Công nghệ xung. Thiết bị xung và kỹ thuật số. Bộ dao động thời gian dao động không đối xứng

Tất cả các thiết bị điện tử xử lý các tín hiệu điện thay đổi theo thời gian. Chính nhờ sự thay đổi về thời gian này mà tín hiệu có thể mang một số thông tin. Dựa vào bản chất của sự thay đổi, tín hiệu xung analog và tín hiệu số được phân biệt.

Tín hiệu tương tự có thể nhận bất kỳ giá trị nào trong giới hạn nhất định. Tại bất kỳ thời điểm nào, nó có thể được biểu diễn bằng toán học bằng hàm phân tích mà không có điểm gián đoạn (Hình 1.1a).

Hình 1.1. Tín hiệu điện tử; a) tương tự, b) xung, c) kỹ thuật số

Các thiết bị chỉ hoạt động với tín hiệu analog được gọi là thiết bị analog.

Tín hiệu số chỉ có thể nhận hai giá trị: cao/thấp hoặc 0/1 (đôi khi giá trị thứ ba là “không có tín hiệu”). Cho phép có một số sai lệch so với các giá trị này (Hình 1.1c). Các thiết bị hoạt động độc quyền với tín hiệu số được gọi là thiết bị số.

Tín hiệu xung, giống như tín hiệu analog, có thể có bất kỳ giá trị nào trong một phạm vi nhất định. Tại một số thời điểm, hành vi của nó thay đổi mạnh mẽ và nó không thể được mô tả bằng một hàm phân tích duy nhất mà không có sự gián đoạn (Hình 1.1b). TRONG thiết bị điện tử hiện đạiđôi khi tín hiệu xung được tạo ra phương pháp kỹ thuật số(bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang analog, bộ chuyển mạch analog, v.v.). Các thiết bị như vậy thường được gọi là analog-to-digital. Vì vậy, khái niệm về tín hiệu xung là chung. Các thiết bị kỹ thuật số và analog-to-digital là trường hợp đặc biệt của thiết bị xung.

Tín hiệu số được bảo vệ tốt hơn nhiều so với tín hiệu analog khỏi nhiễu, nhiễu và nhiễu. Những sai lệch nhỏ so với giá trị cho phép không làm biến dạng tín hiệu số vì các vùng luôn tồn tại sai lệch cho phép. Trong một số giới hạn nhất định, chúng không bị ảnh hưởng bởi những thay đổi về nhiệt độ, điện áp nguồn hoặc sự thay đổi thông số của các phần tử; chúng cho phép lưu trữ lâu dài mà không bị mất mát và truyền tải chất lượng cao qua các kênh liên lạc.

Tính năng tín hiệu sốđược công nhận là nó phải duy trì ở từng mức cho phép trong ít nhất một khoảng thời gian tối thiểu nào đó. Tín hiệu tương tự có thể nhận bất kỳ giá trị nào trong thời gian vô cùng nhỏ. Do đó, tốc độ tối đa có thể đạt được của thiết bị analog về cơ bản là lớn hơn tốc độ của thiết bị kỹ thuật số.

Tín hiệu tương tự có khả năng truyền tải thông tin cao hơn vì nó truyền thông tin theo từng giá trị hiện tại ở cấp độ của nó, trái ngược với tín hiệu số chỉ có hai cấp độ. Để chuyển cùng một khối lượng thông tin hữu ích, được chứa trong một tín hiệu tương tự, bạn phải sử dụng tín hiệu số nhiều bit (8, 16 bit, đôi khi nhiều hơn).

Các thiết bị tương tự thường đòi hỏi lao động đáng kể để tùy biến và sự điều chỉnh. Thiết bị kỹ thuật số dễ dàng hơn để thiết kế và thiết lập.

Việc chuyển đổi lẫn nhau các tín hiệu analog và digital đòi hỏi phải sử dụng các thiết bị đặc biệt - bộ chuyển đổi analog sang digital và digital sang analog. Vì vậy, việc nhận ra lợi ích của việc xử lý tín hiệu số thường đòi hỏi chi phí đáng kể.

Các thiết bị điện tử hiện đại thường chứa cả phần analog và phần kỹ thuật số. Thiết bị điện tử tương tự thường được sử dụng nhiều hơn để xử lý trước tín hiệu theo thời gian thực, khi hiệu suất được đặt lên hàng đầu và yêu cầu về độ chính xác chuyển đổi ở mức vừa phải. Xử lý kỹ thuật số thường được sử dụng ở bước tiếp theo khi được yêu cầu độ chính xác cao chuyển đổi tín hiệu, lưu trữ thông tin lâu dài đáng tin cậy, truyền qua các kênh liên lạc trong điều kiện nhiễu. Không có công thức rõ ràng về thời điểm sử dụng analog và khi nào nên sử dụng analog xử lý số tín hiệu. Giới hạn phụ thuộc vào mức độ cơ sở nguyên tố và trình độ của nhà phát triển.

