펄스 전류. 전기 임펄스 및 해당 매개변수

29.01.2019

전기 충격,전압 또는 전류의 단기 변화. short는 해당 기간에 해당하는 기간을 의미합니다. 전기 회로의 과도 현상 ... 즉. 고전압 펄스, 고강도 전류 펄스, 비디오 펄스 및 무선 펄스로 구분됩니다. 즉. 고전압은 일반적으로 커패시터를 저항성 부하로 방전하는 동안 얻어지며 비주기적인 모양을 갖습니다. 번개는 일반적으로 같은 모양입니다. 고독한 I. e. 몇 개의 진폭을 가진 비슷한 모양의 평방최대 여러 뮤직비디오웨이브 프런트 0.5-2 마이크로초및 지속 시간 10-10 -2 마이크로초테스트에 사용 전기 장치고전압 기술의 장비. 큰 힘의 현재 점프는 모양이 I. e.와 비슷할 수 있습니다. 고전압(참조. 임펄스 기법 고전압).

비디오 펄스는 I. e. 0 이외의 일정한 성분을 갖는 전류 또는 전압(주로 동일한 극성). 직사각형, 톱니, 사다리꼴, 지수, 종 모양 및 기타 비디오 펄스를 구별합니다( 쌀. 하나 , 기원 후). 비디오 펄스의 모양과 정량적 매개변수를 결정하는 특성 요소( 쌀. 2 )는 진폭 A, 전면 t f, 지속 시간 t 및 감쇠 t c 및 상단(DA)의 기울기이며 일반적으로 A의 %로 표시됩니다. ... 비디오 임펄스의 지속 시간 - 분수에서 비서십분의 일까지 nsec (10 -9 비서). 비디오 펄스는 텔레비전, 컴퓨팅, 레이더, 실험 물리학, 자동화 등에 사용됩니다.

간헐적인 HF 또는 UHF 진동을 무선 펄스라고 합니다. 전류또는 전압( 쌀. 하나 , e) 진폭과 지속 시간은 변조 진동의 매개 변수에 따라 다릅니다. 무선 펄스의 지속 시간과 진폭은 변조 비디오 펄스의 매개변수에 해당합니다. 추가 매개변수 - 반송파 주파수. 무선 펄스는 주로 무선 및 통신 기술에 사용됩니다. 무선 펄스의 지속 시간은 분수에서 다양합니다. 비서~ 전에 n초

켜짐: Itskhoki Ya. S., Impulse devices, M., 1959; 충동 기술의 기초, M., 1966; Brammer Yu.A., Pashchuk I.N., Impulse 기술, 2판, M., 1968

위대한 소비에트 백과사전 M .: "소비에트 백과사전", 1969-1978

아래에 전기 충격 회로의 과도 지속 시간보다 짧거나 비슷한 시간 동안 관찰된 특정 일정 수준(특히 0에서)의 전압 또는 전류 편차를 이해합니다.

이미 언급했듯이 과도 프로세스는 외부 신호의 작용 또는 회로 자체 내 스위칭으로 인해 전기 회로의 정상 상태가 갑자기 변경되는 것으로 이해됩니다. 따라서 과도 과정은 전기 회로가 한 고정 상태에서 다른 상태로 전환되는 과정입니다. 이 일시적인 과정이 아무리 짧더라도 시간은 항상 유한합니다. 과도 과정의 수명이 외부 신호(전압 또는 전류)의 지속 시간보다 비교할 수 없을 정도로 짧은 회로의 경우 작동 모드는 안정적인 것으로 간주되며 이러한 회로에 대한 외부 신호 자체는 펄스되지 않습니다. 이것의 예는 전자기 릴레이의 작동입니다.

전기 회로에 작용하는 전압 또는 전류 신호의 지속 시간이 설정 프로세스의 지속 시간과 비례하게 되면 과도 프로세스는 다음과 같이 나타납니다. 강한 영향력무시할 수 없도록 이러한 신호의 모양과 매개변수에 대해 설명합니다. 이 경우, 신호가 전기 회로에 인가되는 대부분의 시간은 과도 과정의 시간과 일치합니다(그림 1.4). 이러한 신호가 작동하는 동안 회로의 작동 모드는 고정적이지 않고 전기 회로에 미치는 영향은 충동적입니다.

그림 1.4. 신호 지속 시간과 지속 시간 간의 관계

전환 과정:

ㅏ) 과도 과정의 지속 시간은 지속 시간보다 훨씬 짧습니다.

신호( τpp<< t );

비) 과도 과정의 지속 시간은 지속 시간에 비례합니다.

신호( τ п ≈ t ).

따라서 펄스의 개념은 특정 회로의 매개변수와 연관되며 모든 회로에 대해 신호가 펄스로 간주될 수 있는 것은 아닙니다.

