Kilder til elektriske signaler

Potentialforskellen mellem to forskellige punkter kaldes en elektrisk spænding, som for kortheds skyld blot kaldes "spænding", da teorien om elektriske kredsløb primært beskæftiger sig med elektriske fænomener eller processer. Derfor, hvis der på en eller anden måde skabes to områder, hvis potentialer adskiller sig fra hinanden, vil der opstå en spænding U = φ1 — φ2 mellem dem, hvor φ1 og φ2 er potentialerne for de områder af enheden, hvori på grund af forbruget af lidt energi elektriske potentialer med ulige værdier dannes...

For eksempel indeholder en tør celle forskellige kemikalier - kul, zink, agglomerat og andre. Som følge af kemiske reaktioner forbruges energi (i dette tilfælde kemikalie), men i stedet opstår der områder med forskelligt antal elektroner i grundstoffet, hvilket forårsager ulige potentialer i de dele af grundstoffet, hvor kulstaven og zinkkoppen er placeret. .

Derfor er der en spænding mellem ledningerne fra kulstangen og zinkkoppen. Denne spænding over kildens åbne terminaler kaldes elektromotorisk kraft (forkortet EMF).

EMF er således også en spænding, men under ganske bestemte forhold. Elektromotorisk kraft måles i de samme enheder som spænding, nemlig volt (V) eller fraktionsenheder - millivolt (mV), mikrovolt (μV), med 1 mV = 10-3 V og 1 μV = 10-6 V.

Udtrykket «EMF», som har udviklet sig historisk, er strengt taget unøjagtigt, da EMF har dimensionen spænding, slet ikke kraft, hvorfor det for nylig er blevet opgivet, og erstatter udtrykket «intern spænding» (dvs. spænding, exciteret inde i kilden) eller «referencespænding». Da udtrykket «EMF» bruges i mange bøger, og GOST ikke er blevet annulleret, vil vi bruge det i denne artikel.

Derfor er kildens elektromotoriske kraft (EMF) den potentielle forskel, der genereres inde i kilden som et resultat af forbruget af en eller anden type energi.

Nogle gange siges det, at EMF ved kilden er dannet af eksterne kræfter, der forstås som påvirkninger af ikke-elektrisk karakter. Så i generatorer installeret i industrielle kraftværker dannes EMF på grund af forbruget af mekanisk energi, for eksempel energien fra faldende vand, brændende brændstof osv. I øjeblikket bliver solcellebatterier mere almindelige, hvor lysenergi omdannes til elektrisk energi mv.

Inden for kommunikationsteknologi, radioelektronik og andre grene af teknologi opnås elektriske spændinger fra specielle elektroniske enheder kaldet signalgeneratorer, hvor energien fra det industrielle elektriske netværk omdannes til forskellige spændinger taget fra udgangsterminalerne.På den måde forbruger signalgeneratorer elektrisk energi fra det industrielle netværk og producerer også spændinger af en elektrisk type, men med helt andre parametre, som ikke kan hentes direkte fra netværket.

Den vigtigste egenskab ved enhver spænding er dens afhængighed af tid. Generelt producerer generatorer spændinger, hvis værdier ændres med tiden. Dette betyder, at spændingen på generatorens udgangsterminaler til enhver tid er anderledes. Sådanne spændinger kaldes variable i modsætning til konstanter, hvis værdier forbliver uændrede med tiden.

Det skal huskes, at det grundlæggende er umuligt at transmittere nogen information (tale, musik, tv-billeder, digitale data osv.) med konstante spændinger, og da kommunikationsteknikken er designet specifikt til transmission af information, vil hovedopmærksomheden være vendt for at tage højde for tidsvarierende signaler.

Spændinger på et hvilket som helst tidspunkt kaldes øjeblikkelige... Øjeblikkelige spændingsværdier er normalt tidsafhængige variabler og er angivet med små bogstaver (små bogstaver) og (t) eller kort sagt — og. Summen af ​​øjeblikkelige værdier ​danner en bølgeform. For eksempel, hvis spændingerne i intervallet fra t = 0 til t = t1 stiger i forhold til tiden, og i intervallet fra t = t1 til t = t2 falder de ifølge samme lov, så har sådanne signaler en trekantet form .

