увеличивая ток базы от нуля до тех пор, пока сохраняется известная пропорциональная зависимость между Iб и Iк (режим усиления)

где DUкэ откр – остаточное напряжение на транзисторе в открытом состоянии.

Остаточное напряжение на транзисторе в схеме ключа должно быть минимальным. В зависимости от типа транзистора и уровня тока DUкэ откр лежит в пределах 0,1 – 1,5 В. Вследствие относительно малого остаточного напряжения по сравнению с Ек расчет тока открытого транзистора производят по формуле

С учетом (7.2) граничное значение тока базы Iб гр открытого транзистора равно

где B - статический коэффициент усиления транзистора для большого сигнала (при большом токе и малом напряжении B 0, Uбэ 0 (см. рис. 7.2, б, в).

В активном режиме (между точками МЗ и Мо) DUкэ откр Uбэ > 0, поэтому Uкб = Uкэ – Uбэ = Ек – Uбэ > 0 (см. рис. 7.2, б, в).

В граничном режиме (в точке Мо) Uкэ = DUкэ откр, Uбэ = DUкэ откр, поэтому Uкб = Uкэ – Uбэ = 0.

В режиме насыщения (в точке Мнас) Uкэ = DUкэ нас Uбэ3=DUкэ откр, поэтому Uкб = Uкэ – Uбэ = DUкэ нас – DUкэ откр

© 2014-2022 — Студопедия.Нет — Информационный студенческий ресурс. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав (0.009)

Под импульсом понимают кратковременное отклонение напряжения или тока от некоторого постоянного уровня, в частности, от нулевого.

Существует два вида импульсов: видеоимпульсы и радиоимпульсы.

Видеоимпульсы представляют собой кратковременное изменение напряжения или тока в цепи постоянного тока. Видеоимпульсы имеют прямоугольную, трапецеидальную, треугольную, экспоненциальную и колоколообразную формы (рис.15.1).


Рис. 15.1. Идеализированная форма импульсов прямоугольной (а), трапецеидальной (б), треугольной (в), экспоненциальной (г) и колоколо-образной (д) форм.

Следует иметь в виду, что реальные импульсы не имеют формы, строго соответствующей названию. Так, например, прямоугольные импульсы имеют форму, близкую к трапецеидальной, а треугольные – к экспоненциальной.


Рис. 15.2. Двухсторонние (разнополярные) импульсы.

Наиболее часто применяются прямоугольные импульсы.

Радиоимпульсы представляют собой кратковременные посылки синусоидального напряжения или тока. Они снимаются с выхода высокочастотного генератора, который управляется (модулируется) видеоимпульсами. Поэтому форма огибающей радиоимпульсов соответ-ствует форме модулирующих видеоимпульсов (рис. 15.3).


Рис. 15.3. Виды радиоимпульсов прямоугольной (а), трапецеидальной (б), треугольной (в), экспоненциальной (г, д) форм.

Введём понятие об основных параметрах импульса на примере реального прямоугольного импульса. Как показано на рис. 15.4 такие импульсы имеют передний фронт, срез (задний фронт) и плоскую вершину (участок импульса между фронтами). На рисунке показан также спад плоской вершины (∆U) и как следствие небольшой выброс напряжения. Параметрами реального импульса являются: амплитуда импульса, его длительность и крутизна фронтов, а также мощность в импульсе.


Рис. 15.4. Импульс напряжения прямоугольной формы.

Амплитуда импульса – это наибольшее значение напряжения или тока. Амплитуда напряжения или тока выражается в вольтах, киловольтах, милливольтах, микровольтах или амперах, миллиамперах, микроамперах.

Длительность импульса. За активную длительность импульса принимают промежуток времени, измеренный на уровне, соответствую-щем половине амплитуды. Иногда длительность импульса определяют на уровне 0,1 (0,1 или по основанию импульса. В дальнейшем, если это не оговорено, длительность импульса будет определяться по основанию и обозначаться . Длительность импульса выражается в единицах времени: секундах, миллисекундах, микросекундах и нано-секундах.

