Impulsi električne struje određene unaprijed određene. Električni impulsi i njihovi parametri

31.01.2019

Ispod električni impuls razumjeti odstupanje napona ili struje od određenog konstantnog nivoa (posebno od nule), promatrano za vrijeme manje od ili uporedivo s trajanjem tranzijenta u kolu.

Kao što je već spomenuto, pod prolaznim procesom se podrazumijeva svaka nagla promjena stabilnog stanja u električnom kolu zbog djelovanja vanjskih signala ili prebacivanja unutar samog kola. Dakle, prelazni proces je proces prelaska električnog kola iz jednog stacionarnog stanja u drugo. Koliko god kratak bio ovaj proces tranzicije, uvijek je vremenski konačan. Za kola u kojima je vrijeme postojanja prijelaznog procesa neuporedivo manje od vremena eksternog signala (napona ili struje), smatra se da je radni režim stabilan, a sam vanjski signal za takvo kolo nije pulsiran. Primjer za to je rad elektromagnetnog releja.

Kada trajanje naponskih ili strujnih signala koji djeluju u električnom kolu postane srazmjerno trajanju procesa uspostavljanja, prelazni proces ima takve jak uticaj o obliku i parametrima ovih signala, da se ne mogu zanemariti. U ovom slučaju, većinu vremena signala utiče na električni krug poklapa se sa vremenom postojanja prelaznog procesa (slika 1.4). Način rada kola za vrijeme djelovanja takvog signala bit će nestacionaran, a njegov će učinak na električni krug biti pulsirajući.

Sl.1.4. Odnos između trajanja signala i trajanja

proces tranzicije:

a) trajanje prelaznog procesa je mnogo manje od trajanja

signal ( τ pp<< t );

b) trajanje prelaznog procesa je srazmerno trajanju

signal ( τ pp ≈ t ).

Iz toga slijedi da je koncept impulsa povezan s parametrima određenog kola i da se ni za jedno kolo signal ne može smatrati impulsom.

Na ovaj način, Električni impuls za dato kolo je napon ili struja koji djeluje u vremenskom periodu srazmjernom trajanju prijelaznog procesa u ovom kolu. U ovom slučaju, pretpostavlja se da između dva uzastopna impulsa u kolu treba postojati dovoljan vremenski interval, koji premašuje trajanje procesa uspostavljanja. U suprotnom će se umjesto impulsa pojaviti signali složenog oblika (slika 1.5).

Sl.1.5. Električni signali složenog oblika

Prisustvo vremenskih intervala daje impulsnom signalu karakterističnu diskontinuiranu strukturu. Neka konvencionalnost ovakvih definicija leži u činjenici da proces uspostavljanja teoretski traje neograničeno.

Mogu postojati takvi srednji slučajevi kada prolazni procesi u krugovima nemaju vremena da se praktički završe od impulsa do impulsa, iako se radni signali i dalje nazivaju impulsnim. U takvim slučajevima dolazi do dodatnih izobličenja u obliku impulsa uzrokovanih superpozicijom prolaznog procesa na početku sljedećeg impulsa.

Postoje dvije vrste impulsa: video impulsi i radio impulsi . Video impulsi se dobijaju prilikom prebacivanja (preklapanja) DC kola. Takvi impulsi ne sadrže visokofrekventne oscilacije i imaju konstantnu komponentu (prosječnu vrijednost) koja se razlikuje od nule.

Video impulsi se obično razlikuju po svom obliku. Na sl. 1.6. prikazani su najčešći video impulsi.

Rice. 1.6. Oblici video impulsa:

a) pravokutni; b) trapezoidno; v) pointed;

G) pilasta; e) trokutast; e) bipolarni.

Razmotrite glavne parametre pojedinačnog impulsa (slika 1.7).

Rice. 1.7. Parametri pojedinačnog impulsa

Oblik impulsa i svojstva njegovih pojedinačnih sekcija kvantitativno se procjenjuju sljedećim parametrima:

· U m je amplituda (maksimalna vrijednost) impulsa. Amplituda pulsa U m (ja m) izraženo u voltima (amperima).

· τ i - trajanje pulsa. Obično se mjerenja trajanja impulsa ili pojedinih dionica vrše na određenom nivou od njihove baze. Ako ovo nije specificirano, tada se trajanje impulsa određuje na nultom nivou. Međutim, najčešće se trajanje pulsa određuje na nivou 0.1U m ili 0.5Um računajući od baze. U potonjem slučaju naziva se trajanje pulsa aktivan trajanje i označeno τ ia . Po potrebi, au zavisnosti od oblika impulsa, posebno se propisuju prihvaćene vrijednosti nivoa za mjerenje.

