Лекція №1. Імпульсна техніка.

Електронні пристрої, які працюють не безперервно, а в перервному дискретному режимі, тривалість якого порівнювальна з тривалістю перехідних процесів, називаються імпульсними.

Імпульсні пристрої використовуються для:

1. формування імпульсів заданої форми, тривалості й полярності, синусоїдальних та іншої форми за допомогою лінійних та нелінійних електричних кіл;

2. генерування імпульсів необхідної форми і параметрів імпульсними релаксаційними генераторами;

3. керування імпульсами, котре зв’язане з визначенням часового положення імпульсів, а також з часовою затримкою імпульсів, їх синхронізацією, рахуванням, розподіленням.

Імпульс - короткочасна зміна напруги в електричному колі від 0 або визначеного рівня U₀ (I₀), тривалість якого порівнювальна або менша тривалості перехідного процесу в цьому колі.

Якщо сигнал триває довше перехідного процесу в електричному колі, то режим його роботи вважається стабільним, а сам сигнал в цьому колі не являється імпульсом.

Імпульси мають різну форму:

Мал. 92. Форми імпульсів.

Відрізняють відеоімпульси, які являють собою короткочасну зміну напруги, та радіоімпульси - короткочасні імпульси високочастотної напруги. Відеоімпульси можуть бути як додатними так і від’ємними.

Мал. 93. Відео імпульси (а) та

радіоімпульси (б).

Iмпульси характеризуються слiдуючими параметрами:

• періодом Т,

• частотою 1/Т = F,

• тривалістю паузи t_n,

• скважністю Т/t_i =q >1,

• коефіцієнтом заповнення імпульсу .

Періодична послідовність імпульсів несе в собі інформацію (часоімпульсне або кількісноімпульсне кодування).

Параметри форми імпульсу:

1 - 2 - фронт,

2 - 3 - вершина,

3 - 4 - зріз.

Мал. 94. Прямокутний імпульс.

Приклад реального імпульсу та його параметри:

Мал. 95. Параметри форми імпульсу.

U_m - амплітуда;

t_i - довжина імпульсу;

t_Ф - довжина фронту імпульсу;

t_C - довжина зрізу імпульсу.

U_m - спад вершини імпульсу.

Амплітудою імпульсу називається найбільша напруга (струм) імпульсного сигналу (від 0,1 до 100В; мА - А). Тривалість імпульсу - від моменту виникнення до моменту зникнення імпульсу.

Тривалість фронту імпульсу визначається часом зростання імпульсу, а тривалість зрізу - часом спадання імпульсу.

Час спаду вершини імпульсу U_m відбувається через недосконалості формувача та генератора імпульсу.

Імпульси формують кола з активними та пасивними елементами. На вхід таких кіл подають синусоїдальну або несинусоїдальну напругу - на виході мають імпульси з заданими параметрами.

Найпростішими лінійними колами є диференцюючі та інтегруючі схеми.

Нелінійні кола - електронні ключі - запобіжники. У складних формах імпульсів використовують нелінійні кола з самозбудженням або зовнішнім запуском.

Ключовий режим праці біполярних транзисторів.

Транзистор в ключовій схемі виконує функцію безконтактного ключа в послідовному колі з резистором R_K та джерелом живлення Е_К.

Схема з ЗЕ.

Мал. 96. Ключова схема.

Можуть бути схеми з ЗЕ, ЗК, ЗБ.

ЗЕ - у цієї схеми збільшенню вхідної напруги відповідає зниження вихідної напруги - інвертуючій ключ.

ЗК - повторюючий ключ.

BF - лінійний або підсилюючий режим.

BF - При цьому при збільшенні вхідного струму пропорційно змінюється вихідний сигнал.

Мал.97..Вольт – амперна характеристика роботи

транзистора у ключовому режимi.

В - I_Бmax = I_бпас. І подальший його зріст не призводить до росту колекторного струму який досягає насичення I_Кнас.

.

В цьому випадку ключ зачинений. Струм в транзисторі визначається тільки параметрами зовнішньої схеми.

Область насичення II. Для збереження теплового режиму I_{К нас} не повинен перевищувати I_{К max} - max допустимий струм колектора.

Область ІІІ - відповідає закритому стану транзистору.

Закритий стан транзистора досягається зміщенням емітерного та колекторного переходів в зворотному напрямку.

Напруга на колекторі запертого транзистора

Якщо , то можна вважати, що .

Головною особливістю ключових режимів (режиму відсічки та режиму насичення) є некеруємість колекторного струму транзистора..

В цьому випадку забезпечується висока стабільність амплітуди імпульсу з доброю формою вершини.

При перевищенні U_КЕпроб відбувається лавиноподiбне розмноження носіїв заряду, відбувається пробій транзистора. Потребує захист транзистору. Використання захисту - недолік даної схеми.