Impulsions de courant électrique d'un certain préréglage. Impulsions électriques et leurs paramètres

Sous impulsion électrique comprendre l'écart de tension ou de courant à partir d'un certain niveau constant (en particulier, à partir de zéro), observé pendant un temps inférieur ou comparable à la durée des transitoires dans le circuit.

Comme déjà mentionné, un processus transitoire est compris comme tout changement brusque de l'état stable dans un circuit électrique en raison de l'action de signaux externes ou d'une commutation à l'intérieur du circuit lui-même. Ainsi, le processus transitoire est le processus de transition d'un circuit électrique d'un état stationnaire à un autre. Peu importe à quel point ce processus transitoire est court, il est toujours fini dans le temps. Pour les circuits dans lesquels la durée de vie du processus transitoire est incomparablement plus courte que la durée du signal externe (tension ou courant), le mode de fonctionnement est considéré comme stable et le signal externe lui-même pour un tel circuit n'est pas pulsé. Un exemple de ceci serait l'actionnement d'un relais électromagnétique.

Lorsque la durée des signaux de tension ou de courant agissant dans le circuit électrique devient proportionnelle à la durée des processus d'établissement, le processus transitoire a une telle Forte influence sur la forme et les paramètres de ces signaux, afin qu'ils ne puissent être ignorés. Dans ce cas, la plupart du temps où le signal est appliqué au circuit électrique coïncide avec le temps du processus transitoire (Figure 1.4). Le mode de fonctionnement du circuit lors de l'action d'un tel signal sera non stationnaire, et son impact sur le circuit électrique sera impulsif.

Graphique 1.4. La relation entre la durée du signal et la durée

processus de transition :

une) la durée du processus transitoire est beaucoup plus courte que la durée

signal ( pp<< t );

b) la durée du processus transitoire est proportionnelle à la durée

signal ( пп ≈ t ).

Il s'ensuit que le concept d'impulsion est associé aux paramètres d'un circuit particulier et que le signal ne peut pas être considéré comme pulsé pour tous les circuits.

Ainsi, une impulsion électrique pour un circuit donné est la tension ou le courant agissant pendant une période de temps proportionnelle à la durée du transitoire dans ce circuit. On suppose qu'il doit y avoir un intervalle de temps suffisant entre deux impulsions consécutives dans le circuit, dépassant la durée du processus de stabilisation. Sinon, au lieu d'impulsions, des signaux de forme complexe apparaîtront (Fig. 1.5).

Graphique 1.5. Signaux électriques complexes

La présence d'intervalles de temps confère une structure discontinue caractéristique au signal impulsionnel. Une certaine conventionnalité de ces définitions réside dans le fait que le processus d'établissement dure théoriquement pour toujours.

Il peut y avoir de tels cas intermédiaires où les processus transitoires dans les circuits n'ont pas le temps de se terminer pratiquement d'impulsion en impulsion, bien que les signaux agissants continuent d'être appelés pulsés. Dans de tels cas, des distorsions supplémentaires de la forme d'impulsion se produisent, causées par la superposition du processus transitoire au début de l'impulsion suivante.

Il existe deux types d'impulsions : impulsions vidéo et impulsions radio ... Des impulsions vidéo sont reçues lors de la commutation (commutation) d'un circuit CC. De telles impulsions ne contiennent pas d'oscillations à haute fréquence et ont une composante constante (valeur moyenne) différente de zéro.

Les impulsions vidéo se distinguent généralement par leur forme. En figue. 1.6. les impulsions vidéo les plus courantes sont affichées.

Riz. 1.6. Formes d'impulsion vidéo :

une) rectangulaire; b) trapézoïdal ; v) épineux ;

G) dent de scie; e) triangulaire; e) polarité opposée.

Considérez les principaux paramètres d'une seule impulsion (Figure 1.7).

Riz. 1.7. Paramètres d'impulsion unique

La forme des impulsions et les propriétés de ses sections individuelles sont évaluées quantitativement par les paramètres suivants :

· Euh - l'amplitude (valeur la plus élevée) de l'impulsion. Amplitude d'impulsion U m (je m) exprimé en volts (ampères).

· et - durée de pouls. Habituellement, les mesures de la durée des impulsions ou des sections individuelles sont effectuées à un certain niveau à partir de leur base. Si cela n'est pas spécifié, la durée d'impulsion est déterminée au niveau zéro. Cependant, le plus souvent, la durée d'impulsion est déterminée au niveau 0,1Um ou 0,5Um , en comptant à partir de la base. Dans ce dernier cas, la durée d'impulsion est appelée actif durée et noté et ... Si nécessaire et en fonction de la forme des impulsions, les valeurs acceptées des niveaux de mesure sont spécialement négociées.