· τ f je vrijeme porasta, određeno vremenom porasta impulsa od nivoa 0.1U m do nivoa 0.9U m .

· τ s je trajanje cutoff (trailing edge), određeno vremenom opadanja impulsa od nivoa 0.9U m do nivoa 0.1U m . Kada se vrijeme uspona ili pada mjeri na nivou 0.5Um , naziva se aktivno trajanje i označava se dodavanjem indeksa "a" slično aktivnoj širini impulsa. Obično τ f i τ s je nekoliko procenata trajanja pulsa. Što manje τ f i τ s u odnosu na τ i , što se oblik impulsa više približava pravokutnom. Ponekad umjesto toga τ f i τ s frontovi pulsa karakterišu brzinu porasta (pada). Ova vrijednost se zove strmina (S) prednje strane (odsjek) i izraženo u voltima u sekundi (V/sa) ili kilovolti u sekundi (kV/sa) . Za kvadratni val

………………………………(1.14).

· Segment impulsa između frontova naziva se ravan vrh. Slika 1.7 prikazuje pad ravnog vrha (ΔU) .

· Snaga u impulsu. Energija W Puls podijeljen s njegovim trajanjem određuje snagu u impulsu:

………………………………(1.15).

Izražava se u vatima. (W) , kilovata (kW) ili ravne jedinice

zah watt.

Pulsni uređaji koriste impulse koji imaju trajanje od djelića sekunde do nanosekundi. (10 - 9 s) .

Karakteristični delovi impulsa (slika 1.8), koji određuju njegov oblik,

su:

prednji dio (1 - 2);

vrh (2 - 3);

kriška (3 - 4), koja se ponekad naziva i zadnja ivica;

rep (4 - 5).

Sl.1.8. Karakteristični dijelovi pulsa

Pojedinačni dijelovi impulsa različitih oblika mogu biti odsutni. Treba imati na umu da pravi impulsi nemaju oblik koji striktno odgovara nazivu. Razlikovati impulse pozitivnog i negativnog polariteta, kao i bilateralne (suprotne) impulse

(Sl. 1.6, e).

Radio impulsi su impulsi visokofrekventnih oscilacija napona ili struje, obično sinusoidnog oblika. Radio impulsi nemaju konstantnu komponentu. Radio impulsi se dobijaju modulacijom visokofrekventnih sinusoidnih oscilacija u amplitudi. U ovom slučaju, amplitudna modulacija se vrši prema zakonu kontrolnog video impulsa. Oblici odgovarajućih radio impulsa dobijeni korišćenjem amplitudske modulacije prikazani su na Sl. 1.9:

Sl.1.9. Oblici radio impulsa

Zovu se električni impulsi koji slijede jedan za drugim u pravilnim intervalima periodični niz (Sl.1.10).

Sl.1.10. Periodični niz pulsa

Periodični slijed impulsa karakteriziraju sljedeći parametri:

・ Period ponavljanja T i je vremenski interval između početka dva susjedna unipolarna impulsa. Izražava se u sekundama (sa) ili pod-sekunde (ms; µs; ns). Recipročna vrijednost perioda ponavljanja naziva se frekvencija ponavljanja (praćenja) impulsa. Definira broj impulsa u jednoj sekundi i izražava se u hercima. (Hz) , kiloherc (kHz) itd.

……………………………….. (1.16)

· Radni ciklus niza impulsa je odnos perioda ponavljanja i trajanja impulsa. Označava se slovom q :

………………… (1.17)

Radni ciklus je bezdimenzionalna veličina koja može varirati u vrlo širokom rasponu, budući da trajanje impulsa može biti stotine ili čak hiljade puta manje od perioda impulsa ili, obrnuto, zauzimati veći dio perioda.

Recipročna vrijednost radnog ciklusa naziva se radni ciklus. Ova vrijednost je bezdimenzionalna, manja od jedinice. Označeno je slovom γ :

…………………………(1.18)

Pulsna sekvenca sa q = 2 pozvao " meandar " . Takve

sekvence (sl.1.6, e). Ako T i >> τ i , tada se takav niz naziva radar.

· Prosječna vrijednost (konstantna komponenta) fluktuacije impulsa. Prilikom određivanja prosječne vrijednosti fluktuacije impulsa za period U cf (ili I cf) naponski ili strujni impuls se ravnomjerno raspoređuje kroz cijeli period tako da područje U cf T i bila jednaka površini impulsa S i = U m τ i (Sl. 1.10).

