книги из ГПНТБ / Кузьмич, В. И. Основы импульсной техники учебник

Электрические импульсы различаются по своей форме. На

U

8

I

Рис. 1 Рис. 2

2. Параметры одиночного прямоугольного видеоимпульса

Наиболее часто используемые на практике видеоимпульсы имеют прямоугольную форму. Реальный прямоугольный ви­ деоимпульс (рис. 3) отличается по форме от идеального, при­ веденного на рис. 1.

Основными параметрами, характеризующими прямоуголь­ ный видеоимпульс, являются амплитуда импульса, длитель­ ность импульса, длительность фронтов.

Амплитудой импульса LJт называется наибольшее откло­ нение напряжения от исходного уровня.

Длительностью импульса t„ называется промежуток вре­ мени, в течение которого отклонение напряжения от исходно­ го уровня превышает i,Uт. Уровень на котором измеряет­ ся длительность импульса, оговаривается потому, что трудно

10

определить моменты начали и конца реального импульса. Оычно длительность импульса определяют на уровнях 0,Ой, 0.1 или 0,5 амплитудного значения.

время нарастания потенциала. Длительностью отрицательного фронта г'ф называется время уменьшения потенциала. Дли­

11

тельность фронтов измеряется между уровнями изменения на­

ко обозначены, длительность фронтов измеряется между уров­ нями 0 и Um, rtUm и Um, 0 и (1 - т() Um (рис. 4).

(рис. 3,6). При такой форме импульса длительность отрица­ тельного фронта t~ определяется между уровнями 0,95 Umc

и 0,05 Um, где Uтс — напряжение в конце спада импульса. При наличии обратного выброса напряжения вводятся па­

раметры обратного выброса — амплитуды обратного выбро­ са U тП и длительности обратного выброса fBI)lö (рис. 3,6).

12

15. Параметры периодической последовательности импульсов

Периодическая последовательность импульсов (рис. 5) ха­ рактеризуется дополнительными параметрами.

tu

т

Рис. 5

Периодом следования импульсов Т называется промежуток времени, в течение которого происходит один полный цикл из­ менения напряжения.

Величина, обратная Т, называется частотой следования им­ пульсов F и определяет число импульсов в течение одной се­ кунды:

F = ~y ~ Гц .

Скважностью периодической последовательности импуль­ сов называется отношение периода следования к длительности импульса:

Величина, обратная скажности, называется коэффициентом заполнения последовательности:

Из определений следует, что

Q > 1, К3 < 1 .

13

§ 4, ОСНОВНЫЕ РЕЖИМЫ ЭЛЕКТРОННЫХ ИМПУЛЬСНЫХ УСТРОЙСТВ

Различают два основных режима импульсных устройств — состояния равновесия и переходный процесс.

!. Состояние равновесия

Состоянием равновесия цепи называется состояние, при котором напряжение на элементах и токи в ветвях являются постоянными во времени. Состояние равновесия может быть устойчивым и неустойчивым.

Устойчивое состояние равновесия характерно тем, что ма­ лые изменения напряжений и токов (которые всегда имеются в цепи за счет нестабильности параметров элементов и э.д.с. источников) не нарастают. Система после их воздействия воз­ вращается в свое прежнее равновесное состояние.

При анализе цепи в устойчивом состоянии равновесия не­ обходимо учитывать следующие правила:

1.Для постоянного тока конденсатор представляет собой обрыв цепи. Поэтому при устойчивом равновесии цепи ток че­ рез конденсатор равен нулю.

2.Так как сопротивление индуктивности равно нулю на по­ стоянном токе, то напряжение на индуктивности в состоянии равновесия равно нулю (индуктивность представляет собой короткое замыкание для постоянного тока).

Неустойчивым состоянием равновесия называется состоя­ ние системы (например, электрической цепи), при котором после сколь угодно малого воздействия система уходит из состояния равновесия. Реальная система не может сохранять такое состояние и выходит из него за счет незначительных воз­ действий, всегда имеющихся в системе. Выход из неустойчи­ вого состояния равновесия электрической цепи происходит пу­ тем быстрого изменения напряжений (токов), т. е. скачков в цепи.

2.Переходный процесс в электрической цепи

с одним накопительным элементом

Переходным или неустановившимся режимом в цепи назы­ вается режим перехода из одного состояния равновесия в другое. Переходные процессы связаны с конечным временем накопления и отдачи энергии элементами L и С.

При изучении переходных процессов в электрических цепях для упрощения анализа рассматривают воздействия, изменя­ ющиеся во времени по простейшим законам,

14

Обычно считают, что электрическая величина, воздействую­ щая на цепь, изменяется скачком, по ступенчатому закону.

Переходные процессы в линейных цепях с одним накопи­ тельным элементом при ступенчатом изменении воздействую­ щей величины описываются линейным дифференциальным уравнением первого порядка с постоянными коэффициентами:

гдеЛф X „о— значения переменной до начала переходного про­ цесса и после окончания переходного процесса.

Подставляя начальные условия (3) в уравнение (2), най­ дем

С учетом последнего условия можно уравнение (2) запи­ сать в виде

Г>

Таким образом, выражения (5) и (6) являются решения­ ми уравнения (1) при начальных условиях (3). Они описывают переходный процесс изменения x(t) от Х0 до для случая, когда переменная величина изменяется по экспоненциальному закону с постоянной времени т.

Рассмотрим применение формулы (5) для анализа пере­ ходного процесса заряда конденсатора в цепи, представленной на рис. 6,а. Начальные условия для напряжения на конденса­ торе и резисторе при замыкании ключа (при / = 0) определя­ ются следую'щим образом:

где т —RC — постоянная времени цепи.

16

SJ

напряжения на выходе схемы u r =E 1—Е% т. е. равен скачку напряжения на входе (в точке а). Это и можно трактовать как передачу скачка напряжения конденсатором.

3. Формула длительности временных интервалов при переходном процессе с одним накопительным элементом

Найдем связь между длительностью переходного процесса

18

Поменяв знаки у числителя и знаменателя дроби, уравнение (10) можно переписать в виде

Рис. 8

Формулы (10) и (11) будут использоваться при дальней­ шем изложении для определения длительности временных ин­ тервалов в различных импульсных устройствах.

§ 5. КЛАССИФИКАЦИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ИМПУЛЬСНЫХ УСТРОЙСТВ

1. Основные определения

Электронная импульсная аппаратура состоит из большого количества функциональных устройств, т. е. простейших им­ пульсных устройств, способных выполнить самостоятельную функцию генерирования, формирования или преобразования сигнала.

В курсе «Основы импульсной техники» в основном рассмот­ рены функциональные импульсные устройства. Соединение функциональных устройств и построение импульсной аппара­ туры рассматривается в специальных курсах.

Электронные устройства (в том числе и импульсные) пред­ ставляют собой электрические цени, образованные соединени-

19