Вопрос 35: Импульсные процессы и импульсные устройства. Назначение, параметры импульсов, спектр импульсной последовательности.

Электрический импульс – сигнал направления и тока, имеющие значения, отличающие от 0 лишь в течение определенного времени, меньшего, чем длительность переходного про­цесса в системе. Импульсы разнообразной формы, делятся на 2 типа: видеоимпульсы и радиоимпульсы. В импульсной технике имеют дело с видеоимпульсами. Импульсное устройство – это устройство, подвергающееся во время работы воздействию электрических импульсов, или сами вырабатывающие такие импульсы. Импульсы имеют передний, задний фронт, вершину, основание. Скважность импульсных последовательностей – это отношение Q = T / t_{импульс} (0 ÷ ∞). Коэффициент заполнения k_з = 1 / Q = t_{импульс} / T (0÷1).

Основные параметры:

0.9

∆А

А

0.1

t_ф t_и t_с U_выб

А – высота (амплитуда) импульса.

t_и – длительность импульса

t_ф – время восстановления (нарастание фронта) – 0.1 ÷ 0.9 А

t_с – длительность среза

U_выб –выброс импульса

Любая периодическая последовательность импульсов произвольной формы может быть представлена в виде ряда Фурье, т.е. в виде суммы гармонических колебаний, имеющие различные амплитуды и частоты, кратные частоте f₀.

u (t) = A₀ + A₁cos (ω₀ – φ₁) + A₂cos (ω₀ – φ₂) +…+ A_n cos (ω₀ – φ_n) – спектр

ω ₀ = 1 / 2π f₀, φ – фаза неделимых гармоник. Если последовательность гармоническая, то спектр линейчатый.

A / A₀

^{f 0=1/T 2f 0 1/tи 2/tи 3/ tи}

Амплитуда гармоник, имеющая f = n / t_и равные 0. С уменьшением t_и (растет смещение точки, спектр обогащается) частоты, амплитуды гармоник которых равны 0, смещаются в стороны высоких частот. При увеличении t_и спектр сужается. При t → 0 спектр стано­вится бесконечным. При увеличении частоты f₀ амплитуды гармоник возрастают, оги­бающая спектра сохраняет форму, а расстояние между спектральными линями увеличива­ется. В том же диапазоне частот гармоник меньше. А с уменьшением f₀ – гармоник гуще, уменьшение амплитуды, расстояние между линиями меньше, спектр обогащается. При f₀ → 0 спектр из линейчатого превращается в сплошной. Энергия импульсов равна сумме энергии всех гармоник. Основная часть энергии в низко­частотной части спектра. Так, для прямоугольных спектров 95 % энергии в диапазоне час­тот от 0 до f_гр = 2 / t_и. Поэтому вводят понятие «активная часть спектра» – от 0 до f_гр (для определения нужной полосы пропускания частот). Импульсное устройство можно разделить на следующие группы:

• Электрические цепи, обеспечивающие неискаженную передачу импульсов (импульс­ные трансформаторы, кабели, искусственные длинные линии).

• Простейшие формирующие цепи (укорачивающие цепи, дифференцирующие, интегри­рующие цепи, ограничители).

• Импульсные устройства (видеоусилители) – широкополосные усилители, способные усиливать импульсы без искажений.

• Нелинейные преобразователи импульсов (электрические ключи, модуляторы, триг­геры, логические элементы).

• Генераторы импульсов (устройство, вырабатывающее импульсы либо их последователь­ности под воздействием внешних источников или самовозбуждения).

• Схемы с запуском, синхронизации, деления частоты.