импульсные устройства

ИМПУЛЬСНЫЕ УСТРОЙСТВА - устройства, предназначенные для генерирования и преобразования импульсных сигналов, а также сигналов, форма к-рых характеризуется быстрыми изменениями, чередующимися со сравнительно медленными процессами (паузами). И. у. применяют в разл. радиоэлектронных устройствах и электронных системах, включая ЭВМ. Они входят в состав многих физ. приборов и установок, в частности связанных с физикой элементарных частиц: ускорителей, анализаторов излучений и др. В эксперим. ядерной физике процессы в детекторах частиц преобразуются в электрич. импульсы, к-рые затем подвергают временному и амплитудному анализу. При временном анализе устанавливают временные характеристики одиночных импульсов и потоков импульсов. Амплитудный анализ состоит в установлении распределения амплитуд импульсов (см. Амплитудный анализатор, Амплитудный дискр иминатор).
Импульсы. В большинстве случаев в И. у. используют видеоимпульсы - кратковрем. униполярные изменения тока или напряжения, разделённые паузами (см. также Импульсный сигнал ).Различают след, элементы видеоимпульса: резкий подъём (фронт), медленно меняющуюся часть (вершину), быстрый спад (срез), часто завершающийся длинным "хвостом". Иногда после фронта и среза наблюдаются быстро затухающие колебания (двусторонние выбросы). Параметры импульса: размах (амплитуда) А, длительность t_и, отсчитываемая на заранее обусловленном уровне (напр., 0,1A, 0,5А), длительности фронта и среза. Последние обычно отсчитывают между уровнями (0,1-0,9)А. Для нек-рых задач важным параметром является спад или подъём на вершине DA. Если детальная конфигурация импульса не имеет существ, значения, форму видеоимпульсов идеализируют и говорят о прямоугольных, треугольных, трапецеидальных, колокольных (гауссовых) экспоненциальных и др. импульсах. Помимо одиночных н нерегулярно следующих во времени потоков импульсов на практике используют периодпч. последовательности, к-рые дополнительно характеризуют периодом (ср. периодом) Т пли частотой повторения F=T^-1. Важным параметром периодич. последовательности является скважность потока Q=T/t_и При генерировании мощных видеоимпульсов в промежутках между импульсами (в паузах) производится запасание энергии в накопителях, а её высвобождение - за время t_и. При Qд1 в нагрузке реализуются огромные мощности, в Q раз большие средней. При передаче сообщений периодич. импульсная последовательность подвергается модуляции по периоду (частоте повторения), временному положению (фазе), амплитуде или длительности импульсов. Соответственно различают частотную, фазовую, амплитудную и временную импульсную модуляцию. Существует также кодовая импульсная модуляция, когда исходное сообщение подвергается дискретизации во времени и квантованию по уровню; каждому полученному дискрету ставится в соответствие импульсный код: напр., группа импульсов, различающихся временными положениями отд. импульсов в группе или к--л. другим признаком. Модулиров. последовательности используют также при многоканальной радиосвязи, когда импульсы, принадлежащие отд. каналу, наделяют к--л. временным признаком (при кодовой модуляции такими признаками могут служить сами коды импульсов). В радиоэлектронных устройствах (радиолокаторах, системах радионавигации, радиосвязи и др.) используют также радио им пульсы - пакеты кратковрем. эл--магн. высокочастотных колебаний, излучаемых антеннами радиопередающих устройств и улавливаемых радиоприёмником. Радиоимпульсы можно рассматривать как результат 100%-ной модуляции высокочастотного генератора радиопередатчика мощными видеоимпульсами.
Виды устройств. В И. у. используют разл. схемы: дифференцирующие цепи, импульсные трансформаторы, линии задержки и формирующие линии, ключевые схемы, блокинг-генераторы ,регенеративные (релаксационные) схемы (мультивибраторы ,ждущие мультивибраторы, генераторы пилообразного напряжения), триггеры, схемы на туннельных диодах п др. При помощи этих основных схем осуществляется генерирование импульсов и последовательностей и разнообразные их преобразования, для чего применяют формирователи импульсов, кодировщики, временные селекторы, компараторы и др. схемы. Иногда к И. у. относят также усилители импульсов (видеоусилители), для к-рых характерны высокое быстродействие (широкополосность), достаточный динамич. диапазон и (в случае усиления слабых импульсных сигналов) малый уровень собств. шумов. При конструировании и применении И. у. возникают две осн. задачи: обеспечение необходимого быстродействия и требуемой разрешающей способности. Скорость перехода И. у. из одного состояния в другое ограничивается инерционностью электронных элементов (диодов и транзисторов), а также наличием паразитных ёмкостей п индуктивностсй. Разрешающая способность оценивается мин. временным интервалом между двумя импульсами или процессами, к-рые И. у. может воспринимать как раздельные. Для ИI. у. характерно "мёртвое" время, необходимое для восстановления рабочего состояния после очередного срабатывания устройства. Осн. элементами И. у. являются микросхемы на полевых и биполярных транзисторах в интегральном исполнении, хотя встречаются схемы, выполненные на дискретных элементах (особенно в тех случаях, когда требуется очень высокое быстродействие). С совершенствованием технологии микросхем, уменьшением размеров отд. элементов и использованием новых материалов и технологии неуклонно возрастает быстродействие и разрешающая способность И. у. Время перехода из одного состояния в другое (время срабатывания) может достигать ~10^-10с. И. у. работают с аналоговыми сигналами, т. е. напряжениями и токами, непрерывно изменяющимися во времени. Однако полезные ф-ции нек-рых И. у. связаны с фиксацией лишь конечного числа внутр. состояний и определ. набором уровней на выходе без учёта времени перехода из одного состояния в другое, т. е. с их работой в качестве цифровых устройств (цифровых автоматов). К последним относятся разл. преобразователи, запоминающие устройства, регистры, счётчики импульсов, шифраторы, дешифраторы и др. Идеализация процессов в реальных устройствах, состоящая в пренебрежении временем переходных процессов, плодотворна, поскольку позволяет использовать для анализа цифровых устройств удобный для практики аппарат булевой алгебры. Однако при рассмотрении вопросов быстродействия, разрешающей способности и временного согласования работы отд. элементов в устройствах их приходится анализировать как И. у. с учётом переходных процессов. Лит.: Фролкин В. Т., Попов Л. Н., Импульсные устройства, 3 изд., М., 1980; Ицхони Я. С., Овчинников Н. И., Импульсные и цифровые устройства. М., 1973; Гольденберг Л. М., Импульсные устройства, [2 изд. ], М., 1981; Дмитриева Н. Н., Ковтюх А. С., Кривицкий Б. X., Ядерная электроника, М., 1982; Ерофеев Ю. Н., Импульсная техника, М., 1984. Б. X. Кривицкий.

   <<      Предметный указатель      >>