Параметры электрических импульсов

Форма любого импульса (рис. 11.3) имеет характерные участки — фронт (АБ), вершина (БС), срез (СД), основание (АД) импульса. Фронт соответствует быстрому возрастанию сигнала; вершина — медленному его изменению; срез — быстрому убыванию сигнала. Иногда срез называют задним фронтом в отличие от переднего фронта.

Рис. 11.3. Формы импульсов с характерными участками

Графическое изображение импульса дает общее представление о характере изменения сигнала, но неудобно при расчетах. Для расчетов импульсных устройств импульс стараются описать конечным и по возможности небольшим числом параметров. Параметры импульсов делятся на основные, производные и дополнительные.

Параметры одиночного импульса рассмотрим по рис. 11.4, где показаны импульсы высокого уровня (рис. 11.4, а) и низкого (рис. 11.4, б). Форма импульса характеризуется следующими параметрами: начальное значение U_Ha4 — амплитуда начального уровня напряжения до изменения напряжения в электрической цепи; амплитуда импульса U_m — максимальное значение отклонения напряжения (тока) от начального уровня; длительность импульса t_n — интервал времени от момента появления импульса до его окончания, измеряемый на начальном уровне U_Ha4 или на уровне 0,ПУ_/и; длительность фронта импульса t^, длительность спада импульса или длительность среза импульса /_с; длительность вершины импульса t_B — обычно определяется на уровне 0,9 U_m; спад (снижение) вершины импульса A U.

Рис. 11.4. Временная диаграмма для определения параметров идеального импульса: а — высокого уровня; б — низкого уровня

Формы импульсов, приведенные на рис. 11.1, идеализированы. Реальные импульсы не имеют формы, четко соответствующей названию, и поэтому в них трудно установить точные границы длительности фронта, вершины, спада. В зависимости от формы реальных импульсов может потребоваться видоизмененный подход к определению его параметров, который будет лучше соответствовать реальной физической картине, как, например, в случае, приведенном на рис. 11.5.

В реальных одиночных импульсах, в которых скорость изменения напряжения на начальной и конечной стадиях мала, а выделить «начало» и «конец» затруднительно, отсчет длительности (/_и) ведут с использованием заранее оговоренного уровня напряжения, равного 0,1U' . Амплитуда импульса U измеряется от начального уровня до максимального без учета начального выброса импульса 5. Длительность фронта импульса tф определяется временем нарастания фронта импульса от уровня 0,1 С/_т до уровня 0,9 U_m своего максимального значения. Длительность среза t_c определяется аналогично. Спад вершины импульса не имеет резко выраженной границы, для определения спада вершины следует провести касательную к вершине импульса (точка А) и перпендикуляр через точку М (рис. 11.5), находящуюся на уровне среза, и на пересечении перпендикуляра и касательной найти точку С и вычислить A U, который может быть меньше 0,1 U (A U < 0,1 U_m). Кроме того, после среза может образоваться обратный выброс при срезе импульса. Этот выброс иногда

Рис. 11.5. Форма и параметры реального П-образного импульса называют хвостом. Длительность его хвоста (выброса) обозначается t_x с амплитудным значением U_B. Амплитуда выброса определяется от начального значения и„_яи до максимального значения вы- броса U_B. Часть выброса, имеющая противоположную от импульса полярность, характеризуется максимальным значением U_B .

Часто вводят так называемую активную длительность импульса /_и , измеряемую на уровне 0,5 U_m. Смысл введения этой величины заключается в том, что часто основной результат воздействия импульса на устройства проявляется, когда его значение достигает некоторого уровня, близкого к 50 % амплитудного значения, т.е. 0,5 U_m. Отсюда можно сделать заключение, что длительность импульса на уровне 0,5 U — активная длительность импульса (/ ), наиболее полно отражает длительность импульса.

Наряду с перечисленными параметрами используются и некоторые другие количественные характеристики импульсов: крутизна фронта (скорость изменения фронта или среза при формировании фронта или среза) S = U_m/t^, S_c = U_m/t_c относительное снижение величины А. = A U/U .

Из параметров реального одиночного импульса для всех импульсов идеальной формы на рис. 11.1 следует, что для всех отдельных импульсов некоторые параметры равны нулю, например у прямоугольных импульсов длительность фронта и среза равна нулю; у треугольных импульсов длительность вершины равна нулю и т.д. Однако есть параметры импульсов, не имеющие нулевого значения для любой формы импульса. К таким параметрам относятся амплитуда и длительность импульса. Эти параметры называются основными параметрами одиночного импульса. Все остальные параметры, рассмотренные выше, относятся к дополнительным параметрам импульса, которые предназначены для характеристики специфических отличий конкретного импульса и описания его «тонкой» структуры. Число этих параметров и их состав зависят от формы рассматриваемого импульса.