Электрический импульс

И́мпульсный сигна́л — детерминированный сигнал, имеющий конечную энергию, который существенно отличен от нуля в течение ограниченного интервала времени^[3].

Длительность импульса меньше или сравнима с продолжительностью переходных процессов в определенных технических устройствах^[4].

В электротехнике и радиотехнике обычны импульсные сигналы в виде кратковременного появления напряжения или тока^[5].

Виодеоимпульс — кратковременное одностороннее отклонение тока или напряжения от постоянного (в частности, нулевого) уровня^[4]. Радиоимпульс — кратковременная порция колебаний высокой частоты. Видеоимпульс является огибающей радиоимпульса^[4].

Электромагнитная, звуковая или другая энергия может излучаться в виде импульсов. Такие импульсы применяются в лоцировании и связи^[6].

Одной из характеристик импульсов является их форма, визуально наблюдать которую, можно, например, на экране осциллографа. В общем случае в форме импульса различают следующие составляющие: фронт — начальный подъём, относительно плоская вершина (не для всех форм) и срез (спад) — конечный спад некоторой величины (тока или напряжения).

В общем случае импульсы характеризуются двумя основными параметрами — амплитудой (размахом — разностью напряжений между пьедесталом и вершиной импульса) и длительностью (длительность обычно обозначается ${\displaystyle \tau }$ или ${\displaystyle t_{\text{и}}.}$

Длительность пилообразных и треугольных импульсов определяется по основанию (от начала изменения напряжения до конца), для остальных типов импульсов длительность принято измерять на уровне напряжения 50 % от амплитуды, для колоколообразных импульсов иногда используется уровень 10 %, длительность специально созданных колоколообразных импульсов (с чётко выраженным основанием) и полуволн синусоиды часто измеряется по длительности основания импульса.

Для разных типов импульсов также вводят дополнительные параметры, уточняющие форму или характеризующие степень её неидеальности — отклонения от идеальной. Например, для описания неидеальности прямоугольных импульсов используются такие параметры, как длительности фронта и среза (спада) (для идеального прямоугольного импульса они равны нулю), неравномерность вершины, а также размер выбросов после фронта и среза, возникающих в результате переходных процессов.

Кроме временного представления импульсов, наблюдаемого по осциллографу, существует спектральное представление, описываемое двумя функциями — амплитудного и фазового спектров.

Спектр одиночного импульса является непрерывным и имеет бесконечную ширину, периодическая последовательность одинаковых импульсов имеет линейчатый спектр^[7]. Амплитудный спектр прямоугольного импульса имеет выраженные минимумы при некоторых частотах, следующие с интервалами, ширина которых обратно пропорциональна длительности импульса.

Иногда импульсы используются или возникают не поодиночке, а группами, которые называются сериями импульсов или пачками импульсов или импульсными посылками, в том случае, когда они формируются преднамеренно для передачи куда-либо. Импульсная посылка может нести какую-либо информацию или служить идентификатором некоторого события.

Информационные посылки прямоугольных импульсов, в которых информация закодирована количеством импульсов, их временны́м расположение или длительностью импульсов называются кодово-импульсными посылками или, в некоторых областях техники, их иногда называют кадрами или фреймами.

Кодирование информации в посылках может быть осуществлено разными способами: в двоичном коде, время-импульсном коде, код Морзе, в виде пачек заданного количества импульсов (пример, при наборе номера на телефонном аппарате). Во многих случаях импульсные посылки используются не поодиночке, а в виде непрерывных последовательностей посылок.

Импульсной последовательностью называется достаточно продолжительная последовательность импульсов, служащая для передачи непрерывно меняющейся информации, для синхронизации или для других целей, а также генерируемых непреднамеренно, например, импульсные помехи от искрения в коллекторно-щёточных узлах электрических машин.

Последовательности импульсов разделяются на периодические и непериодические. Периодические последовательности представляют собой ряд одинаковых импульсов, повторяющихся через одинаковые интервалы времени. Длительность интервала повторения называется периодом повторения (обозначается ${\displaystyle T}$), величина, обратная периоду — частотой повторения импульсов (обозначается ${\displaystyle F}$).

Для последовательностей прямоугольных импульсов дополнительно применяются ещё два связанных друг с другом параметра: скважность (обозначается ${\displaystyle Q}$) — отношение периода к длительности импульса и коэффициент заполнения — обратная скважности величина; иногда коэффициент заполнения используют и для характеристики квазипериодической и случайной последовательностей, в этом случае он равен среднему отношению суммы длительностей импульсов за достаточно большой промежуток времени к длительности этого промежутка.

Спектр периодической последовательности является дискретным и бесконечным для конечной последовательности, конечным для бесконечной.

Среди непериодических последовательностей с, технической точки зрения, наибольший интерес представляют квазипериодические и случайные последовательности (на практике используются псевдослучайные). Квазипериодические последовательности представляют собой последовательности импульсов, период которых или другие характеристики варьируются вокруг средних значений. В отличие от спектра периодической последовательности, спектр квазипериодической последовательности является, строго говоря, не дискретным, а гребенчатым, с малой спектральной плотностью между гребнями, однако, на практике этим иногда можно пренебречь, так, например, в телевизионной технике для создания полного видеосигнала к сигналу чёрно-белого изображения добавляют сигнал цветности таким образом, что гребни его спектра располагаются между гребнями спектра чёрно-белого видеосигнала.

По характеру информации импульсные сигналы могут использоваться однократно (разовое сообщение о событии) или для непрерывной передачи информации.

Последовательности импульсов могут передавать дискретизированную по времени аналоговую информацию или цифровую информацию, возможны также случаи, когда единый, в физическом смысле, импульсный сигнал несёт два вида информации, например, телевизионный сигнал и телетекст.

• Петрович, Козырев. Генерирование и преобразование электрических импульсов — М.: Сов. радио, 1954.
• Справочник по радиоэлектронным устройствам: Т. 1. Под ред. Д. П. Линде — М.: Энергия, 1978.
• Яковлев В. Н. и др.Справочник по импульсной технике — Киев: Техника, 1970.
• Сергиенко А. Б. Цифровая обработка сигналов: Учебник для вузов — 2006.

• Сигнал (техника)
• Меандр (радиотехника)
• Счётчик числа импульсов