Za impulse bilo kojeg oblika, prosječna vrijednost se određuje iz izraza

……………………(1.19),

gdje je U(t) analitički izraz za oblik impulsa.

Za periodični niz impulsa pravougaonog oblika, u kojem U(t) = Um , period ponavljanja T i i trajanje pulsa τ i , ovaj izraz nakon zamjene i transformacije poprima oblik:

…………………….(1.20).

Od sl. 1.10 to pokazuje S i = U m τ i = U cf T i , iz čega slijedi:

……………(1.21),

gdje U 0 naziva se konstantna komponenta.

Dakle, prosječna vrijednost (DC komponenta) napona (struje) niza pravokutnih impulsa u q puta manji od amplitude pulsa.

· Prosječna snaga niza impulsa. Pulsna energija W , vezano za period T i , određuje prosječnu snagu impulsa

…………………………….. (1.22).

Poređenje izraza R and i R cf , dobijamo

R i τ i = R cf T i ,

odakle sledi

…………………(1.23)

i

……………………. (1.24),

one. prosječna snaga i snaga po impulsu se razlikuju q jednom.

Iz toga slijedi da impulsna snaga koju daje generator može q puta prosječne snage generatora.

Zadaci i vježbe

1. Amplituda impulsa je 11 kV, trajanje impulsa je 1 μs. Odredite strminu fronta pulsa, ako uzmemo da je trajanje fronta jednako 20% trajanja impulsa.

2. Amplituda pravougaonih impulsa sa stopom ponavljanja od 1250 Hz i radnim ciklusom od 2300 je 11 kV. Odredite strminu uspona i pada, ako smatramo da je trajanje uspona i pada jednakim 20% trajanja pulsa.

3. Odrediti vremensku konstantu kola koje se sastoji od kondenzatora kapaciteta 5000 pF i aktivnog otpora od 0,5 MΩ.

4. Odrediti vremensku konstantu kola, koje se sastoji od induktivnosti od 20 mH i otpora od 5 kΩ.

5. Odrediti prosječnu snagu radio predajnika radara koji ima sljedeće parametre: snagu impulsa 800 kW; trajanje sondirajućeg impulsa 3,2 μs; stopa ponavljanja sondirajućih impulsa je 375 Hz.

6. Kondenzator kapaciteta 400 pF se puni iz izvora konstantnog napona od 200 V kroz otpor od 0,5 MΩ. Odredite napon na kondenzatoru 600 µs nakon početka punjenja.

7. DC izvor napona 50 V priključen je na kolo koje se sastoji od kondenzatora kapaciteta 10 pF i otpora 2 MΩ Odrediti struju u trenutku uključivanja i 40 μs nakon uključivanja.

8. Kondenzator napunjen na napon od 300 V se prazni kroz otpor od 300 MΩ. Odredite veličinu struje pražnjenja kroz vrijeme t = 3τ nakon početka pražnjenja.

9. Koliko vremena će biti potrebno da se kondenzator od 100 pF napuni na napon od 340 V ako je napon izvora 540 V, a otpor kola punjenja 100 kOhm?

10. Kolo koje se sastoji od induktivnosti od 10 mH i otpora od 5 kΩ spojeno je na izvor konstantnog napona od 250 V. Odredite struju koja teče u kolu 4 µs nakon uključivanja.

Poglavlje 2

Linearna i nelinearna kola

U impulsnoj tehnologiji široko se koriste kola i uređaji koji stvaraju napone jednog oblika iz napona drugog. Takvi problemi se rješavaju uz pomoć linearnih i nelinearnih elemenata.

Element čiji parametri (otpor, induktivnost, kapacitivnost) ne ovise o veličini i smjeru struja i primijenjenih napona naziva se linearnim. Krugovi koji sadrže linearne elemente nazivaju se

linearno.

Svojstva linearnih kola:

· Strujno-naponska karakteristika (VAC) linearnog kola je prava linija, tj. vrijednosti struja i napona će biti međusobno povezane linearnim jednadžbama sa konstantnim koeficijentima. Primjer CVC-a ove vrste je Ohmov zakon: .

· Za proračun (analizu) i sintezu linearnih kola primjenjiv je princip superpozicije (preklapanja). Značenje principa superpozicije je sljedeće: ako se na ulaz linearnog kola dovede sinusni napon, tada će napon na bilo kojem njegovom elementu imati isti oblik. Ako je ulazni napon složen signal (to jest, zbir harmonika), tada su sve harmonijske komponente ovog signala sačuvane na bilo kojem elementu linearnog kola: drugim riječima, oblik napona primijenjenog na ulaz je sačuvana. U ovom slučaju, samo će se omjer amplituda harmonika promijeniti na izlazu linearnog kola.