Cơm. 1.2. Thông số tín hiệu xung

Tín hiệu xung được hiển thị trong Hình. 1.2, được đặc trưng bởi các thông số sau:

ừm – biên độ xung - độ lệch lớn nhất của điện áp Umax so với mức ban đầu Umin;

Nếu các xung động đi theo khoảng bằng nhau, khi đó chúng ta nói về một chuỗi xung định kỳ với thời gian lặp lại

T và = t và + t p,

trong đó t và t p lần lượt là khoảng thời gian của xung và khoảng dừng giữa các xung; thường được xác định ở mức 0,5 biên độ xung;

Phần xung mà tại đó điện áp lệch khỏi mức ban đầu được gọi là đằng trước , và đoạn mà điện áp trở về mức ban đầu là suy thoái kinh tế (cắt ). Trong một xung thực, có thể khó chỉ ra ranh giới tăng giảm và thời lượng tf và tcf của chúng được tính ở mức 0,1 Um và 0,9U m. Mức mặc định thường được coi là bằng 10% (0,1) biên độ, mặc dù đôi khi có thể tìm thấy 5% (0,05), nhưng luôn được đặt trước.

Số xung xuất hiện trong một giây được gọi là tốc độ lặp lại xung quạt ;

Để mô tả một chuỗi xung định kỳ, tham số được sử dụng chu kỳ nhiệm vụ x, là tỷ lệ giữa khoảng thời gian giữa các xung (tạm dừng) với thời lượng của chính xung đó;

Trong trường hợp chúng thường xử lý các xung định kỳ ngắn (chu kỳ nhiệm vụ cao), ví dụ như radar, khi t và<

Trường hợp đặc biệt của chuỗi xung tuần hoàn trong đó độ dài xung bằng khoảng thời gian tạm dừng là quanh co , với chu kỳ nhiệm vụ x=1.

Tín hiệu số là trường hợp đặc biệt của tín hiệu xung; chúng có hai mức điện áp cho phép. Để thuận tiện cho việc mô tả toán học hình thức, một trong các mức này được gọi là mức logic một (một cấp) và mức kia được gọi là mức logic 0 (mức 0). Thông thường, mức logic 0 tương ứng với mức điện áp thấp và mức logic tương ứng với mức điện áp cao. Người ta thường gọi đây là logic tích cực . Đôi khi trong các bus hệ thống của bộ vi xử lý, khi truyền tín hiệu qua các kênh truyền thông, một biểu diễn nghịch đảo được sử dụng, gọi là logic tiêu cực ; Số 0 logic là mức cao và số 0 logic là mức thấp. Ngoài ra còn có các phương pháp mã hóa phức tạp hơn. Nhưng chúng ta sẽ chủ yếu sử dụng các khái niệm logic tích cực. Cấu trúc của một phần tử logic (LE) điển hình được thể hiện trong Hình 1.3. Nút logic đầu vào thực hiện các hoạt động logic trên tín hiệu đầu vào. Mỗi tín hiệu logic đầu vào I (Input) được mô tả bằng một tập hợp các tham số;

¾ mức logic của điện áp vào/ra E 0 và E 1,

¾ dòng điện vào I0 và I1 tương ứng với các mức đầu vào.

Mỗi tín hiệu đầu vào phải được cung cấp cho một đầu vào LE riêng biệt. Mặt khác, việc áp dụng một số tín hiệu đầu vào cho một đầu vào của LE có thể dẫn đến cạnh tranh tín hiệu và do đó, gây ra sự không chắc chắn về mức điện áp ở đầu vào, điều này tất nhiên là không thể chấp nhận được.

Số lượng đầu vào m được gọi là hệ số kết hợp đầu vào m và có thể là 1 £ m £1.

Cơm. 1.3. Cấu trúc của một phần tử logic điển hình.

Giá trị lớn nhất m=8 là do đơn vị thông tin là byte chứa 8 bit (có thể có 2 8 = 256 trạng thái, được coi là đủ để mã hóa bất kỳ ký hiệu thông tin nào - các số từ 0 đến 9, các chữ cái trong bảng chữ cái, v.v.). Trong một số trường hợp hiếm hoi, khi cần một LE có số lượng đầu vào lớn, một IC đặc biệt được kết nối với đầu vào của LE - một bộ mở rộng logic.

Công tắc bóng bán dẫn, được mô tả thông thường trong Hình 1.3 dưới dạng công tắc cơ học, được điều khiển bằng tín hiệu logic đầu vào thu được và thường thực hiện hai chức năng:

¾ thao tác phủ định logic “KHÔNG” (nếu mức đầu vào cao, công tắc sẽ đóng và mức tín hiệu đầu ra trở nên thấp);

¾ cung cấp khả năng tải cần thiết của LE để có thể điều khiển một số LE tiếp theo. Khả năng chịu tải n (hệ số phân nhánh) – số lượng đầu vào có thể được kết nối với một đầu ra nhất định mà không làm gián đoạn hoạt động. Thông số này được xác định bằng tỉ số giữa dòng điện ra I của LE và dòng điện vào I trong

Giá trị tiêu chuẩn là n = 10 khi sử dụng vi mạch cùng loại (cùng dòng).

Theo quy luật, dòng điện đầu vào của vi mạch khi số 0 logic () đến đầu vào sẽ khác với dòng điện đầu vào khi số 0 logic () đến đầu vào. Ví dụ: = -0,4 mA, a = 20 µA (giả sử rằng dòng điện dương chạy vào đầu vào của vi mạch và dòng điện âm chạy ra khỏi nó). Tương tự như vậy, dòng điện đầu ra của vi mạch khi xuất ra mức logic 0 () có thể (và thường là) khác với dòng điện đầu ra khi xuất ra mức logic 1 (). Ví dụ, đối với cùng một con chip< -0,4 мА, a < 8 мА (считается, что положительный ток втекает в выход микросхемы, а отрицатель­ный - вытекает из него). Надо также учитывать, что разные входы и выходы одной и той же микросхемы могут иметь раз­личные входные и выходные токи.

