Co je to krokové napětí?

Ke skokové (okamžité) změně napětí nebo proudu v obvodu může dojít při zapínání a vypínání rádiového zařízení, přepínání provozních režimů obvodu, při provozu v pulzním režimu, když v obvodu pracuje dvouúrovňový informační signál atd. .

Na Obr. 14.1 ukazuje napětí, která se okamžitě mění, tzn. grafy vlivu skokového vstupu.

Obr. 14.1. Příklady akce krokového vstupu

Analyticky, vzorce pro napětí znázorněné na Obr. 14.1, a, b, v, lze napsat:

kde 1(/) je funkce jednotky (Heaviside funkce Ф(0)-

V elektrických obvodech vzniká efekt skokového vstupu buď změnou topologie obvodu nebo použitím speciálních pulzních zdrojů. Pro změnu konfigurace obvodu se používá klíč (obr. 14.2) – prvek, který má dva stabilní stavy: buď „zavřeno“ (obr. 14.2, A), nebo „otevřený“ (obr. 14.2, b). V podstatě je ideálním klíčem rezistor, jehož odpor se okamžitě změní z nuly na nekonečno nebo naopak. Stav „zavřeno“ odpovídá nulovému odporu

Rýže. 14.2. Klíčový obrázek na diagramu: й — otevírací klíč; б – zavírací klíč

klíč = 0; v „otevřeném“ stavu je odpor klíče roven nekonečnu: Я_kp = °o.

Ve schématu je klíč vždy zobrazen ve stavu „před přepnutím“ pohyblivá část klíče mění svou polohu ve směru hodinových ručiček v okamžiku přepnutí. Časový okamžik, kdy dojde ke komutaci, se obvykle považuje za čas rovný nule (t = 0). Před přepnutím zůstává systém v ustáleném stavu po neomezeně dlouhou dobu. U elektrických obvodů to znamená provoz buď s konstantním proudem nebo harmonickým vstupem. Doba provozu obvodu před přepnutím se označuje jako t = 0_. Ihned po přepnutí, tzn. v určitém okamžiku t = 0₊, systém přechází do nestabilního stavu, který trvá neomezeně dlouho, tzn. na t = oo, poté se vrátí do ustáleného stavu.

Nesmíme zapomenout, že prvky zobrazené v elektrickém schématu jsou prezentovány jako idealizované modely skutečných elektrických zařízení, jejichž vlastnosti se mohou výrazně lišit od ideálních. Podívejme se na vlastnosti skutečných klíčů.

Ke spínání elektrických obvodů se používají buď mechanické nebo elektronické klíče. U mechanických spínačů nastává změna odporu ve větvi, když jsou vodivé kontakty (kontaktní plošky) sepnuty (rozpojeny). Navíc, čím větší je kontaktní kompresní síla, tím menší je odpor klíče v „zavřeném“ režimu. Velká síla však vede k deformaci klíčových prvků, což ztěžuje ovládání takového prvku. Tento technický rozpor se obvykle řeší kompromisem, tzn. Při dostatečně velkých lisovacích silách zůstává odpor klíče v „zavřeném“ režimu vysoký. Navíc u skutečných mechanických spínačů dochází při komutaci k jiskření mezi kontaktními ploškami. To se děje jak při sepnutí kontaktů, tak při rozepnutí kontaktů. Obloukový výboj ničí kontaktní plošky, což vede k vytvoření vrstvy oxidu na nich, která má vysokou odolnost vůči elektrickému proudu. To vede ke zvýšenému zahřívání uzavřených kontaktů a postupnému selhání klíče.

U mechanických klíčů existuje další velmi škodlivý jev, který omezuje jejich použití ve vysokorychlostních elektronických zařízeních – odskok kontaktu. Vzhledem k elastickým vlastnostem klíčových prvků nedochází při sepnutí kontaktů k jedinému, ale vícenásobnému kontaktu a oddělení kontaktních plošek, což může být vysokorychlostními elektronickými zařízeními vnímáno jako vícenásobné sepnutí spínacího prvku resp. vést k poruše.

Elektronické klíče, tzn. spínací prvky vytvořené na bázi polovodičových prvků mají poměrně dlouhou dobu odezvy (u výkonných elektronických spínačů to jsou desítky mikrosekund), vysoký odpor v „zavřeném“ režimu (desítky ohmů) a relativně nízký odpor v „otevřeném“ režimu (stovky kiloohmů). V současné době jsou spínací zařízení slabým článkem většiny radioelektronických zařízení.