1.09. Другие типы сигналов
Линейно-меняющийся сигнал. Линейно-меняющийся сигнал (показан на рис. 1.18) - это напряжение, возрастающее (или убывающее) с постоянной скоростью. Это напряжение, конечно, не может расти бесконечно. Поэтому обычно такое напряжение имеет вид, показанный на графике рис. 1.19, - напряжение нарастает до конечного значения, или на графике рис. 1.20 - пилообразное напряжение.
Рис. 1.18. Напряжение в виде линейно-меняющегося сигнала.
Рис. 1.19. Ограниченный линейно-меняющийся сигнал.
Рис. 1.20. Пилообразный сигнал.
Треугольный сигнал. Треугольный сигнал приходится «ближайшим родственником» линейно-меняющемуся сигналу; отличие состоит в том, что график треугольного сигнала является симметричным (рис. 1.21).
Рис. 1.21. Треугольный сигнал.
Сигналы шумов. Сигналы, о которых пойдет речь, очень часто смешивают с шумами, имея в виду только тепловые случайные шумы. Шумовые напряжения характеризуются частотным спектром (произведение мощности на частоту в герцах) и распределением амплитуд. Одним из наиболее распространенных типов шумовых сигналов является белый шум с гауссовым распределением в ограниченном спектре частот. Для такого сигнала произведение мощности на частоту в герцах сохраняется постоянным в некотором диапазоне частот, а вариации амплитуды для большого числа измерений мгновенного значения описываются распределением Гаусса. Шумовой сигнал такого типа генерирует резистор (шум Джонсона), и он создает неприятности при всевозможных измерениях, в которых требуется высокая чувствительность. На экране осциллографа мы видим шумовой сигнал таким, как он показан на рис. 1.22 Более подробно шумовые сигналы и способы борьбы с шумовыми помехами будут рассмотрены в гл. 7. В разд. 9.32 - 9.35 рассматриваются вопросы генерации шумовых сигналов.
Рис. 1.22. Шумовой сигнал.
Прямоугольные сигналы. График изменения прямоугольного сигнала во временя показан на рис. 1.23. Как и синусоидальный, прямоугольный сигнал характеризуется амплитудой и частотой. Если на вход линейной схемы подать прямоугольный сигнал, то сигнал на выходе вряд ли будет иметь прямоугольную форму. Для прямоугольного сигнала эффективное значение равно просто амплитуде. Форма реального прямоугольного сигнала отличается от идеального прямоугольника; обычно в электронной схеме время нарастания сигнала tн составляет от нескольких наносекунд до нескольких микросекунд. На рис. 1.24 показано, как обычно выглядит скачок прямоугольного сигнала. Время нарастания определяется как время, в течение которого сигнал нарастает от 10 до 90% своей максимальной амплитуды.
Рис. 1.23. Прямоугольные сигналы.
Рис. 1.24. Время нарастания скачка прямоугольного сигнала.
Импульсы. Импульсы - это сигналы, показанные на рис. 1.25. Они характеризуются амплитудой и длительностью импульса. Если генерировать периодическую последовательность импульсов, то можно говорить о частоте, или скорости повторения импульса, и о «рабочем цикле» равном отношению длительности импульса к периоду повторения (рабочий Цикл лежит в пределах от 0 до 100%). Импульсы могут иметь положительную или отрицательную полярность (пьедестал), кроме того, они могут быть нарастающими или спадающими. Например второй импульс, показанный на рис. 1.25 является убывающим импульсом положительной полярности (или спадающим импульсом с положительным пьедесталом).
Рис. 1.25 Нарастающие и убывающие импульсы обоих полярностей.
Сигналы в виде скачков и пиков. Сигналы в виде скачков и пиков упоминаются часто, но широкого применения не находят. К их помощи прибегают для описания работы схем. Если попытаться их нарисовать, то они будут выглядеть так, как показано на рис. 1.26. Скачок представляет собой часть прямоугольного сигнала, а пик - это два скачка, следующие с очень коротким интервалом.
Рис. 1.26.
Конденсаторы и цепи переменного тока