Đối với điện áp đầu ra logic 0 () và một (1), sách tham khảo thường chỉ định các giá trị tối đa cho phép đối với dòng điện đầu ra nhất định. Trong trường hợp này, dòng điện đầu ra càng cao thì điện áp logic một càng thấp và điện áp logic 0 càng cao. Ví dụ: > 2,5 V (tại< - 0,4 мА), a < 0,5 В (при <8mA).

Sách tham khảo cũng chỉ định các mức điện áp đầu vào cho phép mà vi mạch vẫn coi là mức logic chính xác là 0 và 1. Ví dụ: > 2,0 V,< 0,8 В. Как правило, входные напряжения логи­ческих сигналов не должны выходить за пределы напряжения питания.

Tải sách Xung và thiết bị số hoàn toàn miễn phí.

Để tải xuống một cuốn sách miễn phí từ các dịch vụ lưu trữ tệp, hãy nhấp vào các liên kết ngay sau phần mô tả của cuốn sách miễn phí.

"Động lượng là lực duy nhất có thể thắng được cả quán tính và trọng lực."/Will Ferguson/
Sách giáo khoa hay nhất thời Xô Viết cho khóa học "Thiết bị xung và kỹ thuật số". Nếu may mắn, giờ đây bạn có thể tìm thấy nó ở những người bán sách cũ. Nói chung, mọi kỹ sư vô tuyến nên biết khóa học này như một lời cầu nguyện, vì các xung “theo” chúng ta khắp mọi nơi: xung điện từ, xung video, xung ngắn và xung dài, nguồn điện xung, máy phát xung, radar, tia laser, v.v.
Cuốn sách trình bày các thiết bị tuyến tính và phi tuyến để chuyển đổi và tạo tín hiệu xung, công tắc điện tử, các thiết bị xung tái tạo khác nhau, thiết bị tạo điện áp và dòng điện răng cưa, mạch logic, các phần tử cơ bản của thiết bị kỹ thuật số và thiết bị chức năng nhiều tầng.
Khi trình bày, cần chú ý đảm bảo chế độ hoạt động ổn định và đáng tin cậy của thiết bị dưới tác động của các yếu tố gây mất ổn định và xung nhiễu không thể tránh khỏi trong điều kiện vận hành.

Lời nói đầu
PHẦN MỘT. THÔNG TIN CHUNG VỀ QUY TRÌNH PULSE
Chương 1. Giới thiệu
§1.1. Chế độ hoạt động xung và các tính năng của nó
§ 1.2. Vai trò của công nghệ xung trong điện tử vô tuyến
§ 1.3. Khóa học
§ 1.4. Từ lịch sử phát triển của công nghệ xung

Chương 2. Đặc điểm hình dạng xung
§2.1. Hình dạng xung và các thông số
§ 2.2. Thông số xung điển hình
§ 2.3. Biểu hiện phân tích của xung
§ 2.4. Ước tính gần đúng về thời lượng phía trước
§ 2.5. Độ rộng xung hoạt động

PHẦN HAI. THIẾT BỊ TUYẾN TÍNH ĐỂ HÌNH THÀNH VÀ CHUYỂN ĐỔI XUNG
Chương 3. Mạch tích hợp
§ 3.1. Mục đích và nguyên lý hoạt động của mạch tích hợp
§ 3.2. Yêu cầu về các thông số của mạch tích hợp
§ 3.3. Tùy chọn cho mạch tích hợp

Chương 4. Phân biệt và rút ngắn chuỗi
§ 4.1. Chuỗi phân biệt
§ 4.2 Rút ngắn chuỗi

Chương 5. Máy biến áp xung
§ 5.1 Mục đích của máy biến áp xung
§ 5.2. Từ hóa lõi máy biến áp
§ 5.3. Mạch tương đương mạch máy biến áp
§ 5.4. Sự biến dạng của hình dạng xung biến đổi
§ 5.5. Yêu cầu thiết kế máy biến áp

Chương 6. Đường trễ thời gian tín hiệu
§ 6.1 Phân công dòng trễ thời gian
§ 6.2. Đặc tính của hệ thống trễ thời gian điện không bị biến dạng
§ 6.3. Đường trễ thời gian điện từ
§ 6.4. Đường trễ nhân tạo (IDL)
§ 6.5. Đường trễ siêu âm (ULL)

Chương 7. Mạch hình thành tuyến tính
§ 7.1. Các quy định chung
§ 7.2. Hình thành đường dây điện từ
§ 7.3. Đường tạo hình nhân tạo
§ 7.4. Mạng hai đầu cuối phản ứng hình thành
§ 7.5. Sơ đồ kết nối các mạch hình thành

PHẦN BA. CÔNG TẮC ĐIỆN TỬ VÀ THIẾT BỊ CHUYỂN ĐỔI TÍN HIỆU PHI TUYẾN TUYẾN
Chương 8. Chìa khóa điện tử
§ 8.1. Các quy định chung
§ 8.2. Công tắc bóng bán dẫn (TC)
§ 8.3. Các quá trình nhất thời trong chuyển mạch bóng bán dẫn
§ 8.4. Tùy chọn cho mạch khóa bóng bán dẫn
§ 8.5. Công tắc đi-ốt

