Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu Orbis pictus 21. století

OB21-OP-EL-ELN-JANC-U-3-001 Impulsové obvody OB21-OP-EL-ELN-JANC-U-3-001

Impulzový signál, impulzové obvody Impulzová technika se zabývá rozborem vlastností napětí a proudů impulzového charakteru a popisem obvodů určených pro přenos impulzových signálů. Impulzové obvody se používají: ve sdělovací technice při přenosu informací impulzovou modulací, při přenosu obrazové informace v televizní technice, v obvodech výpočetní, řídící a měřící techniky.

Impulzový signál, impulzové obvody Základní pojmy Elektrický impulz je charakterizován časově omezeným průběhem napětí nebo proudu. V impulzových obvodech se setkáváme s různými tvary a typy impulzů. Nejčastěji používaný impulzový signál má tvar jednotkového skoku. Charakteristickými znaky impulzu jsou amplituda, šířka a tvar impulzu.

Impulzový signál, impulzové obvody Ideální tvar jednotkového skoku

Impulzový signál, impulzové obvody Amplituda impulzu je největší odchylka impulzu od nulové nebo základní hodnoty. Největší odchylku by měl impulz dosáhnout okamžitě, v nulovém čase. Ve skutečnosti trvá narůstání impulzu určitou dobu. Po celou dobu trvání impulzu by měla být amplituda impulzu konstantní, takže jeho hladina (tzv. temeno impulzu) by měla být rovnoběžná s osou času. V praxi se toleruje pokles temene impulzu ke konci trvání impulzu.

Impulzový signál, impulzové obvody Šířka impulzu je jednoznačně stanovena jen pro ideální obdélníkový impulz. Reálný (skutečný) impulz má tvar lichoběžníka a šířku impulzu zjišťujeme v poloviční výšce amplitudy. U reálného impulzu nenastává změna z nulové hodnoty na maximum a potom zpět v nekonečně krátkém čase, ale tyto změny trvají nějakou dobu a proto u impulzů rozlišujeme čelo, temeno a týl. Kromě toho mohou vznikat nežádoucí překmity a zákmity.

Skutečný impulz 1-čelo, 2-temeno, 3-týl, 4-překmit, 5-zákmit impulsu

Tvarovací obvody Jsou to takové obvody, u kterých má výstupní napětí jiný tvar, než mělo vstupní impulzové napětí. Tvarování impulsů je možné realizovat pomocí lineárních a nelineárních prvků. Za pomoci lineárních prvků jako jsou kondenzátory (o kapacitě C) a cívky (s indukčností L) realizujeme derivační a integrační obvody. Derivačním obvodem získáme z obdélníkových impulsů úzké impulsy a pomocí integračních obvodů získáme z obdélníkových impulsů napětí trojúhelníkového průběhu.

Tvarovací obvody

Nelineární tvarování impulsů Při nelineárním tvarování impulsů je nejčastějším požadavkem omezení amplitudy impulsů pomocí omezovačů, které obsahují nelineární prvky jako jsou např. dioda nebo tranzistor. Omezení amplitudy je možné uskutečnit jak pro kladné, tak pro záporné hodnoty vstupního signálu.

Nelineární tvarování impulsů U diodového omezovače nedochází k zesílení původního signálu, kdežto u tranzistorového provedení omezovače napětí dochází k zesílení původního vstupního signálu.

Nelineární tvarování impulsů

Impulsové zesilovače Dalšími prvky, které se používají v impulsové technice jsou impulsové zesilovače. Od nich se požaduje zvýšení výkonové úrovně impulsového signálu. Výstupní impulsový signál má mít stejný tvar jako signál vstupní. Impulsní zesilovače jsou ve své podstatě širokopásmové zesilovače na které jsou kladeny specifické požadavky.

Impulsový transformátor V některých impulsových obvodech se lze setkat s impulsovým transformátorem. Bývá to transformátor se železným nebo feritovým jádrem a umožňuje přenos a tvarování impulsů. Obvykle se používá v těchto případech: ke galvanickému oddělení různých obvodů, ke změně polarity impulsu, ke změně amplitudy impulsu, k vazbě mezi stupni impulsového zesilovače, k transformaci impedance, jako tvarovací (derivační obvod).

Klopné obvody Klopné obvody jsou elektronické obvody, které se používají pro získání obdélníkových impulsů. Podle zapojení se klopný obvod může během své činnosti nacházet ve stabilním nebo nestabilním stavu. Stabilní stav je takový pracovní režim, ve kterém setrvává klopný obvod tak dlouho, dokud není vnějším impulsem převeden (překlopen) do druhého stabilního nebo nestabilního stavu. Nestabilní stav klopného obvodu je pracovní režim s omezenou dobou trvání, ze kterého se obvod samovolně překlopí zpět do stabilního nebo druhého nestabilního stavu.

Klopné obvody Podle uvedených fyzikálních stavů se rozlišují tyto klopné obvody: Astabilní, které mají dva nestabilní stavy – kmitá bez přivedení vnějšího impulsu Monostabilní – mají jeden stabilní a jeden nestabilní stav – bez vnějšího spouštěcího impulzu setrvává ve stabilním stavu Bistabilní – mají dva stabilní stavy – záměny stabilních stavů lze dosáhnout jen pomocí spouštěcích impulsů

Děliče frekvence Dalšími obvody, které se požívají v impulsové technice jsou děliče frekvence nazývané též čítače impulsů. Dělič frekvence je elektronický obvod, na jehož výstupu získáme obdélníkové napětí, které má poloviční frekvenci než vstupní obdélníkové napětí. Tento obvod se také nazývá dvojkový dělič frekvence nebo dvojkový čítač, protože dva vstupní impulsy způsobí jeden impuls výstupní. Jestliže spojíme za sebe do kaskády N takovýchto čítačů bude frekvence impulsů na výstupu takového čítače 2N krát nižší.

Děliče frekvence

Zdroje pilovitého napětí Také dost často používanými impulsními obvody jsou zdroje pilovitého napětí. Setkáváme se s nimi při elektrostatickém vychylování paprsku elektronů v obrazovkách.

Zdroje pilovitého napětí

Děkuji za pozornost Ing. Ladislav Jančařík

Literatura J. Chlup, L. Keszegh: Elektronika pro silnoproudé obory, SNTL Praha 1989 M. Bezděk: Elektronika I, KOPP České Budějovice 2002