· Linearni krug ne transformiše spektar električnog signala. Može mijenjati komponente spektra samo u amplitudi i fazi. Ovo je uzrok linearno izobličenje .

· Bilo koji pravi linearni krug izobličava talasni oblik zbog tranzijenta i konačnog propusnog opsega.

Strogo govoreći, svi elementi električnih kola su nelinearni. Međutim, u određenom rasponu varijabilnih vrijednosti, nelinearnost elemenata se toliko malo manifestira da se praktično može zanemariti. Primjer je radio-frekventno pojačalo (URCH) radio prijemnika, na čiji se ulaz dovodi signal vrlo male amplitude iz antene.

Nelinearnost ulazne karakteristike tranzistora u prvom stupnju URF-a je toliko mala unutar nekoliko mikrovolti da se jednostavno ne uzima u obzir.

Obično je područje nelinearnog ponašanja elementa ograničeno, a prijelaz na nelinearnost može se dogoditi postupno ili naglo.

Ako se na ulaz linearnog kola primijeni složeni signal, koji je zbir harmonika različitih frekvencija, a linearno kolo sadrži frekvencijsko ovisan element ( L ili C ), tada oblik napona na njegovim elementima neće ponoviti oblik ulaznog napona. To je zato što se harmonici ulaznog napona različito propuštaju kroz takvo kolo. Kao rezultat prolaska ulaznog signala kroz kapacitete i induktivnosti kola, omjeri između harmonijskih komponenti na elementima kola mijenjaju se amplitudom i fazom u odnosu na ulazni signal. Kao rezultat toga, omjeri između amplituda i faza harmonika na ulazu kola i na njegovom izlazu nisu isti. Ovo svojstvo je osnova za formiranje impulsa pomoću linearnih kola.

Element čiji parametri zavise od veličine i polariteta primijenjenih napona ili struja koje teku naziva se nelinearne , a lanac koji sadrži takve elemente naziva se nelinearne .

Nelinearni elementi uključuju elektrovakuumske uređaje (EVD), poluprovodničke uređaje (SPP) koji rade u nelinearnom preseku strujno-naponske karakteristike, diode (vakumske i poluprovodničke), kao i transformatore sa feromagnetima.

Svojstva nelinearnih kola:

· Struja koja teče kroz nelinearni element nije proporcionalna naponu koji se na njega primjenjuje, tj. odnos između napona i struje (VAC) je nelinearan. Primjer takvog CVC-a su ulazne i izlazne karakteristike EVP i PPP.

Procesi koji se odvijaju u nelinearnim kolima opisuju se nelinearnim jednadžbama različite vrste, čiji koeficijenti ovise o samoj funkciji napona (struje) ili o njenim derivatima, a CVC nelinearnog kola ima oblik krive ili izlomljene linije. Primjer su karakteristike dioda, trioda, tiristora, zener dioda itd.

· Za nelinearna kola princip superpozicije je neprimjenjiv. Kada se vanjski signal primjenjuje na nelinearna kola, u njima se uvijek pojavljuju struje koje u svom sastavu sadrže nove frekvencijske komponente koje nisu bile u ulaznom signalu. Ovo je uzrok

nelinearna distorzija , što rezultira nelinearnim izlaznim signalom

kolo se uvijek razlikuje po obliku od ulaznog signala.

Diferencijalna kola

Da dobijete zamah željeni oblik iz datog oblika napona pomoću pasivnog električnog kola, potrebno je poznavati svojstva formiranja ovog kola. Svojstva formiranja karakteriziraju sposobnost linearnog kola da na određeni način mijenja oblik odašiljenog (obrađenog) signala i potpuno su određena vrstom njegove frekvencije i vremena s x karakteristike.

U pulsnoj tehnologiji, linearne mreže sa dva i četiri terminala se široko koriste za formiranje signala.

razlikovanje Naziva se kolo na čijem je izlazu napon proporcionalan prvom izvodu ulaznog napona. Matematički, to se izražava sljedećom formulom:

………………………. (2.1),

gdje U in - napon na ulazu diferencirajućeg kola;

U out- napon na izlazu diferencirajućeg kola;

k - koeficijent proporcionalnosti.