Chương 9. Thiết bị chuyển đổi tín hiệu phi tuyến và tạo xung
§ 9.1. Bộ hạn chế biên độ
§ 9.2. Định hình xung bằng cách giới hạn và phân biệt điện áp hình sin
§ 9.3. Máy biến áp đỉnh
§ 9.4. Kẹp mức

PHẦN BỐN. THIẾT BỊ XUNG TÁI SINH
Chương 10. Đặc tính chung của thiết bị xung tái tạo
§ 10.1. Nguyên lý cấu tạo thiết bị tái sinh
§ 10.2. Các phương thức hoạt động của thiết bị tái tạo

Chương 11. Bộ dao động đa năng
§ 11.1. Bộ đa năng với kết nối lưới anode
§ 11.2. Bộ đa năng với các kết nối cơ sở thu thập
§.11.3. Bộ dao động dự phòng kết hợp bộ phát
§ 11.4. Mạch điển hình của bộ đa hài dự phòng
§ 11.5. Bộ dao động chờ với các bóng bán dẫn có độ dẫn điện khác nhau
§ 11.6. Bộ đa năng với mạch cầu
§ 11.7. Máy rung đa pha

Chương 12. Chặn máy phát điện
§ 12.1. Đặc điểm chung của máy tạo chặn
§ 12.2. Máy phát điện chặn ống
§ 12.3. Tùy chọn cho mạch dao động chặn ống
§ 12.4. Bộ tạo dao động chặn Transistor

Chương 13. Bộ chia tần số xung
§ 13.1 Nguyên lý hoạt động của bộ chia tần
§ 13.2. Độ ổn định của chế độ phân chia tần số
§ 13.3. Bộ chia tần số bước

Chương 14. Kích hoạt
§ 14.1. Thuộc tính chung của trình kích hoạt và yêu cầu đối với chúng
§ 14.2. Kích hoạt bóng bán dẫn đối xứng
§ 14.3. Mạch kích hoạt kích hoạt
§ 14.4. Cung cấp trạng thái nghỉ kích hoạt
§ 14.5. Tùy chọn mạch kích hoạt

Chương 15. Thiết bị tạo xung dựa trên thiết bị bán dẫn có điện trở âm
§ 15.1 Thiết bị diode đường hầm (TDD)
§ 15.2. Thiết bị bóng bán dẫn Avalanche (ALD)

PHẦN NĂM. MÁY PHÁT ĐIỆN ÁP VÀ DÒNG DÒNG
Chương 16. Máy phát điện đơn giản nhất có điện áp thay đổi tuyến tính. Phương pháp tuyến tính hóa
§ 16.1. Các thông số của điện áp dốc
§ 16.2. Nguyên lý cấu tạo máy phát điện LIN
§ 16.3. Các trình tạo LIN đơn giản nhất
§ 16.4. GLIN với bộ phận ổn định dòng điện
§ 16.5. GLIN có bù e. d.s, được giới thiệu thông qua bộ khuếch đại không đảo
§ 16.6. GLIN có bù e. d.s, được giới thiệu thông qua bộ khuếch đại đảo ngược

Chương 17. Máy phát điện LIN kiểu Phantastron
§ 17.1. Thông tin chung
§ 17.2. Fantastron với giao tiếp qua lưới che chắn
§ 17.3. Fantastron với khớp nối cực âm
§ 17.4. Bóng bán dẫn phantatron

Chương 18. Máy phát điện tăng dòng
§ 18.1. Thông số hiện tại của Ramp
§ 18.2. Nguyên lý hình thành dòng điện răng cưa
§ 18.3. Mạch tạo dòng điện răng cưa

PHẦN SÁU. CÁC YẾU TỐ CỦA MẠCH LOGIC
Chương 19. Đặc điểm chung của mạch logic
§ 19.1. Các phép toán logic cơ bản
§ 19.2. Phân loại và đặc điểm của mạch logic

Chương 20. Mạch logic cơ bản
§ 20.1. Mạch phủ định logic (NOT)
§ 20.2. Mạch nhân logic điốt (AND)
§ 20.3. Mạch cộng logic điốt (OR)
§ 20.4. Mạch logic dựa trên điốt đường hầm

Chương 21. Mạch logic phức tạp và mạch logic tổ hợp
§ 21.1. Mạch logic điốt-bóng bán dẫn (DTLS)
§ 21.2. Mạch logic bán dẫn (TLC)
§ 21.3. Logic ức chế (INHIBIT)
§ 21.4. Mạch logic tương đương và chênh lệch
§ 21.5. Mạch logic diode nhiều tầng

PHẦN BẢY. THIẾT BỊ XUNG ĐA NĂNG
Điều 22. Thiết bị mã hóa tín hiệu
§ 22.1. Tạo mã xung với khoảng thời gian cố định giữa các xung
§ 22.2 Tạo mã xung với khoảng thời gian có thể điều chỉnh giữa các xung
§ 22.3. Đăng ký mã số nhị phân
§ 22.4. Bộ giải mã điốt
§ 22.5. Máy đếm xung kỹ thuật số
§ 22.6. Mã hóa số lượng thay đổi liên tục