· f - temps de montée, déterminé par le temps de montée de l'impulsion du niveau 0,1Um à niveau 0.9U m .

· s - la durée de la coupure (front arrière), déterminée par le temps de décroissance de l'impulsion du niveau 0.9U m à niveau 0,1Um ... Lorsque la durée du front montant ou descendant est mesurée au niveau 0,5Um , elle est appelée durée active et est indiquée par l'ajout de l'indice "une" similaire à la largeur d'impulsion active. D'habitude f et s est de quelques pour cent de la durée de l'impulsion. Le moins f et s comparé à et , plus la forme de l'impulsion se rapproche du rectangulaire. Parfois au lieu de f et s les fronts d'impulsion sont caractérisés par le taux de montée (baisse). Cette valeur est appelée raideur (S) du front (coupe) et exprimé en volts par seconde (V/avec) ou kilovolts par seconde (kV/avec) ... Pour impulsion rectangulaire

………………………………(1.14).

· La section de l'impulsion entre les fronts s'appelle un sommet plat. La figure 1.7 montre le déclin d'un sommet plat (U) .

· Puissance d'impulsion. Énergie W l'impulsion, liée à sa durée, détermine la puissance de l'impulsion :

………………………………(1.15).

Il s'exprime en watt (W) , kilowatts (kw) ou unités fractionnaires

tsakh watt.

Les appareils à impulsions utilisent des impulsions dont la durée va de quelques fractions de seconde à quelques nanosecondes. (10 - 9 s) .

Les sections caractéristiques de l'impulsion (figure 1.8), qui déterminent sa forme,

sommes:

Avant (1 - 2);

Haut (2 - 3) ;

· Coupure (3 - 4), parfois appelée bord de fuite ;

· Queue (4 - 5).

Graphique 1.8. Sections d'impulsion typiques

Des sections individuelles d'impulsions de formes diverses peuvent être absentes. Il convient de garder à l'esprit que les impulsions réelles n'ont pas une forme qui correspond strictement au nom. Distinguer les impulsions de polarité positive et négative, ainsi que les impulsions bilatérales (contrairement polaires)

(fig. 1.6, e).

Les impulsions radio sont des impulsions de fluctuations de tension ou de courant à haute fréquence, généralement sinusoïdales. Les impulsions radio n'ont pas de composante constante. Les impulsions radio sont obtenues en modulant en amplitude des oscillations sinusoïdales haute fréquence. Dans ce cas, la modulation d'amplitude est effectuée selon la loi de l'impulsion vidéo de contrôle. Les formes des impulsions radio correspondantes obtenues en utilisant la modulation d'amplitude sont illustrées à la Fig. 1.9 :

Graphique 1.9. Formes d'impulsions radio

Les impulsions électriques se succédant à intervalles réguliers sont appelées séquence périodique (Figure 1.10).

Graphique 1.10. Train d'impulsions périodique

La séquence périodique d'impulsions est caractérisée par les paramètres suivants :

Période de répétition T je - l'intervalle de temps entre le début de deux impulsions unipolaires adjacentes. Il s'exprime en secondes (avec) ou sous-multiples de seconde (ms; s; ns). La réciproque de la période de répétition est appelée fréquence de répétition (répétition) des impulsions. Il détermine le nombre d'impulsions en une seconde et s'exprime en hertz (Hz) , kilohertz (kHz) etc.

……………………………….. (1.16)

· Le rapport cyclique d'un train d'impulsions est le rapport entre la période de répétition et la largeur d'impulsion. Désigné par une lettre q :

………………… (1.17)

Le rapport cyclique est une grandeur sans dimension qui peut varier sur une très large plage, puisque la durée d'impulsion peut être des centaines voire des milliers de fois inférieure à la période d'impulsion, ou, au contraire, occuper la majeure partie de la période.

L'inverse du cycle de service est appelé cycle de service. Cette quantité est sans dimension, inférieure à un. Il est désigné par la lettre γ :

…………………………(1.18)

Train d'impulsions avec q = 2 appelé Méandre ... Tel

séquences (Figure 1.6, e). Si je >> et , alors une telle séquence est appelée radar.

· Valeur moyenne (composante constante) des fluctuations d'impulsion. Lors de la détermination de la valeur moyenne de l'oscillation d'impulsion sur la période U mer (ou je mer) l'impulsion de tension ou de courant est répartie uniformément sur toute la période de sorte que la zone U cf · T i était égal à la zone d'impulsion S u = U m et (fig. 1.10).

