цепи постоянного тока, и радиоимпульсы {рис. 23.1, б), представляющие собой кратковременные изменения синусоидального напряжения или тока, огибающая которых повторяет форму видеоимпульса. В импульсных устройствах обычно используют видеоимпульсы.

Видеоимпульсы имеют прямоугольную, трапецеидальную, треугольную, экспоненциальную формы (соответственно на рис. 23.1, в - е). Реальные импульсы отличаются от изображенных на рис. 23.1, в - е. Например, наиболее распространенные в импульсной технике прямоугольные импульсы имеют форму, показанную на рис. 23.1, а. Сравнительную оценку импульсов ведут по их параметрам.

Параметры одиночных импульсов. Каждый импульс характеризуется амплитудой Um, длительностью импульса t„, длительностями фронта 1ф и среза 4, а также снижением вершины AUm-

Амплитуда характеризуется наибольшим значением напряжения или тока импульса данной формы.

Длительность импульса -интервал времени, в течение которого ток или напряжение воздействует на электрическую цепь. В реальных схемах искажается форма импульсов, поэтому длительность определяют на уровне 0,1 Um- Активную длительность импульса tna измеряют на уровне 0,5 Um-

Длительность фронта и среза tc характеризуется интервалом времени, в течение которого амплитуда импульса нарастает от 0,1 до 0,9 своего максимального значения и спадает от 0,9 t/m до 0,1 Um- В большинстве случаев желательно иметь минимальные tф и tc. Обычно tф и tc составляют (0,1-=-0,3)/и.

Крутизна фронта и среза (спада) определяется отношениями:

8ф = ит/{ф; Sc=Um/tc. (23.1)

Снижение вершины AUm практически не должно превышать

0,1 Um-

Периодическая последовательность импульсов и ее параметры. Для периодической последовательности импульсов (рис. 23.1, ж) характерно следование импульсов через данные промежутки времени. Она оценивается периодом следования Ги - интервалом времени от момента появления одного импульса до момента появления следующего импульса той же полярности; частотой следования F„, являющейся величиной, обратной периоду повторения, т. е. Ри==1/Ги; длительностью паузы Гп - временем между моментом окончания одного импульса и началом другого, т. е. Тп-Ти-/и; скважностью импульсов Q, представляющей отношение периода следования Ги к длительности ta, т. е. Q = TJta.

Значение, обратное скважности, носит название коэффициента заполнения y=l/Q=tJTj,0,014-0,005.

Среднее значение импульсного колебания - такое значение тока (напряжения), которое получается, если ток (напряжение) за время импульса равномерно распределить на весь период, так

чтобы площадь прямоугольника /сри (см. рис. 23.1, ж) была равновелика площади 8и, т. е.:

S» = /А = Гсрш Тр = ImiJf, = 1тУ = fm/Q- (23.2)

1 Средняя мощность Рср определяется отнощением энергии W, выделенной в цепи за время следования импульса, к длительности периода Рср=/7и. Очевидно, PpTPJ и, откуда Рсх)=

:P:A:/T„=PJQ.

Электронные приборы для импульсных схем обычно выбирают по средней мощности. Импульсные сигналы с заданными параметрами формируют с помощью дифференцирующих и интегрирующих цепей (путем преобразования сигналов) или генерируют импульсными (релаксационными) генераторами.

> § 23.2. Дифференцирующие и интегрирующие цепи

Общие сведения о дифференцирующих цепях. Дифференцирующей называют цепь, у которой выходное напряжение пропорционально производной входного (рис. 23.2, а):

U2 = Kdui/dt, . (23.3)

где к - коэффициент пропорциональности.

Действие дифференцирующей цепи основано на том, что токи и напряжения для емкости и индуктивности математически связаны как функция и ее производная:

ic = Cdu/dt; = Ldijdt. (23.4)

Дифференцирующие цепи обеспечивают:

1) укорочение длительности выходных импульсов по сравнению с входными; такие цепи используются для получения запускающих импульсов, меток времени и расстояния, например, в осциллографии и радиолокации;

2) селекцию импульсов по длительности, т. е. выделение коротких импульсов из смеси импульсов различной длительности; такая селекция применяется, например, в телевидении для выделения строчных синхроимпульсов из смеси импульсов различной длительности;

3) получение электрическим путем математической производной какой-либо функции (например, времени); такие цепи имеются

-А

IX- 1Л-

Рис. 23.2. Дифференцирующая цепь

в схемах автоматического регулирования, счетно-решающих машинах и пр.

Емкостная дифференцируемая цепь. На практике часто используется /?С-цепь (см. рис. 23.2, а), напряжение на выходе которой U2=Ric==RC{ducldt).

Часть подводимого напряжения падает на резисторе R, поэтому

«1 = "с + "2 = fci + "2-

Учитывая, что ic=ii2/R,

rfH -f- «2 = - \ U2dt + U2. (23.5)-

«1= ТГ

Дифференцируя выражение (23.5), получим *<L Jf2 , du2 = RC - "-" r. d(ui - V2)

- = - + -- , откуда a2

dt R dt \ dt dt j

= - dt

Отсюда следует, что /?С-цепь не дает точного дифференцирования, так как ее выходное напряжение пропорционально производной не входного напряжения, а разности между входными и выходными напряжениями. При U2<kiUi можно принять

u2KRC(dui/dI). (23.6)

Для получения более точных результатов электрического дифференцирования уменьшают иг путем уменьшения R или С, т. е. уменьшением постоянной времени РС-цепи xo=RC. Однако при к нулю стремится и выходное напряжение, поэтому на практике выбирают оптимальные соотношения входного и выходного напряжений и параметров РС-цепи.

Укорачивающая цепь. Для точного дифференцирования следует соблюдать условие T:o<Ct„. На практике часто используют укорачивающие РС-цепи, у которых постоянная времени то сравнима

с длительностью входных импульсов (То = и.вх).

Если на вход дифференцирующей цепи подать прямоугольные импульсы с амплитудой Uim (см. рис. 23.2, а), то ток, проходящий в схеме, заряжает конденсатор и одновременно создает на резисторе напряжение иг, тогда согласно (23.5)

1 Cl

иш=Ч2 + - \

По мере заряда конденсатора выходное напряжение изменяется по экспоненциальному закону

"2 = f/2me-/° = fime-/°- (23.7)

Соответствующий импульс А выходного напряжения показан на рис. 23.2, б. После прекращения действия входного импульса , конденсатор С начнет разряжаться через источник импульсов и резистор R. Направление тока в схеме изменяется, следовательно»