Chương 23. Lựa chọn tín hiệu xung
§ 23.1. Thông tin chung
§ 23.2. Lựa chọn biên độ xung
§ 23.3 Lựa chọn xung theo tần số lặp lại
§ 23.4 Lựa chọn xung theo thời lượng
§ 23.5. Lựa chọn chuỗi xung được mã hóa

Tiêu đề: Thiết bị xung và kỹ thuật số

Các độc giả thân mến, nếu nó không thành công với bạn

tải về thiết bị xung và kỹ thuật số

viết về nó trong phần bình luận và chúng tôi chắc chắn sẽ giúp bạn. Chúng tôi hy vọng bạn thích cuốn sách và thích đọc nó. Để cảm ơn, bạn có thể để lại liên kết đến trang web của chúng tôi trên diễn đàn hoặc blog :) Sách điện tử Thiết bị xung và kỹ thuật số chỉ được cung cấp để đánh giá trước khi mua sách giấy và không phải là đối thủ cạnh tranh với các ấn phẩm in.

Thiết bị xung là thiết bị điện tử thông tin và năng lượng dựa trên hoạt động của các phần tử chuyển mạch và kiểm soát thời điểm bật và tắt các phần tử này. Tùy thuộc vào luật điều khiển, các hệ thống có điều chế biên độ, tần số, độ rộng và pha được phân biệt. Bộ điều chỉnh ion-electron đầu tiên dựa trên phương pháp điều khiển xung pha được phát triển ở Liên Xô vào năm 1937-1941. L.S. Goldfarb và G.R. Herzenberg. Chúng chứa tất cả các thành phần đặc trưng của hệ thống điều khiển xung hiện đại: đồng hồ đo biến thiên được điều khiển, bộ so sánh, bộ khuếch đại không khớp, bộ điều biến xung và bộ khuếch đại công suất để tác động năng lượng lên đối tượng điều khiển.

Các thiết bị chuyển đổi năng lượng xung dựa trên hoạt động của các van công suất được điều khiển và các bộ phận chính bán dẫn trong hệ thống điều khiển xung kín là cơ sở cho lĩnh vực điện tử công suất (năng lượng) đang phát triển nhanh chóng.

Các thiết bị xung thông tin dựa trên việc chuyển đổi thông tin bằng cách sử dụng một trong các loại điều chế xung, lấy mẫu dữ liệu và thay đổi số tọa độ. Các loại chuyển đổi thông tin phổ biến nhất bằng thiết bị xung: quét (quét), điều chế tần số và độ rộng xung, đo đặc tính thời gian của tín hiệu (khoảnh khắc chênh lệch, chu kỳ, tần số).

Ý tưởng quét dưới dạng xem tuần tự các điểm trên một vật thể phẳng được cấp bằng sáng chế lần đầu tiên ở Đức vào năm 1884 bởi Paul Nipkow. Đĩa của P. Nipkow là nền tảng của chiếc tivi được quét cơ học đầu tiên. Nhờ việc mở gói, hình ảnh hai chiều phẳng đã được chuyển đổi thành tín hiệu độ chói một chiều.

Dao động đồ của các quá trình thay đổi theo thời gian dựa trên nguyên lý diễn biến. Có thể thu được hình ảnh quen thuộc về sự thay đổi tín hiệu theo hàm thời gian trên màn hình của ống tia âm cực trong điều kiện chuyển động đều của phần tử tạo ảnh (chùm tia điện tử, điểm sáng) dọc theo một tọa độ và độ lệch của phần tử này dọc theo tọa độ khác. bằng một giá trị tỉ lệ thuận với tín hiệu. Ý tưởng quét để quan sát các quá trình được đưa ra bởi L.I. Mandel ở Nga vào năm 1907, việc sử dụng ống tia âm cực cho mục đích này đã được đề xuất ở Nga bởi B.L. Tăng cùng năm. Ý tưởng cơ bản này đã tạo ra nhiều giải pháp kỹ thuật vượt trội.

Việc sử dụng phép biến đổi mở rộng có thể được minh họa bằng một số ví dụ từ kho công cụ điện tử công nghiệp.

Việc xác định vị trí vùng bị tổn thương dựa trên việc sử dụng tín hiệu phản xạ phản xạ và đo chính xác thời gian giữa xung thăm dò được gửi và xung phản xạ nhận được.

Loại thiết bị này bao gồm các thiết bị tìm lỗi trong đường dây điện. Bộ tìm lỗi tạo ra xung điện áp thăm dò lan truyền trong đường dây, tạo ra phản xạ từ nhiều điểm không đồng nhất khác nhau. Bằng cách đo thời gian giữa xung thăm dò và xung phản xạ, có thể xác định được vị trí của khu vực khẩn cấp.

Máy dò lỗ hổng siêu âm xung thuộc cùng loại thiết bị. Nguồn tín hiệu thăm dò trong chúng là một bộ chuyển đổi áp điện tạo ra xung âm; nó cũng được sử dụng để chuyển đổi ngược tín hiệu âm thanh phản xạ thành tín hiệu điện.