Длительность и крутизна фронта (спада) импульса. Длительность переднего фронта импульса определяется временем нарастания импульса, а длительность среза – временем спада импульса. Наиболее часто пользуются понятием активной длительности фронта , за которую принимают время нарастания импульса от 0,1 до 0,9 . Аналогично, длительность среза – время спада импульса от 0,9 до 0,1 .

Обычно длительность и составляет единицы процента от . Чем меньше и по сравнению с длительностью импульса, тем больше форма импульса приближается к прямоугольной. Иногда, вместо и фронты импульса характеризуют скоростью нарастания (спада). Эту величину называют крутизной фронта (спада) S и выражают в вольтах в секунду. Для прямоугольного импульса приближённо:


S = (15.1)

Мощность в импульсе. Энергия W импульса отнесённая к его длительности определяет мощность в импульсе:

= (15.2)

Эта мощность выражается в ваттах, киловаттах, мегаваттах.

2. Параметры импульсных последовательностей.

Импульсы, повторяющиеся через равные промежутки времени, образуют периодическую последовательность. Такая последовательность, параметры которой изменяются в соответствии с передаваемой инфор-мацией, является сигналом.


Кроме параметров, присущих одиночному импульсу, импульсная последовательность характеризуется дополнительными параметрами: периодом повторения импульсов, частотой повторения импульсов, коэффициентом заполнения, скважностью импульсов, а также средним значением мощности импульсного колебания .





Период и частота повторения импульсов. Промежуток времени между началом двух соседних однополярных импульсов называют периодом повторения (следования) импульсов. Он выражается в единицах времени: секундах, миллисекундах, микросекундах. Величину, обратную периоду повторения, называют частотой повторения (следо-вания) импульсов. Частота повторения импульсов определяет количество периодов в течение одной секунды и выражается в герцах, килогерцах, мегагерцах (рис. 15.5).


Рис. 15.5. Последовательность треугольных импульсов.


Коэффициент заполнения и скважность импульсов. Часть периода Т занимает пауза – это отрезок времени между окончанием и началом двух соседних импульсов, т.е.:

= - (15.3)

Отношение длительности импульса к периоду повторения называют коэффициентом заполнения:


γ = (15.4)

Коэффициент заполнения – величина безразмерная меньше единицы.

Величину обратную коэффициенту заполнения называют скважностью импульсов:

q = = (15.5)

Скважность величина безразмерная больше единицы.

Среднее значение напряжения (тока) импульсного колебания. При определении среднего за период значения напряжения (тока) импульсного колебания ( ), напряжение или ток распределяют рав-номерно на весь период так, чтобы площадь прямоугольника была равна площади импульса .

Так как для прямоугольного импульса:

= (15.6)

и = = γ = (15.7)

т.е. среднее значение напряжения (тока) прямоугольного импульсного колебания в q раз меньше амплитудного.

Средняя мощность . Энергия W импульса, отнесённая к периоду импульсов определяет среднюю мощность импульса:

= (15.8)

Сравнивая выражения и , получим:

= (15.9)

= = q (15.10)

= = (15.11)

Т.е. средняя мощность и мощность в импульсе отличаются в q раз. Отсюда следует, что мощность в импульсе, которую обеспечивает генератор, может в q раз превосходить среднюю мощность генератора.

Под импульсом понимают кратковременное отклонение напряжения или тока от некоторого постоянного уровня, в частности, от нулевого.

Существует два вида импульсов: видеоимпульсы и радиоимпульсы.

Видеоимпульсы представляют собой кратковременное изменение напряжения или тока в цепи постоянного тока. Видеоимпульсы имеют прямоугольную, трапецеидальную, треугольную, экспоненциальную и колоколообразную формы (рис.15.1).


Рис. 15.1. Идеализированная форма импульсов прямоугольной (а), трапецеидальной (б), треугольной (в), экспоненциальной (г) и колоколо-образной (д) форм.