이런 식으로, 주어진 회로에 대한 전기 충격은 이 회로에서 과도 상태의 지속 시간에 상응하는 기간 동안 작용하는 전압 또는 전류입니다. 회로에서 두 개의 연속 펄스 사이에 충분한 시간 간격이 있어야 안정화 프로세스의 지속 시간을 초과한다고 가정합니다. 그렇지 않으면 펄스 대신 복잡한 모양의 신호가 나타납니다(그림 1.5).

그림 1.5. 복잡한 전기 신호

시간 간격의 존재는 임펄스 신호에 특징적인 불연속 구조를 부여합니다. 그러한 정의의 일부 관습성은 확립 과정이 이론적으로 영원히 지속된다는 사실에 있습니다.

작동 신호를 계속 펄스라고 부르지만 회로의 과도 프로세스가 펄스에서 펄스로 실제로 끝날 시간이 없는 중간 경우가 있을 수 있습니다. 이러한 경우 다음 펄스의 시작 부분에서 과도 과정의 중첩으로 인해 펄스 모양의 추가 왜곡이 발생합니다.

충동에는 두 가지 유형이 있습니다. 비디오 펄스 그리고 무선 펄스 ... DC 회로를 전환(전환)할 때 비디오 펄스가 수신됩니다. 이러한 펄스는 고주파 진동을 포함하지 않으며 0이 아닌 일정한 성분(평균값)을 갖습니다.

비디오 펄스는 일반적으로 모양으로 구별됩니다. 그림에서. 1.6. 가장 일반적인 비디오 펄스가 표시됩니다.

쌀. 1.6. 비디오 펄스 모양:

ㅏ)직사각형; 비) 사다리꼴; V) 대못 같은;

G)톱니; 이자형) 삼각형; 이자형) 반대 극성.

단일 펄스의 주요 매개변수를 고려하십시오(그림 1.7).

쌀. 1.7. 단일 펄스 매개변수

펄스의 모양과 개별 섹션의 속성은 다음 매개변수에 의해 정량적으로 평가됩니다.

· 음 - 펄스의 진폭(가장 높은 값). 펄스 진폭 음 (나는 m) 볼트(암페어)로 표시됩니다.

· τ와 - 펄스 지속 시간. 일반적으로 펄스 또는 개별 섹션의 지속 시간을 기준으로 특정 수준에서 측정합니다. 이것이 지정되지 않으면 펄스 지속 시간은 0 레벨에서 결정됩니다. 그러나 대부분의 경우 펄스 지속 시간은 레벨에서 결정됩니다. 0.1Um 또는 0.5Um , 기초에서 계산. 후자의 경우 펄스 지속 시간은 활동적인 기간 및 표시 τ와 ... 필요한 경우 펄스의 모양에 따라 허용되는 측정 수준 값이 특별히 협상됩니다.

· τ f - 상승 시간, 레벨에서 펄스의 상승 시간에 의해 결정 0.1Um 수평을 맞추다 0.9Um .

· τs - 레벨에서 펄스의 감쇠 시간에 의해 결정되는 컷오프(후행 에지)의 지속 시간 0.9Um 수평을 맞추다 0.1Um ... 상승 또는 하강 에지의 지속 시간이 레벨에서 측정될 때 0.5Um , 활성 기간이라고 하며 인덱스를 추가하여 표시됩니다. "ㅏ" 활성 펄스 폭과 유사합니다. 대개 τ f 그리고 τs 펄스 지속 시간의 몇 퍼센트입니다. 덜 τ f 그리고 τs 에 비해 τ와 , 펄스의 모양이 직사각형에 가까워질수록 때로는 대신 τ f 그리고 τs 펄스 전선은 상승(하강) 속도가 특징입니다. 이 값을 정면(컷)의 급경사(S) 초당 볼트로 표시 (V/와 함께) 또는 초당 킬로볼트 (케이 V/와 함께) ... 직사각형 펄스의 경우

………………………………(1.14).

· 프론트 사이의 펄스 섹션을 플랫 탑이라고 합니다. 그림 1.7은 플랫 탑의 하락을 보여줍니다. (ΔU) .

· 펄스 파워. 에너지 여 지속 시간과 관련된 펄스는 펄스의 전력을 결정합니다.

………………………………(1.15).

와트로 표현된다. (여) , 킬로와트 (콰) 또는 분수 단위

짜크 와트.

펄스 장치는 1초에서 나노초에 이르는 지속 시간의 펄스를 사용합니다. (10 - 9초) .

모양을 결정하는 펄스의 특성 섹션(그림 1.8),

이다:

전면(1 - 2);

상단(2 - 3);

· 절단(3 - 4), 때로는 후행 모서리라고도 합니다.

