Гусев - Электроника (944138), страница 99
Текст из файла (страница 99)
Однако оно позволяет отличать импульсы в общепринятом смысле от напряжения сложной формы. Все многообразие электрических импульсов принято подразделять на видеоимпульсы (рис. 7.1, и) и радиоимнульсы (рис. 7.1, 6). Связь между этими двумя типами импульсов состоит в том, что огибающая радиоимпульса представляют собой вицеоимпульс. Частота синусоиды, которой заполнен видеоимпульс, называется частотой заполнения. Обычно рассматривают только видеоимпульсы и их преобразования, так как рациоимпульсы, с помощью которых ведут передачу информации в радиотехнических трактах.
после детектирования становятся видеоимпульсами. Поэтому в дальнейшем рассматриваются только видеоимпульсы, ко7 орые названы просто и м и у л ь с а м и. Формы импульсов, используемых в импульсных устройствах различного назначения, разнообразны. Наиболее распространенные из них привелены на рис.
7.2, и е. Принято различать следующие участки импульса: фронт (АВ), вершина (ВС), срез (,СР), основание 1АР). Фроьип соответствует быстрому возрасганию сигнала: вершина - . медленному е7 о изменению; срез . — быстрому убыванию сигнала. Иногда срез называют задним фронтом в отличие ЛЛ г) д) е) Рис. 7ЭЬ Илсалиаировааиыс импульсы: а90 ПЛЛ от переднего фронта.
Основными параметрами импульса являются следующие (рис. 7.3, а, б. в): 1) высота импульса.. А; 2) спад вершины импульса Л.А находится как разность высоты импульса в момент окончания переходного процесса и в момент окончания вершины импульса; 3) )злитсльносзь импульса )„определяют на уровне 0,1 А; 4) время уста- ько после того, как его значение , близкого к 50% высоты импульса. яет интерес относительная величина 7, = ЛА/'А. 17.
1) В зависимости от формы импульса может потребоваться видоизмененный подход к определению его параметров, который будет лучше соответствовать реальной физической картине, как, например, в случае, приведенном на рис. 7.3, б. В данном случае спад вершины й5А >0,!А и не имеет резко выраженной границы. Кроме того, после среза в обшепринятом смысле образуется обратный выброс противоположной полярности. Этот выброс иногда называют хвостом. Длительность его обозначим Значение сигнала, воздействующего на какое-то устройство при срезе импульса, в общем случае не равно А и определяется нз выражения «54, = А, +.4„.
49 ~ новления или нарастания фронта импульса 1длительность фронта импульса) определяется временем нарастания сигнала от уровня 0,1 до уровня 0,9 своего установившегося значения; 5) длительность среза импульса ~, определяется аналогично ~ф; 6) длительность вершины импульса ~, обычно определяется па уровне 0,9 А; 7) выброс импульса Б характеризует наибольшее превышение высоты импульса в переходном процессе над его высотой в квазистационарном процессе. Так как ~ и г, определяют по уровням О,! и 0.9 А, то их иногда называют а ктивными длительное т я м и фронта и среза. Часю вводят так называемуюактивную длительность импульса Ги„, измеряемую на уровне 0,5 .4.
Смысл введения этой величины заключается в том, что часто основной результат воздействия импульса на то или иное устройство проявляется тол достигнет некоторого уровня В ряде случаев представл спада вершины Рпе. 7.3. Определение параметров им- пульса: и иосиоизнро п и о, й рси. «носи. с исриои с- «ои нос«си *~снос«н Для определения параметров импульса в случаях, аналогичных показанному на рис. 7.3, б, следует провести касательные к вершине импульса и его срезу, на пересечении касательных найти точку С и вычислить ЛА„затем найти точки М и Л', определяемые при 0,1ЛА„расстояние между которыми будет характеризовать длительность (активную) среза При наличии периодической последовательности импульсов (рис. 7.3, в) вводят параметры, характеризующие эту последовательност24 период повторения импульсов Т; часторпу повторения импульсов 1=1/Т; скважность импульсов Д=Т11„; коэффициент заполнения К,= 1Я = 2„/Т.
Частоту повторения выражают в герцах, а скважность и коэффициент заполнения -в относительных единицах. Анализ импульсных процессов представляет собой довольно сложную задачу, особенно при наличии существенных нелинейностей у цепи, преобразующей импульсы. Поэтому чаще всего эту цепь стремятся свести к линейной. Исследование ее проводят следующими методами: «класснческим» методом анализа переходных процессов, который заключается в составлении дифференциальных уравнений, характеризующих процессы в цепи, с последующим их решением; спектральным (частотным); методом суперпозиции (с использованием интеграла Дюамеля); операторным. Если импульсная цепь по условиям ее работы не может быть линеаризована, го анализ ее сводится к решению нелинейных дифференциальных уравнений, причем вид решения зависит от характера нелинейности цепи.
