Характеристика импульсного режима
Импульсный режим работы электронного устройства характеризуется чередованием кратковременного сигнала и паузы.
Применяется в устройствах силовой и цифровой электроники. Чередование сигнала и паузы соответствует ключевому режиму работы активного прибора (диод, транзистор, тиристор), применяемого для усиления сигнала, и использует его крайние состояния:
· режим насыщения – замыкание цепи передачи сигнала;
· режим отсечки – размыкание цепи.
В ключевом режиме мощность, рассеиваемая транзистором, минимальна: транзистор работает либо при нулевом напряжении (насыщение), либо при нулевом токе (отсечка). Потребление мощности происходит в активном режиме во время коротких переключений. В силу малых потерь импульсный режим существенно повышает КПД силовых устройств.
Преимущества цифровой электроники перед аналоговой также определяются импульсным режимом работы, к ним относятся:
· повышенная помехоустойчивость – информация о преобразуемом сигнале определяется состоянием схемы (цепь замкнута или разомкнута);
· цифровая обработка информации – сигнал представлен в цифровом виде (0 или 1).
Импульсный сигнал
В устройствах электроники применяют импульсы различной формы: прямоугольной, трапецеидальной, пилообразной, колоколо-образной и др. Форма импульса искажается в результате прохождения через цепь, содержащую нелинейные и инерционные элементы. Форма реального прямоугольного импульса отличается от формы идеального импульса.
|
|
|
Прямоугольный импульс (рис. 4.1) характеризуют параметрами:
§ 
– амплитуда;
§ 
– длительность импульса, определяемая на уровне 0,1 ;
§ 
– длительность фронта или время нарастания импульса от уровня 0,1 до 0,9 ;
§ 
– длительность среза или время убывания импульса от уровня 0,9 до 0,1 ;
§ 
– спад вершины импульса от до 0,9 .
Периодическая последовательность импульсов (рис. 4.2) характеризуется следующими параметрами:
§ 
амплитуда импульса ;
§ длительность импульса ;
§ длительность паузы 
;
§ период следования 
;
§ частота повторения импульсов
;
§ скважность
; (4.1)
§ 
коэффициент заполнения
. (4.2)
Периодическую последовательность представляют суммой гармоник и характеризуют спектром. Амплитудный спектр периодической последовательности прямоугольных импульсов, представляющий собой зависимость амплитуды гармонических составляющих от частоты 
, приведен на рис. 4.3.
Спектр периодической последовательности – дискретный, или линейчатый. Он содержит постоянную составляющую 
и амплитуды 
гармоник, частоты которых 
кратны частоте повторения импульсов 
. Частота повторения F характеризует заполнение спектра. С ростом частоты спектр разрежается, с уменьшением – уплотняется и при 
переходит из линейчатого в сплошной. Сплошной спектр – характеристика одиночного импульса.
|
|
|
Активная ширина спектра 
определяет диапазон частот 
, в котором содержится основная доля (≈ 95 %) энергии импульса. Для прямоугольного импульса активная ширина составляет 
. Электрическая цепь с полосой пропускания 
обеспечивает неискаженную передачу сигнала. Для неискаженной передачи прямоугольного импульса длительностью 
с полоса пропускания цепи должна составлять 
МГц.
Транзисторный ключ
В основе импульсного режима лежит работа электронного ключа. Электронный ключ использует свойства активного элемента (диода, транзистора, тиристора), работающего в ключевом режиме. Рассмотрим ключ на биполярном транзисторе, подсоединенном по схеме с общим эмиттером (рис. 4.4).
В отличие от транзистора усилительного каскада, включенного по схеме с общим эмиттером, входная (управляющая) и выходная (управляемая) цепи электронного ключа разделены. Потенциал входной цепи, а с ним и управление ключом, определяется входным сигналом 
. Амплитуду сигнала 
выбирают такой, чтобы обеспечить надежный перевод транзистора из режима отсечки (сигнал низкого уровня) в режим насыщения (сигнал высокого уровня).
|
|
|
Режим отсечки реализуется при закрытом ключе, когда 
, ему соответствует точка А1 на коллекторных характеристиках:
, 
, 
. (4.3)
Режим насыщения реализуется при открытом ключе, когда 
, ему соответствует точка А2 на коллекторных характеристиках:
, 
, 
. (4.4)
Перевод транзистора из режима отсечки в режим насыщения и обратно осуществляется входным сигналом. Транзисторный ключ инвертирует, так как при подаче на вход сигнала одной полярности на выходе формируется сигнал 
обратной полярности.
Уровни выходного напряжения транзисторного ключа:
· 
при ;
· 
при 
, –
стабильны и не зависят от внешних факторов (температура и т. д.).
Дата добавления: 2018-05-01; просмотров: 377; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!