· 꼬리(4 - 5).

그림 1.8. 일반적인 펄스 섹션

다양한 모양의 충동의 개별 섹션이 없을 수 있습니다. 실제 충동에는 이름과 엄격하게 일치하는 형식이 없다는 점을 염두에 두어야 합니다. 양극과 음극의 충동과 양방향 (반대 극성) 충동을 구별하십시오.

(그림 1.6, 이자형).

무선 펄스는 일반적으로 사인파형 고주파 전압 또는 전류 변동의 펄스입니다. 무선 펄스에는 일정한 구성 요소가 없습니다. 무선 펄스는 고주파 사인파 진동을 진폭으로 변조하여 얻습니다. 이 경우 제어 비디오 펄스의 법칙에 따라 진폭 변조가 수행됩니다. 진폭 변조를 사용하여 얻은 해당 무선 펄스의 모양은 그림 1에 나와 있습니다. 1.9:

그림 1.9. 무선 펄스의 형태

일정한 간격으로 서로 뒤따르는 전기 충격을 주기적인 시퀀스 (그림 1.10).

그림 1.10. 주기적 펄스열

펄스의 주기적인 시퀀스는 다음 매개변수를 특징으로 합니다.

반복 기간 티 - 인접한 두 단극 임펄스의 시작 사이의 시간 간격. 초로 표현된다 (와 함께) 또는 초의 배수 (ms, μs, ns). 반복 주기의 역수를 펄스 반복(반복) 주파수라고 합니다. 1초 동안의 펄스 수를 결정하며 헤르츠로 표시됩니다. (Hz) , 킬로헤르츠 (kHz) 등.

……………………………….. (1.16)

· 펄스 열의 듀티 사이클은 펄스 폭에 대한 반복 주기의 비율입니다. 문자로 표시 큐 :

………………… (1.17)

듀티 사이클은 펄스 지속 시간이 펄스 기간보다 수백 또는 수천 배 작거나 반대로 대부분의 기간을 차지할 수 있기 때문에 매우 넓은 범위에 걸쳐 변할 수 있는 무차원 양입니다.

듀티 사이클의 역수를 듀티 사이클이라고 합니다. 이 양은 1보다 작은 무차원입니다. 문자로 표시됩니다 γ :

…………………………(1.18)

펄스 트레인 q = 2 ~라고 불리는 사행 ... 그런

시퀀스 (그림 1.6, 이자형). 만약에 Т 나는 >> τ 및 , 그런 다음 이러한 시퀀스가 호출됩니다 레이더.

· 임펄스 변동의 평균값(일정한 성분). 기간 동안의 임펄스 진동의 평균값을 결정할 때 U Wed (또는 I Wed) 전압 또는 전류 펄스는 전체 기간에 걸쳐 고르게 분포되어 면적이 U cf · 티 펄스 면적과 동일 Su = U m τ 및 (그림 1.10).

모든 모양의 펄스에 대해 평균값은 다음 식에서 결정됩니다.

……………………(1.19),

여기서 U(t)는 펄스 모양에 대한 해석적 표현입니다.

주기적인 펄스 시퀀스의 경우 직사각형, 그 중 유(t) = 유 m , 반복 기간 티 및 펄스 지속 시간 τ와 , 대체 및 변환 후의 이 표현식은 다음과 같은 형식을 취합니다.

…………………….(1.20).

무화과에서. 1.10 그것이 보인다 Su = U m τ 및 = U cf · 티 , 여기서 다음과 같습니다.

……………(1.21),

어디 유 0 - 상수 성분이라고 합니다.

따라서, 직사각형 펄스 시퀀스의 전압(전류)의 평균값(일정한 성분)은 큐 펄스 진폭보다 몇 배 작습니다.

· 펄스 트레인의 평균 전력. 펄스 에너지 여 기간과 관련된 티 , 평균 펄스 전력을 결정합니다.

…………………………….. (1.22).

표현 비교 피와 그리고 피 수 , 우리는 얻는다

P u τ u = P cf T i ,

어디에서

…………………(1.23)

그리고

……………………. (1.24),

저것들. 평균 전력과 펄스 전력이 다릅니다. 큐 한번.

따라서 발전기에 의해 제공되는 펄스 전력은 다음과 같습니다. 큐 발전기의 평균 전력을 곱합니다.

작업 및 연습

1. 펄스 진폭은 11kV이고 펄스 지속 시간은 1μs입니다. 상승 시간이 펄스 폭의 20%와 같다고 가정하고 펄스의 선행 에지의 기울기를 결정합니다.

2. 반복률이 1250Hz이고 듀티 사이클이 2300인 직사각형 펄스의 진폭은 11kV입니다. 리딩 에지 및 컷오프의 지속 시간을 펄스 지속 시간의 20%와 동일하게 고려하는 경우 리딩 에지 및 컷오프의 기울기를 결정합니다.