Pour les impulsions de toute forme, la valeur moyenne est déterminée à partir de l'expression

……………………(1.19),

où U (t) est une expression analytique de la forme d'impulsion.

Pour une séquence périodique d'impulsions rectangulaire, dans lequel U (t) = U m , période de répétition T je et durée d'impulsion et , cette expression après substitution et transformation prend la forme :

…………………….(1.20).

De la fig. 1.10 on voit que S u = U m et = U cf · T i , d'où suit :

……………(1.21),

où U 0 - est appelé composante constante.

Ainsi, la valeur moyenne (composante constante) de la tension (courant) de la séquence d'impulsions rectangulaires dans q fois inférieure à l'amplitude de l'impulsion.

· Puissance moyenne du train d'impulsions. Énergie d'impulsion W liés à la période T je , détermine la puissance d'impulsion moyenne

…………………………….. (1.22).

Comparer des expressions P et et P mer , on a

P u u = P cf T i ,

d'où suit

…………………(1.23)

et

……………………. (1.24),

celles. la puissance moyenne et la puissance d'impulsion diffèrent par q une fois que.

Il s'ensuit que la puissance d'impulsion fournie par le générateur peut être q fois la puissance moyenne du générateur.

Tâches et exercices

1. L'amplitude d'impulsion est de 11 kV, la durée d'impulsion est de 1 µs. Déterminez la pente du front montant de l'impulsion, en supposant que le temps de montée est égal à 20 % de la largeur de l'impulsion.

2. L'amplitude des impulsions rectangulaires avec un taux de répétition de 1250 Hz et un rapport cyclique de 2300 est de 11 kV. Déterminer la pente du front montant et de la coupure, si l'on considère la durée du front montant et de la coupure égale à 20 % de la durée de l'impulsion.

3. Déterminez la constante de temps d'un circuit composé d'un condensateur de 5000 pF et d'une résistance active de 0,5 Mohm.

4. Déterminer la constante de temps d'un circuit constitué d'une inductance de 20 mH et d'une résistance active de 5 kOhm.

5. Déterminer la puissance moyenne du dispositif d'émission radar, qui a les paramètres suivants : puissance d'impulsion 800 kW ; la durée de l'impulsion de sonde est de 3,2 µs ; le taux de répétition des impulsions de sondage est de 375 Hz.

6. Un condensateur de 400 pF est chargé à partir d'une source de tension constante de 200 V via une résistance de 0,5 MΩ. Déterminer la tension aux bornes du condensateur 600 s après le début de la charge.

7. Au circuit, composé d'un condensateur d'une capacité de 10 pF et d'une résistance de 2 MΩ, est connectée une source continue d'une tension de 50 V. Déterminez le courant au moment de la mise sous tension et 40 s après la mise sous tension .

8. Un condensateur chargé à une tension de 300 V est déchargé à travers une résistance de 300 MΩ. Déterminer la valeur du courant de décharge au cours du temps t = 3τ après le début de la décharge.

9. Combien de temps faudra-t-il pour charger un condensateur de 100 pF à une tension de 340 V, si la tension de la source est de 540 V et la résistance du circuit de charge est de 100 kΩ ?

10. Le circuit, composé d'une inductance de 10 mH et d'une résistance de 5 kOhm, est connecté à une source de tension constante de 250 V. Déterminez le courant circulant dans le circuit 4 s après la mise sous tension.

Chapitre 2. Mise en forme des impulsions

Circuits linéaires et non linéaires

Dans la technologie des impulsions, les circuits et les dispositifs sont largement utilisés pour former des tensions d'une forme à partir de la tension d'une autre. De tels problèmes sont résolus en utilisant des éléments linéaires et non linéaires.

Un élément dont les paramètres (résistance, inductance, capacité) ne dépendent pas de l'amplitude et de la direction des courants et des tensions appliquées est appelé linéaire.Les circuits contenant des éléments linéaires sont appelés

linéaire.

Propriétés du circuit linéaire :

· La caractéristique courant-tension (VAC) d'un circuit linéaire est une ligne droite, c'est-à-dire les valeurs des courants et des tensions seront liées les unes aux autres par des équations linéaires à coefficients constants. Un exemple de CVC de ce type est la loi d'Ohm : .

