Глава 6. Генераторы импульсов

6.1. Классификация генераторов импульсов

Импульсными генераторами называются устройства, преобразующие энергию источников постоянного напряжения в энергию электрических импульсов.

Для классификации импульсных генераторов можно использовать ряд различных признаков.

В зависимости от формы вырабатываемых импульсов можно выделить:

– генераторы прямоугольных импульсов;

– генераторы линейно изменяющегося напряжения или тока;

– генераторы импульсов специальной формы.

В зависимости от режима, в котором работает импульсный генератор, различают:

– автоколебательные генераторы, которые непрерывно формируют импульсные сигналы без внешнего воздействия;

– ждущие генераторы, которые начинают формировать импульсные сигналы лишь по приходе внешнего запускающего сигнала;

– генераторы с внешней синхронизацией, вырабатывающие импульсные сигналы, частота которых равна или кратна частоте внешнего синхронизирующего сигнала.

В зависимости от элементной базы, на основе которой строится импульсный генератор, различают:

– генераторы на дискретных элементах, в качестве которых могут использоваться как транзисторные структуры, так и приборы, имеющие на ВАХ участок отрицательного сопротивления (динисторы, туннельные диоды);

– генераторы на интегральных схемах, в качестве которых могут использоваться:

– аналоговые операционные усилители;

– цифровые логические элементы;

– специализированные микросхемы.

На структурном уровне импульсный генератор можно рассматривать как сочетание ключевых элементов и времязадающих цепей. В качестве времязадающих цепей используются: RC-звенья; RL-звенья; линии задержки, например, на логических элементах.

Чаще других в качестве времязадающих цепей используются RC-звенья (рис. 6.1). Так как в основе построения схемы лежат ключевые элементы и соединенные с ними цепи заряда и
	Рис. 6.1

разряда емкости, то для определения параметров выходного сигнала возникает необходимость решения дифференциальных уравнений первого порядка, которые описывают цепи заряда и цепи разряда емкости, поскольку в общем случае это разные цепи.

Например, для цепи заряда (ключ S1 замкнут, ключ S2 разомкнут) можно записать

(6.1)

или в операторном виде , где.

Решение уравнения (6.1) находится в виде суммы свободной и вынужденной составляющих

, (6.2)

где – частное решение дифференциального уравнения, а – общее решение дифференциального уравнения, причем – корень характеристического уравнения (6.1). Приуравнение (6.2) приобретает вид, откуда. Тогда общее решение уравнения (6.2) может быть представлено в виде:

. (6.3)

Это уравнение справедливо, если в цепи первого порядка действует лишь источник постоянного тока или постоянного напряжения.

Графически процесс заряда можно представить так, как он изображен на рис. 6.2. В общем случае, пользуясь уравнением (6.3), можно найти длительность временного интервала между любыми моментами
	Рис. 6.2

времени ив соответствии с уравнением:

. (6.4)

Выражение (6.4) может быть использовано как для определения длительностей фронтов выходного сигнала, так и для оценки длительностей импульсов.

При построении схем генераторов прямоугольных импульсов выходной сигнал снимается с ключевого элемента или резистора, а для получения линейно изменяющегося выходного напряжения или тока – с конденсатора.