Diferencijalna kola (DC) se koriste za razlikovanje video impulsa. U ovom slučaju, diferencirajući krugovi omogućavaju sljedeće transformacije:

skraćivanje pravougaonih video impulsa i formiranje od njih šiljastih impulsa koji služe za okidanje i sinhronizaciju različitih impulsnih uređaja;

Dobivanje vremenskih izvoda složenih funkcija. Ovo se koristi u mernoj tehnologiji, autoregulaciji i sistemima za automatsko praćenje;

Formiranje pravougaonih impulsa od pilastih.

Najjednostavniji diferencirajući krugovi su kapacitivni ( RC ) i induktivni ( RL ) lanci (sl.2.1):

Sl.2.1. Vrste diferencirajućih kola:

a) kapacitivni DC; b) induktivni DC

Hajde da to pokažemo RC - lanac pod određenim uslovima postaje diferenciran.

Poznato je da je struja koja teče kroz kapacitivnost određena izrazom:

........................................... (2.2).

Istovremeno, sa slike 2.1, a to je očigledno

jer R i C su djelitelj napona. Zbog napona

, zatim .

Izlazni napon

………………….... (2.3).

Zamjenom izraza (2.2) u (2.3) dobijamo:

……………… (2.4).

Ako odaberemo dovoljno malu vrijednost R tako da uslov

tada dobijamo približnu jednakost

……………………….. (2.5).

Ova jednakost je identična (2.1).

Odaberite R dovoljno mala vrijednost - to znači osiguranje ispunjenja nejednakosti

gdje ω in = 2πf in je gornja granična frekvencija harmonika izlaznog signala, koja još uvijek postoji značajan za oblik izlaznog impulsa.

Faktor proporcionalnosti u izrazu (2.1) k = RC = τ se zove vremenska konstanta diferencirajući krug. Što se oštrije mijenja ulazni napon, to je manja vrijednost τ mora imati diferencirajući krug tako da izlazni napon bude po obliku blizak derivaciji od U in . Parametar τ=RC ima dimenziju vremena. Ovo se može potvrditi činjenicom da je, u skladu sa Međunarodnim sistemom jedinica (SI), jedinica električnog otpora

i mjernu jedinicu električnog kapaciteta

dakle,

Princip rada diferencirajućeg kola.

Šematski dijagram kapacitivnog diferencirajućeg kola prikazan je na slici 2.2, a dijagram napona na slici 2.3.

Sl.2.2. Šematski dijagram kapacitivnog diferencirajućeg kola

Neka se na ulaz dovodi idealan pravougaoni impuls, za koji

τ f = τ s = 0, a unutrašnji otpor izvor signala R i = 0 .Neka je impuls određen sljedećim izrazom:

Početno stanje kola (t< t 1).

U originalnom stanju U in = 0; U c = 0; i s = 0; U out = 0.

Prvi udar struje (t = t 1).

U trenutku t \u003d t 1, na DC ulaz se primjenjuje skok napona

U in = E. U ovom trenutku U c \u003d 0 , jer za beskonačno mali vremenski period, kapacitet se ne može napuniti. Ali, u skladu sa zakonom prebacivanja, struja kroz kapacitivnost može se trenutno povećati. Stoga će u trenutku t = t 1 struja koja teče kroz kapacitivnost biti jednaka

Stoga će napon na izlazu kola u ovom trenutku biti jednak

Napunjenost kondenzatora (t 1< t < t 2).

Nakon skoka, punjenje kondenzatora počinje sa smanjenjem struje prema eksponencijalnom zakonu:

Sl.2.3. Dijagrami napona na elementima diferencirajućeg kola

Napon na kondenzatoru će rasti eksponencijalno

…………………… (2.6).

DC izlazni napon će pasti kako napon raste.

naboj na kondenzatoru, jer R i C su djelitelj napona:

…………. (2.7).

Mora se imati na umu da je u svakom trenutku za djelitelj napona jednakost

odakle to sledi

što potvrđuje valjanost izraza (2.7).

Teoretski, punjenje kondenzatora će se nastaviti neograničeno, ali u praksi se ovaj prolazni proces završava nakon

(3…5)τ naboj = (3…5)RC .

Kraj punjenja kondenzatora (t \u003d t 2).

Nakon završetka prelaznog procesa, struja punjenja kondenzatora postaje nula. Dakle, napon na izlazu diferencirajućeg kola

dostiže skoro nultu vrijednost, tj. u trenutku t = t 2

Stabilno stanje (t 2< t < t 3).

Gde

Drugi skok napona (t = t 3).

U trenutku t = t3 napon na ulazu diferencirajućeg kola naglo pada na nulu. Kondenzator C postaje izvor napetosti, tk. nabijen je do tačke .

