Zaloguj się
Wszystkie
21 października 2026
22
Informacje podstawowe
Czym jest napięcie impulsowe?
Impuls jest sygnałem napięciowym, który może przyjmować tylko dwie wartości i co najmniej dwukrotnie szybko przełącza się między nimi. Na poniższym rysunku przedstawiono idealne przebiegi kilku sygnałów impulsowych. Seria impulsów (ang. burst) to ciąg kilku jednakowych impulsów.
Anatomia impulsu napięciowego
Oczywiście przedstawione idealne przebiegi impulsowe nie występują w praktyce. Dokładna analiza impulsu pozwala stwierdzić, że taki sygnał ma wiele charakterystycznych cech, z których każda ma własną nazwę. Na poniższym rysunku przedstawiono budowę impulsu.
- Zniekształcenia poprzedzające impuls (pre-pulse distortion). Występują niekiedy na wyjściu układu, jeśli opóźnienia propagacji poszczególnych harmonicznych zawartych w impulsie znacznie się różnią (więcej informacji w dalszej części artykułu).
- Zbocze narastające (leading edge). Czas, w którym napięcie wzrasta od 10% do 90% wartości końcowej. Nazywa się go czasem narastania.
- Przeregulowanie (overshoot). Występuje, gdy układ wzmacnia wyższe harmoniczne impulsu bardziej niż niższe (więcej informacji w dalszej części artykułu).
- Oscylacje tłumione (ringing). Wskazują, że układ generujący impuls ma skłonność do oscylacji o wysokiej częstotliwości.
- Amplituda. Różnica napięć między poziomem niskim a wysokim impulsu, wyrażona w woltach.
- Opadanie wierzchołka impulsu (droop). Miejscowe zmniejszenie amplitudy spowodowane słabszym wzmacnianiem niższych harmonicznych sygnału (więcej informacji w dalszej części artykułu).
- Zbocze opadające (trailing edge). Czas, w którym napięcie spada od 90% do 10% wartości końcowej. Nazywa się go czasem opadania.
- Podbicie po zboczu opadającym (backswing). Opóźnione wygasanie sygnału spowodowane różnicami czasu propagacji w układzie przetwarzającym impuls.
- Szerokość impulsu (pulse width). Czas między chwilą, w której zbocze narastające osiąga 50% amplitudy, a chwilą, w której zbocze opadające osiąga tę samą wartość.
Współczynnik wypełnienia impulsu (duty cycle)
Jednej z ważnych właściwości napięcia impulsowego nie można przedstawić na powyższym rysunku. Współczynnik wypełnienia określa procentowy udział czasu, przez który sygnał utrzymuje wysoki poziom napięcia, w całym okresie przebiegu.
Okres to oczywiście czas trwania jednego pełnego cyklu sygnału. Na poniższym rysunku przedstawiono graficznie tę właściwość napięcia impulsowego. Jeśli przebieg impulsowy jest całkowicie symetryczny w czasie, współczynnik wypełnienia wynosi 50%.
Okres T przebiegu impulsowego
Inną bardzo ważną wielkością charakteryzującą okresowy przebieg impulsowy jest okres. Wyjaśniono to na poniższym wykresie. Okres T sygnału okresowego to czas trwania jednego pełnego cyklu przebiegu, czyli odstęp czasu między dwoma kolejnymi punktami przebiegu o tej samej fazie. Okres T jest odwrotnością częstotliwości f i wyraża się go w sekundach. Zależność tę opisuje wzór: T = 1/f lub f = 1/T
Sygnał impulsowy o okresie 1 milisekundy ma zatem częstotliwość: f = 1/0,001 = 1000 Hz = 1 kHz
Poziomy logiczne impulsu cyfrowego
Impulsy są często wykorzystywane do sterowania cyfrowymi układami scalonymi z rodzin TTL 74xx i CMOS 40xx. Należy wówczas uwzględnić dopuszczalne zakresy napięć odpowiadających stanom logicznym niskim (L) i wysokim (H) na wejściach tych układów.
W przypadku standardowych układów TTL wartości progowe wynoszą:
- Poniżej 0,4 V dla stanu niskiego (L).
- Powyżej 2,4 V dla stanu wysokiego (H).
Przypis redaktora: Podane powyżej wartości 0,4 V i 2,4 V dotyczą gwarantowanych poziomów napięć wyjściowych standardowych układów TTL przy określonych warunkach obciążenia, a nie dopuszczalnych poziomów wejściowych. Dla wejść standardowych układów TTL napięcie nieprzekraczające 0,8 V jest rozpoznawane jako stan niski, natomiast napięcie wynoszące co najmniej 2,0 V – jako stan wysoki.
W przypadku układów CMOS i rodziny 74HC próg przełączania znajduje się w przybliżeniu w połowie napięcia zasilania. Jeśli na przykład bramka NAND CD4011 jest zasilana napięciem 15 V, próg przełączania między stanami niskim (L) i wysokim (H) wynosi około 7,5 V.
Przypis redaktora: Wartość 7,5 V jest orientacyjnym, typowym progiem przełączania, a nie gwarantowaną granicą rozpoznawania stanów logicznych. W układach CMOS rzeczywisty próg zależy między innymi od konstrukcji układu, napięcia zasilania i temperatury. Gwarantowane zakresy napięć wejściowych należy sprawdzać w dokumentacji konkretnego układu.
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
