Източници на електрически сигнали

Потенциалната разлика между две различни точки се нарича електрическо напрежение, което за краткост се нарича просто «напрежение», тъй като теорията на електрическите вериги се занимава предимно с електрически явления или процеси. Следователно, ако по някакъв начин се създадат две области, чиито потенциали се различават един от друг, тогава между тях ще се появи напрежение U = φ1 — φ2, където φ1 и φ2 са потенциалите на областите на устройството, в които поради консумацията на малко енергия се образуват електрически потенциали с неравностойни стойности …

Например сухата клетка съдържа различни химикали — въглища, цинк, агломерат и други. В резултат на химични реакции се изразходва енергия (в този случай химическа), но вместо това в елемента се появяват зони с различен брой електрони, което причинява неравни потенциали в онези части на елемента, където въглеродният прът и цинковата чаша са разположен.

Следователно има напрежение между проводниците от въглеродната пръчка и цинковата чаша. Това напрежение в отворените клеми на източника се нарича електромоторна сила (съкратено ЕМП).

По този начин ЕМП също е напрежение, но при доста определени условия. Електродвижещата сила се измерва в същите единици като напрежението, а именно във волта (V) или дробни единици-миливолта (mV), микроволта (μV), с 1 mV = 10-3 V и 1 μV = 10-6 В.

Терминът «ЕМП», който се е развил исторически, е строго погледнато неточен, тъй като ЕМП има измерението на напрежение, а не на сила изобщо, поради което наскоро беше изоставен, замествайки термините «вътрешно напрежение» (т.е. , напрежението, възбудено вътре в източника) или «референтно напрежение». Тъй като терминът «ЕМП» се използва в много книги и GOST не е отменен, в тази статия ще го използваме.

Следователно, електромоторната сила на източника (ЕМП) е потенциалната разлика, генерирана вътре в източника в резултат на изразходването на някои видове енергия.

Понякога се казва, че ЕМП в източника се формира от външни сили, които се разбират като влияния от неелектрическо естество. Така че в генераторите, инсталирани в промишлени електроцентрали, ЕМП се образува поради консумацията на механична енергия, например енергията на падаща вода, изгаряне на гориво и пр. Понастоящем слънчевите батерии стават все по -разпространени, при които светлинната енергия е преобразувани в електрическа енергия и др.

В комуникационните технологии, радиоелектрониката и други клонове на технологията електрическите напрежения се получават от специални електронни устройства, наречени генератори на сигнали, при който енергията на индустриалната електрическа мрежа се преобразува в различни напрежения, взети от изходните клеми. По този начин генераторите на сигнали консумират електрическа енергия от индустриалната мрежа и също така произвеждат напрежения от електрически тип, но с напълно различни параметри, които не могат да бъдат получени директно от мрежата.

Най -важната характеристика на всяко напрежение е неговата зависимост от времето. Общо взето генераторите създават напрежения, чиито стойности се променят с времето. Това означава, че във всеки момент напрежението на изходните клеми на генератора е различно. Такива напрежения се наричат ​​променливи, за разлика от константите, чиито стойности остават непроменени с промяната на времето.

Трябва да се помни, че е фундаментално невъзможно предаването на каквато и да е информация (реч, музика, телевизионни изображения, цифрови данни и т.н.) с постоянни напрежения и тъй като комуникационната техника е предназначена специално за предаване на информация, основното внимание ще бъде обърнато на отчитане на променящите се с течение на времето сигнали.

Напреженията във всеки момент от времето се наричат мигновено… Стойностите на моменталното напрежение обикновено са зависими от времето променливи и се обозначават с малки (малки букви) и (t) или, накратко, — и. Събирането на моментни стойности формира форма на вълна. Например, ако в интервала от t = 0 до t = t1 напреженията се увеличават пропорционално на времето, а в интервала от t = t1 до t = t2 те намаляват по същия закон, тогава такива сигнали имат триъгълна форма .