3. 5000pF 커패시터와 0.5Mohm의 활성 저항으로 구성된 회로의 시간 상수를 결정합니다.

4. 20mH의 인덕턴스와 5kOhm의 활성 저항으로 구성된 회로의 시간 상수를 결정합니다.

5. 다음 매개변수가 있는 레이더 전송 장치의 평균 전력을 결정합니다. 펄스 전력 800kW; 프로브 펄스의 지속 시간은 3.2μs입니다. 울리는 펄스의 반복률은 375Hz입니다.

6. 400pF 커패시터는 0.5MΩ 저항을 통해 200V 정전압 소스에서 충전됩니다. 충전 시작 후 600μs에서 커패시터 양단의 전압을 결정합니다.

7. 용량이 10pF이고 저항이 2MΩ인 커패시터로 구성된 회로에 전압 50V의 직류 소스를 연결하고 스위치를 켠 순간과 스위치를 켠 후 40μs의 전류를 결정합니다. 켜짐.

8. 300V의 전압으로 충전된 커패시터가 300MΩ의 저항을 통해 방전된다. 시간 경과에 따른 방전 전류 값 결정 t = 3τ 방전 시작 후.

9. 소스의 전압이 540V이고 충전 회로의 저항이 100kΩ인 경우 100pF 커패시터를 340V의 전압으로 충전하는 데 얼마나 걸립니까?

10. 10mH의 인덕턴스와 5kOhm의 저항으로 구성된 회로를 250V의 정전압 소스에 연결합니다. 스위치를 켠 후 4μs 후에 회로에 흐르는 전류를 결정합니다.

2장. 펄스 성형

선형 및 비선형 회로

펄스 기술에서 회로 및 장치는 다른 전압에서 한 형태의 전압을 형성하는 데 널리 사용됩니다. 이러한 문제는 선형 및 비선형 요소를 사용하여 해결됩니다.

매개변수(저항, 인덕턴스, 용량)가 전류 및 인가 전압의 크기와 방향에 의존하지 않는 요소를 선형이라고 하며 선형 요소를 포함하는 회로를 선형이라고 합니다.

선의.

선형 회로 속성:

· 선형 회로의 전류-전압 특성(VAC)은 직선입니다. 전류와 전압의 값은 일정한 계수를 갖는 선형 방정식으로 서로 관련됩니다. 이 유형의 CVC의 예는 옴의 법칙입니다. .

· 선형 회로의 계산(분석) 및 합성을 위해 중첩(중첩)의 원리를 적용합니다. 중첩 원리의 의미는 다음과 같습니다. 정현파 전압이 선형 회로의 입력에 적용되면 해당 요소의 전압은 동일한 모양을 갖습니다. 입력 전압이 복합 신호(즉, 고조파의 합)인 경우 이 신호의 모든 고조파 성분은 선형 회로의 모든 요소에서 보존됩니다. 즉, 입력이 유지됩니다. 이 경우 선형 회로의 출력에서 고조파 진폭의 비율만 변경됩니다.

· 선형 회로는 전기 신호의 스펙트럼을 변환하지 않습니다. 진폭과 위상에서만 스펙트럼의 구성 요소를 변경할 수 있습니다. 이것이 발생 원인이다. 선형 왜곡 .

· 모든 실제 선형 회로는 과도 현상과 유한한 대역폭으로 인해 파형을 왜곡합니다.

엄밀히 말하면 전기 회로의 모든 요소는 비선형입니다. 그러나 변수 값의 특정 범위의 변동에서는 요소의 비선형성이 거의 나타나지 않아 실질적으로 무시할 수 있습니다. 예를 들어 무선 수신기의 무선 주파수 증폭기 (RF 증폭기)는 안테나의 신호가 진폭이 매우 작은 입력에 대한 것입니다.

RF 증폭기의 첫 번째 단계에서 트랜지스터의 입력 특성의 비선형성은 몇 마이크로볼트 내에서 너무 작아서 단순히 고려되지 않습니다.

일반적으로 요소의 비선형 거동의 영역은 제한되어 있으며 비선형으로의 전환은 점진적으로 또는 갑자기 발생할 수 있습니다.

다른 주파수의 고조파의 합인 선형 회로의 입력에 복소 신호가 적용되고 선형 회로에 주파수 종속 요소가 포함된 경우( 엘 또는 씨 ), 요소의 전압 모양은 입력 전압의 모양을 반복하지 않습니다. 이러한 회로에서는 입력 전압의 고조파가 다르게 전달되기 때문입니다. 회로의 커패시턴스와 인덕턴스를 통한 입력 신호의 통과 결과, 회로 요소의 고조파 성분 사이의 관계는 입력 신호에 대한 진폭과 위상이 변경됩니다. 결과적으로 회로에 대한 입력과 출력에서 고조파의 진폭과 위상 사이의 관계는 동일하지 않습니다. 이 속성은 선형 회로를 사용한 펄스 형성의 기초입니다.

