1.4 脉冲信号

在检修手机的基带电路时,将面对众多的脉冲数字信号,所以,有必要简单地了解一些脉冲信号方面的知识。

在脉冲技术发展之初,脉冲是指在很短的时间内出现的电压或电流信号。例如,发报机的电键每按下一次,就产生一个突然变化的电压或电流,这种作用时间很短的电压或电流被称为脉冲电压或脉冲电流,简称脉冲。图1.20是两个典型的脉冲信号,左边的是方形脉冲,也称方波;右边的是矩形脉冲,也称矩形波。

图1.20 两个典型的脉冲信号

随着数字电路技术的发展,出现了大量非正弦的新波形,这些波形也被列入脉冲范围,所以,从广义上说,一切非正弦的、带有突变特征的波形都是脉冲波,如尖脉冲、阶梯波、锯齿波等。

脉冲信号有正脉冲、负脉冲之分。若脉冲信号出现的电位值(波顶的电压值)比脉冲出现前、出现后的电位值(波底的电压值)高,则该脉冲为正脉冲,如图1.21(a)所示。若脉冲信号出现的电位值(波顶的电压值)比脉冲出现前、出现后的电位值(波底的电压值)低,则该脉冲为负脉冲,如图1.21(b)所示。

图1.21 正、负脉冲

通常,当脉冲信号由低电位跳变到高电位时,称为正跳变,相应的波形被称为上升沿。当脉冲信号由高电位跳变到低电位时,称为负跳变,相应的波形被称为下降沿(见图1.21)。

在谈到矩形脉冲的电位时,常常会使用“电平”的说法,高电位与高电平是等同的。高电平就是指高电位,而低电平就是低电位。

任何波形,都可用一些参数来描述它的特征,如前面所述的描述正弦波特征的3个参数,即频率、幅度和相位。

与正弦波信号不同,脉冲信号波形多种多样,要描述脉冲波形的特征就比较复杂,对不同的波形须定义不同的参数。这里简单介绍一下矩形波的主要参数(见图1.23)。

图1.23 矩形波的参数示意图

(1)脉冲幅度u1。脉冲幅度是指从脉冲波底到波顶之间的电位变化量。

(2)脉冲上升时间tr。脉冲上升时间是指脉冲上升沿由0.1 u1 上升到0.9 u1 所需的时间。它表示脉冲开始时过渡过程的长短。tr越小,脉冲上升越快,上升沿越陡,开始的过渡过程越短暂。

图1.21是理想的脉冲信号,在实际的电路中,由于感性元件与容性元件的存在(电容要阻止电压突变,电感要阻止电流突变),脉冲信号由高电位跳变到低电位(或由低电位跳变到高电位)总是需要一定的时间,如图1.22所示。

图1.22 实际的脉冲信号

(3)脉冲下降时间tf。脉冲下降时间是指脉冲下降沿由0.9 u1 下降到0.1 u1 所需的时间。它表示脉冲结束时过渡过程的长短。tf 越小,脉冲下降越快,下降沿越陡,结束的过渡过程越短暂。

(4)脉冲宽度tp。脉冲宽度是指脉冲波形上升沿的0.5 u1 到下降沿的0.5 u1 所需的时间,也被称为脉冲持续时间。