· Pour le calcul (analyse) et la synthèse de circuits linéaires, nous appliquons le principe de superposition (overlay). La signification du principe de superposition est la suivante : si une tension sinusoïdale est appliquée à l'entrée d'un circuit linéaire, la tension aux bornes de l'un de ses éléments aura la même forme. Si la tension d'entrée est un signal complexe (c'est-à-dire la somme des harmoniques), alors toutes les composantes harmoniques de ce signal sont conservées sur n'importe quel élément du circuit linéaire : en d'autres termes, la forme de la tension appliquée au l'entrée est conservée. Dans ce cas, seul le rapport des amplitudes harmoniques changera à la sortie du circuit linéaire.

· Le circuit linéaire ne convertit pas le spectre du signal électrique. Il ne peut changer les composantes du spectre qu'en amplitude et en phase. C'est la raison de l'apparition distorsion linéaire .

· Tout circuit linéaire réel déforme la forme d'onde en raison des transitoires et de la bande passante finie.

À strictement parler, tous les éléments des circuits électriques sont non linéaires. Cependant, dans une certaine plage de variation de valeurs variables, la non-linéarité des éléments apparaît si peu qu'elle peut pratiquement être négligée. Un exemple est un amplificateur radiofréquence (amplificateur RF) ​​d'un récepteur radio, à l'entrée duquel un signal provenant d'une antenne est de très faible amplitude.

La non-linéarité des caractéristiques d'entrée du transistor dans le premier étage de l'amplificateur RF, à quelques microvolts près, est si faible qu'elle n'est tout simplement pas prise en compte.

Habituellement, la zone de comportement non linéaire d'un élément est limitée et la transition vers la non-linéarité peut se produire progressivement ou brutalement.

Si un signal complexe est appliqué à l'entrée d'un circuit linéaire, qui est la somme des harmoniques de différentes fréquences, et que le circuit linéaire contient un élément dépendant de la fréquence ( L ou C ), alors la forme des tensions sur ses éléments ne répétera pas la forme de la tension d'entrée. En effet, les harmoniques de la tension d'entrée sont transmises différemment par un tel circuit. À la suite du passage du signal d'entrée à travers les capacités et les inductances du circuit, la relation entre les composantes harmoniques sur les éléments du circuit change en amplitude et en phase par rapport au signal d'entrée. De ce fait, les relations entre les amplitudes et les phases des harmoniques à l'entrée du circuit et à sa sortie ne sont pas les mêmes. Cette propriété est à la base de la formation d'impulsions à l'aide de circuits linéaires.

Un élément, dont les paramètres dépendent de l'amplitude et de la polarité des tensions appliquées ou des courants circulant, est appelé non linéaire , et une chaîne contenant de tels éléments est appelée non linéaire .

Les éléments non linéaires comprennent les dispositifs à électrovide (EVD), les dispositifs à semi-conducteur (PPP) fonctionnant dans la section non linéaire de la caractéristique I - V, les diodes (vide et semi-conducteur), ainsi que les transformateurs à ferromagnétique.

Propriétés du circuit non linéaire :

· Le courant traversant l'élément non linéaire n'est pas proportionnel à la tension qui lui est appliquée, c'est-à-dire la relation entre la tension et le courant (VAC) est non linéaire. Un exemple d'un tel CVC est les caractéristiques d'entrée et de sortie de l'EEC et de la RFP.

Les processus dans les circuits non linéaires sont décrits par des équations non linéaires de diverses sortes, dont les coefficients dépendent de la fonction tension (courant) elle-même ou de ses dérivées, et la caractéristique I - V d'un circuit non linéaire a la forme d'une courbe ou d'une ligne brisée. Un exemple est les caractéristiques des diodes, triodes, thyristors, diodes Zener, etc.

· Pour les circuits non linéaires, le principe de superposition n'est pas applicable. Lorsqu'un signal externe agit sur des circuits non linéaires, des courants y apparaissent toujours, contenant dans leur composition de nouvelles composantes de fréquence qui n'étaient pas dans le signal d'entrée. C'est la raison de l'apparition

distorsion non linéaire , de sorte que le signal à la sortie est non linéaire

le circuit est toujours de forme différente du signal d'entrée.

Circuits différenciateurs

Afin de prendre de l'élan forme désiréeà partir d'une forme d'onde de tension donnée utilisant un circuit électrique passif, il est nécessaire de connaître les propriétés de formation de ce circuit. Les propriétés de formation caractérisent la capacité d'un circuit linéaire à modifier la forme du signal transmis (traité) d'une certaine manière et sont complètement déterminées par le type de sa fréquence et de son temps. N.-É. x caractéristiques.

Dans la technologie des impulsions, les réseaux linéaires à deux et quatre ports sont largement utilisés pour générer des signaux.