인가된 전압 또는 흐르는 전류의 크기와 극성에 따라 매개변수가 달라지는 요소를 비선형 , 그리고 그러한 요소를 포함하는 체인을 비선형 .

비선형 요소에는 전기 진공 장치(EVD), I - V 특성의 비선형 섹션에서 작동하는 반도체 장치(PPP), 다이오드(진공 및 반도체), 강자성이 있는 변압기가 포함됩니다.

비선형 회로 속성:

· 비선형 소자에 흐르는 전류는 인가되는 전압에 비례하지 않습니다. 전압과 전류(VAC) 사이의 관계는 비선형입니다. 이러한 CVC의 예는 EEC 및 RFP의 입력 및 출력 특성입니다.

비선형 회로의 프로세스는 비선형 방정식으로 설명됩니다. 다양한 종류의, 그 계수는 전압(전류) 함수 자체 또는 그 미분에 따라 달라지며 비선형 회로의 I-V 특성은 곡선 또는 파선의 형태를 갖습니다. 예를 들어 다이오드, 3극관, 사이리스터, 제너 다이오드 등의 특성이 있습니다.

· 비선형 회로의 경우 중첩 원리를 적용할 수 없습니다. 외부 신호가 비선형 회로에 작용하면 입력 신호에 없는 새로운 주파수 성분을 구성에 포함하는 전류가 항상 회로에 나타납니다. 이것이 발생 원인이다.

비선형 왜곡 , 결과적으로 출력의 신호는 비선형입니다.

회로는 항상 입력 신호와 모양이 다릅니다.

미분 회로

추진력을 얻기 위해서는 원하는 모양수동 전기 회로를 사용하여 주어진 전압 파형에서 이 회로의 형성 특성을 알 필요가 있습니다. 형성 속성은 전송된(처리된) 신호의 모양을 특정 방식으로 변경하는 선형 회로의 기능을 특성화하고 해당 주파수 및 시간의 유형에 의해 완전히 결정됩니다. 에스 x 특성.

펄스 기술에서 선형 2포트 및 4포트 네트워크는 신호를 생성하는 데 널리 사용됩니다.

차별화 전압이 입력 전압의 1차 도함수에 비례하는 출력에서 회로라고 합니다. 수학적으로 이것은 다음 공식으로 표현됩니다.

………………………. (2.1),

어디 유 인 - 미분 회로의 입력 전압

유 아웃- 미분 회로의 출력 전압

케이 - 비례 계수.

미분 회로(DC)는 비디오 펄스를 구별하는 데 사용됩니다. 동시에 미분 회로를 통해 다음 변환을 수행할 수 있습니다.

· 다양한 펄스 장치를 트리거하고 동기화하는 역할을 하는 직사각형 비디오 펄스의 단축 및 그로부터 뾰족한 펄스의 형성;

· 복잡한 함수의 시간 도함수를 구합니다. 측정 기술, 자동 제어 및 자동 추적 시스템에 사용됩니다.

· 톱니에서 직사각형 임펄스 형성.

가장 단순한 미분 회로는 용량성( RC ) 그리고 유도( RL ) 사슬(그림 2.1):

그림 2.1. 미분 회로의 유형:

ㅏ)용량성 DC; 비) 유도 DC

그것을 보여줍시다 RC - 체인은 특정 조건에서 차별화됩니다.

커패시터를 통해 흐르는 전류는 다음 식에 의해 결정되는 것으로 알려져 있습니다.

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

동시에 그림 2.1에서 ㅏ그것은 분명하다

~부터 아르 자형 그리고 씨 전압 분배기를 나타냅니다. 전압 이후

, 그 다음에 .

출력 전압

………………….... (2.3).

식 (2.2)를 (2.3)에 대입하면 다음을 얻습니다.

……………… (2.4).

충분히 작은 값을 선택하면 아르 자형 조건이 충족되도록,

그러면 우리는 대략적인 평등을 얻습니다.

……………………….. (2.5).

이 동등성은 (2.1)과 동일합니다.

선택하다 아르 자형 불평등의 충족을 보장하기 위해 충분히 작은 가치의 수단

어디 ω in = 2πf in - 출력 신호 고조파의 상위 차단 주파수는 여전히 필수적인출력 펄스 모양.

