Общие сведения. Наряду с аналоговыми устройствами, в которых сигналы представляют собой непрерывные функции времени

Наряду с аналоговыми устройствами, в которых сигналы представляют собой непрерывные функции времени, широко распространены импульсные устройства, у которых сигналы являются дискретными функциями (кратковременное воздействие сигнала чередуется с паузой).

Импульсные устройства удобно классифицировать по форме используемых сигналов. В соответствии с рисунком 4.7 формы основных типов импульсов имеют вид: прямоугольный, пилообразный, экспоненциальный, колоколообразный, ступенчатый, трапецеидальный а также последовательность периодических импульсных и высокочастотных колебаний, называемые радиоимпульсами.

Рисунок 4.7 – Формы импульсов

Для усиления сигналов импульсной формы требуются широкополосные усилители (обозначаемые УК), повторители напряжения (УЕ) и специальные импульсные усилители (УИ).

Группа импульсных устройств, работающих с одиночными прямоугольными импульсами или с последователь­ностями прямоугольных импульсов выделилась (в силу большой значимости в современной электронике) в самостоя­тельный класс цифровых устройств.

Импульсные устройства, как правило, используют ключевой режим работы электронных ламп и транзисторов в отличие от активного режима, используемого в аналоговых устройствах. Импульсный режим работы имеет ряд преимуществ перед активным режимом, что обеспечивает следующие достоинства импульсных устройств:

- в импульсном режиме достигается большая мощность во время действия импульсов при малом значении средней мощности устройства. Поэтому импульсные устройства обладают меньшими массой и габаритными размерами;

- при использовании импульсного режима может быть расширен температурный интервал работы полупроводниковых приборов и снижены требования к разбросу их параметров. Первое объясняется уменьшением энергии, выделяемой в полупро­водниковых элементах устройства, второе – использованием клю­чевого режима. Разброс параметров может привести к некоторому искажению формы импульсов, однако это не является существен­ным, если в данном случае не искажается информация, заключен­ная в определенном сочетании импульсов. Указанная особенность объясняет повышенную помехоустойчивость импульсной элект­ронной аппаратуры;

- для реализации импульсных устройств любой сложности требуются однотипные элементы, легко выполняемые методами интегральной технологии.

В аналоговых устройствах нередко используется режим малого сигнала, а устройства, в которых применяется такой режим рабо­ты, являются линейными. В линейных устройствах амплитуды переменных составляющих напряжений и токов существенно меньше значений постоянного тока и постоянного напряжения, используе­мых для установки режима электронных ламп или транзисторов. При этом параметры усилительных приборов считают неизменными, так как используются линейные участки ВАХ.

На практике находят применение и устройства, работающие в режиме больших сигналов. В этих устройствах используется практически вся область ВАХ электронных приборов. При этом параметры приборов не остаются постоянными, а меняются в значительных пределах. Устройства, работающие в режиме боль­ших сигналов, являются нелинейными. Простейшими, уже знако­мыми примерами нелинейных устройств являются усилители мощности при больших амплитудах входного напряжения, а также электронные ключи цифровых сигналов.

Основными типами нелинейных устройств являются: ограничи­тели, выпрямители, детекторы – устройства для выделения тре­буемого сигнала из сигнала более сложной формы, умножители частоты, преобразователи частоты, модуляторы.

Особую группу составляют устройства, у которых в процессе работы параметры меняются не только в зависимости от электрического режима, но и от времени. Такие устройства получили название нелинейно-параметрических.

К нелинейно-параметрическим относят устройства, использую­щие нелинейно-параметрические резисторы, емкости и индуктив­ности.

Общей отличительной особенностью нелинейных устройств является резкое отличие спектра выходного сигнала от спектра входного сигнала. Эта особенность позволяет решать задачи умножения, преобразования, модуляции и детектирования сигна­лов.