Формирование импульсов при помощи ЛЗ основано на использовании явления отражения электромагнитных волн, распространяющихся вдоль линии. Это явление подробно рассматривается в литературе по теории цепей. Здесь напомним лишь те сведения, которые важны для понимания работы ЛЗ в схемах формирования импульсов.

Будем рассматривать ЛЗ как однородную длинную линию без потерь. Если на ее входе (рис. 3.21) создать перепад напряжения, то вдоль линии будет распространяться электромагнитная волна ., X с прямоугольным фронтом и ско- + ростью v = l/YC, где L и С - соответственно погонные индуктив- „ I ! i ность и емкость линии.

При продвижении волны линия

заряжается до напряжения и = Uo - kf--i-i--szf

и по соответствующим участкам ее протекает ток г = /о = Vo/p, где р - волновое сопротивление линии.

Другими словами, вдоль линии (в положительном направлении) со скоростью V распространяются волна напряжения и = Uo к связанная с ней волна тока / = /о. Если линия имеет конечную длину /, то за время t = Ijv волна, распространяющаяся в положительном направлении, так называемая падающая волна (Нпад, 1пад). Достигает ее конца и отражается. Величины и знаки напряжения «отр и тока готр отраженной волны определяются граничными условиями, причем как в падающей, так и в отраженной волнах напряжения и токи связаны соотношениями:

Ипад =падР> Мотр =отрР- (3.21а)

Если линия нагружена на активное сопротивление Rn (рис. 3.22), напряжение и„ и ток iu в нагрузке после отражения (t > - равны:

Нн = Нпад ~f" Чогрг ~ 4ад тр- (3.22)

Из равенств (3.22), учитывая ф-лы (3.21), а также то, что и-

= RrIh, получим

и- -"-Р Ru + P

- коэффициент отражения.

Рис. 3.21

пад> отр пад.

(3.23) (3.24)

Подставив ф-лу (3.23) в (3.22), получим

Ы„ == (1 + k) «пад; tu=i\-k) гпад

(3.25)

Рассмотрим несколько важных частных случаев. Если линия разомкнута на конце {Ru - оо), то й = 1 и волна отражается полностью без перемены знака: Нотр = «пад, отр = пад-При этом согласно ф-лам (3.25) «„ = 2ыпад; hi = О, т. е. напряжение на конце линии удваивается, а ток обращается в нуль.

Если линия короткозамкнута (/?н = 0), то k ~-I и волна отражается с переменой знака: Нотр = -«пад; готр == --пад- При этом

Us, = О, ih == 21пад, т. е. ток на кон-

и пад

це линии удваивается, a напряжение обращается в нуль. Л* При сопротивлении нагрузки,

равном волновому (/?н = р), ко-хп f/. .f эффициент отражения равен ну-

лю (fe=0), отраженная волна отсутствует (Ыотр = 0; ioTp = 0) и в линии устанавливается стационарный режим.

Если Rn Ф р, то волна отражается частично. При /?н > р от-) i.u 1 раженная волна имеет тот же

знак ( > 0), что и падающая, и согласно ф-лам (3.25): Нн>Ипад; < W Наоборот, при < Р

Й < О и Нн < Нпад; % > «пад-

Отраженную волну, идущую к началу линии, можио рассматривать как падающую, движущуюся в обратном направлении. В зависимости от соотношения величин внутреннего сопротивления /?г источника напряжения и волнового сопротивления р в начале линии будет иметь место соответствующий процесс отражения. В общем случае несогласованной нагрузки (/?н Ф 9, РтФ р) возникнет режим многократного отражения волны от конца и начала линии. На практике при применении ЛЗ часто стараются согласовать внутреннее сопротивление источника с волновым сопротивлением линии (/?г = р)- При этом отражений в начале линии не будет.

Линия задержки, используемая для передачи импульсов с временной задержкой, работает е режиме согласования (т. е. /?н = р)-Для формирования импульсов применяются режимы разомкнутой ЛЗ {Rt = р, Rh= °°) или короткозамкнутой ЛЗ {Rj. = р, Rn = 0).

Рассмотрим основные способы и схемы формирования импульсов при помощи ЛЗ и источника постоянного напряжения.

Рис. 3.22

3.5.2. ФОРМИРОВАТЕЛИ ИМПУЛЬСОВ

Формирователи импульсов с разомкнутой ЛЗ

Структурная схема формирователя импульсов с ЛЗ, разомкнутой на конце, и соответствующие временные диаграммы приведены на рис. 3.23, где Rn - сопротивление нагрузки, R - сопротивление источника перепадов напряжения f/o- При t <С to линия разряжена, напряжение на ее входе и напряжение во всех точках линии равны нулю.

) II

I 1

Рис. 3.23

В момент t = to генератор Нвх создает перепад напряжения Uq. В результате появляется перепад тока

и перепады напряжения:

и,

о»

где РнгРнЧ-г- Рассмотрим сначала случай согласованной Ha-" грузки Рнг = р (рис. 3.236). При этом i(o)=Lo/2p и unito) ~ = «Ег(М= Uo/2. Перепад Mii(o) иа входе линии распространяется вдоль нее и через время 4 ~ l/v = IУ LC достигает разомкнутого конца. Волна напряжения полностью отражается от конца линии без перемены знака, напряжение на выходе удваивается и становится равным, i/o-