Việc đo chính xác thời gian giữa đầu dò và các xung phản xạ được thực hiện bằng một trong hai cách: bằng cách đo khoảng cách giữa các xung trên màn hình của ống tia âm cực hoặc bằng cách đếm số dấu thời gian được tạo ra ở tần số tham chiếu. Phương pháp thứ hai trong số này hóa ra lại được ưa chuộng hơn và trở nên phổ biến và phát triển.

Thời gian là đại lượng vật lý thuận tiện nhất cho việc chuẩn hóa và đo lường chính xác. Bộ tạo dao động thạch anh, từ lâu đã được thiết lập vững chắc trong thực tiễn của các hệ thống kỹ thuật vô tuyến, vẫn tiếp tục giữ được vị trí và tầm quan trọng của chúng như các tiêu chuẩn đơn giản và tương đối rẻ về tần số hoặc khoảng thời gian với độ chính xác khoảng 10 -6 -10 -7.

Các thiết bị phát hiện khuyết tật và phát hiện hư hỏng bằng siêu âm được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực năng lượng, cơ khí và vận tải đường sắt. Chúng không yêu cầu lắp đặt điện áp cao mạnh mẽ như thiết bị X-quang công nghiệp và thân thiện với môi trường, không giống như máy dò khuyết tật bằng đồng vị phóng xạ. Ở tần số rung siêu âm 2-4 MHz, có thể phát hiện sự không đồng nhất trong vật liệu có diện tích lên tới 1 mm 2. Ở Liên Xô, việc sản xuất công nghiệp máy dò khuyết tật đã diễn ra từ những năm 50.

Ứng dụng công nghiệp của sự chuyển đổi phát triển gắn liền với việc đo chiều rộng của một tấm kim loại cán. Ở tốc độ cao của chuyển động của dải kim loại nóng trong điều kiện rung, phương pháp đo duy nhất có thể là quét quang học không tiếp xúc. Máy đo kim loại cán được phát triển trong phòng thí nghiệm tự động hóa của Viện Luyện kim sắt (G.Kh. Zarezanko). Hai thiết bị đo quét xác định tọa độ của cả hai cạnh của tấm; sự khác biệt về tọa độ vào năm 1960, với sự trợ giúp của các thiết bị chỉ báo và ghi âm, đã giúp đo và ghi lại nhanh chóng chiều rộng của dải cán. Người tạo ra hệ thống cài đặt đã phải giải quyết vấn đề nhiễu quang học, đo chính xác và có thể lặp lại vị trí của mặt trước xung ở độ dốc tương đối thấp.

Sự chuyển đổi đang diễn ra trong các thiết bị công nghiệp được thực hiện bằng cách sử dụng một thiết bị được thiết kế đặc biệt cho các thiết bị đó - máy mổ. Độ nhạy tương đối thấp được bù đắp bằng độ sáng cao của nguồn sáng. Hiệu suất của máy mổ hóa ra cao hơn đáng kể so với hiệu suất của ống truyền hình có tích lũy điện tích.

Bước tự nhiên tiếp theo hướng tới sự phát triển của các thiết bị quét và quét là lắp đặt tivi công nghiệp. Chức năng chính của chúng là giám sát các quá trình trong điều kiện không thể có mặt trực tiếp của người vận hành ở gần đối tượng, không mong muốn hoặc đầy nguy hiểm.

Sự phát triển của công nghệ xung bị ảnh hưởng quyết định bởi sự phát triển của radar. Hướng này trước hết góp phần hình thành các xung năng lượng cao. Việc tăng công suất của xung phát ra với các hạn chế hợp lý về năng lượng trung bình của quá trình lắp đặt chỉ có thể thực hiện được do tính chất xung của công việc với tỷ lệ giữa chu kỳ và thời lượng xung ở mức 1000. Thứ hai, độ phân giải thời gian của thiết bị xung chỉ có thể được tăng lên bằng cách tăng độ dốc của mặt trước của tín hiệu được sử dụng. Giống như trong nhiều lĩnh vực khác, việc sử dụng công nghệ xung trong công nghiệp đã trở thành kết quả thứ yếu của việc ứng dụng chúng trong ngành công nghiệp quốc phòng. Do tính chất xung của tín hiệu, có thể thu được các xung năng lượng cao từ các thiết bị có công suất tương đối thấp. Điều này được tạo điều kiện thuận lợi nhờ đặc tính của ống điện tử có cực âm oxit tạo ra dòng phát xung cực lớn so với dòng trung bình. Một ống điện tử có dòng điện trung bình hàng chục miliampe có thể hoạt động trong thời gian dài với dòng điện xung cỡ vài ampe.

Không giống như các hệ thống radar, công nghệ điện tử công nghiệp đã có đầy đủ các khả năng và phương pháp điều chế xung. Việc điều chỉnh điện áp trung bình và hiệu dụng được thực hiện bằng cách thay đổi hệ số lấp đầy trong quá trình điều chỉnh độ rộng xung. Trong lịch sử, loại điều khiển xung đầu tiên đã được thành thạo, trong đó van được mở khóa đồng bộ với mạng với độ trễ tương ứng với thời điểm chuyển mạch tự nhiên. Việc điều chỉnh độ rộng xung của điện áp không đổi đã trở nên phổ biến trong các bộ ổn định điện áp không đổi xung có tính kinh tế cao. Điều này đã kích thích sự phát triển và ứng dụng kỹ thuật của lý thuyết về hệ thống xung vòng kín.

