Про скважности імпульсів сигналу: ставлення періоду проходження до тривалості імпульсу

Електричні сигнали, які мають тільки 2 допустимих стану «0» або «1», що відповідає рівню напруги 0.2 вольта (В) або 4.9В, називаються імпульсними. В основному, оперують з послідовністю імпульсів. Одна з найпростіших послідовностей імпульсів показу на рис. нижче.

послідовність імпульсів

Загальна інформація

До основних параметрів послідовності імпульсів відносяться:

  • l амплітуда імпульсу — Um,
  • l тривалість імпульсу — tu,
  • l тривалість паузи — tn,
  • l період проходження T або частота f = 1 / T проходження.

Якщо тривалість tu всіх імпульсів, що входять до складу послідовності, і всіх пауз tn постійна протягом часу, то вона називається періодичною.

Важливим параметром періодичного імпульсного процесу є шпаруватість імпульсів S. шпаруватість імпульсів це відношення періоду слідування до тривалості імпульсу, розраховується за формулою:

Ефективність S при управлінні пристрою досягається при стабільній частоті сигналу. Іноді використовують зворотну величину D коефіцієнт заповнення, розраховується за формулою:

У разі рівного розподілу tu і tn шпаруватість дорівнює 2, і сигнал називається меандрові. S і D — безрозмірні величини, так як час ділиться на час. У цифрових пристроях застосовуються імпульси різної форми. Формою імпульсу називається графічне зображення закону зміни імпульсного напруги в часі. На рис. нижче показані форми сигналів:

  • а — прямокутна,
  • б — трапецеїдальних,
  • в — експоненціальна,
  • г — дзвонова,
  • д — ступінчаста,
  • е — пілообразная.

Види імпульсних сигналів

Технічна характеристика форми імпульсів пов’язана з кількісною оцінкою основних параметрів імпульсу, властивостей окремих його ділянок, які грають різну роль при впливі імпульсу на пристрій. На рис. вище зображені ідеалізовані форми імпульсу. Через перехідних процесів в пристроях (формування і посилення імпульсів) існує реальна форма, наприклад, прямокутного імпульсу (рис. Нижче).

Реальна форма імпульсу

Основні параметри імпульсу — це:

  • l Розмах імпульсу — Um,
  • l Тривалість імпульсу — tи,
  • l Тривалість переднього фронту — tф,
  • l Тривалість заднього фронту — tсп,
  • l Спад вершини — ΔU,
  • l Розмах викиду заднього фронту — Um обр,
  • l Тривалість викиду заднього фронту — tи обр.

Зазначені величини зчитуються між рівнями 0.1 і 0.9 від амплітуди в мікросекундах, в залежності від частоти сигналу. Амплітудні — в вольтах.

Визначити параметри імпульсного сигналу можна за допомогою осцилографа, частотоміра або мультиметра.

управління скважностью

За допомогою цифрових сигналів відбувається управління різними пристроями. Перше застосування такого управління використовувалося при передачі інформації кодом Морзе. Сигнал передається короткими і довгими імпульсами. Кожній букві відповідає певний набір крапок і тире. Сьогодні цей метод управління використовується для ШІМ-управління.

При зміні D (коефіцієнт заповнення) від 0 до 1 домагаються потрібного напруги на виході електронного пристрою. Таким чином, можна керувати обертами двигуна, освітленням, яскравістю дисплея і т.д. При формуванні прямокутних імпульсів використовуються спеціально розроблені мікросхеми, наприклад, NE555, NL494, КР1006ВІ1, IR2153, і мікроконтролери: Arduino, AVR, SG2525A.

Для забезпечення надійної роботи керованих пристроїв до параметрів імпульсного сигналу пред’являються жорстокі вимоги по їх стабільності. Це досягається застосуванням кварцового генератора і хорошою перехідною характеристикою схеми формування керуючих імпульсів.

Ссылка на основную публикацию