ГЕНЕРАТОР ОДИНОЧНЫХ ИМПУЛЬСОВ

Иногда необходимо «укоротить» импульс до заданной длины. Примером может служить концевой выключатель, срабатывание которого на любое длительное время заключается в генерации одного короткого импульса на входе контроллера. В общем использование этой схемы предлагает множество потенциальных применений.

Параметры устройства

• время генерируемых импульсов: от 90 до 950 мс,
• выходной импульс реализуется срабатыванием реле,
• вход адаптирован к импульсам поляризации 0 или 12 В,
• реакция на спад или подъем любого времени нарастания,
• источник питания модуля 12 В.

Представленная схема работает как моностабильный триггер. Он интегрирован с производной схемой, которая используется для формирования импульсов запуска. Вход с триггером Шмитта и возможность выбора крутизны срабатывания позволяет использовать эту простую конструкцию в различных применениях.

Принципиальная схема генератора

Принципиальная схема показана на рисунке. Входные импульсы на которые должна реагировать схема, поступают на клеммы разъема J1. Расположенный рядом резистор R1 изначально смещает вход, не перегружая при этом источник сигнала. Логический элемент И-НЕ микросхемы US1B с короткозамкнутыми входами используется для формирования прямоугольного сигнала, поэтому он действует как отрицатель. Он имеет триггерные входы Шмитта, поэтому на него можно вводить любое значение в пределах диапазона, ограниченного напряжением питания. Но если мгновенное значение входного напряжения будет слишком высокое или слишком низкое, это привело бы к срабатыванию встроенных защитных диодов, резистор R2 используется для ограничения тока, протекающего через них.

Вход US1A инвертирует форму волны, генерируемую US1B, то есть он также изменяет направление наклонов: с повышения на падение и наоборот. Конденсатор С1 с резистором R3 образуют дифференцирующую цепь, благодаря которой под воздействием спадающих фронтов формирируются короткие импульсы напряжения (со значением длительности, близким к нулю). Резистор R4 выполняет ту же функцию что и R2 – он ограничивает ток, протекающий через диоды, защищающие вход US1C во время перезарядки конденсатора C1.

Вентили US1C и US1D образуют моностабильный триггер, запускаемый низким логическим уровнем на входе US1C. Длительность импульса определяется равнодействующим сопротивлением цепи, содержащей резистор R5 и потенциометр P1. Функция резистора R6 такая же, как и у R4. Поскольку импульс создаваемый этим триггером имеет отрицательную полярность (активное состояние – низкое), его выход управляется насыщенным ключом на биполярном транзисторе PNP. Его нагрузка – обмотка реле.

Схема собрана на двусторонней печатной плате размером 80 х 20 мм. Схема сборки показаны на рисунке.

При правильной сборке устройство не требует наладки, за исключением установки перемычки JP1. Замыкание контактов 1 и 2 означает реакцию на нарастающий фронт входного сигнала, а 2 и 3 – реакцию на спад. Это также схематично описано на печатной плате.

Напряжение питания должно быть около 12 В и его не обязательно стабилизировать. Потребление тока в состоянии покоя составляет примерно 1 мкА, а во время работы реле оно увеличивается до 30 мА. Время включения катушки реле можно отрегулировать с помощью потенциометра P1. Самое короткое значение составляет примерно 90 мс, а самое длинное – 950 мс. Эти числа могут отличаться из-за разброса параметров элементов. Импульс поступающий в схему (через разъем J1) должен быть длиннее, чем установленный потенциометром P1.

Схемы формирователей одиночных импульсов

Нередко бывает необходимо сформировать одиночный импульс в момент включения устройства с некоторой задержкой на время окончания переходных процессов или по другой причине. Данная микросхема и в этом случае вас сможет выручить. На рисунке 1 приведены два варианта таких формирователей. При номиналах, указанных на схеме, формируется интервал задержки 1,1 с. Для ускорения разряда времязадающего конденсатора при отключении питания параллельно с резистором в цепи заряда иногда устанавливают диод VD1 , включенный обратной полярностью.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Формирователи импульсов
• Генераторы и формирователи импульсов
• Формирователь длительности пачки. Управляемый генератор прямоугольных импульсов
• Формирование прямоугольных импульсов заданной длительности
• Формирование импульса по фронту
• Формирователь одиночного импульса при включении

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Реле — Таймер коротких импульсов

Формирователи импульсов

В статье приведен обзор ряда практических схемных решений формирователей импульсов. Именно такие задачи приходилось решать автору статьи на практике. Самый простой вариант формирователя показан на рис. Порог срабатывания формирователя для элементов, указанных на рис. На рис. Это необходимо принимать во внимание при его использовании. Для элементов схемы, приведенных на рис. Шумы, наложенные на входной импульс, не оказывают никакого воздействия на параметры выходных импульсов.

Формирователь, представленный на рис. Формирователь при воздействии запускающего импульса отрицательной полярности генерирует выходной импульс положительной полярности заданной длительности. Фазы импульсов согласованы. Для правильной работы формирователя рис. В отличие от всех схем, представленных выше, схема, представленная на рис.

При этом дополнительного драйвера при использовании этого формирователя не требуется. Входная часть детектора импульсов малой длительности выполнена по принципу, описанному выше рис.

Порог чувствительности определяет минимальный уровень сигнала, на который будет реагировать формирователь. Такая регулировка необходима, так как выставление минимально допустимого уровня напряжения срабатывания уменьшает общее время задержки формирователя. Этот параметр становится важен, если усилитель используется как составная часть измерительного устройства.

Схема, приведенная на рис. Постоянная времени дифференциальной цепочки выбирается исходя из параметров входного сигнала. Временная диаграмма, иллюстрирующая работу схемы на рис. Схема содержит ряд дополнительных элементов. По этому входу можно осуществлять также внешнее управление включением формирователя. Именно такая схема использовалась автором статьи на практике. Длительность защитного интервала выбирают согласно двум условиям.

Схема работает аналогично схеме, описанной выше рис. Временная диаграмма работы такого варианта схемного решения формирователя представлена на рис. Естественно, что схемы формирователей, приведенные на рис.

Это особенно важно, если формирователь должен детектировать сигналы малых уровней. Скачать статью в формате PDF. Если Вы заметили какие-либо неточности в статье отсутствующие рисунки, таблицы, недостоверную информацию и т. Пожалуйста укажите ссылку на страницу и описание проблемы. События 18 сентября Stack-UP! Архив новостей издательства.

Подписка на новости Да. Опрос Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы? Да, обязательно Да, но только для зарегистрированных пользователей Нет, этот сервис не нужен Голосовать. Заказать этот номер. Простейший формирователь импульсов положительной полярности. Тел: Факс: Рентюк Владимир.

Генераторы и формирователи импульсов

В статье приведен обзор ряда практических схемных решений формирователей импульсов. Именно такие задачи приходилось решать автору статьи на практике. Самый простой вариант формирователя показан на рис. Порог срабатывания формирователя для элементов, указанных на рис.

Управление мощным МДП-транзистором, включенным по схеме с Формирователи сильноточных наносекундных импульсов на.

Формирователь длительности пачки. Управляемый генератор прямоугольных импульсов

Формирование импульсов по фронту или спаду входного сигнала осуществляется одновибраторами. Схемы таких формирователей, выполненные на ЛЭ, представлены на рис. Импульсы одновибраторов, собранных по схемам 5. В схеме рис. Выходной импульс формируется на уровне логического нуля отрицательный импульс и имеет длительность n t з. Показанная на рис. По перепаду сигнала на синхровходе из 1 в 0 JK -триггер устанавливается в единицу. С выхода логический ноль через элементы DD1 … DDn поступает на инверсный вход асинхронной установки триггера в 0 и возвращает триггер в исходное состояние.

Формирование прямоугольных импульсов заданной длительности

Формирователь коротких импульсов с применением линий задержки. Формирователь коротких импульсов формирует импульсы, длительность которых существенно меньше длительности исходных импульсов. Для построения схемы формирователя потребуются один элемент конъюнкции, один инвертор и линия задержки. На рис. Из рис.

Номер вывода. Gainutdinov , —

Формирование импульса по фронту

Схема устройства и временная диаграмма его работы приведены на рис. Пока не закончится время восстановления нежелательна подача запускающего сигнала, так как это приведёт к формированию выходного импульса неопределенной длительности. Для уменьшения времени восстановления можно резистор шунтировать диодом диод включить параллельно резистору. Если требуется формировать выходной импульс длительностью большей чем входной, то в этой схеме длительность выходного импульса будет равна длительности входного импульса, то есть в этой схеме выходной импульс обязательно короче входного. Таким образом , по приведенной формуле можно рассчитать длительность сформированного импульса или после преобразований по заданной длительности можно определить параметры цепи. Рассмотренная схема характерна ограничением применения в связи с указанными особенностями и это объясняется отсутствием обратной связи в схеме.

Формирователь одиночного импульса при включении

Блок 2 схемы ГППИ — генератор одиночных импульсов одновибратор. Он формирует сигнал определенной длительности, в течение которого работает генератор прямоугольных импульсов. Построим одновибратор рис. Элементы этой серии имеют следующие параметры:. Построим диаграммы переходных процессов в узловых точках схемы генератора одиночных импульсов.

Формирователи и генераторы импульсов. (а) приведена схема подачи импульсов от кнопки на счетный вход триггера или счетчика. генерирует одиночный импульс под действием внешнего управляющего сигнала.

Схемы формирователей импульсов на цифровых КМОП микросхемах, онлайн расчёт времязадающих цепей и длительности выходных импульсов. Потому что не спит ни днём, ни ночью — он на дежурстве, он ждёт! Говорили ж Вам — он на дежурстве, он ждёт!

В современных средствах обработки цифрового кодового сигнала для подстройки фазы генератора тактовой или частоты стробирования часто проектируют схемы ФАПЧ.

Однако практически все они используют детекторные схемы выделения элемента автоподстройки. В данной же схеме с помощью комбинации цифровых сигналов предлагается в качестве элемента автоподстройки выделять первичные по отношению к импульсам кода — импульсы корреляции кода и частоты стробирования несущей частоты. Структурная схема приёмника с цифровой фазовой автоподстройкой частоты ФАПЧ кода Манчестера II , а также диаграмма сигналов приёмника с отдельными комбинациями сигналов образующими первичные импульсы корреляции кода и импульсов частоты стробирования приведены на рисунках 1 и 2.

Формирователи импульсов, интегрирующие и дифференцирующие цепи, схемы, принцип формирования укороченных и удлиненных импульсов, применение. Формирователь импульсов — это электронное устройства для генерирования и преобразования электрических импульсов, в основном прямоугольной, трапециевидной, линейно изменяющейся, то есть треугольной и экспоненциальной формы.

Для управления электронными устройства часто используются генераторы-формирователи одиночных импульсов, срабатывающих либо при нажатии кнопок, либо по включению напряжения питания сброс, установка, перевод в другой режим и т.

Такие формирователи выдают только один импульс на внешнее воздействие. При использовании механических контактов кнопки , как правило, происходит несколько контактов-размыканий. Для исключения этого явления используют формирователи на базе триггеров, например, R-S-триггера. На рис.

При разработке цифровых устройств нередко требуется формировать импульсы, привязанные к входному сигналу. Если не предъявляются высокие требования к стабильности и длительности формируемого импульса, могут применяться схемы на основе дифференцирующих рис. В этом случае для расчета длительности импульса используются те же соотношения, что и для одновибраторов.

Основы формирования импульсов — Circuit Cellar

Формирование импульсов (т. е. фильтрация основной полосы частот) может значительно улучшить поведение проводных и беспроводных каналов связи в электрической системе. Имея это в виду, обозреватель Circuit Cellar Роберт Лакост объясняет преимущества фильтрации и исследует преобразования Фурье; случайная сигнализация NRZ без возврата к нулю; фильтры нижних частот, фильтры Гаусса, Найквиста и приподнятого косинуса.

Статья Lacoste, которая появляется в Circuit Cella r за апрель 2014 г. содержит множество графических симуляций, созданных с помощью программного обеспечения Scilab Enterprises с открытым исходным кодом. Моделирование поможет читателям понять детали формирования импульса, даже если они не являются экспертами в математике. (Примечание. Вы можете загрузить исходные файлы Scilab, разработанные Лакостом для своей статьи, на веб-странице

Circuit Cellar , коды статей и файлы.) фильтры:

ПОЧЕМУ ФИЛЬТРАЦИЯ?
Начну с примера. Представьте, что у вас есть непрерывный цифровой сигнал со скоростью 1 Мбит/с, который необходимо передать между двумя точками. Вы не хотите специально кодировать эти биты; вы просто хотите передать их один за другим, как они есть.

Перед передачей вам необходимо любым способом преобразовать 1 и 0 в фактический аналоговый сигнал. Можно использовать простой метод. Просто определите пару напряжений (например, 0 и 5 В) и поместите 0 В на линию для бита уровня 0 и поместите 5 В на линию для бита уровня 1.

Этот метод педантично называется невозвратом к нулю (NRZ). Это именно то, что делает TTL UART; здесь нет ничего нового. Затем этот аналоговый сигнал (т. е. сигнал основной полосы частот) можно отправить по каналу передачи и получить на другом конце (см. верхнее изображение в рис. 1 ).

Примечание. В этой статье я не рассматриваю какой-либо конкретный канал передачи. Это может быть как простая пара медных проводов, так и сложные беспроводные соединения с использованием амплитудной, частотной и/или фазовой модуляции, модемы линий электропередач или даже оптические соединения. Все, что я буду обсуждать, в основном применимо к любому виду передачи, поскольку оно связано с кодированием сигнала основной полосы перед любой модуляцией.

Рис. 1. Прямая передача необработанного цифрового сигнала, такого как этот поток без возврата к нулю (NRZ) со скоростью 1 Мбит/с (вверху), является пустой тратой полосы пропускания. Использование формирующего импульс фильтра (внизу) уменьшает требуемую полосу пропускания при той же скорости передачи, но с риском увеличения ошибок передачи.

В чем проблема при использовании простого кодирования 0/5-V NRZ? Эффективность полосы пропускания. Вы будете использовать больше мегагерц, чем необходимо для передачи сигнала со скоростью 1 Мбит/с. Это может не быть проблемой, если канал имеет достаточную дополнительную пропускную способность (например, если вы используете экранированную витую пару 1 Гбит/с категории 6 для передачи этих 1 Мбит/с на пару метров).

К сожалению, в реальной жизни часто приходится оптимизировать пропускную способность. Это может быть связано с затратами, экологическими проблемами (например, электромагнитными помехами), нормативными требованиями (например, распределение радиочастотных каналов) или просто с целью максимально увеличить эффективную скорость передачи данных для данного канала.

Таким образом, хорошей инженерной практикой является использование только необходимой полосы пропускания через фильтр формирования импульсов. Этот фильтр устанавливается между вашим источником данных и трансмиттером (см. нижнюю часть 9).0016 Рисунок 1 ).

Цель фильтра — максимально уменьшить занимаемую полосу пропускания вашего сигнала базовой полосы, не влияя на производительность системы с точки зрения частоты ошибок по битам. Эти требования могут показаться противоречивыми. Как можно сконструировать такой фильтр? Именно это я и попытаюсь объяснить в этой статье…

ФИЛЬТРЫ НИЗКИХ ЧАСТОТ
Фильтр основной полосы необходим между источником двоичного сигнала и средой передачи или модулятором. Но какие характеристики должен включать этот фильтр? Он должен как можно быстрее ослабить ненужные высокие частоты. Но он также должен позволять приемнику декодировать сигнал без ошибок или, точнее, без большего количества ошибок, чем указано. Вам понадобится фильтр нижних частот, чтобы ограничить высокие частоты. В качестве первого примера я использовал классический фильтр Баттерворта второго порядка с различными частотами среза для моделирования. Рисунок 2 показывает результаты. Поясню графики.

Рис. 2. Этот случайный сигнал без возврата к нулю (NRZ) (верхний ряд) был пропущен через фильтр нижних частот Баттерворта второго порядка. При низкой частоте среза (310 кГц) отфильтрованный сигнал (средний ряд) искажается и глазковая диаграмма закрывается. При более высокой отсечке (410 кГц, нижний ряд) межсимвольные помехи (ISI) ниже, но частотное содержание видно до 2 МГц.

Крайний левый столбец показывает частотный спектр сигнала после фильтрации с частотной характеристикой фильтра, выделенной красным в качестве эталона. Средняя колонка показывает пару бит отфильтрованного сигнала (т. е. во временной области), как если бы вы использовали осциллограф. Наконец, крайний правый столбец показывает так называемую «глазковую диаграмму» принятого сигнала. Это может показаться впечатляющим, но концепция очень проста.

Представьте, что у вас есть осциллограф. Запускайте его при любом восходящем или падающем фронте сигнала, масштабируйте дисплей, чтобы отображать время в один бит в середине экрана, и накапливайте на экране множество случайных битов. У вас есть глазная диаграмма. Он обеспечивает визуальное представление сложности, с которой приемнику придется восстанавливать биты. Чем больше «открыт» глаз, тем легче. Более того, если траектории последовательных битов не накладываются друг на друга, возникает своего рода эффект памяти. Напряжение для данного бита изменяется в зависимости от ранее переданных битов. Это явление называется межсимвольной интерференцией (ISI) и значительно усложняет жизнь при декодировании.

Взгляните еще раз на моделирование фильтра Баттерворта. Первая строка представляет собой нефильтрованный сигнал в качестве эталона (см. рис. 2, верхняя строка ). Вторая линия с частотой среза 3 дБ, 310 кГц показывает частотный спектр, значительно уменьшенный после 1 МГц, но с высоким уровнем ISI. Глазковая диаграмма почти закрыта (см. Рисунок 2, средний ряд ). В третьей строке показан результат с фильтром нижних частот Баттерворта 410 кГц (см. рис. 2 , нижний ряд 9). 0017). Его ISI значительно ниже, даже если он все еще виден. (Последовательные траектории пятна не проходят через одну и ту же единственную точку.) В любом случае, частотный спектр намного чище, чем необработанный сигнал, по крайней мере, от 2 МГц.

— РЕКЛАМА—

—Реклама здесь—

Статья Lacoste служит хорошим введением в обширную тему формирования пульса. И в заключении вновь подчеркивается несколько важных моментов и дополнительных ресурсов для читателей:

Передача необработанного цифрового сигнала на любом носителе является пустой тратой полосы пропускания. Фильтр может значительно улучшить производительность. Однако этот фильтр должен быть хорошо спроектирован, чтобы свести к минимуму межсимвольные помехи.

Идеальное решение, а именно фильтр Найквиста, позволяет ограничить используемый спектр до половины скорости передачи. Однако этот фильтр — просто мечта математика. Фильтры приподнятого косинуса и фильтры Гаусса — это два класса реальных фильтров, которые могут обеспечить адекватное соотношение сложности и производительности.

По крайней мере, вы больше не удивитесь, если увидите упоминания о таких фильтрах в даташитах на электронные компоненты. В качестве примера см. Рисунок 3 , который представляет собой блок-схему высокопроизводительного радиочастотного трансивера ADF7021 компании Analog Devices.

Рис. 3. Блок-схема высокопроизводительного приемопередатчика Analog Devices ADF7021. В правом нижнем углу находится блок «Фильтр Гаусса/приподнятого косинуса», который является ключевым фактором эффективного использования полосы пропускания радиочастоты.

Тема непростая и легко может быть неправильно понята. Я надеюсь, что эта статья побудит вас узнать больше об этом предмете. Книга Бернарда Склара «Цифровые коммуникации: основы и приложения » является хорошим справочником. Игра с симуляциями также является хорошим способом понять, поэтому не стесняйтесь читать и модифицировать примеры Scilab, которые я предоставил для вас на FTP-сайте Circuit Cellar .

Полный текст статьи Lacoste находится в апрельском номере, который теперь доступен для скачивания по подписке или покупки отдельного выпуска. А для получения дополнительной информации о повышении эффективности беспроводных каналов связи ознакомьтесь со статьей Lacoste 2011 года «Методы линейного кодирования», Circuit Cellar 255, в которой рассказывается, как вы можете кодировать свои биты перед передачей.

Будьте в курсе наших БЕСПЛАТНЫХ еженедельных информационных бюллетеней!	Не пропустите предстоящие выпуски Circuit Cellar. Подписаться на журнал Circuit Cellar Примечание. Мы сделали выпуск Circuit Cellar за май 2020 г. бесплатным образцом. В нем вы найдете большое разнообразие статей и информации, иллюстрирующих типичный номер текущего журнала.
Хотите написать для Circuit Cellar ? Мы всегда принимаем статьи/сообщения от технического сообщества. Свяжитесь с нами и давайте обсудим ваши идеи.

— РЕКЛАМА —

— Реклама здесь —

Спонсор этой статьи

Посох цепного подвала

Веб-сайт | + постов

Редакционная группа Circuit Cellar состоит из профессиональных инженеров, технических редакторов и специалистов по цифровым медиа. Вы можете связаться с редакционным отделом по адресу [email protected], @circuitcellar и facebook.com/circuitcellar

Как использовать фильтр формирования импульсов для связи

Ключевые выводы

• Фильтр формирования импульсов используется в каналах связи для управления формой сигнала или импульсами, чтобы они имели желаемую форму во временной области.

• Фильтр формирования импульсов может быть физической схемой, но обычно это математическая функция, используемая в качестве алгоритма обработки сигнала.

• Целью использования фильтра формирования импульсов является передача цифровых данных по каналу с ограниченной полосой пропускания путем преобразования их в эквивалентный модулированный аналоговый сигнал.

Эти приборы используются для анализа характеристик фильтра формирования импульсов для произвольных сигналов.

Системы LTI составляют основу большинства анализов электроники, включая проектирование и анализ каналов связи. Даже если в вашей системе есть нелинейные компоненты, большую часть вашей схемы можно рассматривать как подсистему LTI. Понимание распространения сигнала является важной частью проектирования систем LTI, и каждая часть системы может влиять на форму сигнала, частотный состав и фазу с помощью широкополосного отклика.

Фундаментальным инструментом для расчета, анализа и проектирования взаимосвязей между сигналами в частотно-временной области является фильтр формирования импульсов. Хотя это может показаться типом схемы, обычно это просто концепция, используемая в качестве математической функции при проектировании каналов связи. Эти методы обычно реализуются в микроконтроллерах, ПЛИС или других ПЛИС с достаточной вычислительной мощностью, но возможны и более новые конструкции аналоговых фильтров формирования импульсов. В следующий раз, когда вам понадобится спроектировать высокоскоростной канал, чтобы приспособиться к ограниченной полосе пропускания и предотвратить интерференционные помехи, вы будете использовать цифровой фильтр формирования импульсов или схему фильтра формирования аналоговых импульсов.

Типы фильтров формирования импульсов

Существует множество типов фильтров формирования импульсов, которые могут быть реализованы на аппаратном, программном или встроенном уровне. В телекоммуникациях широко используются три основных типа фильтров формирования импульсов:

• Sinc filter — этот фильтр имеет прямоугольную передаточную функцию, а импульсная характеристика во временной области представляет собой sinc функцию.

• Фильтр приподнятого косинуса — этот фильтр формирования импульсов использует функцию косинуса с параметром для управления кривизной передаточной функции фильтра в частотной области.

• Фильтр Гаусса — как следует из названия, этот фильтр имеет передаточную функцию Гаусса.

Эти фильтры и другие функции фильтрации центрированы на нулевой частоте и являются симметричными. Другими распространенными фильтрами формирования импульсов являются фильтр приподнятого косинуса с квадратным корнем, фильтр Найквиста и фильтры Найквиста с квадратным корнем. Другие фильтры могут быть разработаны по индивидуальному заказу путем разработки желаемой импульсной характеристики или передаточной функции, но конструкция фильтра зависит от целей целостности сигнала в канале связи.

Для чего используются фильтры формирования импульсов?

Когда мы хотим передать цифровой сигнал между двумя точками, важно отметить, что полоса пропускания любого цифрового сигнала бесконечна. К сожалению, все физические каналы связи (включая линии передачи на печатной плате) имеют конечную пропускную способность. Для коротких соединений между двумя компонентами конечная ширина полосы пропускания не имеет значения, если по каналу передается значительная часть спектральной плотности мощности сигнала.

Однако для длинных каналов полные вносимые потери и межсимвольная интерференция могут значительно искажать передаваемый сигнал до такой степени, что коррекция в приемнике не может его восстановить. Ограниченная полоса пропускания реальной линии передачи, коаксиального кабеля, кабеля с витой парой или другой среды передачи означает, что при передаче потока цифровых импульсов по линии передачи в приемнике наблюдается еще одна форма помех: межсимвольные помехи или ISI. Взаимодействие между входным цифровым сигналом, конечной полосой пропускания канала и формированием ISI в приемнике показано ниже.

Передача сигналов с бесконечной полосой пропускания через среду с ограниченной полосой пропускания приводит к ISI в приемнике.

Формирование ISI происходит частично из-за ограниченной полосы пропускания реальных сред передачи. На приведенном выше рисунке пропускная способность ограничена для создания ISI по двум причинам:

1. Среда передачи с ограничением полосы пропускания — все среды передачи ограничены полосой пропускания. Например, на печатной плате линия передачи действует как фильтр нижних частот на частотах ~ ГГц из-за паразитной емкости по отношению к подложке печатной платы.

2. Приемник с ограниченной полосой пропускания — приемник также имеет ограниченную полосу пропускания, особенно при восстановлении цифровых сигналов из-за конечной частоты дискретизации в приемнике. По этой причине многие разработчики просто принимают ограничение полосы пропускания канала как частоту Найквиста, соответствующую скорости передачи данных сигнала.

Хотя вы не можете увеличить полосу пропускания среды передачи, вы можете изменить частотный состав передаваемого сигнала с помощью фильтров формирования импульсов.

Как используются фильтры формирования импульсов

Фильтр формирования импульсов размещается на передающей стороне для предотвращения интерференционных помех. Все эти фильтры работают так, как вы ожидаете от типичного фильтра в частотной области: они изменяют входной сигнал на основе передаточной функции фильтра. Работа фильтра формирования импульсов заключается в преобразовании дискретной последовательности цифровых данных в непрерывный аналоговый сигнал. Кроме того, они уменьшают полосу пропускания аналогового сигнала, чтобы она не превышала полосу пропускания канала.

Взаимосвязь между входным битовым потоком и модулированным сигналом, отправленным через среду передачи, связана с использованием преобразования Фурье/обратного преобразования. Фактически, это создает симметрию относительно нулевой частоты применительно к импульсной характеристике фильтра и передаточной функции. Это соотношение, или теорема свертки, определяет содержание сигнала, отправляемого в передающую среду. В приведенном ниже примере показано, где свертка используется для определения отклика sinc, когда фильтр формирования импульса используется в канале с ограниченной полосой пропускания.

Пример применения синхроимпульсного формирующего фильтра в средах с ограниченной полосой пропускания.

Переход к аналоговым фильтрам формирования импульсов

Алгоритм, показанный выше, обычно реализуется с ядром DSP в ASIC или как алгоритм в FPGA или MCU. Тем не менее, аналоговые фильтры формирования импульсов желательны и являются предметом активных исследований. Целью разработки этих алгоритмов аналоговых фильтров является разгрузка вычислительных задач от ядра FPGA/MCU/DSP и реализация их непосредственно на аппаратном уровне. КМОП-схемы, которые могут выполнять стандартные алгоритмы фильтрации импульсов, представляют большой интерес для разработчиков интегральных схем. Реализуя эти алгоритмы на аппаратном уровне, размер схемы, необходимой для их выполнения, становится намного меньше.