Следует иметь в виду, что реальные импульсы не имеют формы, строго соответствующей названию. Так, например, прямоугольные импульсы имеют форму, близкую к трапецеидальной, а треугольные – к экспоненциальной.


Рис. 15.2. Двухсторонние (разнополярные) импульсы.

Наиболее часто применяются прямоугольные импульсы.

Радиоимпульсы представляют собой кратковременные посылки синусоидального напряжения или тока. Они снимаются с выхода высокочастотного генератора, который управляется (модулируется) видеоимпульсами. Поэтому форма огибающей радиоимпульсов соответ-ствует форме модулирующих видеоимпульсов (рис. 15.3).


Рис. 15.3. Виды радиоимпульсов прямоугольной (а), трапецеидальной (б), треугольной (в), экспоненциальной (г, д) форм.

Введём понятие об основных параметрах импульса на примере реального прямоугольного импульса. Как показано на рис. 15.4 такие импульсы имеют передний фронт, срез (задний фронт) и плоскую вершину (участок импульса между фронтами). На рисунке показан также спад плоской вершины (∆U) и как следствие небольшой выброс напряжения. Параметрами реального импульса являются: амплитуда импульса, его длительность и крутизна фронтов, а также мощность в импульсе.


Рис. 15.4. Импульс напряжения прямоугольной формы.

Амплитуда импульса – это наибольшее значение напряжения или тока. Амплитуда напряжения или тока выражается в вольтах, киловольтах, милливольтах, микровольтах или амперах, миллиамперах, микроамперах.

Длительность импульса. За активную длительность импульса принимают промежуток времени, измеренный на уровне, соответствую-щем половине амплитуды. Иногда длительность импульса определяют на уровне 0,1 (0,1 или по основанию импульса. В дальнейшем, если это не оговорено, длительность импульса будет определяться по основанию и обозначаться . Длительность импульса выражается в единицах времени: секундах, миллисекундах, микросекундах и нано-секундах.

Длительность и крутизна фронта (спада) импульса. Длительность переднего фронта импульса определяется временем нарастания импульса, а длительность среза – временем спада импульса. Наиболее часто пользуются понятием активной длительности фронта , за которую принимают время нарастания импульса от 0,1 до 0,9 . Аналогично, длительность среза – время спада импульса от 0,9 до 0,1 .

Обычно длительность и составляет единицы процента от . Чем меньше и по сравнению с длительностью импульса, тем больше форма импульса приближается к прямоугольной. Иногда, вместо и фронты импульса характеризуют скоростью нарастания (спада). Эту величину называют крутизной фронта (спада) S и выражают в вольтах в секунду. Для прямоугольного импульса приближённо:


S = (15.1)

Мощность в импульсе. Энергия W импульса отнесённая к его длительности определяет мощность в импульсе:

= (15.2)

Эта мощность выражается в ваттах, киловаттах, мегаваттах.

2. Параметры импульсных последовательностей.

Импульсы, повторяющиеся через равные промежутки времени, образуют периодическую последовательность. Такая последовательность, параметры которой изменяются в соответствии с передаваемой инфор-мацией, является сигналом.


Кроме параметров, присущих одиночному импульсу, импульсная последовательность характеризуется дополнительными параметрами: периодом повторения импульсов, частотой повторения импульсов, коэффициентом заполнения, скважностью импульсов, а также средним значением мощности импульсного колебания .


Период и частота повторения импульсов. Промежуток времени между началом двух соседних однополярных импульсов называют периодом повторения (следования) импульсов. Он выражается в единицах времени: секундах, миллисекундах, микросекундах. Величину, обратную периоду повторения, называют частотой повторения (следо-вания) импульсов. Частота повторения импульсов определяет количество периодов в течение одной секунды и выражается в герцах, килогерцах, мегагерцах (рис. 15.5).


Рис. 15.5. Последовательность треугольных импульсов.