Các công trình cơ bản của Ya.Z. được dành cho việc phân tích các hệ thống xung trong thập niên 60. Tsypkina. Trong điện tử công nghiệp, để giải quyết các bài toán điều khiển công suất, công nghệ xung đã trở thành công cụ tác động chính. Các phương pháp điều khiển bộ chuyển đổi cổ điển, dựa trên việc sử dụng góc trễ khi kích hoạt các van điều khiển, ban đầu dựa trên sự dịch pha của điện áp lưới điều khiển của bộ chuyển đổi thủy ngân (còn gọi là phương pháp ngang). Phương pháp tiếp theo và hứa hẹn hơn nhiều là phương pháp dọc. Bản chất của nó bao gồm việc ghi lại thời điểm so sánh tín hiệu quét (sóng hài hoặc răng cưa) với tín hiệu điều khiển. Phương pháp dịch pha dọc đã trở thành công cụ chính để điều khiển độ rộng xung, pha xung và (trong thiết kế phù hợp) tần số xung.

Hệ thống điều khiển bộ biến đổi pha xung đa kênh được sử dụng để điều khiển các bộ biến đổi nhiều pha. Hệ thống chứa một số nguồn điện áp tham chiếu (theo số pha) đồng bộ với điện áp cung cấp của các pha tương ứng. Điện áp của các nguồn tham chiếu được so sánh bằng cách sử dụng bộ so sánh với một tín hiệu điều khiển duy nhất cho tất cả các pha. Độ trễ đáp ứng của mỗi bộ so sánh tạo ra độ trễ về thời điểm mở van trong pha tương ứng. Hình dạng của điện áp tham chiếu (cosine hoặc răng cưa) mang lại các đặc tính điều khiển khác nhau.

Để thực hiện thành công phương pháp dịch pha dọc cần giải các bài toán phụ là tạo điện áp tham chiếu, so sánh hai tín hiệu và tạo ra xung điều khiển có biên độ và thời lượng nhất định tại thời điểm hai tín hiệu bằng nhau. Để thực hiện những nhiệm vụ này, các mạch xung đặc biệt đã được phát triển: năm 1918 M.A. Bonch-Bruevich đề xuất một rơle cathode; năm 1919, người Mỹ H. Abraham và E. Bloch đã phát minh ra máy hài đa năng; vào năm 1919, người Mỹ V. Ickles và F. Jordan đã phát minh ra một mạch điện mà nếu thiếu nó thì thật khó để tưởng tượng nền văn minh máy tính hiện đại - một bộ kích hoạt. Hàng trăm phát minh đã được tạo ra từ nhiều loại máy tạo xung, máy phát điện có điện áp và dòng điện thay đổi tuyến tính, máy phát chặn (mạch xung mạnh có phản hồi dương sâu).

Việc phân tích các mạch có phản hồi, sự xuất hiện dao động trong các hệ phi tuyến và giải các bài toán về tính ổn định của các mạch đó đã trở thành chủ đề trong các tác phẩm của A.A. Andronova, A.A. Vitta, S.E. Khaikin (1959).

KỸ THUẬT XUNG, một lĩnh vực kỹ thuật vô tuyến và điện tử, bao gồm việc phát triển và sử dụng các phương pháp và phương tiện tạo ra, chuyển đổi và khuếch đại các xung điện, đo lường và chỉ báo của chúng, cũng như nghiên cứu các quá trình xung trong mạch điện. Các xung điện - cả đơn và chuỗi (chuỗi) xung tạo thành tín hiệu xung - được sử dụng rộng rãi nhất trong các hệ thống tự động hóa, cơ điện tử và công nghệ máy tính, thông tin vô tuyến và radar, truyền hình và thiết bị đo lường.

Các tín hiệu xung mang thông tin hoặc điều khiển hoạt động của các thiết bị điện tử khác nhau về biên độ, thời lượng và tốc độ lặp lại xung cũng như vị trí tương đối của chúng trong chuỗi. Tầm quan trọng lớn trong công nghệ xung là chu kỳ hoạt động - tỷ lệ giữa khoảng thời gian lặp lại của các xung của một chuỗi với thời lượng của chúng. Ví dụ, hệ số nhiệm vụ xác định tỷ lệ công suất cực đại của tín hiệu xung với công suất trung bình của chúng, đối với nhiều thiết bị xung là chỉ số hiệu suất quan trọng nhất.

Thời lượng của các xung, tùy thuộc vào ứng dụng, có thể thay đổi trong giới hạn đáng kể. Ví dụ, trong tự động hóa, chúng hoạt động với các xung có thời lượng khoảng 0,01-1 giây, trong liên lạc vô tuyến xung - 10 -4 -10 -6 giây, trong công nghệ máy tính - lên đến 10 -9 giây. Thông thường, ngay cả trong cùng một lĩnh vực công nghệ, các xung có thời lượng và tốc độ lặp lại khác nhau vẫn được sử dụng. Khi các xung dòng điện hoặc điện áp tác động lên một mạch điện có đặc tính lưu trữ năng lượng, các quá trình nhất thời sẽ xảy ra, tầm quan trọng của nó trong công nghệ xung là rất lớn. Các hiện tượng liên quan đến các quá trình nhất thời thường được sử dụng trong hoạt động của các thiết bị xung, nhưng trong một số trường hợp, chúng có tác động có hại và dẫn đến sự phức tạp về mạch và cấu trúc của thiết bị. Tính đặc hiệu của các phương pháp và phương tiện tạo, chuyển đổi, đo và ghi tín hiệu xung cũng như phân tích các quá trình trong thiết bị xung chủ yếu là do tính chất không cố định của chúng.