S obzirom da se, u skladu sa zakonom preklapanja, napon na kondenzatoru ne može naglo promeniti, a struja koja teče kroz kapacitivnost može se naglo promeniti, tada u ovom trenutku t = t3 izlazni napon naglo pada na – E . U ovom slučaju, struja pražnjenja u ovog trenutka vrijeme postaje maksimalno:

i napon na izlazu diferencirajućeg kola

Izlazni napon ima predznak minus, jer struja je promijenila smjer.

Pražnjenje kondenzatora (t 3< t < t 4).

Nakon drugog skoka, napon na kondenzatoru počinje eksponencijalno opadati:

;

;

Kraj pražnjenja kondenzatora i vraćanje početnog stanja kruga (t≥ t4).

Nakon završetka prolaznog pražnjenja kondenzatora

Tako se kolo vratilo u prvobitno stanje. Kraj pražnjenja kondenzatora se događa skoro pri t = (3…5)τ = (3…5) RC.

Pošto smo uzeli unutrašnji otpor izvora signala R i = 0, onda možemo pretpostaviti da su vremenske konstante kola punjenja i pražnjenja kondenzatora τ naboj = τ puta = τ =RC .

U takvom idealnom kolu, amplituda izlaznog napona U out. m ah ne zavisi od vrednosti parametara kola R i C , a trajanje impulsa na izlazu je određeno vrijednošću vremenske konstante kola τ=RC . Što je vrijednost manja R i C , što su brži prolazni procesi punjenja i pražnjenja na kraju kapacitivnosti, kraći je impuls na izlazu kola.

Teoretski, trajanje impulsa na izlazu diferencirajućeg kruga, određeno bazom, ispada beskonačno dugim, budući da napon na izlazu opada eksponencijalno. Stoga se trajanje impulsa određuje na određenom nivou od baze

U 0 = αU out (sl.2.4):

Sl.2.4. Određivanje trajanja pulsa na nivou U 0 poslije

diferencijaciju

Odredimo trajanje diferenciranog pulsa na nivou

U 0 = αU out :

………………. (2.8),

gdje i ……………………… (2.9).

Diferencijacija je uvijek praćena skraćenjem trajanja pulsa. To znači da je kapacitet C treba imati vremena da se potpuno napuni tokom trenutnog ulaznog diferenciranog impulsa. Stoga je uslov za praktičnu diferencijaciju kako bi se skratilo trajanje pulsa omjer:

τ i in > 5τ = 5RC.

Što manje τ strujnog kruga, što se kondenzator brže puni i prazni i što je kraće trajanje izlaznih impulsa, oni postaju oštriji i, prema tome, točnije je diferencijacija. Međutim, smanjite τ prikladan do određene granice.

Promjena oblika impulsa na izlazu diferencirajućeg kola može se objasniti spektralnom analizom.

Svaki harmonik ulaznog impulsa je podijeljen između R i C . Za harmonike niske frekvencije, koji određuju vrh ulaznog impulsa, kondenzator predstavlja veliki otpor, jer

>> R .

Stoga se ravni vrh ulaznog impulsa gotovo ne prenosi na izlaz.

Za visokofrekventne komponente ulaznog impulsa, koje formiraju njegovu prednju stranu i presecaju,

<< R .

Stoga se prednji i rub ulaznog impulsa prenose na izlaz gotovo bez slabljenja. Ova razmatranja nam omogućavaju da definiramo lanac diferencijacije kao visokopropusni filter .

električni impuls, kratkotrajna promjena električnog napona ili struje. Kratak vremenski period se smatra uporedivim sa trajanjem prolazni procesi u električnim kolima . I. e. dijele se na visokonaponske impulse, impulse velike struje, video impulse i radio impulse. I. e. visoki naponi se obično dobijaju kada se kondenzator isprazni do aktivnog opterećenja i ima aperiodični oblik. Pražnjenja groma obično imaju isti oblik. Samac I. e. sličan oblik sa amplitudom od nekoliko sq. do nekoliko MV sa talasnim frontom 0,5-2 mikrosek i trajanje 10-10 -2 mikrosek koristi se za ispitivanje električnih uređaja i opreme u visokonaponskoj tehnici. Trenutni udari velike snage u obliku mogu biti slični I. e. visokog napona (vidi Impulsna tehnika visoki naponi).