Много важни в комуникационните технологии са сигнали с квадратна вълна… За такива сигнали напрежението в интервала от t0 до t1 е равно на нула, в момента t1 рязко се покачва до максималната стойност, в интервала от t1 до t2 остава непроменено, в момента t2 рязко намалява до нула и т.н.

Електрическите сигнали се делят на периодични и непериодични. Периодичните сигнали се наричат ​​сигнали, чиито моментни стойности се повтарят след същото време, наречени период Т. Непериодичните сигнали се появяват само веднъж и не се повтарят повече. Законите, регулиращи периодичните и непериодичните сигнали, са много различни.

Ориз. 1

Ориз. 2

Ориз. 3

Много от тях, като са напълно правилни за периодичните сигнали, се оказват напълно несправедливи за непериодичните и обратно. Изучаването на непериодични сигнали изисква много по-сложен математически апарат, отколкото за изследване на периодични.

Много важни са правоъгълните сигнали с паузи между импулсите или, както се наричат, „изблици“ (от понятието „изпращане на сигнали“). Такива сигнали се характеризират с работен цикъл, т.е. съотношението на времето на периода Т към времето на изпращане на ti:

Например, ако времето на пауза е равно на времето на импулса, тоест изпращането става в рамките на половината период, тогава работният цикъл

и ако времето за изпращане е една десета от периода, тогава

За визуално наблюдение на формата на вълната на напрежението се извикват измервателни уреди осцилоскопи… На екрана на осцилоскопа електронният лъч проследява крива на напрежението, което се подава към входните клеми на осцилоскопа.

Когато осцилоскопът е нормално включен, кривите на екрана му се получават като функция на времето, тоест лъчът проследява изображения, подобни на тези, показани на фиг. 1, а — 2, б. Ако в една електронно-лъчева тръба има устройства, които създават два лъча и по този начин позволяват да се наблюдават две изображения наведнъж, тогава такива осцилоскопи се наричат ​​двулъчеви осцилоскопи.

Двулъчевите осцилоскопи имат две двойки входни клеми, наречени входове на канал 1 и канал 2. Двулъчевите осцилоскопи са много по-съвършени от еднолъчевите осцилоскопи: те могат да се използват за визуално сравнение на процесите в две различни устройства, на входните и изходните терминали на едно устройство, както и за извършване на редица много интересни експерименти.

Ориз. 4

Осцилоскопът е най -модерният измервателен уред, използван в електронното инженерство, с негова помощ можете да определяте формата на сигналите, да измервате напрежения, честоти, фазови отмествания, да наблюдавате спектрите, да сравнявате процесите в различни схеми, а също така да извършвате редица измервания и изследвания , които ще бъдат обсъдени в следващите раздели.

Разликата между най -голямата и най -малката моментна стойност се нарича люлеещо напрежение Нагоре (главна буква показва, че се описва константа във времевата стойност, а индексът «p» означава думата «диапазон». Може да се използва и означението Ue).По този начин на екрана на осцилоскопа наблюдателят вижда формата на изследваното напрежение и неговия обхват.

Например, на фиг. 4, а показва крива на синусоидално напрежение, на фиг. 4, b — полувълна, на фиг. 4, c — пълно вълна, на фиг. 4, d — сложна форма.

Ако кривата е симетрична около хоризонталната ос, както на фиг. 3, a, тогава половината от обхвата се нарича максимална стойност и се обозначава с Um. Ако кривата е едностранна, тоест всички моментни стойности имат един и същ знак, например положителен, тогава замахът е равен на максималната стойност, в този случай Um = нагоре (виж фиг. 3, а, 3, b, 4. b, 4, c). Така в комуникационното инженерство основните характеристики на напреженията са: период, форма, обхват; при всякакви експерименти, изчисления, изследвания човек трябва преди всичко да има представа за тези стойности.