Общая характеристика импульсных электронных

Первые импульсные устройства выполнялись на дискретных элементах (электронных лампах, резисторах и конденсаторах, импульсных трансформаторах) еще в начале XX в. В середине XX в. с развитием полупроводниковой электроники электронные лампы были вытеснены транзисторами и полупроводниковыми диодами. Бурное развитие электроники привело к новому (уже третьему за один XX век!) изменению элементной базы импульсных устройств: к переходу от дискретных компонентов к микросхемам.

В основу схемотехники и функционирования интегральных микросхем положены принципы, реализованные на дискретных элемен­тах. Изучение этих принципов облегчает понимание физических процессов и принципов построения интегральных компонентов.

В данной теме будут рассмотрены аналоговые базовые элементы (электронные ключи, операционные усилители и компараторы), которые используются для построения импульсных устройств.

Электронные ключи обычно реализуются на биполярных и полевых транзисторах, работающих в особом, ключевом режиме. Они используются не только по прямому назначению (для коммутации участков электрической цепи), но и в качестве основных элементов ряда импульсных устройств (например, импульсных генераторов).

Операционные усилители (кроме применения, указанного в названии) используются для выполнения различных математических операций над сигналами (алгебраического сложения, интегрирования, дифференцирования, логарифмировании и т. д.), а также в качестве базовых элементов в мультивибраторах, блокинг-генераторах и генераторах линейно изменяющеюся напряжения, описываемых ниже.

Аналоговые компараторы позволяют сравнивать значения напряжений, одно из которых соответствует, например, текущему значению некоторого физического процесса, а другое — его допустимому значению.

Сигналом называют физический процесс, несущий информацию. Выражается информация самым различным образом, в частности, речью, изображением, звуком. Она может являться сообщением о событии, о режиме технологического процесса, командой на включение или выключение какой-либо аппаратуры и т. д.

Информация сосредоточена в изменениях параметров физического процесса

Сигналы на выходе микрофона, передающей телекамеры, различного рода датчиков аналогичны по своему «рисунку» воздействи­ям на эти устройства — звуковому давлению, распределению освещенности, температуре и т. д. Поэтому подобные сигналы называют аналоговыми. Обычно аналоговые сигналы являются непрерывными

Частным случаем аналогового сигнала является электрический импульс.

Виды импульсов

Под импульсом понимают кратковременное отклонение напряжения или тока от некоторого постоянного уровня, в частности от нулевого.

Существуют два вида импульсов: видеоимпульсы и радиоимпульсы.

Видеоимпульсы представляют собой кратковременные изменения напряжения или тока в цепи постоянного тока. Видеоимпульсы имеют различную форму. Наиболее распространенными являются прямоугольная, трапецеидальная и треугольная формы (рис.212).

Следует иметь в виду, что реальные импульсы не имеют формы, строго соответствующей названию. Так, например, прямоугольные импульсы имеют форму, близкую к трапецеидальной, а треугольные — к экспоненциальной.

Различают импульсы положительной (рис.212, а, 6, г, д) и отрицательной полярности (рис.212, в), а также двусторонние (разнополярные) импульсы (рис.212, е).

Рис.212. Виды импульсов.

В импульсной технике наиболее часто используются прямоугольные импульсы

Рис.213. Одиночный прямоугольный импульс. Рис.214. Радиоимпульс.

Радиоимпульсы представляют собой кратковременные посылки синусоидального напряжения или тока (рис.214) Они снимаются с выхода высокочастотного генератора, который управляется (модулируется) видеоимпульсами.

Поэтому форма огибающей радиоимпульсов соответствует форме модулирующих видеоимпульсом.

Импульсы, повторяющиеся через равные промежутки времени, образуют периодическую последовательность (см. рис. 212,е). Такая последовательность, параметры которой изменяются в соответствии с передаваемой информацией, является сигналом. Подобный сигнал относят к аналоговым, так как в диапазоне своих изменений он может принимать любое значение.