Elektriska och temporala parametrar för rektangulära pulser

De kallas vanligtvis periodiska och icke-periodiska signaler, vars form skiljer sig från sinusformade pulssignaler... Processerna för generering, omvandling, samt frågor om den praktiska tillämpningen av pulssignaler är idag relaterade till många områden inom elektronik.

Så, till exempel, ingen modern strömförsörjning är komplett utan en fyrkantsvågsgenerator placerad på dess kretskort, som till exempel på mikrokretsen TL494, som producerar pulståg med parametrar som är lämpliga för den aktuella belastningen.

Eftersom pulssignaler kan ha en annan form, kallar de olika pulser enligt en liknande geometrisk form: rektangulära pulser, trapetsformade pulser, triangulära pulser, sågtandspulser, stegpulser och pulser av olika andra former. Under tiden är det just rektangulära pulser... Deras parametrar kommer att övervägas i den här artikeln.

Naturligtvis är termen "rektangulär impuls" något godtycklig. På grund av det faktum att det inte finns något perfekt i naturen, precis som det inte finns några perfekt rektangulära pulser.Faktum är att en riktig puls, som brukar kallas rektangulär, också kan ha oscillerande vågor (visas som b1 och b2 i figuren), på grund av mycket reella kapacitiva och induktiva faktorer.

Dessa emissioner kan naturligtvis vara frånvarande, men det finns elektriska och tidsmässiga parametrar för pulserna, som bland annat reflekterar "ofullkomligheten i deras fyrkantighet".

En rektangulär puls har en specifik polaritet och driftsnivå. Oftast är pulsens polaritet positiv, eftersom majoriteten av digitala mikrokretsar drivs av en positiv spänning i förhållande till den gemensamma ledningen, och därför är det momentana värdet på spänningen i pulsen alltid större än noll.

Men det finns till exempel komparatorer som drivs av bipolär spänning; i sådana scheman kan du hitta bipolära pulser. I allmänhet används inte integrerade kretsar med negativ polaritet i lika stor utsträckning som konventionella integrerade kretsar med positiv matning.

I en pulssekvens kan driftspänningen för pulsen vara låg eller hög, med en nivå som ersätter en annan över tiden. Den låga spänningsnivån betecknas med U0, den höga nivån med U1. Det högsta momentana värdet av spänningen i en puls Ua eller Um, relativt den initiala nivån för pulsamplituden, kallas.

Pulsenhetsdesigners arbetar ofta med aktiva pulser på hög nivå, till exempel den som visas till vänster. Men ibland är det praktiskt taget tillrådligt att använda lågnivåpulser som aktiva, för vilka initialtillståndet är en högspänningsnivå. En lågnivåpuls visas i figuren till höger. Att kalla en lågnivåimpuls för en "negativ impuls" är analfabet.

Spänningsfallet i en rektangulär puls kallas en front, som representerar en snabb (i takt med tiden för den transienta processen i kretsen) förändring i det elektriska tillståndet.

Låg-till-hög-lutningen, det vill säga en positiv lutning, kallas framkanten eller helt enkelt kanten på pulsen. Den hög-till-låga eller negativa kanten kallas klippning, lutning eller helt enkelt bakkanten av pulsen.

Frontänden betecknas i texten 0.1 eller schematiskt _ |, och den sista 1.0 eller schematiskt | _.

Beroende på tröghetsegenskaperna hos de aktiva elementen tar den transienta processen (bortfallet) i en verklig enhet alltid en begränsad tid. Därför inkluderar den totala pulslängden inte bara existenstiderna för de höga och låga nivåerna, utan också varaktigheten för kanterna (ledande och efterföljande), som betecknas med Tf och Tav. I nästan vilket speciellt diagram som helst kan uppgångs- och falltiden ses med oscilloskop.

Eftersom momenten för början och slutet av transienterna i dropparna i verkligheten inte är lätta att särskilja mycket exakt, är det vanligt att betrakta fallets varaktighet som det tidsintervall under vilket spänningen ändras från 0,1 Ua till 0,9 Ua ( front) eller från 0,9Ua till 0,1Ua (snitt). Så är den främre brantheten Kf och skärbrantheten Ks. är inställda enligt dessa gränstillstånd och mäts i volt per mikrosekund (V / μs). Pulsens varaktighet kallas tidsintervallet räknat från nivån 0,5Ua.

När processerna för bildning och generering av pulser betraktas som en helhet, antas fronten och klippningen vara noll i varaktighet, eftersom dessa små tidsintervall inte är kritiska för grova beräkningar.

Pulssekvens — dessa är pulser som följer varandra i en viss ordning. Om pauserna mellan pulserna och varaktigheten av pulserna i sekvensen är lika med varandra är det en periodisk sekvens. Pulsrepetitionsperioden T är summan av pulslängden och pausen mellan pulserna i sekvensen. Pulsrepetitionsfrekvensen f är den reciproka av perioden.

Periodiska sekvenser av rektangulära pulser, förutom period T och frekvens f, kännetecknas av flera ytterligare parametrar: arbetscykel DC och arbetscykel Q. Arbetscykel är förhållandet mellan varaktigheten av pulsen och dess period.

Wellness Förhållandet mellan pulsens period och tiden för dess varaktighet. En periodisk sekvens av arbetscykel Q = 2, det vill säga en där pulsbredden är lika med paustiden mellan pulserna eller där arbetscykeln är DC = 0,5, kallas en fyrkantvåg.