Différencier appelé circuit à la sortie duquel la tension est proportionnelle à la dérivée première de la tension d'entrée. Mathématiquement, cela s'exprime par la formule suivante :

………………………. (2.1),

où U dans - tension à l'entrée du circuit différenciateur ;

Tu es dehors- tension en sortie du circuit différentiateur ;

k - coefficient de proportionnalité.

Des circuits de différenciation (DC) sont utilisés pour différencier les impulsions vidéo. Parallèlement, les circuits différenciateurs permettent d'effectuer les transformations suivantes :

· Raccourcissement des impulsions vidéo rectangulaires et formation d'impulsions pointues à partir de celles-ci, qui servent à déclencher et à synchroniser divers dispositifs à impulsions ;

· Obtention de dérivées temporelles de fonctions complexes. Il est utilisé dans la technologie de mesure, les systèmes de contrôle automatique et de suivi automatique ;

· Formation d'impulsions rectangulaires à partir de dents de scie.

Les circuits différenciateurs les plus simples sont capacitifs ( RC ) et inductif ( RL ) chaînes (figure 2.1) :

Graphique 2.1. Types de circuits différenciateurs :

une) CC capacitif; b) CC inductif

Montrons que RC - la chaîne devient différenciante sous certaines conditions.

On sait que le courant traversant le condensateur est déterminé par l'expression :

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

Dans le même temps, à partir de la figure 2.1, une il est évident que

,

puisque R et C représentent un diviseur de tension. Étant donné que la tension

, alors .

Tension de sortie

………………….... (2.3).

En remplaçant l'expression (2.2) dans (2.3), on obtient :

……………… (2.4).

Si nous choisissons une valeur suffisamment petite R pour que la condition soit remplie,

alors on obtient une égalité approximative

……………………….. (2.5).

Cette égalité est identique à (2.1).

Sélectionner R d'une valeur suffisamment petite signifie assurer la réalisation de l'inégalité

où dans = 2πf dans - la fréquence de coupure supérieure de l'harmonique du signal de sortie, qui a encore indispensable pour la forme d'impulsion de sortie.

Le coefficient de proportionnalité dans l'expression (2.1) k = RC = porte le nom la constante de temps circuit différenciateur. Plus la tension appliquée change brusquement, plus la valeur est petite τ doit avoir un circuit différenciateur pour que la tension à la sortie soit proche de la dérivée de U dans ... Paramètre = RC a la dimension du temps. Cela peut être confirmé par le fait que, conformément au Système international d'unités (SI), l'unité de mesure de la résistance électrique

,

et l'unité de mesure de la capacité électrique

.

D'où,

Le principe de fonctionnement du circuit différenciateur.

Un schéma de principe d'un circuit de différenciation capacitif est illustré à la Fig. 2.2, et les diagrammes de tension sont illustrés à la Fig. 2.3.

Graphique 2.2. Schéma de principe d'un circuit différenciateur capacitif

Soit une impulsion rectangulaire idéale appliquée à l'entrée, pour laquelle

ф = τ с = 0, une résistance interne source de signaux Ri = 0 .Soit la quantité de mouvement déterminée par l'expression suivante :

1. L'état initial du circuit (t< t 1).

Dans son état d'origine U dans = 0; U avec = 0; Moi avec = 0; Tu es dehors = 0.

1. Premier saut de tension (t = t 1).

A l'instant t = t 1, un saut de tension est appliqué à l'entrée DC

U dans = E... À ce moment Uc = 0 puisque pendant une durée infiniment petite, la capacité ne peut pas être chargée. Mais, conformément à la loi de commutation, le courant traversant le condensateur peut augmenter instantanément. Par conséquent, à l'instant t = t 1, le courant traversant le condensateur sera égal à

Par conséquent, la tension à la sortie du circuit à ce moment sera égale à

1. Charge du condensateur (t 1< t < t 2).

Après le saut, le condensateur commence à se charger avec un courant qui diminue de façon exponentielle :

Graphique 2.3. Diagrammes de contraintes sur les éléments du circuit différenciateur

La tension aux bornes du condensateur va croître de façon exponentielle

…………………… (2.6).

La tension à la sortie CC chute à mesure que la tension augmente

charge sur le condensateur, car R et C représentent un diviseur de tension :

…………. (2.7).

Il faut se rappeler qu'à tout instant pour le diviseur de tension, l'égalité

d'où il suit que

ce qui confirme la validité de l'expression (2.7).

Théoriquement, la charge du condensateur se poursuivra pendant un temps infini, mais en pratique ce processus transitoire se termine après

(3…5)charger = (3…5)RC .

