Файл: Кузьмич, В. И. Основы импульсной техники учебник.pdf

В1948 г. появляется новый электронный прибор — тран­ зистор, который сразу же нашел широкое применение в им­ пульсных устройствах. Создание импульсных устройств на транзисторах — важный этап в развитии импульсной техники.

Вразработку транзисторной импульсной техники большой вклад внесли советские ученые II. П. Степаненко, Т. М. Агаханян, С. Я. Шац, В. Н. Яковлев.

Внастоящее время импульсная техника переживает новый важный этап развития, связанный с микроминиатюризацией радиотехнических устройств.

XXIV съезд КПСС поставил задачу исторической важнос­ ти: органически соединить достижения научно-технической ре­ волюции с преимуществами социалистической системы хозяй­ ства. Важная роль в решении этой задачи отводится радио­ электронике.

В отчетном докладе ЦК КПСС XXIV съезду указывается: «II впредь быстрыми темпами будут развиваться электроника, радиопромышленность, приборостроение, т. е. весь комплекс отраслей, создающих техническую базу для автоматизации производства и управления. Этот комплекс по праву может быть назван катализатором научно-технического прогресса».

Развитие радиоэлектроники тесно связано с развитием им­ пульсной техники, методы и средства которой неустанно со­ вершенствуются, а области применения непрерывно расши­ ряются.

§ 3. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ

1. Основные определения

Электрическим импульсом называют напряжение (ток), от­ личающееся от постоянного уровня в течение короткого промежутка времени. В дальнейшем будем рассматривать для определенности импульсы напряжения, имея в виду, что ска­ занное о них относится и к импульсам тока.

Различают два вида электрических импульсов — видеоим­ пульсы и радиоимпульсы. Кратковременное напряжение одно­ го направления называется видеоимпульсом (рис. 1). Кратко­ временное высокочастотное синусоидальное напряжение назы­ вается радиоимпульсом (рис. 2).

9

Электрические импульсы различаются по своей форме. На

U

8

I

Рис. 1 Рис. 2

2. Параметры одиночного прямоугольного видеоимпульса

Наиболее часто используемые на практике видеоимпульсы имеют прямоугольную форму. Реальный прямоугольный ви­ деоимпульс (рис. 3) отличается по форме от идеального, при­ веденного на рис. 1.

Основными параметрами, характеризующими прямоуголь­ ный видеоимпульс, являются амплитуда импульса, длитель­ ность импульса, длительность фронтов.

Амплитудой импульса LJт называется наибольшее откло­ нение напряжения от исходного уровня.

Длительностью импульса t„ называется промежуток вре­ мени, в течение которого отклонение напряжения от исходно­ го уровня превышает i,Uт. Уровень на котором измеряет­ ся длительность импульса, оговаривается потому, что трудно

10

определить моменты начали и конца реального импульса. Оычно длительность импульса определяют на уровнях 0,Ой, 0.1 или 0,5 амплитудного значения.

время нарастания потенциала. Длительностью отрицательного фронта г'ф называется время уменьшения потенциала. Дли­

11

тельность фронтов измеряется между уровнями изменения на­

ко обозначены, длительность фронтов измеряется между уров­ нями 0 и Um, rtUm и Um, 0 и (1 - т() Um (рис. 4).

(рис. 3,6). При такой форме импульса длительность отрица­ тельного фронта t~ определяется между уровнями 0,95 Umc

и 0,05 Um, где Uтс — напряжение в конце спада импульса. При наличии обратного выброса напряжения вводятся па­

раметры обратного выброса — амплитуды обратного выбро­ са U тП и длительности обратного выброса fBI)lö (рис. 3,6).

12

15. Параметры периодической последовательности импульсов

Периодическая последовательность импульсов (рис. 5) ха­ рактеризуется дополнительными параметрами.

tu

т

Рис. 5

Периодом следования импульсов Т называется промежуток времени, в течение которого происходит один полный цикл из­ менения напряжения.

Величина, обратная Т, называется частотой следования им­ пульсов F и определяет число импульсов в течение одной се­ кунды:

F = ~y ~ Гц .

Скважностью периодической последовательности импуль­ сов называется отношение периода следования к длительности импульса:

Величина, обратная скажности, называется коэффициентом заполнения последовательности:

Из определений следует, что

Q > 1, К3 < 1 .

13

§ 4, ОСНОВНЫЕ РЕЖИМЫ ЭЛЕКТРОННЫХ ИМПУЛЬСНЫХ УСТРОЙСТВ

Различают два основных режима импульсных устройств — состояния равновесия и переходный процесс.

!. Состояние равновесия

Состоянием равновесия цепи называется состояние, при котором напряжение на элементах и токи в ветвях являются постоянными во времени. Состояние равновесия может быть устойчивым и неустойчивым.

Устойчивое состояние равновесия характерно тем, что ма­ лые изменения напряжений и токов (которые всегда имеются в цепи за счет нестабильности параметров элементов и э.д.с. источников) не нарастают. Система после их воздействия воз­ вращается в свое прежнее равновесное состояние.

При анализе цепи в устойчивом состоянии равновесия не­ обходимо учитывать следующие правила:

1.Для постоянного тока конденсатор представляет собой обрыв цепи. Поэтому при устойчивом равновесии цепи ток че­ рез конденсатор равен нулю.

2.Так как сопротивление индуктивности равно нулю на по­ стоянном токе, то напряжение на индуктивности в состоянии равновесия равно нулю (индуктивность представляет собой короткое замыкание для постоянного тока).

Неустойчивым состоянием равновесия называется состоя­ ние системы (например, электрической цепи), при котором после сколь угодно малого воздействия система уходит из состояния равновесия. Реальная система не может сохранять такое состояние и выходит из него за счет незначительных воз­ действий, всегда имеющихся в системе. Выход из неустойчи­ вого состояния равновесия электрической цепи происходит пу­ тем быстрого изменения напряжений (токов), т. е. скачков в цепи.

2.Переходный процесс в электрической цепи

с одним накопительным элементом

Переходным или неустановившимся режимом в цепи назы­ вается режим перехода из одного состояния равновесия в другое. Переходные процессы связаны с конечным временем накопления и отдачи энергии элементами L и С.

При изучении переходных процессов в электрических цепях для упрощения анализа рассматривают воздействия, изменя­ ющиеся во времени по простейшим законам,

14

Обычно считают, что электрическая величина, воздействую­ щая на цепь, изменяется скачком, по ступенчатому закону.

Переходные процессы в линейных цепях с одним накопи­ тельным элементом при ступенчатом изменении воздействую­ щей величины описываются линейным дифференциальным уравнением первого порядка с постоянными коэффициентами:

гдеЛф X „о— значения переменной до начала переходного про­ цесса и после окончания переходного процесса.

Подставляя начальные условия (3) в уравнение (2), най­ дем

С учетом последнего условия можно уравнение (2) запи­ сать в виде

Г>