Введение

Коэффициент заполнения периодического сигнала

Коэффициент заполнения или рабочий цикл — это доля одного периода, в течение которого сигнал или система находятся в активном состоянии. Коэффициент заполнения обычно выражается в процентах или в виде отношения. Период — это время, необходимое сигналу для завершения цикла включения и выключения. В виде формулы коэффициент заполнения (%) может быть выражен следующим образом:

В некоторых публикациях для обозначения коэффициента заполнения используется символ . Как отношение, коэффициент заполнения является безразмерной величиной и может быть представлен как десятичной дробью, так и в процентах. Альтернативный термин – коэффициент мощности.

Электротехника и электроника

В электронике рабочий цикл – это процентное отношение длительности импульса, или ширины импульса (PW), к полному периоду (T) сигнала. Обычно он используется для обозначения времени, в течение которого импульс находится в высоком состоянии (1). В цифровой электронике сигналы представлены в виде прямоугольных волн, состоящих из логических уровней 1 и 0. Логический уровень 1 обозначает наличие электрического импульса, а 0 – его отсутствие. Например, сигнал (10101010) имеет рабочий цикл 50%, поскольку импульс находится в высоком состоянии в течение 1/2 периода или в низком состоянии в течение 1/2 периода. Аналогично, для импульса (10001000) рабочий цикл составит 25%, так как импульс находится в высоком состоянии только в течение 1/4 периода и в низком – в течение 3/4 периода. Электродвигатели обычно работают с рабочим циклом менее 100%. Например, если двигатель работает в течение одной секунды из ста, или 1/100 времени, то его рабочий цикл составляет 1/100, или 1 процент. Модуляция ширины импульса (PWM) применяется в различных электронных схемах, например, для передачи энергии и регулирования напряжения. В электронной музыке музыкальные синтезаторы изменяют рабочий цикл своих звуковых генераторов для получения тонких изменений тембра. Эта техника также известна как модуляция ширины импульса. В индустрии печати и копирования спецификация рабочего цикла относится к заявленной производительности устройства, выраженной в количестве напечатанных страниц в месяц. В сварочном источнике питания максимальный рабочий цикл определяется как процент времени в течение 10 минут, в течение которого он может работать непрерывно без перегрева.

Биологические системы

Понятие рабочих циклов также используется для описания активности нейронов и мышечных волокон. Например, в нейронных цепях рабочий цикл конкретно определяет долю периода цикла, в течение которого нейрон остается активным.

Отношение между отметкой и пробелом

Соотношение длительности импульса к длительности паузы, или соотношение импульса к паузе, – это еще один термин для обозначения того же понятия, описывающий временное соотношение между двумя чередующимися периодами сигнала. Однако, в то время как рабочий цикл определяет отношение длительности одного периода к длительности всего цикла, соотношение длительности импульса к длительности паузы определяет отношение длительностей двух отдельных периодов:

где и – длительности двух чередующихся периодов.