식 (2.1)의 비례 계수 k = RC = τ 이름을 품다 시간 상수 차별화 회로. 인가 전압이 급격하게 변할수록 값이 작아집니다. τ 출력 전압이 도함수에 가까운 모양이 되도록 미분 회로가 있어야 합니다. 유 인 ... 매개변수 τ = RC 시간의 차원이 있다. 이것은 국제 단위계(SI)에 따라 전기 저항 측정 단위가

및 전기 용량의 측정 단위

따라서,

미분 회로의 작동 원리.

용량성 미분 회로의 개략도는 그림 2.2에 나와 있고 전압 다이어그램은 그림 2.3에 나와 있습니다.

그림 2.2. 용량성 미분 회로의 개략도

이상적인 직사각형 임펄스가 입력에 적용되도록 하십시오.

τ ф = τ с = 0, ㅏ 내부 저항신호 소스 나는 = 0 . 운동량을 다음 식으로 결정합니다.

회로의 초기 상태(t< t 1).

원래 상태에서 유 인 = 0; 유 = 0; 나랑 = 0; 유 아웃 = 0.

첫 번째 전압 점프(t = t 1).

시간 t = t 1의 순간에 전압 점프가 DC 입력에 적용됩니다.

유에서 = E... 이 시점에서 유 c = 0 ~부터 무한히 짧은 시간 동안 용량을 충전할 수 없습니다. 그러나 정류 법칙에 따라 커패시터를 통과하는 전류는 즉시 증가할 수 있습니다. 따라서 순간 t = t 1에서 커패시터를 통해 흐르는 전류는 다음과 같습니다.

따라서이 순간 회로의 출력 전압은 다음과 같습니다.

커패시터 충전(t 1< t < t 2).

점프 후 커패시터는 기하급수적으로 감소하는 전류로 충전을 시작합니다.

그림 2.3. 미분 회로의 요소에 대한 응력 다이어그램

커패시터 양단의 전압은 기하 급수적으로 증가합니다.

…………………… (2.6).

DC 출력의 전압은 전압이 상승함에 따라 떨어집니다.

커패시터에 충전하기 때문에 아르 자형 그리고 씨 전압 분배기를 나타냅니다.

…………. (2.7).

전압 분배기의 경우 언제든지 평등

그것이 따라오는 곳

표현의 타당성을 확인하는 것(2.7).

이론적으로 커패시터의 충전은 무한한 시간 동안 계속되지만 실제로는 이 과도 과정이 끝난 후

(3…5)τ 전하 = (3…5)RC .

커패시터 충전 종료(t = t 2).

과도 과정이 끝난 후 커패시터 충전 전류는 0이 됩니다. 따라서 미분 회로의 출력 전압

거의 0 값에 도달합니다. 시간 t = t 2에서

정상 상태 모드(t 2< t < t 3).

어디에서

두 번째 전압 점프(t = t 3).

어느 순간에 t = t 3 미분 회로의 입력 전압은 갑자기 0으로 떨어집니다. 콘덴서 씨 긴장의 원인이 되기 때문에 그것은 크기로 청구됩니다 .

정류 법칙에 따라 커패시터 양단의 전압은 갑자기 변할 수 없으며 커패시터를 통해 흐르는 전류는 갑자기 변할 수 있으므로 순간 t = t 3 출력 전압이 급격히 떨어집니다. – 이자형 ... 이 경우 방전 전류는 이 순간시간이 최대가 됩니다.

미분 회로의 출력 전압

출력 전압에는 마이너스 부호가 있습니다. 왜냐하면 전류가 방향을 바꿨습니다.

커패시터 방전(t 3< t < t 4).

두 번째 점프 후 커패시터 양단의 전압은 기하급수적으로 감소하기 시작합니다.

;

;

커패시터 방전의 종료 및 회로의 초기 상태 복원(t≥ 4).

커패시터 방전의 과도 과정이 끝난 후

따라서 회로는 원래 상태로 돌아갔습니다. 커패시터 방전의 끝은 실제로 다음에서 발생합니다. t = (3… 5) τ = (3… 5) RC.

신호 소스의 내부 저항을 취했기 때문에 리 = 0이면 커패시터의 충전 및 방전 회로의 시간 상수 τ 전하 = τ 시간 = τ =RC .

이러한 이상적인 회로에서 출력 전압의 진폭은 유 아웃. 아 회로 매개변수의 값에 의존하지 않음 아르 자형 그리고 씨 , 그리고 출력에서 펄스의 지속 시간은 회로 시간 상수의 값에 의해 결정됩니다 τ = RC ... 값이 작을수록 아르 자형 그리고 씨 , 커패시턴스 끝의 과도 충전 및 방전 프로세스가 빠를수록 회로 출력에서 펄스가 더 짧아집니다.

이론적으로 베이스에서 결정된 미분 회로의 출력에서 펄스의 지속 시간은 출력의 전압이 기하급수적으로 떨어지기 때문에 무한히 긴 것으로 판명되었습니다. 따라서 펄스 지속 시간은 기본에서 특정 레벨에서 결정됩니다.