Коэффициент заполнения и скважность импульсов. Часть периода Т занимает пауза – это отрезок времени между окончанием и началом двух соседних импульсов, т.е.:

= - (15.3)

Отношение длительности импульса к периоду повторения называют коэффициентом заполнения:


γ = (15.4)

Коэффициент заполнения – величина безразмерная меньше единицы.

Величину обратную коэффициенту заполнения называют скважностью импульсов:

q = = (15.5)

Скважность величина безразмерная больше единицы.

Среднее значение напряжения (тока) импульсного колебания. При определении среднего за период значения напряжения (тока) импульсного колебания ( ), напряжение или ток распределяют рав-номерно на весь период так, чтобы площадь прямоугольника была равна площади импульса .

Так как для прямоугольного импульса:

= (15.6)

и = = γ = (15.7)

т.е. среднее значение напряжения (тока) прямоугольного импульсного колебания в q раз меньше амплитудного.

Средняя мощность . Энергия W импульса, отнесённая к периоду импульсов определяет среднюю мощность импульса:

= (15.8)

Сравнивая выражения и , получим:

= (15.9)

= = q (15.10)

= = (15.11)

Т.е. средняя мощность и мощность в импульсе отличаются в q раз. Отсюда следует, что мощность в импульсе, которую обеспечивает генератор, может в q раз превосходить среднюю мощность генератора.

Если длительность tu всех импульсов, входящих в состав последовательности, и всех пауз tn постоянна в течение времени, то она называется периодической.

Важным параметром периодического импульсного процесса является скважность импульсов S. Скважность импульсов – это отношение периода следования к длительности импульса, рассчитывается по формуле:

Эффективность S при управлении устройства достигается при стабильной частоте сигнала. Иногда используют обратную величину D – коэффициент заполнения, рассчитывается по формуле:

При равенстве tu и tn скважность равна 2, и сигнал называется меандром. S и D – безразмерные величины, так как время делится на время. В цифровых устройствах применяются импульсы различной формы. Формой импульса называется графическое изображение закона изменения импульсного напряжения во времени. На рис. ниже показаны формы сигналов:

  • а – прямоугольная,
  • б – трапецеидальная,
  • в – экспоненциальная,
  • г – колокольная,
  • д – ступенчатая,
  • е – пилообразная.



Виды импульсных сигналов

Техническая характеристика формы импульсов связана с количественной оценкой основных параметров импульса, свойств отдельных его участков, которые играют разную роль при воздействии импульса на устройство. На рис. выше изображены идеализированные формы импульса. Из-за переходных процессов в устройствах (формирования и усиления импульсов) существует реальная форма, например, прямоугольного импульса (рис. ниже).



Реальная форма импульса

Основные параметры импульса – это:

  • l Размах импульса – Um,
  • l Длительность импульса – tи,
  • l Длительность переднего фронта – tф,
  • l Длительность заднего фронта – tсп,
  • l Спад вершины – ΔU,
  • l Размах выброса заднего фронта – Um обр,
  • l Длительность выброса заднего фронта – tи обр.

Указанные величины считываются между уровнями 0.1 и 0.9 от амплитуды в микросекундах, в зависимости от частоты сигнала. Амплитудные – в вольтах.

Определить параметры импульсного сигнала можно с помощью осциллографа, частотомера или мультиметра.

Виды импульсов и их параметры.

Под импульсом понимают кратковременное отклонение напряжения или тока от некоторого постоянного уровня, в частности, от нулевого.

Существует два вида импульсов: видеоимпульсы и радиоимпульсы.

Видеоимпульсы представляют собой кратковременное изменение напряжения или тока в цепи постоянного тока. Видеоимпульсы имеют прямоугольную, трапецеидальную, треугольную, экспоненциальную и колоколообразную формы (рис.15.1).


Рис. 15.1. Идеализированная форма импульсов прямоугольной (а), трапецеидальной (б), треугольной (в), экспоненциальной (г) и колоколо-образной (д) форм.

Следует иметь в виду, что реальные импульсы не имеют формы, строго соответствующей названию. Так, например, прямоугольные импульсы имеют форму, близкую к трапецеидальной, а треугольные – к экспоненциальной.