1. Fin de charge des condensateurs (t = t 2).

Après la fin du processus transitoire, le courant de charge du condensateur devient nul. Par conséquent, la tension à la sortie du circuit différenciateur

atteint une valeur presque nulle, c'est-à-dire au temps t = t 2

1. Régime permanent (t 2< t < t 3).

Où

1. Deuxième saut de tension (t = t 3).

A un moment t = t 3 la tension à l'entrée du circuit différenciateur chute brutalement à zéro. Condensateur C devient une source de tension, car il est chargé à la grandeur .

Étant donné que, conformément à la loi de commutation, la tension aux bornes du condensateur ne peut pas changer brusquement et que le courant circulant dans le condensateur peut changer brusquement, alors pour le moment t = t 3 la tension de sortie chute brutalement à – E ... Dans ce cas, le courant de décharge dans ce moment le temps devient maximum :

,

et la tension en sortie du circuit différentiateur

.

La tension de sortie a un signe moins, car le courant a changé de direction.

1. Décharge du condensateur (t 3< t < t 4).

Après le deuxième saut, la tension aux bornes du condensateur commence à diminuer de façon exponentielle :

;

;

1. La fin de la décharge du condensateur et le rétablissement de l'état initial du circuit (t≥ t 4).

Après la fin du processus transitoire de la décharge du condensateur

Ainsi, le circuit est revenu à son état initial. La fin de la décharge du condensateur se produit pratiquement à t = (3… 5) = (3… 5) RC.

Depuis que nous avons pris la résistance interne de la source du signal R je = 0, alors on peut supposer que les constantes de temps des circuits de charge et de décharge du condensateur τ charge = τ fois = τ =RC .

Dans un tel circuit idéal, l'amplitude de la tension de sortie U dehors. m ah ne dépend pas de la valeur des paramètres du circuit R et C , et la durée des impulsions à la sortie est déterminée par la valeur de la constante de temps du circuit = RC ... Plus la valeur est petite R et C , plus les processus transitoires de charge et de décharge de l'extrémité de capacité sont rapides, plus l'impulsion à la sortie du circuit est courte.

Théoriquement, la durée de l'impulsion en sortie du circuit différentiateur, déterminée à partir de la base, s'avère infiniment longue, puisque la tension en sortie chute de façon exponentielle. Par conséquent, la durée d'impulsion est déterminée à un certain niveau à partir de la base

U 0 = U dehors (Figure 2.4) :

Graphique 2.4. Détermination de la durée d'impulsion au niveau U 0 après

différenciation

Déterminons la durée de l'impulsion différenciée au niveau

U 0 = U dehors :

………………. (2.8),

où et ……………………… (2.9).

La différenciation s'accompagne toujours d'un raccourcissement de la largeur d'impulsion. Cela signifie que la capacité C doit avoir le temps de se charger complètement pendant la durée de l'impulsion différenciée d'entrée effective. Par conséquent, la condition pour une différenciation pratique afin de raccourcir la durée d'impulsion est le rapport :

et in> 5τ = 5RC.

Le moins τ circuit, plus le condensateur est chargé et déchargé rapidement et plus la durée des impulsions de sortie est courte, plus elles deviennent pointues et, par conséquent, plus la différenciation est précise. Cependant, réduisez τ utile jusqu'à une certaine limite.

L'évolution de la forme des impulsions en sortie du circuit différentiateur peut s'expliquer en termes d'analyse spectrale.

Chaque harmonique de l'impulsion d'entrée est divisée entre R et C ... Pour les harmoniques basses fréquences définissant le sommet de l'impulsion d'entrée, le condensateur présente une grande résistance, puisque

>> R .

Par conséquent, le sommet plat de l'impulsion d'entrée est à peine transmis à la sortie.

Pour les composantes haute fréquence de l'impulsion d'entrée, qui forment son front montant et sa coupure,

<< R .

Par conséquent, le front et le front de l'impulsion d'entrée sont transmis à la sortie avec pratiquement aucune atténuation. Ces considérations permettent de définir le circuit différenciateur comme filtre passe-haut .

Impulsion électrique, variation à court terme de la tension ou du courant électrique. Un court s'entend d'une période de temps comparable à la durée processus transitoires dans les circuits électriques ... C'est à dire. divisé en impulsions haute tension, impulsions de courant à haute résistance, impulsions vidéo et impulsions radio. C'est à dire. des tensions élevées sont généralement obtenues lors de la décharge d'un condensateur vers une charge résistive et ont une forme apériodique. Les éclairs ont généralement la même forme. Solitaire I. e. de forme similaire avec une amplitude de plusieurs carré jusqu'à plusieurs MV avec un front d'onde 0,5-2 microsecondes et durée 10-10 -2 microsecondes utilisé pour tester les appareils et équipements électriques en technologie haute tension. Les sauts actuels de grande force peuvent être de forme similaire à I. e. haute tension (voir. Technique d'impulsion hautes tensions).

