ИМПУЛЬСНАЯ ТЕХНИКА

ИМПУЛЬСНАЯ ТЕХНИКА область техники, исследующая, разрабатывающая и применяющая
методы и технические средства генерирования (формирования), преобразования
и измерения электрич. импульсов (см. Импульс электрический). В И.
т. также исследуют и анализируют процессы, возникающие при воздействии
электрич. импульсов на различные электрич. цепи, устройства и объекты.

Электрич. импульсы
тока и напряжения широко используются для тех или иных целей в различных
областях науки и техники (см. Импульсная техника высоких напряжений).
Наиболее широко электрич. импульсы применяются в электронике при импульсном
режиме работы электронных устройств различного назначения. Здесь находят
применение как одиночные импульсы (радиоимпульсы и видеоимпульсы),
так и гл. обр. последовательности импульсов (серии импульсов), образующих
импульсные сигналы, несущие информацию или выполняющие функции управления
работой электронных устройств.

При импульсном
режиме электронные устройства подвергаются воздействию электрич. сигналов
не непрерывно (в течение всего времени работы устройства), а прерывисто.
При этом прерывистая структура импульсных сигналов составляет принципиальную
основу полезных функций устройства, работающего в импульсном режиме. Импульсные
сигналы различаются по амплитуде и длительности импульсов, частоте их следования,
а также по относит, взаимному расположению в серии.

Рис. 1. Импульсный
сигнал из трёх прямоугольных импульсов.

Рис. 2. Электрические
колебания сложной формы: о - пиковые; о - пилообразные.

На рис. 1 изображён
импульсный сигнал в виде серии из 3 импульсов, сгруппированных согласно
некоторому условному коду, определяемому, в частности, расстановкой импульсов
в серии. Импульсные сигналы могут иметь более сложную структуру, зависящую
от вида модуляции и формы импульса. Нек-рые электрич. колебания
сложной формы (рис. 2), в отличие от синусоидальных, имеют разрывной характер;
им свойственны весьма широкий частотный спектр и наличие характерных точек,
точнее участков весьма малой временной протяжённости, в к-рых скорость
изменения колебат. процесса претерпевает резкие скачки (разрывы). Эти свойства
сближают колебания сложной формы с типичными импульсными процессами. В
И. т. часто применяют импульсные сигналы с частотным заполнением от десятков
гц до десятков Ггц.

При импульсном
режиме работы может быть достигнута высокая степень концентрации энергии
во времени; так, напр., в мощных импульсных модуляторах в течение длит,
промежутка времени между импульсами происходит относительно медленное запасание
энергии в накопит, элементах, затем в течение отрезка времени, протяжённость
к-рого значительно меньше периода накопления, запасённая энергия выделяется
в нагрузочном элементе. В результате удаётся получать электрич. импульсы,
мощность к-рых значительно превосходит номинальную мощность источников
питания, что имеет существ, значение при конструировании радиоэлектронной
аппаратуры; напр., мощность в радиоимпульсе, излучаемом радиолокационной
станцией, достигает десятков Mвm и более. Благодаря резким перепадам
амплитуды электрич. импульсов возможна весьма точная фиксация времени воздействия
импульсных сигналов, а также чёткое разделение двух возможных состояний
электронной схемы: "есть ток"- "нет тока", ("да" - "нет"). Импульсные
электронные устройства, выполняющие функции бесконтактных электронных ключей,
способны за 10 ⁶ и даже 10^-9сек переключать электрические
цепи.

С понятием
"импульс" обычно связывается представление о малой его длительности. Однако
кратковременность импульса - понятие относительное: в зависимости от области
использования длительность импульса может изменяться в значительных пределах.
В автоматике, напр., оперируют с импульсами длительностью порядка
0,01-1 сек, в импульсной радиосвязи - 10^-6 сек,
в
физике быстрых частиц - 10^-9сек. Однако даже в одной
и той же области техники часто применяют импульсы с различной длительностью
и частотой следования. Так, напр., в радиолокации работают с электрич.
импульсами длительностью от 10^-3до 10^-9 сек с
частотой повторения от единиц гц до 10⁴ гц. В
И. т. проявляется тенденция к укорочению импульсов и увеличению частоты
их следования, обусловленная стремлением повысить эффективность электронных
устройств, разрешающую способность (напр., радиолокаторов) или быстродействие
(в ЭВМ). Иногда более важно отношение длительности паузы между импульсами
к длительности импульса (скважность), к-рое в цифровой автоматике
обычно не превышает 10, в радиосвязи - порядка 10-100, в радиолокации колеблется
от 100 до 10 000. При воздействии импульсов электрич. тока или напряжения
на цепь, обладающую свойством запасать энергию, возникают переходные процессы,
значение которых в И. т. 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
устройств. Поэтому анализу переходных процессов в И. т. уделяется особенно
большое внимание. Специфичность методов и средств формирования, преобразования,
измерения и регистрации импульсных сигналов и анализа процессов в импульсных
устройствах обусловлены гл. обр. их нестационарностью.