Во многих практически важных случаях нарастание и срез импульса происходят по экспоненциальному закону или закону, который может быть аппроксимирован экспонентой. В этом случае анализ импульсных цепей сугцественно упрощается, так как мгновенные значения импульса во время его нарастания и среза описываются уравнениями и=А(1 — е "); и=А е "', (7.2) где т — постоянная времени экспоненты. Зная мгновенное значение импульса, можно найти время в течение которого импульс достиг этого значения: ~ = — т 1п (и / А ). (7. 3) Так как активную длительность фронта (время установления) и среза определяем как промежуток времени между значениями, равными 0,1 и 0,9А, то !4=2,=т(1п(09А 'А ) — 1п(0,!А /А)3 =2 2т. Если длительности 2 и (,, определять по уровням 0,1А и А, го аналогично (7,3) можно получить 492 1, =1,=2,3т. (7.5) Любую периодическую последовательность импульсов произвольной формы можно представить в виде ряда Фурье, т.
е. в виде суммы гармонических колебаний, имеющих разные амплитуды и частоты, кратные частоте повторения и импульсов Д: и(1) = А о+ А г сгУь (шо1 сй1 )+ Ат сов (2тоот — сРт )+ ... + + А„сов(по)1 — ~р„), (7.6) где пуп=17(2я)о); срш гр,, срз, ..., гр„--фазы отдельных гармоник. Спектр периодической последовательности импульсов является линейчатым, так как отдельные составляющие его отстоят друг от друга на расстоянии, равном частоте следования импульсов (рис. 7.4, а) 7' = 17 Т. Амплитуды гармоник зависят как от длнтегь7юсти импульсов, так и от часпготы их повторения.
Амплитуды гармоник, имеющих частоты ~=п(1„, где и .— целое число, равны нулю. С уменьшением длительности импульса 1„частоты, при которых амплитуды гармоник становятся равными нулю, смещаются в сторону болыпих частот. При этом число гармоник, имеющих амплитуду, боетьшуку какого-либо наперед заданного значения, существенно увеличивается и спектр импульса расгпиряется. Следовательно, уменьшение длительности импульса приводит к расширению его сггектра, а увеличение длительности — -к его сужению.
При 1„- 0 спектр импульса стремится к бесконечности. При увеличении частоты следования импульсов амплитуды гармоник увеличиваются. Огибающая спектра сохраняет свою форму, а расстояние между спектральными линиями возрастает. В итоге в том же диапазоне частот оказывается меньшее число ли- вв ний спектра„что говорит йв об обеднении его гар- лв мониками. гв ) Если частота следования импульсов уменыпа- а) ется, то уменьшаются амплитуды гармоник и рас- 4 ~, стояние между линиями спектра (рис. 7.4, 6). Уменыпение частоты следова- )ут„гд„4гт, лд ния импульсов обогащает й) спектр гармониками.
В Рис 7.4. Линейчвтый спектр периодических пределе, когда частот а импульсов прямоугольной формы га) следования импульсов ма- и сплошной спектр единичного импульса 1й) 493 ла (7в -~ 0), расстояние между линиями спектра стремится к нулю и спектр из линейчатого превращается в сплошной (непрерывный). Амплитуды гармоник также стремятся к нулю. Энергия импульса равна сумме энергий всех е1о гармоник.
причем основная часть энергии видеоимпульсов лежит в низкочастотной части спектра и только сравнительно малая- — в высокочастотной. Так. для прямоугольных импульсов 95% всей энергии импульса сосредоточена в полосе частот 0 ( 7" ( ~„„= 2l~„. В связи с тем что обычно важно знать поведение сйстемы в том диапазоне частот, в котором передается основная часть энергии, вводят понятие активной ширины спектра, под которой понимают диапазон частот от г"= 0 до некоторой граничной частоты 7'„, в котором сосредоточено 95% полной энергии импульса.
Йспользовапие активной ширины спектра позволяет ограничить полосу пропускания устройств, на которые воздействукзт импульсы, имеющие достаточно широкий спектр, и выбирать ее равной или несколько большей активной ширины спектра. Так как прямоугольный импульс имеет один из наиболее широких спектров, активная ширина которого лежит в пределах от 0 до 2/г„, то для импульсов с более узким спектром, не анализируя детально их спектральный состав, можно задавать верхнюю частоту полосы пропускания в пределах У;„=~) —:2),О„.
(7.7) Для импульсов, у которых ~ =~, и ~, <0,2~„, при ориентированном определении 1„часто используют уравнение Л,=~.,П.. (7.8) где К,=0,2 —:0,4. Одну и гу же цепь, используемую для преобразования импульсных сигналов, можно исследовать различными методами. Наиболее часго получают или переходную характеристику, показываюШую, как изменяется выходной сигнал при изменении скачком входного, или частотную характеристику цепи. Так как разными методами исследуют одни и те же цени, го эги характеристики однозначно связаны между собой. В общем случае эту связь находят путем решения интегрального уравнения, причем она оказывается достаточно сложной.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