Рис. 15.2. Двухсторонние (разнополярные) импульсы.

Наиболее часто применяются прямоугольные импульсы.

Радиоимпульсы представляют собой кратковременные посылки синусоидального напряжения или тока. Они снимаются с выхода высокочастотного генератора, который управляется (модулируется) видеоимпульсами. Поэтому форма огибающей радиоимпульсов соответ-ствует форме модулирующих видеоимпульсов (рис. 15.3).



Рис. 15.3. Виды радиоимпульсов прямоугольной (а), трапецеидальной (б), треугольной (в), экспоненциальной (г, д) форм.

Введём понятие об основных параметрах импульса на примере реального прямоугольного импульса. Как показано на рис. 15.4 такие импульсы имеют передний фронт, срез (задний фронт) и плоскую вершину (участок импульса между фронтами). На рисунке показан также спад плоской вершины (∆U) и как следствие небольшой выброс напряжения. Параметрами реального импульса являются: амплитуда импульса, его длительность и крутизна фронтов, а также мощность в импульсе.


Рис. 15.4. Импульс напряжения прямоугольной формы.

Амплитуда импульса

– это наибольшее значение напряжения или тока. Амплитуда напряжения или тока выражается в вольтах, киловольтах, милливольтах, микровольтах или амперах, миллиамперах, микроамперах.

Длительность импульса

. За активную длительность импульса принимают промежуток времени, измеренный на уровне, соответствую-щем половине амплитуды. Иногда длительность импульса определяют на уровне 0,1 (0,1 или по основанию импульса. В дальнейшем, если это не оговорено, длительность импульса будет определяться по основанию и обозначаться . Длительность импульса выражается в единицах времени: секундах, миллисекундах, микросекундах и нано-секундах.

Длительность и крутизна фронта (спада) импульса

. Длительность переднего фронта импульса определяется временем нарастания импульса, а длительность среза – временем спада импульса. Наиболее часто пользуются понятием активной длительности фронта , за которую принимают время нарастания импульса от 0,1 до 0,9 . Аналогично, длительность среза – время спада импульса от 0,9 до 0,1 .

Обычно длительность и составляет единицы процента от . Чем меньше и по сравнению с длительностью импульса, тем больше форма импульса приближается к прямоугольной. Иногда, вместо и фронты импульса характеризуют скоростью нарастания (спада). Эту величину называют крутизной фронта (спада) S

и выражают в вольтах в секунду. Для прямоугольного импульса приближённо:

Мощность в импульсе

. Энергия W импульса отнесённая к его длительности определяет мощность в импульсе:

Эта мощность выражается в ваттах, киловаттах, мегаваттах.

2. Параметры импульсных последовательностей.

Импульсы, повторяющиеся через равные промежутки времени, образуют периодическую последовательность. Такая последовательность, параметры которой изменяются в соответствии с передаваемой инфор-мацией, является сигналом.


Кроме параметров, присущих одиночному импульсу, импульсная последовательность характеризуется дополнительными параметрами: периодом повторения импульсов, частотой повторения импульсов, коэффициентом заполнения, скважностью импульсов, а также средним значением мощности импульсного колебания .

Период и частота повторения импульсов

. Промежуток времени между началом двух соседних однополярных импульсов называют периодом повторения (следования) импульсов. Он выражается в единицах времени: секундах, миллисекундах, микросекундах. Величину, обратную периоду повторения, называют частотой повторения (следо-вания) импульсов. Частота повторения импульсов определяет количество периодов в течение одной секунды и выражается в герцах, килогерцах, мегагерцах (рис. 15.5).


Рис. 15.5. Последовательность треугольных импульсов.

Коэффициент заполнения и скважность импульсов

. Часть периода Т занимает пауза – это отрезок времени между окончанием и началом двух соседних импульсов, т.е.:

Отношение длительности импульса к периоду повторения называют коэффициентом заполнения:

Коэффициент заполнения – величина безразмерная меньше единицы.