유 0 = αU 아웃 (그림 2.4):

그림 2.4. 레벨에서 펄스 지속 시간 결정 유 0 ~ 후에

분화

레벨에서 미분 펄스의 지속 시간을 결정합시다.

유 0 = αU 아웃 :

………………. (2.8),

어디 그리고 ……………………… (2.9).

분화에는 항상 펄스 폭의 단축이 수반됩니다. 즉, 용량 씨 유효 입력 미분 펄스 시간 동안 완전히 충전될 시간이 있어야 합니다. 따라서 펄스 지속 시간을 단축하기 위한 실제 미분 조건은 다음과 같습니다.

τ 및 in> 5τ = 5RC.

덜 τ 회로에서 커패시터가 더 빨리 충전 및 방전되고 출력 펄스의 지속 시간이 짧을수록 더 뾰족해지기 때문에 미분이 더 정확해집니다. 그러나 감소 τ 특정 한도까지 편리합니다.

미분 회로의 출력에서 펄스 모양의 변화는 스펙트럼 분석의 관점에서 설명할 수 있습니다.

입력 펄스의 각 고조파는 아르 자형 그리고 씨 ... 고조파용 저주파입력 펄스의 상단을 정의하면 커패시터는 큰 저항을 나타냅니다.

>> R .

따라서 입력 펄스의 평평한 상단은 출력으로 거의 전달되지 않습니다.

리딩 에지와 컷오프를 형성하는 입력 펄스의 고주파 성분의 경우,

<< R .

따라서 입력 펄스의 전면과 가장자리는 실제로 감쇠 없이 출력으로 전송됩니다. 이러한 고려 사항을 통해 미분 회로를 다음과 같이 정의할 수 있습니다. 고역 통과 필터 .

ELECTRIC IMPULSE, 전압 또는 전류의 단기 급격한 변화. 일정한 성분을 갖고 HF 진동을 포함하지 않는 전류 또는 전압 펄스(주로 동일한 극성)를 비디오 펄스라고 합니다. 시간 변화의 특성에 따라 비디오 펄스는 직사각형, 톱니 모양, 사다리꼴, 종 모양, 지수 및 기타 모양으로 구분됩니다(그림 1, a-d). 실제 비디오 펄스는 진폭 A, 지속 시간 τ И(미리 결정된 수준, 예를 들어 0.1A 또는 0.5A에서 측정), 상승 시간 지속 시간 τ Ф 및 감쇠 τ С(0.1A와 0.9A 수준 사이에서 측정), 상단 ΔA의 경사(A의 백분율로 표시). 가장 널리 사용되는 직사각형 비디오 펄스는 동기화, 제어 및 정보 신호가 컴퓨터 기술, 레이더, 텔레비전, 디지털 전송 및 정보 처리 시스템 등에서 형성되고 복잡한 레이더 신호를 형성하는 데 사용됩니다. 펄스 내 주파수 변조. 비디오 펄스의 지속 시간은 몇 분의 1초에서 10분의 1 나노초까지입니다.

실제로 전기 펄스의 단일 및 불규칙한 흐름에 추가하여 주기 T 또는 반복 주파수 f = T -1로 추가 특성화되는 주기적 시퀀스가 사용됩니다. 전기 펄스의 주기적인 시퀀스의 중요한 매개변수는 듀티 사이클(펄스 반복 주기 대 지속 시간의 비율)입니다. 주파수 분포 측면에서 전기 펄스는 푸리에 급수(동일한 펄스의 주기적 시퀀스에 대해) 또는 푸리에 적분(에 대해 단일 펄스).

시간이 제한된(간헐적인) HF 또는 마이크로파 진동인 전기 펄스는 포락선이 비디오 펄스 형태로 되어 있으며(그림 1, e) 무선 펄스라고 합니다. 무선 펄스의 지속 시간과 진폭은 변조 비디오 펄스의 매개변수에 해당합니다. 추가 매개변수는 반송파 주파수입니다. 무선 펄스는 주로 무선 및 통신 장치에 사용됩니다. 지속 시간은 몇 초에서 몇 나노초까지 다양합니다.

켜짐 .: Erofeev Yu. N. Impulse 장치. 3판. 엠., 1989; Brammer Yu. A., Pashchuk I.N. Impulse 기술. 엠., 2005.

직사각형 펄스의 일반적인 예로는 DC 펄스라고도 하는 기본 전신 및 데이터 신호가 있습니다. 그것들은 바이폴라 또는 유니폴라 직사각형 펄스의 시퀀스 형태를 가지고 있습니다(그림 6.1, a).