Video impulsi se nazivaju I. e. struja ili napon (uglavnom istog polariteta) koji imaju konstantnu komponentu različitu od nule. Postoje pravougaoni, pilasti, trapezni, eksponencijalni, zvonoliki i drugi video impulsi ( pirinač. jedan , a-d). Karakteristični elementi koji određuju oblik i kvantitativne parametre video pulsa ( pirinač. 2 ) su amplituda A, prednji tf, trajanje ti, pad ts i nagib vrha (DA), obično izraženi u % A. Periodični niz video impulsa karakterizira učestalost ponavljanja i radni ciklus ( odnos perioda ponavljanja i trajanja I. e.) . Trajanje video impulsa - od dijeljenja sec do desetinki ns (10 -9 sec). Video impulsi se koriste u televiziji, kompjuterskoj tehnici, radaru, eksperimentalnoj fizici, automatizaciji itd.

Radio impuls se naziva isprekidanim RF ili mikrotalasnim oscilacijama električne struje ili napona ( pirinač. jedan , e), čija amplituda i trajanje zavise od parametara modulirajućih oscilacija. Trajanje i amplituda radio impulsa odgovaraju parametrima modulirajućih video impulsa; dodatni parametar - frekvencija nosioca. Radio impulsi se uglavnom koriste u radiotehnici i komunikacijskoj tehnologiji. Trajanje radio impulsa je u rasponu od frakcija sec prije ns

Lit.: Itshoki Ya. S., Impulsni uređaji, M., 1959; Osnove impulsne tehnologije, M., 1966; Brammer Yu. A., Pashchuk I. N., Impulsna tehnologija, 2. izdanje, M., 1968.

Velika sovjetska enciklopedija M.: "Sovjetska enciklopedija", 1969-1978

Tipičan primjer pravokutnih impulsa su primarni telegrafski i podatkovni signali, koji se također nazivaju impulsi jednosmjerne struje. Imaju oblik nizova dvo- ili unipolarnih pravokutnih impulsa (slika 6.1, a).

Nađimo spektar periodične sekvence unipolarnih impulsa sa periodom i amplitudom UQ. Takav niz se može predstaviti kao Fourierov niz:

gdje je frekvencija kružnog ponavljanja ili prvi harmonik (spektralna komponenta) signala

Rice. 6.1 Pulsna sekvenca (a) i njen spektar (b)

Koeficijenti određuju takozvani spektar amplituda, odnosno spektar faza. Gde

gdje je radni ciklus impulsne sekvence. Konstantna komponenta ili prosječna vrijednost signala tokom perioda Spektar amplituda za slučaj je prikazan na sl.

Spektar periodičnog niza unipolarnih impulsa pri sadrži, pored konstantne komponente, komponente sa frekvencijama, itd. Razlika između ovih spektralnih komponenti (Sa povećanjem T opada, dok se same komponente takođe smanjuju po amplitudi. Na , signal postaje neperiodičan, a spektar postaje kontinuiran. Umjesto koncepta amplitudnog spektra uvodi se koncept spektralne gustine. Spektralna gustina se definira kao omjer "amplitude spektralne komponente" prema beskonačno malom frekvencijskom pojasu a izračunava se kroz Fourierov integral:

gdje je spektralna gustina amplituda; - fazni spektar.

Znanje se može pronaći pomoću inverzne Fourierove transformacije:

Spektralna gustina amplituda jednog pravougaonog impulsa, do množitelja, prikazana je isprekidanom linijom na Sl.

Spektar periodičnog niza impulsa i jednog impulsa sadrži komponente sa frekvencijom od 0 do beskonačnosti, odnosno beskonačan je. Ako se niz pravokutnih impulsa prenosi preko komunikacijskog kanala koji uvijek prolazi samo ograničeni spektar, tada se mijenja talasni oblik na izlazu kanala. Talasni oblik se može odrediti korištenjem inverzne Fourierove transformacije (6.6).

U praksi se širina spektra signala obično podrazumijeva kao opseg frekvencija u kojem je koncentrisana glavna energija signala. U ovom slučaju se uvodi koncept efektivne širine spektra signala. Na sl. - ovo je frekvencijski raspon od 0 do gdje je koncentrisano oko 90% energije signala. To znači da što je kraće trajanje impulsa (što je veća brzina telegrafije), to je širi spektar. Konkretno, beskonačno kratak impuls ima beskonačno proširen spektar sa ujednačenom gustinom. Dakle, veća brzina prijenosa zahtijeva kanale veće propusnosti.

Za dato trajanje jednog elementa, tada na spektar emitovanog signala utiču dva faktora. Jedan je oblik impulsa, koji se mora pažljivo odabrati da bi se dobio dobar (kompaktan) spektar signala. Drugi faktor je priroda emitovane digitalne sekvence, odnosno spektar zavisi od statističkih karakteristika emitovane sekvence, a spektar se može menjati njegovim rekodiranjem.

