Импульсными называют устройства, предназначенные для генерирования, формирования преобразования неискаженной передачи импульсных сигналов (импульсов)
Мы уже с Вами познакомились со многими терминами и схемами цифровой электроники. Сегодня уделим внимание самим сигналам и их формированию.
Электрическим импульсом можно назвать ток или напряжение, отличные от нулевого значения или же просто постоянного значения, только в течение короткого отрезка времени. При этом нужно понимать, что отрезок времени значительно меньше или сравним с длительностью установления процессов в электрической системе.
Термин: время установления процессов или время переходного процесса, мы еще не рассматривали, но изучим обязательно.
Если проходит несколько импульсов, то паузы между ними, должны быть в разы больше времени установления сигнала.
Обратим внимание на рисунок слева - это идеальный импульс, время фронта и время спада равно нулю (такого в природе не бывает), близкие к идеальным характеристикам достигаются только в квантовых технологиях, но это отдельная история. В реальности все импульсы похожи на такой, который на правом рисунке.
Реальный импульс.
Как видим, длительность реального импульса (правый рисунок) намного больше чем идеального. Это прежде всего связано с паразитными емкостями элементов, емкостью самой линии, также наличием индуктивной составляющей, поэтому переход из одного состояния в другое сопровождается еще рядом процессов. Конечно же современные технологии, компенсируют это. Но до идеального еще далеко.
Как это отражается на устройствах очень просто: 20 лет назад, время переходного процесса в технологиях было порядка микро - наносекунд, это частоты в мегагерцы. Сегодня технологии уже давно перешагнули гигагерцы. Следующий этап - это терагерцы. И тут вопрос, как же снизить время переходного процесса. Методик множество, начиная от физических процессов, заканчивая системными и программными.
Но сегодня все упирается в допустимую ширину базы планарного транзистора (да да, именно все зависит от ширины p или n области). Планарным называют из-за технологии производства(напылением на кристалл),а так это обычный транзистор.
На рисунке пример идеального сигнала на входе линии связи и реального на выходе.
Конечно же существуют различные помехоустойчивые и помехозащищенные коды.
Существуют конечно опытные образцы квантовых транзисторов и процессоров, которые как раз свободно работают на частотах в терагерцы, но это пока далеко от масштабного производства. Так что классические процессоры (планарные технологии) еще не скоро перейдут в терагерцовый диапазон, при доступной себестоимости.