Для получения
импульсов различной формы, функционального преобразования импульсных сигналов,
селекции импульсов по тому или иному признаку, а также для выполнения логич.
операций над ними служат типовые импульсные логич. схемы и устройства.
К ним относятся линейные устройства формирования импульсов, преобразования
их формы, амплитуды, полярности и временного положения (формирующие линии,
дифференцирующие и интегрирующие цепи, импульсные трансформаторы и усилители,
электромагнитные и ультразвуковые линии задержки); нелинейные устройства
преобра зования импульсов и переключения цепей (ограничители, фиксаторы
уровня, пик-трансформаторы, магнитные генераторы импульсов, электронные
ключи и др.); регенеративные спусковые схемы и генераторы импульсов (пересчётные
схемы, триггеры, мультивибраторы, олокинг-генераторы); импульсные делители
частоты повторения; электронные генераторы линейно-изменяющегося тока и
напряжения (в т.ч. фантастроны, санатроны и др.); селекторы импульсов;
логич. схемы и спец. устройства обработки импульсных сигналов (кодирующие
и декодирующие устройства, дешифраторы, регистры, матрицы, элементы памяти
ЭВМ и др.).

Импульсные
методы работы широко используются в телевидении, где сигналы изображения
и синхронизации - импульсные; с помощью радиоимпульсов удалось решить такую
важную задачу, как измерение расстояний, что обусловило развитие импульсной
радиолокации и радионавигации (в системах обнаружения, в радиовысотомерах,
в навигации кораблей и самолётов). Импульсное кодирование сообщений,
осн. на различных принципах импульсной модуляции, позволяет осуществлять
радиосвязь с высокой помехозащищённостью, а также многоканальную радиосвязь
(с разделением каналов по времени) в телеметрии. Перспективно использование
импульсных режимов в радиоуправлении на большом расстоянии, напр, искусственными
спутниками Земли, космич. кораблями, луноходами.

Импульсные
методы имеют существ. значение в информационно-измерит. технике, используемой,в
частности,в космич. электронной аппаратуре и при исследованиях в области
физики быстрых частиц. Методы и средства И. т. лежат в основе работы совр.
электронных ЦВМ, разнообразных цифровых автоматов, применяемых не только
как средство автоматизации вычислит, процесса, но и для решения различных
логич. задач при авто-матич. обработке информации. Для этого производятся
соответствующие преобразования над импульсными сигналами, несущими информацию
(обычно в сопровождении помех), и с помощью логич.схем и устройств
селекции импульсов выполняются логич. операции над импульсами. T. о. выделяют,
анализируют, распознают и регистрируют полезную информацию, содержащуюся
в обрабатываемых импульсах. Исключительно широко при-мепяются методы И.
т. в радиоизмсрит. устройствах (,частотомерах, осциллографах, анализаторах
спектра, измерителях временных интервалов и др.).

Первое практич.
применение импульсных режимов работы электрич. устройств связано с изобретением
рус. учёным П. Л. Шиллингом электромагнитного телеграфа (1832), усовершенствованного
рус. акад. Б. С. Якоби и амер. изобретателем С. Морзе. Изобретатель радио
А. С. Попов для генерации радиоволн применил импульсный искровой передатчик
(1895). В 1907 рус. учёный Л. И. Мандельштам выдвинул идею использования
изменяющихся по известному закону электрич. величин для создания точного
масштаба времени, к-рая была реализована в устройстве временной развёртки
осциллографа; так был открыт способ исследования кратковременных импульсных
процессов. В том же 1907 рус. учёный Б. Л. Po-зинг впервые в мире использовал
электроннолучевую трубку для приёма сигналов изображения. Этим было положено
начало телевидению. В 1918 сов. учёный M. А. Бонч-Бруевич разработал и
исследовал "катодное реле", позволяющее скачком изменять силу тока электронных
ламп и напряжение на их электродах. В 1919 в журн. "Annales de Physique"
амер. учёные X. Абрагам и E. Блох опубликовали статью с описанием др. подобного
устройства - мультивибратора; тогда же амер. учёные В. Иклс и Ф. Джордан
разработали схему триггера; мультивибратор и триггер широко используются
в совр. И. т. В кон. 20-х гг. в связи с распространением коротковолновой
радиосвязи возникла необходимость измерения высоты ионизированных слоев
атмосферы. Первая в СССР установка для импульсного измерения расстояний
была создана в 1932 под рук. M. А. Бонч-Бруевича. Принципы работы этой
установки впоследствии нашли применение в импульсной радиолокации. Быстрое
развитие И. т. стимулировалось совершенствованием радиосвязи, телевидения,
радиолокации, радионавигации, телеуправления, телеметрии, вычислительной
техники. Этому способствовало также решение ряда теоретич. проблем, в т.
ч. теории нелинейных и разрывных колебаний, разработанной сов. радиофизиками
А. А. Андроновым, А. А. Виттом и С. Э. Хайкиным. Исключительно важно для
совр. состояния и дальнейшего развития И. т. совершенствование полупроводниковой
электроники и интегральных схем.

Лит.: Моругин
Л. А., Глебович Г. В., Наносекундвая импульсная техника. M.. 1964; Магнитные
генераторы импульсов, M., 1968; Гольденберг Л.M., Теория и расчёт импульсных
устройств на полупроводниковых приборах, M., 1969; Справочник по импульсной
технике, под ред. В. H. Яковлева, К., 1970; Алехсенко А. Г., Основы микросхемотехники,
M-, 1971; Ицхоки Я. С., Овчинников H. И.. Импульсные цифровые устройства,
M-, [1972]; Mиллман Я., Tауб Г., Импульсные ы цифровые устройства, пер.
с англ., М.- Л., 1960; Xарли P. Б., Логические схемы на транзисторах, пер.
с англ., M., 1965; Чжоу В. Ф., Принципы построения схем на туннельных диодах,
пер. с англ., M., 1966; Vаbrе I.-P., Electronique des impulsions, t. 3,
P., 1970.

Я. С. Ицхоки.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я