Величину обратную коэффициенту заполнения называют скважностью импульсов:

Скважность величина безразмерная больше единицы.

Среднее значение напряжения (тока) импульсного колебания

. При определении среднего за период значения напряжения (тока) импульсного колебания ( ), напряжение или ток распределяют рав-номерно на весь период так, чтобы площадь прямоугольника была равна площади импульса .

Так как для прямоугольного импульса:

т.е. среднее значение напряжения (тока) прямоугольного импульсного колебания в q раз меньше амплитудного.

Средняя мощность

. Энергия W импульса, отнесённая к периоду импульсов определяет среднюю мощность импульса:

Сравнивая выражения и , получим:

Т.е. средняя мощность и мощность в импульсе отличаются в q раз. Отсюда следует, что мощность в импульсе, которую обеспечивает генератор, может в q раз превосходить среднюю мощность генератора.

Управление скважностью

Блокинг генератор: принцип работы

С помощью цифровых сигналов происходит управление разнообразными устройствами. Первое применение такого управления использовалось при передаче информации кодом Морзе. Сигнал передаётся короткими и длинными импульсами. Каждой букве соответствует определённый набор точек и тире. Сегодня этот метод управления используется для ШИМ-управления.

При изменении D (коэффициент заполнения) от 0 до 1 добиваются нужного напряжения на выходе электронного устройства. Таким образом, можно управлять оборотами двигателя, освещением, яркостью дисплея и т.д. При формировании прямоугольных импульсов используются специально разработанные микросхемы, например, NE555, NL494, КР1006ВИ1, IR2153, и микроконтроллеры: Arduino, AVR, SG2525A.

Для обеспечения надёжной работы управляемых устройств к параметрам импульсного сигнала предъявляются жестокие требования по их стабильности. Это достигается применением кварцевого генератора и хорошей переходной характеристикой схемы формирования управляющих импульсов.

И́МПУЛЬС ЭЛЕКТРИ́ЧЕСКИЙ

Рис. 1. Электрические импульсы разной формы: а – прямоугольный; б – трапецеидальный; в – экспоненциальный; г – колоколообразный; д – радиоимпульс; A – амплитуда; τи – длительность импульса; τиа – длит…

И́МПУЛЬС ЭЛЕКТРИ́ЧЕСКИЙ, крат­ко­вре­мен­ное скач­ко­об­раз­ное из­ме­не­ние элек­трич. на­пря­же­ния или си­лы то­ка. И. э. то­ка или на­пря­же­ния (пре­им. од­ной по­ляр­но­сти), имею­щие по­сто­ян­ную со­став­ляю­щую и не со­дер­жа­щие ВЧ-ко­ле­ба­ний, на­зы­ва­ют­ся ви­део­им­пуль­са­ми. По ха­рак­те­ру из­ме­не­ния во вре­ме­ни раз­ли­ча­ют ви­део­им­пуль­сы пря­мо­уголь­ной, пи­ло­об­раз­ной, тра­пе­цеи­даль­ной, ко­ло­ко­ло­об­раз­ной, экс­по­нен­ци­аль­ной и др. фор­мы (рис. 1, а–г). Ре­аль­ный ви­део­им­пульс мо­жет иметь до­воль­но слож­ную фор­му (рис. 2), ко­то­рая ха­рак­те­ри­зу­ет­ся ам­пли­ту­дой $A$, дли­тель­но­стью τи (от­счи­ты­ва­ет­ся на за­ра­нее обу­слов­лен­ном уров­не, напр. $0,1\, A$ или $0,5\, A$), дли­тель­но­стью фрон­та τф и спа­да τс (от­счи­ты­ва­ют­ся ме­ж­ду уров­ня­ми $0,1\, A$ и $0,9\, A$), ско­сом вер­ши­ны $ΔA$ (вы­ра­жа­ет­ся в про­цен­тах от $A$). Наи­бо­лее ши­ро­ко ис­поль­зу­ют­ся пря­мо­уголь­ные ви­део­им­пуль­сы, на ос­но­ве ко­то­рых фор­ми­ру­ют­ся син­хро­ни­зи­рую­щие, управ­ляю­щие и ин­фор­ма­ци­он­ные сиг­на­лы в вы­чис­лит. тех­ни­ке, ра­дио­ло­ка­ции, те­ле­ви­де­нии, циф­ро­вых сис­те­мах пе­ре­да­чи и об­ра­бот­ки ин­фор­ма­ции и др. Пи­ло­об­раз­ные и экс­по­нен­ци­аль­ные ви­део­им­пуль­сы при­ме­ня­ют­ся, напр., в сис­те­мах раз­вёрт­ки те­ле­ви­зо­ров, ра­дио­ло­ка­ци­он­ных ин­ди­ка­то­ров, ос­цил­ло­гра­фов, а так­же при фор­ми­ро­ва­нии слож­ных ра­дио­ло­ка­ци­он­ных сиг­на­лов с внут­ри­им­пульс­ной час­тот­ной мо­ду­ля­ци­ей. Дли­тель­ность ви­део­им­пуль­сов со­став­ля­ет от до­лей се­кун­ды до де­ся­тых до­лей на­но­се­кун­ды.

