Электроника и микросхемотехника 13

Виды и параметры импульсных сигналов

Электрическим импульсом называется кратковременное отклонение напряжения (тока) от некоторого начального уровня.

В зависимости от формы различают прямоугольные, трапецеидальные, треугольные и пилообразные импульсы (рис. 1). Различают также импульсы положительной и отрицательной полярности (рис. 2).

Рис. 1. Классификация импульсных сигналов по форме

Рис .2. Классификация импульсных сигналов по полярности

Одиночный импульс можно описать с помощью следующих параметров (рис. 3):

1) амплитуда импульса U_m – это максимальное значение импульсного отклонения напряжения (тока) от начального уровня;

2) длительность импульса t_и – это интервал времени от момента появления импульса до момента его окончания. Такой интервал измеряется на уровне 0,1U_m или 0,5U_m. В последнем случае длительность импульса называют активной;

3) длительность фронта t_ф – это промежуток времени, в течение которого напряжение (ток) в импульсе возрастает от 0,1 до 0,9 от амплитудного значения U_m;

4) длительность среза t_ср – это промежуток времени, в течение которого напряжение в импульсе убывает от 0,9 до 0,1 от U_m.

Для описания периодической последовательности импульсов (рис. 4) использую следующие параметры:

1) период следования импульсов Т – это промежуток времени от начала условно выбранного импульса до начала следующего импульса. Период равен сумме длительности импульса t_и и длительности паузы между импульсами t_n, измеряется в единицах времени;

2) частота следования импульсов f – величина, обратная периоду. Показывает число импульсов в секунду, измеряется в герцах (Гц);

3) коэффициент заполнения импульсов К_з – характеризует степень заполнения периода импульсов К_з = t_и/Т;

4) скважность импульсов Q – величина, обратная коэффициенту заполнения Q = Т/t_и. Параметры К_з и Q являются безразмерными.

Рис. 3. Параметры одиночного импульса

Рис .4. Последовательность прямоугольных импульсов

Транзисторный ключ. Режимы работы биполярного транзистора

В зависимости от постоянных напряжений между электродами биполярного транзистора существуют следующие режимы его работы:

а) Режим отсечки

В режиме отсечки переходы эмиттер-база и коллектор-база закрыты. Биполярный транзистор заперт, коллекторный ток практически равняется нулю (через транзистор протекает незначительный обратный ток коллекторного перехода I_кбо).

б) Активный режим

В активном режиме переход эмиттер-база включен прямо, а переход коллектор-база – обратно. Ток коллектора практически не зависит от напряжения между коллектором и эмиттером, а зависит только от тока базы. Такой режим используется в усилителях.

в) Режим насыщения

В режиме насыщения оба р-n перехода в транзисторе открыты. В этом режиме коллекторный ток достигает максимально возможного значения, а напряжение между коллектором и эмиттером практически равняется нулю (напряжение насыщения для разных транзисторов лежит в пределах от долей вольта до одного вольта).

г) Активный инверсный режим

В активном инверсном режиме переход эмиттер-база включен обратно, а переход коллектор-база – прямо. Такой режим практически не применяется.

Схема простейшего транзисторного ключа представлена на рис. 5. Переключение транзистора происходит под действием управляющего сигнала U_вх. При отрицательной полярности входного напряжения U_вх транзистор заперт (режим отсечки), в его выходной цепи протекает незначительный обратный ток I_кбо. В этом состоянии выходное напряжение транзисторного ключа практически равняется напряжению источника питания E.

При положительной полярности входного напряжения транзистор может перейти в активный режим или режим насыщения. В ключевых схемах применяется такой уровень входного сигнала, при котором происходит надежное отпирание транзистора, т.е. переход в режим насыщения. При этом ток в выходной цепи транзистора достигает максимально возможного значения , а выходное напряжение практически равняется нулю. Для отпирания транзистора необходимо, чтобы выполнялось условие, где– коэффициент передачи тока базы.

Рис. 5. Транзисторный ключ