Parametri elettrici e temporali degli impulsi rettangolari

Di solito sono chiamati segnali periodici e non periodici, la cui forma è diversa da segnali di impulsi sinusoidali... I processi di generazione, conversione, nonché domande sull'applicazione pratica dei segnali di impulso sono legati oggi a molte aree dell'elettronica.

Quindi, ad esempio, nessun alimentatore moderno è completo senza un generatore di onde quadre posto sul suo circuito stampato, come, ad esempio, sul microcircuito TL494, che produce treni di impulsi con parametri adeguati al carico di corrente.

Poiché i segnali di impulso possono avere una forma diversa, chiamano impulsi diversi secondo una forma geometrica simile: impulsi rettangolari, impulsi trapezoidali, impulsi triangolari, impulsi a dente di sega, impulsi a gradino e impulsi di varie altre forme. Nel frattempo, sono proprio impulsi rettangolari... I loro parametri saranno considerati in questo articolo.

Naturalmente, il termine «impulso rettangolare» è alquanto arbitrario. A causa del fatto che non c'è nulla di perfetto in natura, così come non ci sono impulsi perfettamente rettangolari.Infatti, un impulso reale, che di solito viene chiamato rettangolare, può avere anche onde oscillanti (indicate come b1 e b2 nella figura), dovute a fattori capacitivi e induttivi molto reali.

Queste emissioni, ovviamente, possono essere assenti, ma ci sono parametri elettrici e temporali degli impulsi, che riflettono, tra l'altro, "l'imperfezione della loro ortogonalità".

Un impulso rettangolare ha una polarità e un livello operativo specifici. Molto spesso, la polarità dell'impulso è positiva, poiché la maggior parte dei microcircuiti digitali è alimentata da una tensione positiva rispetto al filo comune, e quindi il valore istantaneo della tensione nell'impulso è sempre maggiore di zero.

Ma ci sono, ad esempio, comparatori alimentati da tensione bipolare; in tali schemi puoi trovare impulsi bipolari. In generale, i circuiti integrati con polarità negativa non sono così ampiamente utilizzati come i circuiti integrati convenzionali con alimentazione positiva.

In una sequenza di impulsi, la tensione operativa dell'impulso può essere bassa o alta, con un livello che ne sostituisce un altro nel tempo. Il livello di bassa tensione è indicato con U0, il livello alto con U1. Viene chiamato il valore istantaneo più alto della tensione in un impulso Ua o Um, relativo al livello iniziale dell'ampiezza dell'impulso.

I progettisti di dispositivi a impulsi lavorano spesso con impulsi attivi di alto livello, come quello mostrato a sinistra. Ma a volte è praticamente consigliabile utilizzare come attivi impulsi di basso livello, per i quali lo stato iniziale è un livello di alta tensione. Un polso di basso livello è mostrato nella figura a destra. Chiamare un impulso di basso livello un "impulso negativo" è analfabeta.

La caduta di tensione in un impulso rettangolare è chiamata fronte, che rappresenta un cambiamento rapido (commisurato nel tempo al tempo del processo transitorio nel circuito) nello stato elettrico.

La pendenza dal basso verso l'alto, cioè una pendenza positiva, è chiamata fronte di salita o semplicemente fronte dell'impulso. l'impulso.

Il front-end è indicato nel testo 0.1 o schematicamente _ |, e l'ultimo 1.0 o schematicamente | _.

A seconda delle caratteristiche inerziali degli elementi attivi, il processo transitorio (dropout) in un dispositivo reale richiede sempre un tempo finito. Pertanto, la durata totale dell'impulso include non solo i tempi di esistenza dei livelli alto e basso, ma anche i tempi di durata dei fronti (anteriore e finale), che sono indicati con Tf e Tav. In quasi tutti i grafici particolari, è possibile vedere il tempo di salita e discesa oscilloscopio.

Poiché in realtà i momenti di inizio e fine dei transitori nelle gocce non sono facilmente distinguibili in modo molto preciso, si è soliti considerare la durata della caduta come l'intervallo di tempo durante il quale la tensione passa da 0,1 Ua a 0,9 Ua ( anteriore) o da 0.9Ua a 0.1Ua (taglio). Così sono la pendenza frontale Kf e la pendenza di taglio Ks. sono impostati secondo questi stati limite e sono misurati in volt per microsecondo (V/μs). La durata dell'impulso è chiamata intervallo di tempo contato dal livello di 0,5Ua.

Quando i processi di formazione e generazione degli impulsi sono considerati nel loro insieme, si presume che il fronte e il ritaglio abbiano una durata pari a zero, poiché questi piccoli intervalli di tempo non sono critici per i calcoli grossolani.

Sequenza di impulsi: si tratta di impulsi che si susseguono in un certo ordine. Se le pause tra gli impulsi e la durata degli impulsi nella sequenza sono uguali tra loro, si tratta di una sequenza periodica. Il periodo di ripetizione dell'impulso T è la somma della durata dell'impulso e della pausa tra gli impulsi nella sequenza. La frequenza di ripetizione dell'impulso f è il reciproco del periodo.

Le sequenze periodiche di impulsi rettangolari, oltre al periodo T e alla frequenza f, sono caratterizzate da numerosi parametri aggiuntivi: duty cycle DC e duty cycle Q. Il duty cycle è il rapporto tra la durata dell'impulso e il suo periodo.

Benessere Il rapporto tra il periodo dell'impulso e il tempo della sua durata. Una sequenza periodica di duty cycle Q = 2, cioè quella in cui l'ampiezza dell'impulso è uguale al tempo di pausa tra gli impulsi o in cui il duty cycle è DC = 0,5, è chiamata onda quadra.