Les impulsions vidéo sont appelées I. e. courant ou tension (principalement de même polarité), ayant une composante constante différente de zéro. Distinguer les impulsions vidéo rectangulaires, en dents de scie, trapézoïdales, exponentielles, en forme de cloche et autres ( riz. 1 , un d). Les éléments caractéristiques qui déterminent la forme et les paramètres quantitatifs de l'impulsion vidéo ( riz. 2 ) sont l'amplitude A, le front t f, la durée t et, la décroissance t c et la pente du sommet (D A), généralement exprimées en % de A. ... Durée des impulsions vidéo - à partir de fractions seconde aux dixièmes nsec (10 -9 seconde). Les impulsions vidéo sont utilisées en télévision, informatique, radar, physique expérimentale, automatisation, etc.

Oscillations intermittentes HF ou UHF de courant ou de tension électrique ( riz. 1 , e), dont l'amplitude et la durée dépendent des paramètres des oscillations modulantes. La durée et l'amplitude des impulsions radio correspondent aux paramètres des impulsions vidéo modulantes ; paramètre supplémentaire - fréquence porteuse. Les impulsions radio sont principalement utilisées dans les technologies de radio et de communication. La durée des impulsions radio varie de fractions seconde avant nsec.

Lit. : Itskhoki Ya.S., Appareils d'impulsion, M., 1959; Fondements de la technologie des impulsions, M., 1966; Brammer Yu.A., Pashchuk I.N., Technique d'impulsion, 2e éd., M., 1968.

Grande Encyclopédie Soviétique M. : "Encyclopédie Soviétique", 1969-1978

Des exemples typiques d'impulsions rectangulaires sont les signaux télégraphiques et de données primaires, également appelés impulsions CC. Ils se présentent sous la forme de séquences d'impulsions rectangulaires bipolaires ou unipolaires (Fig. 6.1, a).

Trouvons le spectre d'une séquence périodique d'impulsions unipolaires de période et d'amplitude UQ. Une telle séquence peut être représentée comme une série de Fourier :

où est le taux de répétition circulaire ou le premier harmonique (composante spectrale) du signal

Riz. 6.1 Train d'impulsions (a) et son spectre (b)

Les coefficients déterminent le spectre dit d'amplitude et le spectre de phase. Où

où est le rapport cyclique de la séquence d'impulsions. La composante constante ou la valeur moyenne du signal sur la période. Le spectre d'amplitude pour le cas est illustré à la Fig.

Le spectre d'une séquence périodique d'impulsions unipolaires à contient, en plus de la composante constante, des composantes avec des fréquences, etc. Dans ce cas, la notion de densité spectrale est introduite. La densité spectrale est définie comme le rapport de « l'amplitude de la composante spectrale" à la bande de fréquence infinitésimale et se calcule par l'intégrale de Fourier :

où est la densité spectrale des amplitudes ; - spectre de phases.

Sachant cela peut être trouvé en utilisant la transformée de Fourier inverse :

La densité spectrale des amplitudes d'une seule impulsion rectangulaire précise à un facteur est représentée par la ligne pointillée sur la Fig.

Le spectre d'une séquence périodique d'impulsions et d'une seule impulsion contient des composantes avec une fréquence de 0 à l'infini, c'est-à-dire qu'elle est infinie. Si une séquence d'ondes carrées est transmise sur un canal de communication qui ne traverse toujours qu'un spectre limité, la forme d'onde à la sortie du canal change. La forme d'onde peut être déterminée en utilisant la transformée de Fourier inverse (6.6).

En pratique, la bande passante du signal est généralement comprise comme la plage de fréquences dans laquelle l'énergie principale du signal est concentrée. Dans ce cas, le concept de largeur effective du spectre du signal est introduit. En figue. - Il s'agit de la plage de fréquences de 0 à dans laquelle environ 90 % de l'énergie du signal est concentrée. Cela signifie que plus la durée d'impulsion est courte (plus la vitesse de télégraphie est élevée), plus le spectre est large. En particulier, une impulsion infiniment courte a un spectre infiniment étendu avec une densité uniforme. Ainsi, une transmission à débit plus élevé nécessite des canaux à bande passante plus élevée.