De er meget vigtige i kommunikationsteknologier firkantbølgesignaler… For sådanne signaler er spændingen i intervallet fra t0 til t1 lig med nul, i øjeblikket stiger t1 kraftigt til maksimumværdien, i intervallet fra t1 til t2 forbliver den uændret, i øjeblikket falder t2 skarpt til nul, etc.

Elektriske signaler er opdelt i periodiske og ikke-periodiske. Periodiske signaler kaldes signaler, hvis øjeblikkelige værdier gentages efter samme tid, kaldet periode T. Ikke-periodiske signaler vises kun én gang og gentages ikke igen. Lovene for periodiske og ikke-periodiske signaler er meget forskellige.

Ris. 1

Ris. 2

Ris. 3

Mange af dem, der er helt korrekte for periodiske signaler, viser sig at være helt forkerte for ikke-periodiske og omvendt. Studiet af ikke-periodiske signaler kræver et meget mere komplekst matematisk apparat end til studiet af periodiske.

Rektangulære signaler med pauser mellem impulser eller, som de kaldes, "bursts" (fra begrebet "sendesignaler") er meget vigtige. Sådanne signaler er karakteriseret ved en duty cycle, dvs. forholdet mellem periodetiden T og sendetiden ti:

For eksempel, hvis pausetiden er lig med pulstiden, dvs. afsendelsen sker inden for halvdelen af ​​perioden, så er arbejdscyklussen

og hvis sendetiden er en tiendedel af perioden, så

For visuelt at observere spændingens bølgeform kaldes måleinstrumenter oscilloskoper... På oscilloskopets skærm sporer elektronstrålen en kurve af spændingen, der påføres oscilloskopets indgangsterminaler.

Når oscilloskopet normalt er tændt, opnås kurverne på dets skærm som en funktion af tiden, det vil sige strålesporingsbilleder svarende til dem, der er vist i fig. 1, a — 2, b.Hvis der i et elektronstrålerør er enheder, der skaber to stråler og dermed tillader, at to billeder kan observeres på én gang, så kaldes sådanne oscilloskoper for dobbeltstråleoscilloskoper.

Dobbeltstråleoscilloskoper har to par indgangsterminaler, kaldet indgange for kanal 1 og kanal 2. Dobbeltstråleoscilloskoper er meget mere avancerede end enkeltstråleoscilloskoper: de kan bruges til visuelt at sammenligne processerne i to forskellige enheder ved indgangen og udgangsterminaler på en enhed, samt at udføre en række meget interessante eksperimenter.

Ris. 4

Oscilloskopet er den mest moderne måleenhed, der bruges i elektronisk teknik, med dens hjælp kan du bestemme formen på signaler, måle spændinger, frekvenser, faseforskydninger, observere spektre, sammenligne processer i forskellige kredsløb og også udføre en række målinger og forskning , som vil blive diskuteret i de følgende afsnit.

Forskellen mellem den største og den mindste øjebliksværdi kaldes svingspændingen Op (et stort bogstav angiver, at der beskrives en konstant i tidsværdien, og underskriften «p» står for ordet «område». Notationen Ue kan også bruges). Således ser observatøren på oscilloskopets skærm formen af ​​den undersøgte spænding og dens rækkevidde.

For eksempel i fig. 4a viser en sinusformet spændingskurve, i fig. 4, b — halvbølge, i fig. 4, c — fuld bølge, i fig. 4, d — kompleks form.

Hvis kurven er symmetrisk om den vandrette akse, som i fig. 3, a, så kaldes halvdelen af ​​området den maksimale værdi og betegnes med Um.Hvis kurven er ensidig, det vil sige, at alle øjeblikkelige værdier har samme fortegn, for eksempel positiv, så er svingningen lig med den maksimale værdi, i dette tilfælde Um = op (se fig. 3, a, 3, b, 4. b, 4, c). I kommunikationsteknik er hovedegenskaberne ved spændinger således: periode, form, rækkevidde; i alle eksperimenter, beregninger, undersøgelser skal man først og fremmest have en ide om disse værdier.