什么是脉冲信号?

脉冲信号是一种短暂且突然变化的电信号,其特点是在短时间内从一个稳定状态(如低电平)快速跳变到另一个状态(如高电平),并在维持一段时间后迅速恢复到初始状态。这种信号在电子、通信、控制等领域中广泛应用,是数字系统和时序逻辑的基础。

脉冲信号的核心特征

突发性:信号的变化迅速,跳变时间远短于信号的周期或持续时间。

周期性或非周期性:周期性脉冲:按固定时间间隔重复出现(如时钟信号)。

非周期性脉冲:随机或单次出现(如触发信号、干扰脉冲)。

关键参数:脉冲幅度:信号跳变的电压或电流差值(如从 0V 到 5V,幅度为 5V)。

脉冲宽度:信号维持高电平(或有效状态)的时间。

周期:周期性脉冲中,两个相邻脉冲前沿(或后沿)的时间间隔。

占空比:脉冲宽度与周期的比值(如 50% 占空比表示高低电平时间相等)。

脉冲信号的常见形式

矩形脉冲:最典型的形式,前沿和后沿陡峭,高低电平持续时间明确(如数字电路中的 0 和 1 信号)。

尖脉冲:跳变后迅速恢复,脉冲宽度极短(如触发信号、脉冲激光)。

方波:一种特殊的矩形脉冲,占空比为 50%,常用于时钟信号(如 CPU 的时钟脉冲)。

应用场景

数字电路:作为信息载体,通过脉冲的有无、频率、相位等传递二进制数据(如计算机中的数据总线、控制信号)。

通信系统:用于脉冲调制(如脉冲编码调制 PCM),实现语音、图像等信号的数字化传输。

控制与测量:作为触发信号控制设备动作(如示波器的触发脉冲),或通过脉冲计数实现精确测量(如光电编码器的位置检测)。

雷达与超声:通过发射和接收脉冲信号实现目标探测(如雷达的测距、超声探伤)。

与连续信号的区别

连续信号(如正弦波):在时间上连续变化,无突然跳变。

脉冲信号:时间上不连续,存在明确的 “有 / 无” 状态切换,更适合数字化处理和快速响应场景。