脉冲信号是什么意思及其产生原理

脉冲( Pulse)通常是指电子技术中经常运用的一种像脉搏似的短暂起伏的电冲击(电压或电流)。主要特性有波形，幅度，宽度和重复频率。脉冲是相对于连续信号在整个信号周期内短时间发生的信号小大部分信号周期内没有信号就像人的脉搏一样。脉冲用于同步、触发或控制测试中的多个測試设备。 脉冲还用于时钟生成或雷达测试。 为了描述一个脉冲并使其创建可重复，定义了一组参数。

在数字系统中，所有传输的信号都是通/断的，即只有两种电信号。这种电信号称为脉冲信号 (Pulse Signal)，是所有数字系统中的基本电信号。现在一般指数字信号它已经是个周期内有一半时间有信号。计算机内的信号就是脉冲信号，又叫数字信号。

脉冲信号是一种离散信号，形状多种多样，与普通模拟信号(如正弦波)相比，波形之间在Y轴不连续(波形与波形之间有明显的间隔)但具有一定的周期性是它的特点。最常见的脉冲波是矩形波(也就是方波)。脉冲信号可以用来表示信息，也可以用来作为载波，比如脉冲调制中的脉冲编码调制(PCM)，脉冲宽度调制(PWM)等等，还可以作为各种数字电路、高性能芯片的时钟信号。

在电子技术中，脉冲信号是按一定电压幅度，一定时间间隔连续发出。脉冲信号之间的时间间隔称为周期;而将在单位时间(如1秒)内所产生的脉冲个数称为频率。频率是描述周期性循环信号(包括脉冲信号)在单位时间内所出现的脉冲数量多少的计量名称;频率的标准计量单位是Hz(赫)。电脑中的系统时钟就是一个典型的频率相当精确和稳定的脉冲信号发生器。频率在数学表达式中用“f”表示，其相应的单位有：Hz(赫)、kHz(千赫)、MHz(兆赫)、GHz(吉赫)。其1GHz=1000MHz，1MHz=1000kHz，1kHz=1000Hz。计算脉冲信号周期的时间单位及相应的换算关系是：s(秒)、ms(毫秒)、μs(微秒)、ns(纳秒)，其中：1s=1000ms，1ms=1000μs，1μs=1000ns。

我们把脉冲信号由低电压跳变至高电压的脉冲信号边沿称做上升沿，把由高电压跳边至低电压的边沿称下降沿，有的资料上又叫前沿，后沿。把电压低的称做低电平，电压高的称做高电平

假设脉冲信号的周期为T，脉冲宽变为t1则有下面一些基本概念。

频率f：指一秒种内脉冲信号周期变化的次数，即f = 1 / T周期越小，频率越大。

有了频率这个概念，我们现在就来讨论一下从PLC输入端输入开关信号的最高频率问题。由上一章扫描及PLC的滞后知识可知，PLC的扫描周期主要由用户程序的长短所决定，假定其扫描周期为20ms，并考虑到输入滤波器的响应延迟为10ms，则PLC执行扫描周期为30ms。如果输入信号的变化小于30ms的话由扫描原理可知，PLC完全可能检测不到，也就是说输入信号的脉宽一定要大于30ms，这样，输入信号的频率就受到了限制。

我们假定输入信号是占空比为50%的脉冲信号，则其周期为T=2t1=60ms那么输入信号的频率不能大于1/60ms=16.6HZ。这对于按钮，普通开关等一般工业控制场合是完全可以的，但对于要求I/O响应速度高的实时控制场合就不能适应了。

对于要求高速响应的场合，不同厂家的PLC都在软件和硬件上采取了很多措施，提高I/O的响应速度。FX2N设计了高速计数模块，提供了X0～X7共8个高速输入端，其RC滤波器的时间仅为0.5us在软件方面采用I/O即时信息刷新方式，中断传送方式和能用指令修改的数字式滤波器等。因此可以处理的输入信号频率有了很大提高，可以达到20KHZ。

占空比：指脉冲宽度t1与周期T的比例百分比。为t1/T %。占空比的含义是脉冲所占据周期的空间，占空比越大，表示脉冲宽度越接近周期T，也表示脉冲信号的平均值越大。

正逻辑与负逻辑：脉冲信号只有两种状态：高电平和低电平，与数字电路的二种逻辑状态“1”和“0”相对应，但到底是高电平表示“1”还是低电平表示为“1”都可因人而设。如果设定高电平为“1”低电平为“0”则叫正逻辑，如果反过来，设定低电平为“1”高电平为“0”的时候，则为负逻辑。一般情况下，没有加以特殊说明，我们均采用正逻辑关系。

在实际电路中，高电平是几伏，低电平是几伏。没有严格的规定，例如在TTL电路中，高电平为3V左右，低电平为0.5V左右，而在CMOS电路中，高电平为3～18V或者7～15V，低电平为0V。

脉冲信号是指具有大幅度突变的短暂信号，通常包含高频成分和复杂波形。这种信号在许多领域都有应用，在无线电通信、控制工程和医学等方面具有重要意义。

1.脉冲信号是什么意思

脉冲信号是一种非周期性的信号，其波形特征主要表现为瞬间突变的形式。脉冲信号可以被视为一个狭窄的脉冲，它的时间长度非常短，但其振幅可以非常强大。由于脉冲信号具有高频成分和复杂波形，可以用来传输信息、控制系统以及进行科学研究。

2.脉冲信号产生原理

脉冲信号的产生方式多种多样。最简单的方式是利用开关元件对电压进行突然转换，从而得到一个突变的电压信号。另外，脉冲信号也可以通过放电、震荡器、数字脉冲发生器等手段进行产生。其中，数字脉冲发生器可以产生非常精确的、可控制的脉冲信号，是很多科学实验、计算机系统和数据传输中必不可少的设备。

3.脉冲信号的作用

脉冲信号在各个领域都有广泛的应用。在通信系统中，脉冲信号被用于数字通信、雷达系统等;在医学领域，脉冲信号则可用于医疗诊断、治疗和研究;在化学和生物学中，脉冲信号常用于检测分子动力学、分析反应过程等;在自动控制中，脉冲信号经常被用于控制电机、气动和液压系统等。总之，由于脉冲信号具有幅度大、带宽宽、时间短等特点，在现代科技中具有十分重要的地位。