Рабочий цикл - Duty cycle

Рабочий цикл определяется как отношение длительности импульса или ширины импульса () и период () прямоугольной формы волны
Спектр в зависимости от рабочего цикла

А рабочий цикл или же цикл питания это доля одного период в котором активен сигнал или система.[1][2][3] Рабочий цикл обычно выражается в процентах или соотношении. Период - это время, которое требуется сигналу для включения и выключения цикл. В качестве формулы рабочий цикл (%) может быть выражен как:

[2]

Точно так же рабочий цикл (коэффициент) может быть выражен как:

куда это рабочий цикл, - ширина импульса (время активности импульса), а - полный период сигнала. Таким образом, рабочий цикл 60% означает, что сигнал присутствует 60% времени, но выключен 40% времени. «Время включения» для 60% рабочего цикла может составлять доли секунды, дня или даже недели, в зависимости от продолжительности периода.

Рабочие циклы могут использоваться для описания процента времени активного сигнала в электрическом устройстве, таком как выключатель питания в импульсный источник питания или увольнение потенциалы действия живой системой, такой как нейрон.[4][5]

В коэффициент заполнения для периодического сигнала выражает то же понятие, но обычно масштабируется максимум до единицы, а не до 100%.[6]

Рабочий цикл также можно обозначить как .[7]

Приложения

Электрика и электроника

В электронике рабочий цикл - это процентное отношение длительности импульса или ширины импульса (PW) к общему периоду (T) сигнала. Обычно он используется для обозначения длительности импульса, когда он высокий (1). В цифровой электронике используются сигналы прямоугольной формы, которые представлены логической 1 и логическим 0. Логическая 1 означает наличие электрического импульса, а 0 - отсутствие электрического импульса. Например, сигнал (10101010) имеет рабочий цикл 50%, потому что импульс остается высоким в течение 1/2 периода или низким в течение 1/2 периода. Точно так же для импульса (1000-1000) рабочий цикл будет 25%, потому что импульс остается высоким только в течение 1/4 периода и остается низким в течение 3/4 периода. Электродвигатели обычно используют рабочий цикл менее 100%. Например, если мотор работает в течение одной из 100 секунд или 1/100 времени, тогда его рабочий цикл составляет 1/100 или 1 процент.[8]

Широтно-импульсная модуляция (PWM) используется в различных электронных ситуациях, таких как подача питания и регулировка напряжения.

В электронной музыке музыка синтезаторы изменять рабочий цикл своих генераторов звуковой частоты, чтобы получить тонкий эффект на тона цвета. Этот метод известен как широтно-импульсная модуляция.

В индустрии принтеров / копировальных аппаратов спецификация рабочего цикла относится к номинальной пропускной способности (т. Е. Напечатанных страниц) устройства в месяц.

В источник питания для сварки максимальный рабочий цикл определяется как процент времени в течение 10-минутного периода, в течение которого он может работать непрерывно до перегрева.[9]

Биологические системы

Понятие рабочих циклов также используется для описания активности нейронов и мышечные волокна. В нейронные цепи например, рабочий цикл конкретно относится к части периода цикла, в течение которого нейрон остается активным.[5]

Поколение

Один из способов создания достаточно точных прямоугольная волна сигналы с 1 /п коэффициент заполнения, где п является целым числом, чтобы изменить рабочий цикл до тех пор, пока пth-гармонический значительно подавляется. Для сигналов звукового диапазона это можно сделать даже «на слух»; например, -40дБ уменьшение 3-й гармоники соответствует установке коэффициента заполнения на 1/3 с точностью до 1%, а снижение на -60 дБ соответствует точности 0,1%.[10]

Отношение отметки к пробелу

Отношение отметки к пробелу, или же отношение отметок к пространству, это еще один термин для той же концепции, чтобы описать временные отношения между двумя чередующимися периодами формы волны. Однако, в то время как рабочий цикл связывает продолжительность одного периода с продолжительностью всего цикла, соотношение между метками и пространством связывает длительности двух отдельных периодов:[11]

куда и - продолжительность двух чередующихся периодов.

Рекомендации

  1. ^ Барретт, Стивен Франк; Пак, Дэниел Дж. (2006). «Временная подсистема». Основы микроконтроллеров для инженеров и ученых. Издатели Морган и Клейпул. С. 51–64. ISBN  1-598-29058-4.
  2. ^ а б Кокс, Джеймс Ф .; Чартран, Лев (26 июня 2001 г.). «Несинусоидальные осцилляторы». Основы линейной электроники: интегральная и дискретная (2-е изд.). Cengage Learning. С. 511–584. ISBN  0-766-83018-7.
  3. ^ «Определение: рабочий цикл». Федеральный стандарт 1037C, «Телекоммуникации: Глоссарий телекоммуникационных терминов». Боулдер, Колорадо: Институт телекоммуникационных наук. 1996 г.. Получено 3 марта, 2011.
  4. ^ Браун, Мартин (1990). «Как работает импульсный источник питания». Практичная конструкция импульсного источника питания (серия Motorola для твердотельной электроники). Сан-Диего, Калифорния: Academic Press. С. 5–8. ISBN  0-121-37030-5.
  5. ^ а б Харрис-Уоррик, Рональд; Надь, Фредерик; Нусбаум, Майкл (1992). Харрис-Уоррик, Рональд; Мардер, Ева; Сильверстон, Алан; и другие. (ред.). Динамические биологические сети: стоматогастральная нервная система. Массачусетс: MIT Press. С. 87–139. ISBN  0-262-08214-4.
  6. ^ Рудольф Ф. Граф (1999). Современный словарь электроники. Elsevier Science. п. 225. ISBN  978-0-08-051198-6.
  7. ^ Сингх, М. Д. (2007-07-07). Силовая электроника. Тата Макгроу-Хилл Образование. ISBN  9780070583894.
  8. ^ «Электродвигатели». Дизайн машины. Получено 23 марта, 2011.
  9. ^ "Что означает термин рабочий цикл?". Сварочные системы ZENA, Inc.. Получено 23 марта, 2011.
  10. ^ Уильям М. Хартманн (1997). Сигналы, звук и ощущения. Springer Science & Business Media. п. 109. ISBN  978-1-56396-283-7.
  11. ^ «Цепь нестабильного таймера 555». Получено 19 сентября, 2020.