Рис. 2. Видеоимпульс и его основные характеристики: A – амплитуда; a – вершина; ΔA – скос вершины; b – хвост; τф – длительность фронта; τи – длительно…

По­ми­мо оди­ноч­ных и не­ре­гу­ляр­но сле­дую­щих во вре­ме­ни по­то­ков И. э. на прак­ти­ке ис­поль­зу­ют пе­рио­дич. по­сле­до­ва­тель­но­сти, ко­то­рые до­пол­ни­тель­но ха­рак­те­ри­зу­ют пе­рио­дом $T$ или час­то­той по­вто­ре­ния $f = T^$. Важ­ным па­ра­мет­ром пе­рио­дич. по­сле­до­ва­тель­но­сти И. э. яв­ля­ет­ся скваж­ность (от­но­ше­ние пе­рио­да по­вто­ре­ния им­пуль­сов к их дли­тель­но­сти). По час­тот­но­му рас­пре­де­ле­нию И. э. ха­рак­те­ри­зу­ют­ся спек­тром, ко­то­рый по­лу­ча­ет­ся в ре­зуль­та­те раз­ло­же­ния вре­менно́й функ­ции, вы­ра­жаю­щей И. э., в ряд Фу­рье (для пе­рио­дич. по­сле­до­ватель­но­сти оди­на­ко­вых им­пуль­сов) или ин­те­грал Фу­рье (для оди­ноч­ных им­пуль­сов).

И. э., пред­став­ляю­щие со­бой ог­ра­ни­чен­ные во вре­ме­ни (пре­ры­ви­стые) ВЧ- или СВЧ-ко­ле­ба­ния, оги­баю­щая ко­то­рых име­ет фор­му ви­део­им­пуль­са (рис. 1, д), на­зы­ва­ют­ся ра­дио­им­пуль­са­ми. Дли­тель­ность и ам­пли­ту­да ра­дио­им­пуль­сов со­от­вет­ст­ву­ют па­ра­мет­рам мо­ду­ли­рую­щих ви­део­им­пуль­сов; до­пол­нит. па­ра­мет­ром яв­ля­ет­ся не­су­щая час­то­та. Ра­дио­им­пуль­сы ис­поль­зу­ют гл. обр. в уст­рой­ст­вах ра­дио­тех­ни­ки и тех­ни­ки свя­зи; их дли­тель­ность на­хо­дит­ся в пре­де­лах от до­лей се­кун­ды до не­сколь­ких на­но­се­кунд.

Видео



Кофе капсульный Nescafe Dolce Gusto Капучино, 3 упаковки по 16 капсул



Кофе в капсулах Nescafe Dolce Gusto Cappuccino, 8 порций (16 капсул)

Читайте также: