Импульсные процессы в линейных цепях. Понятие линейной цепи. Характеристика формы импульсов.

Линейными называются электрические цепи, состоящие из линейных элементов, каждый из которых имеет вольт-амперную характеристику (ВАХ), подчиняющуюся линейной зависимости. Примерами линейных элементов могут служить линейный резистор R, линейный конденсатор C, линейная катушка индуктивности L, импульсный трансформатор, работающий без насыщения сердечника, усилители, работающие в линейном режиме (режим "слабого сигнала"), генераторы тока и напряжения. Слово "линейный" подчеркивает линейный характер ВАХ рассматриваемых резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности. Номинальное значение параметра (сопротивления, емкости, индуктивности, коэффициента усиления усилителя) постоянно и не зависит от протекающего тока и приложенного напряжения.

Для линейных цепей с постоянными параметрами применим принцип суперпозиции. Например, для описания процессов в линейных цепях можно использовать методы , основанные на применении интеграла Дюамеля, или методы гармонического анализа. Принцип cуперпозиции: входной сигнал представляют в виде суммы более простых (элементарных) воздействий, находят отклик цепи на каждое из этих воздействий, а потом для получения выходного сигнала суммируют все указанные отклики. Элементарные воздействия, на которые разбивается входной сигнал, могут быть произвольными. Чаще всего используют единичную функцию (функцию включения), единичный импульс, гармонические функции. При использовании единичной функции данный метод носит название метода интеграла Дюамеля, при использовании единичных импульсов – метод d-функции Дирака, при использовании гармонических функций – сводится к спектральному. К основным разновидностям линейных импульсных цепей, используемых для передачи и преобразования импульсных сигналов, относятся: разделительные, дифференцирующие и интегрирующие, линии задержки.

Главная особенность импульсных процессов заключается в том, что в общем случае за счет накопления энергии в реактивностях сигнал на выходе цепи определяется её реакцией не на одиночный импульс, а на последовательность импульсов и зависит от скважности. С понятием импульса обычно связывают представление о кратковременном сигнале, время действия которого сравнимо с длительностью переходных процессов в устройстве, где это сигнал имеет место. В электромеханических системах импульсным называется сигнал который длиться нескольких секунд, а в электронных – до десятков микросекунд. В реальных условиях форма сигналов может быть разной: прямоугольная, трапецевидная, треугольная, колокообразная и т.д. Наиболее желательной является прямоугольная форма импульса, поэтому такая форма принимается за идеальную, а другие формы считаются искаженными. При анализе работы того или иного импульсного элемента считается, что на его входе действует идеально прямоугольный импульс. О качестве функционирования элемента судят по степени отклонения формы импульса на выходе от идеальной. Эти отклонения имеют место быть в реальных схемах в связи с наличием реактивных элементов и инерционности. Принятая характеристика формы импульса отображена на рисунке.