Глава 9

ОСНОВЫ ИМПУЛЬСНОЙ ТЕХНИКИ

9.1. Электрические импульсы и их параметры

Колебания, отличающиеся по форме от гармонических, обычно

называют несинусоидальными или релаксационными (от лат.

Relaxatio, что означает уменьшение или ослабление какой-либо ве-

личины). Для них характерны резкие изменения скорости нараста-

нияилиубываниянапряжения итока. Онипредставляют собойим-

пульсные сигналы.

Виды и форма импульсных сигналов. Импульсный сигнал может

состоять из одного или серии импульсов. Различают два вида им-

пульсных сигналов: видеоимпульсы (рис. 9.1, а), представляющие

а

б

в

г

д

е

Рис. 9.1. Электрический импульс и его параметры (а), радиоимпульс (б),

формы импульсов (в — е).

202

Интегрирующая цепочка RC

Интегрирующей называют цепь (рис. 9.3), у которой выходное

напряжение пропорционально интегралу входного напряжения.

Рис. 9.3. Интегрирующая цепь и диаграммы напряжений в ней

Интегрирующаяцепьслужитдляформированияизкороткихбо-

лее длительных импульсов. Чаще используется RC-цепь, но в отли-

чие от дифференцирующей цепи выходной сигнал снимается не с

резистора, а с конденсатора.

В момент подачи входного импульса выходное напряжение рав-

но0, т.к. конденсаторнаходитсявразряженномсостоянии. Помере

заряда конденсатора напряжение на выходе возрастает и, если по-

зволяет длительность входного импульса, амплитуда выходного

импульса становится равной амплитуде входного импульса.

Для данной цепочки резистор и конденсатор подбираются та-

ким образом, чтобы выполнялось следующее условие:

τ >> tи.вх.

(9.12)

Длительность выходного импульса такой цепи

t вых = 3 RC + tвх.

(9.13)

Ограничители

Ограничителями называют устройства, пропускающие на выход

часть входного напряжения, расположенную выше или ниже так

называемого уровня ограничения напряжения. Под уровнем огра-

ничениянапряженияпонимаютопределенноезначениенапряжения

(положительного, отрицательного или нулевого), по отношению к

которомуограничительобладаетспособностьюпропускатьимпуль-

206

сы соответствующего знака и амплитуды. Различают ограничение

двустороннее, снизуисверху. Приограниченииснизунавыходпро-

пускается та часть входного напряжения, которая расположена

выше уровня ограничения; при ограничении сверху пропускается

часть входного напряжения, расположенная ниже уровня ограни-

чения; придвустороннемограничениипропускаетсявходноенапря-

жение, уменьшенное по амплитудам сверху и снизу.

Простейшими ограничителями являются диодные параллельно-

гоипоследовательноготипа. Последовательныйограничительсни-

зу (рис. 9.4, а) пропускает на выход ту часть входного напряжения,

которая способна создать прямой ток в диоде VD (положительный

импульс), апараллельный(рис. 9.4, б) — тучасть, прикоторойдиод

VD запираетсяобратнымнапряжением. Указанныесхемы(рис. 9.4,

а, б) обеспечиваютограничениенапряженияснизунанулевомуров-

не, пропуская на выход только импульсы положительной полярно-

сти. При импульсах отрицательной полярности на входе выходное

напряжение Uвых на выходных зажимах отсутствует, так как в пер-

вом случае (рис. 9.4, а) к диоду приложено обратное напряжение,

диод заперт и ток через резистор Rн не протекает; во втором случае

(рис. 9.4, б) диод VD шунтирует резистор Rн. В обоих случаях не

происходит идеального ограничения снизу и при входных отрица-

Рис. 9.4. Последовательный (а) и параллельный (б) диодные

ограничители снизу

207

тельных импульсах на выходе образуются небольшие отрицатель-

ные импульсы, что объясняется следующим.

В последовательном ограничителе (рис. 9.5, а) наличие отрица-

тельного напряжения на входе сопровождается прохождением об-

ратного тока диода по Rн, что вызывает некоторое снижение на-

пряжениянаIобр Rн навыходе. Эффектограниченияувеличивается

с уменьшением обратного тока диода и уменьшением Rн. Однако

чрезмерное уменьшение сопротивления не допустимо, так как это

увеличивает нагрузку источника Uвх и понижает амплитуду выход-

ного сигнала при положительном импульсе на входе. В параллель-

ном ограничителе (рис. 9.5, б) остаточное напряжение на выходе

приотрицательном напряжении Uвх будетравнопрямомупадению

напряжения на диоде ∆Uпр и практически не зависит от сопротив-

ления нагрузки. При положительном импульсе на входе часть по-

ложительноговходногонапряжениятеряетсяврезистореRогр, пред-

назначенного для защиты диода и источника входного напряже-

ния от чрезмерно большого тока при отрицательном импульсе на

входе. Во избежании понижения амплитуды выходного напряже-

ния необходимо выполнение условия Rн > Rогр. Последовательные

ограничители применяют при низкоомных нагрузках, а параллель-

Рис. 9.5. Последовательный (а) и параллельный (б)

диодные ограничители сверху

208

ные — при высокоомных. Ограничители напряжения в большин-

стве случаев ставят на входе электронных устройств.

Отличие последовательного и параллельного ограничителей

сверхуотограничителейснизусостоиттольковнаправлениивклю-

чения диодов VD, а приведенные диаграммы показывают характер

выходного напряжения по отношению к входному.

Принеобходимостиограничениянауровне, неравномнулю, всхему

диодногоограничителявводятисточниксмещающегонапряженияE.

Комбинированные формирователи импульсов

Комбинированныеформирователиимпульсовсостоятлибоиздиф-

ференцирующихцепейидиодныхограничителей, либоиздифференци-

рующих трансформаторов и диодных ограничителей. Они позволят

формировать однополярные импульсы экспоненциальной формы из

прямоугольногонапряжения. Формированиеоднополярныхимпульсов

при сочетании дифференцирующего трансформатора с последователь-

ным(рис. 9.6, а) илипараллельным(рис. 9.6, б) диоднымиограничителя-

миприведено нарис. 9.6, в, г, д. Схема(см. рис. 9.6, а) обеспечивает на

выходеположительныйимпульснафронтевходногосигнала(см. рис.

Рис. 9.6. Дифференцирующий трансформатор с после-

довательным (а) и параллельным (б) диодным ограни-

чителем, входной прямоугольный импульс (г), выход-

нойимпульснафронте(г) исрезе(д) входногосигнала

209