Pour une durée donnée d'un élément unitaire, deux facteurs affectent le spectre du signal transmis. L'un est la forme d'impulsion, qui doit être soigneusement sélectionnée pour obtenir un bon spectre de signal (compact). Un autre facteur est la nature de la séquence numérique transmise, c'est-à-dire que le spectre dépend des caractéristiques statistiques de la séquence transmise, et le spectre peut être modifié en le recodant.

Pour évaluer la distorsion d'écrêtage du spectre des impulsions CC, considérons le passage d'une impulsion à travers un filtre passe-bas (LPF) idéal. En entrée, nous utiliserons la fonction step

présenté graphiquement sur la Fig. 6.2. Le choix d'une telle action d'entrée est dû au fait que, d'une part, son utilisation simplifie les calculs mathématiques, et d'autre part, une seule impulsion rectangulaire de durée finie peut être représentée comme une séquence de deux surtensions unitaires de signe opposé, décalées en temps d'une quantité égale à la durée de l'impulsion (Fig. 6.3).

Riz. 6.2 Fonction pas à pas

Riz. 6.3. Représentation d'impulsion unique

Riz. 6.4. Caractéristiques d'un filtre passe-bas idéal

Et, enfin, connaissant les caractéristiques du processus de stabilisation sous l'action d'un seul saut, en utilisant le théorème de convolution, on peut trouver le processus de stabilisation pour une forme arbitraire d'action.

Soit à l'entrée d'un filtre passe-bas idéal avec une fréquence de coupure, dont les caractéristiques amplitude et phase-fréquence ont la forme (Fig.6.4) :

où est le temps de groupe du filtre, au moment où le signal (6.7) est fourni, qui peut être représenté sous la forme

Pour obtenir un signal à la sortie du filtre passe-bas, nous multiplions toutes les composantes du signal d'entrée par le module du gain du filtre et soustrayons le déphasage à chacune des fréquences de l'argument sinus :

En substituant dans (6.9) la valeur du coefficient de transmission de (6.8), on obtient

IMPULSION ÉLECTRIQUE, changement brusque à court terme de la tension ou du courant électrique. Une impulsion de courant électrique ou de tension (principalement de même polarité), qui a une composante constante et ne contient pas d'oscillations HF, est appelée impulsion vidéo. Par la nature du changement dans le temps, les impulsions vidéo se distinguent des formes rectangulaires, en dents de scie, trapézoïdales, en cloche, exponentielles et autres (Fig. 1, a-d). Une impulsion vidéo réelle peut avoir une forme assez complexe (Fig. 2), caractérisée par l'amplitude A, la durée И (mesurée à un niveau prédéterminé, par exemple 0,1 A ou 0,5 A), la durée du temps de montée τ Ф et la décroissance τ С (mesurée entre les niveaux de 0,1 A et 0,9 A), le biseau du ΔA supérieur (exprimé en pourcentage de A). Les plus largement utilisées sont les impulsions vidéo rectangulaires, sur la base desquelles des signaux de synchronisation, de contrôle et d'information sont formés dans les systèmes informatiques, radar, télévision, transmission numérique et traitement de l'information, etc. , ainsi que dans la formation de signaux radar complexes avec modulation de fréquence intra-impulsion. La durée des impulsions vidéo varie de quelques fractions de seconde à des dixièmes de nanoseconde.

En plus des flux d'impulsions électriques uniques et irréguliers en pratique, on utilise des séquences périodiques, qui sont en outre caractérisées par une période T ou une fréquence de répétition f = T -1. Un paramètre important de la séquence périodique des impulsions électriques est le rapport cyclique (le rapport de la période de répétition des impulsions à leur durée). En termes de distribution de fréquence, les impulsions électriques sont caractérisées par un spectre, qui est obtenu par le développement de la fonction temporelle exprimant une impulsion électrique dans une série de Fourier (pour une séquence périodique d'impulsions identiques) ou une intégrale de Fourier (pour impulsions simples).

Les impulsions électriques, qui sont des oscillations HF ou micro-ondes limitées dans le temps (intermittentes), dont l'enveloppe se présente sous la forme d'une impulsion vidéo (Fig. 1, e), sont appelées impulsions radio. La durée et l'amplitude des impulsions radio correspondent aux paramètres des impulsions vidéo modulantes ; un paramètre supplémentaire est la fréquence porteuse. Les impulsions radio sont principalement utilisées dans les appareils radio et de communication ; leur durée varie de quelques fractions de seconde à plusieurs nanosecondes.

Lit .: Erofeev Yu. N. Dispositifs d'impulsion. 3e éd. M., 1989; Brammer Yu. A., Pashchuk I. N. Technique d'impulsion. M., 2005.