Tín hiệu xung được đặc trưng bởi sự tập trung năng lượng cao trong khoảng thời gian ngắn; ví dụ, công suất trong một xung vô tuyến do máy phát radar phát ra đạt tới hàng chục MW trở lên, cao hơn vài nghìn lần so với công suất trung bình trong thời gian truyền của toàn bộ chuỗi xung. Sự tập trung năng lượng này giúp giải quyết nhiều vấn đề trong việc truyền tín hiệu điện, khi phản hồi ở đầu ra của hệ thống tỷ lệ thuận với công suất của tín hiệu ở đầu vào. Các xung điện từ ngắn hạn mạnh mẽ được sử dụng rộng rãi trong các nghiên cứu vật lý về tính chất của vật chất và đi kèm với các hiện tượng tự nhiên. Tác động của xung điện từ chủ yếu dẫn đến gián đoạn hoạt động của hệ thống cung cấp điện, gây nhiễu, gián đoạn hoạt động của các dịch vụ kỹ thuật vô tuyến (thông tin liên lạc, phát thanh truyền hình, radar, dẫn đường vô tuyến, thiên văn vô tuyến, v.v.) và thiết bị vô tuyến điện tử. .

Các hệ thống xung đầu tiên - máy phát sóng vô tuyến tia lửa cho tín hiệu điện báo và giọng nói - được A. S. Popov tạo ra lần lượt vào năm 1895 và 1903. Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ xung kể từ đầu những năm 1930 trước hết gắn liền với sự xuất hiện và cải tiến của radar và truyền hình. Trong những năm 1930-40, nền móng đã được đặt ra cho việc hình thành các xung ở hầu hết mọi hình dạng bằng cách sử dụng các phần tử khuếch đại - ống vô tuyến, cũng như các phần tử thụ động - điện trở, tụ điện, cuộn cảm; vào những năm 1950, các ống vô tuyến được thay thế bằng bóng bán dẫn, sau đó là các vi mạch tương tự tích hợp và các phương pháp kỹ thuật số bắt đầu được sử dụng ngày càng rộng rãi. Vào cuối thế kỷ 20, việc hình thành các xung bằng phương pháp phần cứng đã được thay thế bằng việc hình thành các phương pháp tính toán (phần mềm) giúp tổng hợp các xung có hình dạng nhất định với các thông số cần thiết.

S. L. Misenkov.

Các thiết bị xung được thiết kế để tạo ra, hình thành, khuếch đại, truyền, chuyển đổi và đo các xung điện. Chúng bao gồm máy phát xung, máy biến áp xung, bộ kích hoạt, bộ dao động đa năng, bộ đếm xung, v.v. Các thiết bị xung phải chịu tác động gián đoạn của các tín hiệu điện khác nhau về hình dạng, biên độ và thời lượng, tốc độ lặp lại cũng như cách sắp xếp của chúng thành một chuỗi theo loại điều chế xung đã chọn và một số mã điều kiện. Các thiết bị xung sử dụng các xung đơn và chuỗi (chuỗi) xung. Trong radar, hệ thống định vị vô tuyến, thông tin vô tuyến, v.v., tín hiệu xung có dải tần từ hàng chục Hz đến hàng chục GHz. Sử dụng thiết bị xung có thể ghi lại rất chính xác thời gian tiếp xúc với tín hiệu xung và cho ra chìa khóa điện tử không tiếp xúc. Trong các mạch logic trên các thiết bị xung, người ta sử dụng sự phân tách rõ ràng hai trạng thái có thể có của mạch điện tử: “có điện áp” - “không có điện áp” (“có” - “không”). Để thực hiện các hoạt động logic có độ phức tạp khác nhau, ví dụ, có các mạch phân biệt và mạch tích hợp, đường tạo hình, biến áp xung và bộ khuếch đại, đường trễ, bộ hạn chế, kẹp mức, mạch chia tỷ lệ, flip-flop, bộ đa hài, bộ tạo chặn, tần số xung bộ chia, bộ chọn xung, thiết bị mã hóa (và thiết bị giải mã), bộ giải mã, ma trận, phần tử bộ nhớ máy tính, v.v. Sử dụng các phép biến đổi và phép toán logic thích hợp trên tín hiệu xung, thông tin hữu ích chứa trong các xung đã xử lý sẽ được cô lập, phân tích, nhận dạng và ghi lại. Thiết bị xung được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị đo vô tuyến (máy đo tần số, máy hiện sóng, máy phân tích phổ, máy đo khoảng thời gian, v.v.).

Lit.: Itskhoki Ya. S., Ovchinnikov N. I. Thiết bị kỹ thuật số xung. M., 1972; Erofeev Yu.N. Thiết bị xung. tái bản lần thứ 3. M., 1989, Zeldin E. A. Thiết bị xung trên vi mạch. M., 1991; Frolkin V. T., Popov L. N. Thiết bị xung và kỹ thuật số. M., 1992; Brammer Yu. A., Pashchuk I. N. Thiết bị xung và kỹ thuật số. tái bản lần thứ 8. M., 2006.