Da biste procijenili izobličenje DC impulsa uzrokovano ograničenjem spektra, razmotrite prolazak impulsa kroz idealni niskopropusni filter (LPF). Kao ulaznu akciju koristimo funkciju koraka

prikazano grafički na sl. 6.2. Izbor takve ulazne akcije je zbog činjenice da, prvo, njegova upotreba pojednostavljuje matematičke proračune, a drugo, jedan pravougaoni impuls konačnog trajanja može se predstaviti kao niz od dva pojedinačna naponska skoka suprotnog predznaka, pomaknutih u vrijeme za iznos jednak trajanju impulsa (slika .6.3).

Rice. 6.2 Step funkcija

Rice. 6.3. Reprezentacija jednog pulsa

Rice. 6.4. Karakteristike idealnog niskopropusnog filtera

I, konačno, znajući karakteristike procesa koji se uspostavlja pod uticajem jednog skoka, koristeći teoremu konvolucije, može se pronaći proces koji se uspostavlja za proizvoljan oblik uticaja.

Neka ulaz idealnog niskopropusnog filtera sa graničnom frekvencijom ima amplitudske i fazno-frekventne karakteristike koje imaju oblik (slika 6.4):

gdje je grupno vrijeme prolaska filtera, u trenutku primjene signala (6.7), koji se može predstaviti u obliku

Da bismo dobili signal na izlazu niskopropusnog filtera, množimo sve komponente ulaznog signala sa modulom pojačanja filtera i oduzimamo fazni pomak na svakoj frekvenciji od sinusnog argumenta:

Zamjenjujući u (6.9) vrijednost koeficijenta prijenosa iz (6.8), dobijamo

ELEKTRIČNI PULS, kratkotrajna nagla promjena električnog napona ili struje. Impuls električne struje ili napona (uglavnom istog polariteta), koji ima konstantnu komponentu i ne sadrži visokofrekventne oscilacije, nazivaju se video impulsi. Prema prirodi promjene vremena razlikuju se video pulsevi pravougaonog, pilastog, trapeznog, zvonastog, eksponencijalnog i drugih oblika (sl. 1, a-d). Pravi video puls može imati prilično složen oblik (slika 2), koji se odlikuje amplitudom A, trajanjem τ I (računano na unaprijed određenom nivou, na primjer, 0,1 A ili 0,5 A), vremenom porasta τ F i opadanjem τ C (izračunato između 0,1 A i 0,9 A), vršna kosina ΔA (izražena kao procenat A). Najširu upotrebu imaju pravougaoni video impulsi na osnovu kojih se formiraju sinhronizacioni, upravljački i informacioni signali u računarskoj tehnici, radaru, televiziji, digitalnom prenosu i sistemima za obradu informacija itd. Pilasti i eksponencijalni video impulsi se koriste npr. sistemi za skeniranje za televizore, radarski indikatori, osciloskopi, kao i u formiranju složenih radarskih signala sa intrapulsnom frekvencijskom modulacijom. Trajanje video impulsa kreće se od djelića sekunde do desetinki nanosekunde.

Pored pojedinačnih i nepravilnih vremenskih tokova električnih impulsa, u praksi se koriste periodične sekvence koje dodatno karakteriše period T ili frekvencija ponavljanja f=T -1 . Važan parametar periodične sekvence električnih impulsa je radni ciklus (odnos perioda ponavljanja impulsa i njihovog trajanja). Prema raspodjeli frekvencije, električne impulse karakterizira spektar, koji se dobiva proširenjem vremenske funkcije koja izražava električni impuls u Fourierov niz (za periodični niz identičnih impulsa) ili Fourierov integral (za pojedinačne impulse).

Električni impulsi, koji su vremenski ograničene (isprekidane) HF ili mikrotalasne oscilacije, čiji omotač ima oblik video impulsa (slika 1, e), nazivaju se radio impulsi. Trajanje i amplituda radio impulsa odgovaraju parametrima modulirajućih video impulsa; dodatni parametar je frekvencija nosioca. Radio impulsi se uglavnom koriste u radio i komunikacionim uređajima; njihovo trajanje se kreće od djelića sekunde do nekoliko nanosekundi.

Lit.: Erofeev Yu. N. Pulsni uređaji. 3rd ed. M., 1989; Brammer Yu. A., Pashchuk IN Impulse technology. M., 2005.