Импульсная техника

ИМПУЛЬСНАЯ ТЕХНИКА, область радиотехники и электроники, охватывающая разработку и использование методов и средств генерирования, преобразования и усиления электрических импульсов, их измерения и индикации, а также исследование импульсных процессов в электрических цепях. Наиболее широко электрические импульсы - как одиночные, так и последовательности (серии) импульсов, образующих импульсные сигналы, - используются в системах автоматики, телемеханики и вычислительной техники, радиосвязи и радиолокации, телевидения и измерительной техники.

Импульсные сигналы, несущие информацию или управляющие работой электронных устройств, различаются по амплитуде, длительности и частоте следования импульсов, а также их взаимному расположению в серии. Большое значение в импульсной технике имеет скважность - отношение периода повторения импульсов одной серии к их длительности. Скважность, например, определяет отношение пиковой мощности импульсных сигналов к их средней мощности, что для многих импульсных устройств является важнейшим показателем работы.

Длительность импульсов в зависимости от области применения может изменяться в значительных пределах. В автоматике, например, оперируют с импульсами длительностью порядка 0,01-1 с, в импульсной радиосвязи - 10^-4-10^-6 с, в вычислительной технике - до 10^-9 с. Часто даже в одной области техники применяют импульсы с различной длительностью и частотой следования. При воздействии импульсов тока или напряжения на электрическую цепь, обладающую свойством запасать энергию, возникают переходные процессы, значение которых в импульсной технике весьма велико. Явления, связанные с переходными процессами, часто используют в работе импульсных устройств, но в ряде случаев они оказывают вредное влияние и приводят к схемному и конструктивному усложнению аппаратуры. Специфичность методов и средств формирования, преобразования, измерения и регистрации импульсных сигналов и анализа процессов в импульсных устройствах обусловлены главным образом их нестационарностью.

Для импульсных сигналов характерна высокая концентрация энергии в небольших временных интервалах; например, мощность в радиоимпульсе, излучаемом радиолокационным передатчиком, достигает десятков МВт и более, что в несколько тысяч раз выше мощности, усреднённой за время передачи всей последовательности импульсов. Такая концентрация энергии позволяет решать многие задачи при передаче электрических сигналов, когда отклик на выходе системы пропорционален мощности сигнала на её входе. Мощные кратковременные электромагнитные импульсы широко применяются в физических исследованиях свойств материи, сопровождают природные явления. Воздействия электромагнитных импульсов приводят к нарушениям работы в первую очередь систем энергоснабжения, к помехам, перебоям в работе радиотехнических служб (связи, вещания, радиолокации, радионавигации, радиоастрономии и др.), радиоэлектронной аппаратуры.

Первые импульсные системы - искровые радиопередатчики для телеграфных и речевых сигналов - созданы А. С. Поповым в 1895 и 1903 годах соответственно. Бурное развитие импульсной техники с начала 1930-х годов связано, прежде всего, с зарождением и совершенствованием радиолокации и телевидения. В 1930-40-х годах были заложены основы формирования импульсов практически любой формы с помощью усилительных элементов - радиоламп, а также пассивных элементов - резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности; в 1950-х годах на смену радиолампам пришли транзисторы, позднее интегральные аналоговые микросхемы, всё шире стали применяться цифровые методы. В конце 20 века формирование импульсов аппаратным методом заменяется формированием вычислительными (программными) методами, позволяющими синтезировать импульсы заданной формы с необходимыми параметрами.

С. Л. Мишенков.

Импульсные устройства предназначены для генерирования, формирования, усиления, передачи, преобразования и измерения электрической импульсов. К ним относятся импульсные генераторы, импульсные трансформаторы, триггеры, мультивибраторы, счётчики импульсов и др. Импульсные устройства подвергаются прерывистому воздействию электрических сигналов, различающихся по форме, амплитуде и длительности, частоте следования, а также по расположению их в серии согласно избранному виду импульсной модуляции и некоторому условному коду. В импульсных устройствах используются одиночные импульсы и последовательности (серии) импульсов. В радиолокаторах, системах радионавигации, радиосвязи и т. п. импульсные сигналы имеют частотное заполнение от десятков Гц до десятков ГГц. С помощью импульсных устройств можно весьма точно фиксировать время воздействия импульсных сигналов, изготовлять бесконтактные электронные ключи. В логических схемах на импульсных устройствах используется чёткое разделение двух возможных состояний электронной схемы: «есть напряжение» - «нет напряжения» («да» - «нет»). Для выполнения логических операций разной сложности служат, например, дифференцирующие цепи и интегрирующие цепи, формирующие линии, импульсные трансформаторы и усилители, линии задержки, ограничители, фиксаторы уровня, пересчётные схемы, триггеры, мультивибраторы, блокинг-генераторы, импульсные делители частоты, селекторы импульсов, кодирующие устройства (и декодирующие), дешифраторы, матрицы, элементы памяти ЭВМ и др. С помощью соответствующих преобразований и логических операций над импульсными сигналами выделяют, анализируют, распознают и регистрируют полезную информацию, содержащуюся в обрабатываемых импульсах. Импульсные устройства широко применяются в радиоизмерительных приборах (частотомерах, осциллографах, анализаторах спектра, измерителях временных интервалов и др.).

Лит.: Ицхоки Я. С., Овчинников Н. И. Импульсные цифровые устройства. М., 1972; Ерофеев Ю. Н. Импульсные устройства. 3-е изд. М., 1989, Зельдин Е. А. Импульсные устройства на микросхемах. М., 1991; Фролкин В. Т., Попов Л. Н. Импульсные и цифровые устройства. М., 1992; Браммер Ю. А., Пащук И. Н. Импульсные и цифровые устройства. 8-е изд. М., 2006.