Импульсный режим работы

Способы представления информации

Общая характеристика импульсных устройств

Раздел 6 Импульсные устройства

Основы промышленной электроники

По дисциплине

часть 2

Специальность: 2-36 03 31 «Монтаж и эксплуатация электрооборудования»

При использовании в качестве носителя информации электрических сигналов (напряжений и токов) возможны две формы представления численного значения какой-либо переменной, например, X:

1) в виде одного сигнала – напряжение (ток), которое сравни­мо с величиной X (аналогично ей) - например, при Х = 1845 единиц на вход электронного устройства можно подать напря­жение 1,845 В (масштаб представления 0,001 В/ед.) или 9,225 В (масштаб 0,005 В/ед.);

2) в виде нескольких сигналов - нескольких напряжений постоянного тока, которые, например, сравнимы с числом единиц в X, числом десятков в X, чис­лом сотен в X и т. д.

Первая форма представления информации называется аналоговой или непрерывной (с помощью сходной величины - аналога). Величины, пред­ставленные в такой форме, могут принимать принципиально любые значения в каком-то диапазоне. Количество значений, которые может принимать такая величина, бесконечно велико. Их бесконечно много даже в случае, когда величина изменяется в ограничен­ном диапазоне, например 0-2000 или 0-0,0001. Отсюда названия - не­прерывная величина, непрерывная или аналоговая информация, аналоговые устройства.

Вторая форма представления информации называется цифровой или дискретной (с помощью набора напряжений, каждое из которых соответ­ствует одной из цифр представляемой величины). Такие величины, принимаю­щие не все возможные, а лишь вполне определенные значения, называются дискретными (прерывистыми). В отличие от непрерывной величины коли­чество значений дискретной величины всегда будет конечным.

Соответственно, наряду с непрерывным режимом работы электронных устройств используется импульсный (дискретный) режим, при котором кратковременное воздействие сигнала чередуется с паузой.

Современная электроника характеризуется широким применением импульсных устройств. Многие производственные процессы имеют импульсный характер: пуск и остановка агрегатов, измене­ние скорости и торможение, сброс нагрузки, срабатывание защиты и т. д. Большинство технологических процессов разбивается на ряд операций - «тактов», и их чередование также обуславливает импульсный характер работы уст­ройств. Для управления работой агрегатов с импульсным характером требуется создание специ­фических импульсных электронных узлов.

По сравнению с аналоговым импульсный режим работы имеет ряд значительных преимуществ:

- значительная выходная мощность при малом значении средней мощности из-за отсутствия постоянной составляющей тока, что позволяет уменьшить массу и габариты аппаратуры;

- повышение пропускной способности – возможность одновременной передачи нескольких потоков информации;

- повышение помехоустойчивости, точ­ности и надежности электронных устройств;

- уменьшение влияния температур и разброса параметров полупроводниковых приборов на работу устройств, так как работа осуществляется в двух режимах: “включено” - ”выключено”;

- реализация импульсных устройств на однотипных элементах, легко выполняемых методом интегральной технологии.

Существует множество способов передачи непрерывного сигнала (рис. 34, а) в виде прямоугольных импульсов (рис. 34,6 - г).

При осуществлении амплитудно-импульсной модуляции (АИМ) амплитуда импульсов пропорцио­нальна входному сигналу (рис. 34, б). При таком способе передачи информации вредное влияние дрейфа нуля уси­лителей и других дестабилизирующих факторов на точность сохраняется.

Рисунок 34 – Различные способы передачи информации с помощью импульсов

Рисунок 35 - Основные параметры прямоугольных импульсов

При использовании широтно-импульсной мо­дуляции (ШИМ) амплитуда и частота повторения импуль­сов постоянны, но ширина импульсов t_и пропорциональна текущему значению входного сигнала (рис. 34, в).

При частотно-импульсной модуляции (ЧИМ) (рис. 34, г) вход­ной сигнал определяет частоту следования импульсов, ко­торые имеют постоянную длительность и амплитуду. При ШИМ и ЧИМ дрейф нуля усилителей не влияет на точность передачи входного сигнала, которая в данном случае за­висит только от точности фиксации временного положения импульсов.

Наибольшую точность и помехоустойчивость обеспечивают число - импульсные (цифровые) методы: информация пе­редается в виде числа, которому соответствует определен­ный набор импульсов (код), при этом существенно только наличие или отсутствие импульса.

Импульсы прямоугольной формы наиболее часто при­меняются в электронной технике. На рис. 35, а приведена периодическая последовательность прямоугольных импульсов, а на рис. 35, 6 показана система параметров, которая позволяет описать импульсы. Импульс характеризуется сле­дующими параметрами:

U_m - амплитуда импульса; t_и - длительность импуль­са; t_п - длительность паузы между импульсами; T_п=t_и + t_п - период повто­рения импульсов; f=1/T_п - частота повторения импульсов; Q_H = T_п/t_и - скважность импульсов.

В реальных устройствах прямоугольные импульсы име­ют (рис. 35, б) определенную длительность фронта t_ф и среза t_c. Как правило, фронт и срез импульса определяют­ся в течение нарастания (или спада) напряжения от 0,1U_m до 0,9U_m.

Наряду с прямоугольными импульсами в электронной технике широко применяются импульсы пилообразной, экспоненциальной, трапециидальной и другой формы.