주기와 진폭이 UQ인 단극 펄스의 주기적인 시퀀스의 스펙트럼을 구해 보겠습니다. 이러한 수열은 푸리에 급수로 나타낼 수 있습니다.

여기서 는 신호의 원형 반복률 또는 첫 번째 고조파(스펙트럼 성분)입니다.

쌀. 6.1 펄스열(a)과 스펙트럼(b)

계수는 소위 진폭 스펙트럼과 위상 스펙트럼을 결정합니다. 어디에서

여기서 는 펄스 시퀀스의 듀티 사이클입니다. 일정 성분 또는 기간 동안 신호의 평균값. 경우에 대한 진폭 스펙트럼은 그림 1에 나와 있습니다.

단극 펄스의 주기적인 시퀀스의 스펙트럼은 일정한 구성 요소 외에도 주파수가 있는 구성 요소 등을 포함합니다. 이 경우 스펙트럼 밀도의 개념이 도입됩니다. 스펙트럼 밀도는 "의 진폭 스펙트럼 성분"을 극소 주파수 대역으로 변환하고 푸리에 적분을 통해 계산됩니다.

진폭의 스펙트럼 밀도는 어디입니까? - 위상 스펙트럼.

역 푸리에 변환을 사용하여 찾을 수 있음을 알면 다음과 같습니다.

요인에 대해 정확한 단일 직사각형 펄스 진폭의 스펙트럼 밀도는 그림 1에서 점선으로 표시됩니다.

펄스의 주기적인 시퀀스와 단일 펄스의 스펙트럼에는 주파수가 0에서 무한대, 즉 무한대인 구성 요소가 포함됩니다. 항상 제한된 스펙트럼만 통과하는 통신 채널을 통해 일련의 구형파가 전송되면 채널 출력의 파형이 변경됩니다. 파형은 역 푸리에 변환(6.6)을 사용하여 결정할 수 있습니다.

실제로 신호의 대역폭은 일반적으로 주 신호 에너지가 집중되는 주파수 범위로 이해됩니다. 이 경우 신호 스펙트럼의 유효 폭 개념이 도입됩니다. 그림에서. - 0에서 신호 에너지의 약 90%가 집중되는 주파수 범위입니다. 이것은 펄스 지속 시간이 짧을수록(전신 속도가 높을수록) 스펙트럼이 더 넓어짐을 의미합니다. 특히, 무한히 짧은 펄스는 균일한 밀도로 무한히 확장된 스펙트럼을 갖는다. 따라서 더 높은 전송률은 더 높은 대역폭 채널을 필요로 합니다.

단위 요소의 주어진 기간 동안 두 가지 요소가 전송된 신호의 스펙트럼에 영향을 줍니다. 하나는 좋은(컴팩트한) 신호 스펙트럼을 얻기 위해 신중하게 선택해야 하는 펄스 모양입니다. 또 다른 요인은 전송된 디지털 시퀀스의 특성입니다. 즉 스펙트럼은 전송된 시퀀스의 통계적 특성에 따라 달라지며 스펙트럼은 이를 다시 코딩하여 변경할 수 있습니다.

DC 펄스의 스펙트럼 클리핑 왜곡을 평가하려면 이상적인 LPF(저역 통과 필터)를 통한 펄스 통과를 고려하십시오. 입력으로 우리는 단계 함수를 사용할 것입니다

그림에 그래픽으로 표시됩니다. 6.2. 이러한 입력 동작의 선택은 첫째, 그 사용이 수학적 계산을 단순화하고 둘째, 유한 지속 시간의 단일 직사각형 펄스가 반대 부호의 두 단위 전압 서지 시퀀스로 표현될 수 있다는 사실 때문입니다. 펄스 지속 시간(그림 6.3)과 동일한 양만큼 시간.

쌀. 6.2 단계 기능

쌀. 6.3. 단일 펄스 표현

쌀. 6.4. 이상적인 저역 통과 필터의 특성

그리고 마지막으로 단일 점프의 작용에 따른 정착 과정의 특성을 알면, 컨볼루션 정리를 이용하여 임의의 형태의 작용에 대한 정착 과정을 찾을 수 있다.

진폭 및 위상 주파수 특성이 다음과 같은 형태를 갖는 차단 주파수를 갖는 이상적인 저역 통과 필터의 입력에서 하자(그림 6.4).

여기서 는 신호(6.7)가 제공되는 순간 필터의 그룹 시간이며 다음 형식으로 나타낼 수 있습니다.

저역 통과 필터의 출력에서 신호를 얻으려면 입력 신호의 모든 구성 요소에 필터 이득의 계수를 곱하고 사인 인수에서 각 주파수의 위상 편이를 뺍니다.

(6.9)에서 (6.8)의 투과 계수 값을 대입하면 다음을 얻습니다.