Генераторы импульсных (релаксационных) электрических колебаний.

Аппараты электростимуляции - генераторы кратковременных импульсов. Импульсные генераторы это радиотехнические устройства, создающие электрические импульсы (напряжения или тока). Медицинские аппараты - генераторы непрерывных и импульсных низкочастотных электромагнитных колебаний - объединяют две большие группы устройств, которые трудно четко различить, - стимуляторы и аппараты физиотерапии.

Импульсные генераторы классифицируются по способу их возбуждения. Генератор с самовозбуждением (автоколебательный генератор импульсов) содержит элементы положительной обратной связи, приводящие к тому, что в схеме такого генератора возникают колебания без воздействия извне. Частота следования импульсов в таком генераторе зависит от параметров элементов времязадающих цепей схемы.

Вторым типом генераторов импульсов являются ждущие генераторы. Они создают только один импульс в ответ на запускающий (входной) импульс. Если входной импульс не поступает, режим ожидания может продолжаться сколь угодно долго.

Дифференцирующая и интегрирующая цепи: принципиальная схема, зависимость формы выходного импульса от длительности входного и постоянной времени цепи.

Простейшая дифференцирующая цепь (А) состоит из последовательно включенного конденсатора С и параллельно включенного резистора R. Если на вход цепи подан прямоугольный импульс напряжения (U_вх = const), то напряжение на выходе U_вых = I_cR, то есть повторяет по форме экспоненциальные импульсы при заряде и разряде конденсатора:

U_вых

U_вых

t

Форма импульса на выходе будет зависеть от соотношения постоянной времени  цепи и длительности импульса t_и. При   t_и конденсатор заряжается в начале импульса и разряжается в его конце, на выходе получаются два кратковременных остроконечных импульса противоположного знака (1). При   t_и конденсатор успевает зарядиться только частично и импульс на выходе принимает форму, показанную выше на схеме (2).

Простейшая интегрирующая цепь (Б) содержит последовательно включенный резистор R и параллельно включенный конденсатор С. Если на вход цепи подан прямоугольный импульс напряжения (U_вх = const), то напряжение на выходе U_вых является напряжение на пластинах конденсатора, которое при заряде имеет экспоненциально нарастающую и при разряде экспоненциально спадающую форму (1).

U

U_вых

t_n

Такие импульсы применяются, например, при электростимуляции. При достаточно большой постоянной времени нарастание выходного импульса происходит по начальной части экспоненты (пунктирная линия), которая приближается к прямой линии - касательной к кривой в начальной точке (2). Угол наклона этой линии (tg) можно найти как производную от уравнения заряда конденсатора:

При t = 0 . Тогда U_вых = .

Этот случай называется идеальным интегрированием.

Названия дифференцирующая или интегрирующая цепи связаны с тем, что при подаче на вход напряжения, изменяющегося от времени как некоторая функция U = f(t), напряжение на выходе будет меняться приблизительно как её производная или как интеграл от этой функции.