Раздел 3. СХЕМОТЕХНИКА ЦИФРОВЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ
Глава 11. ОСНОВЫ ИМПУЛЬСНОЙ ТЕХНИКИ
Общая характеристика и параметры импульсных сигналов
Основные понятия и определения
Импульсными называются устройства, предназначенные для генерирования, формирования, преобразования и неискаженной передачи импульсных сигналов (импульсов).
В современной электронике широкое применение нашли импульсные устройства. Ниже перечислены основные причины, способствующие развитию импульсной техники.
Во-первых, многие процессы имеют импульсный характер — пуск и остановка, сброс и запуск.
Во-вторых, передача информации в виде импульсов позволяет уменьшить потребляемую мощность.
В-третьих, передача информации в виде импульсов позволяет разгрузить каналы связи.
В-четвертых, передача информации в импульсной форме повышает помехоустойчивость, точность и надежность.
Одиночным электрическим импульсом называют кратковременное изменение электрического напряжения или силы тока. Понятие «кратковременное изменение» предполагает сравнение; подразумевается, что время изменения электрического напряжения или силы тока существенно меньше времени наблюдения за этим изменением в исследуемой цепи.
При анализе процессов в различных электрических цепях импульс напряжения или тока может быть представлен в аналитической, графической и спектральной формах.
Аналитическая форма импульса — выражение, определяющее закон изменения напряжения (тока) во времени. Например, с помощью равенства U(t) = Um, при 0 < t < т. В данном случае исходный уровень напряжения равен нулю. В точке t = 0 происходит скачкообразное изменение напряжения от нулевого уровня до Um, в точке t = х — обратный процесс.
Графическая форма импульса — график, выполненный в декартовой системе координат, где по оси абсцисс в масштабе откладывается время t, по оси ординат — мгновенное значение напряжения U(t) или тока 1(f). Эту форму можно также назвать эпюрой напряжения. Если график импульсного процесса получен в результате визуальной или фотографической регистрации изображения на экране осциллографа, то такой график называют осциллограммой.
Спектральная форма импульса — отражение процесса изменения гармонических составляющих напряжения (тока) во времени.
Время изменения напряжения или силы тока зависит от переходных процессов в электрической цепи, связанных с изменением амплитуды от высокого уровня к низкому уровню, и наоборот. Такие импульсы называются импульсами низкого уровня или нулевыми. При кратковременном изменении амплитуды от низкого уровня к высокому уровню и обратно импульсы называются импульсами высокого уровня, или единичными.
Различают два вида электрических импульсных сигналов в зависимости от рода тока: видеоимпульсы и радиоимпульсы.
Видеоимпульсы — кратковременное отклонение напряжения или тока в цепи постоянного тока. Формы видеоимпульсов приведены на рис. 11.1.
Радиоимпульс — кратковременное отклонение напряжения или тока в цепях переменного (синусоидального) напряжения. Радиоимпульс не имеет постоянной составляющей, а его огибающая имеет форму видеоимпульса (рис. 11.2). Частота синусоидального напряжения или тока в радиоимпульсе называется несущей или частотой заполнения (fH). Обычно рассматриваются только видеоимпульсы и их преобразования, так как радиоимпульсы, с помощью которых
Рис. 11.1. Формы идеальных видеоимпульсов: а — прямоугольная; б — пилообразная; в — трапециедальная; г — с экспоненциальным срезом; д — треугольная; е — колоколообразная; к — с экспоненциальным фронтом; л — с экспоненциальным фронтом и срезом
Рис. 11.2. Формы идеальных радиоимпульсов
ведут передачу информации в радиотехнических трактах, после детектирования (преобразования) становятся видеоимпульсами. Поэтому в дальнейшем рассматриваются только видеоимпульсы, или просто импульсы.
