Kilder til elektriske signaler
Potensialforskjellen mellom to forskjellige punkter kalles en elektrisk spenning, som for korthets skyld ganske enkelt kalles "spenning", siden teorien om elektriske kretser først og fremst er opptatt av elektriske fenomener eller prosesser. Derfor, hvis to regioner hvis potensialer avviker fra hverandre på en eller annen måte opprettes, vil en spenning U = φ1 — φ2 vises mellom dem, der φ1 og φ2 er potensialene til områdene til enheten der, på grunn av forbruket av lite energi elektriske potensialer med ulik verdi dannes ...
For eksempel inneholder en tørr celle forskjellige kjemikalier - kull, sink, agglomerat og andre. Som et resultat av kjemiske reaksjoner forbrukes energi (i dette tilfellet kjemisk), men i stedet oppstår områder med forskjellig antall elektroner i grunnstoffet, noe som forårsaker ulik potensial i de delene av grunnstoffet hvor karbonstaven og sinkkoppen er plassert .
Derfor er det en spenning mellom ledningene fra karbonstangen og sinkkoppen. Denne spenningen over de åpne terminalene til kilden kalles elektromotorisk kraft (forkortet EMF).
Dermed er EMF også en spenning, men under ganske visse forhold. Elektromotorisk kraft måles i de samme enhetene som spenning, nemlig volt (V) eller brøkenheter - millivolt (mV), mikrovolt (μV), med 1 mV = 10-3 V og 1 μV = 10-6 V.
Begrepet «EMF», som har utviklet seg historisk, er strengt tatt unøyaktig, siden EMF har dimensjonen spenning, ikke kraft i det hele tatt, som er grunnen til at den nylig har blitt forlatt, og erstatter begrepene «intern spenning» (dvs. spenning, eksitert inne i kilden) eller «referansespenning». Siden begrepet «EMF» brukes i mange bøker og GOST ikke er kansellert, vil vi bruke det i denne artikkelen.
Derfor er kildens elektromotoriske kraft (EMF) potensialforskjellen som genereres inne i kilden som et resultat av forbruket av en eller annen type energi.
Noen ganger sies det at EMF ved kilden dannes av eksterne krefter, som forstås som påvirkninger av ikke-elektrisk karakter. Så, i generatorer installert i industrielle kraftverk, dannes EMF på grunn av forbruket av mekanisk energi, for eksempel energien til fallende vann, brennende drivstoff, etc. For tiden blir solcellebatterier mer vanlig, der lysenergi konverteres til elektrisk energi og så videre.
I kommunikasjonsteknologi, radioelektronikk og andre grener av teknologi, hentes elektriske spenninger fra spesielle elektroniske enheter kalt signalgeneratorer, der energien til det industrielle elektriske nettverket omdannes til forskjellige spenninger hentet fra utgangsterminalene.På denne måten forbruker signalgeneratorer elektrisk energi fra industrinettet og produserer også spenninger av elektrisk type, men med helt andre parametere, som ikke kan hentes direkte fra nettet.
Den viktigste egenskapen til enhver spenning er dens avhengighet av tid. Generelt produserer generatorer spenninger hvis verdier endres med tiden. Dette betyr at spenningen på utgangsterminalene til generatoren til enhver tid er forskjellig. Slike spenninger kalles variabler, i motsetning til konstanter, hvis verdier forblir uendret over tid.
Det må huskes at det er fundamentalt umulig å overføre informasjon (tale, musikk, TV-bilder, digitale data, etc.) med konstante spenninger, og siden kommunikasjonsteknikken er designet spesielt for overføring av informasjon, vil hovedoppmerksomheten være vendt for å ta hensyn til tidsvarierende signaler.
Spenninger til enhver tid kalles øyeblikkelig... Øyeblikkelige spenningsverdier er vanligvis tidsavhengige variabler og er merket med små bokstaver (små bokstaver) og (t) eller, for kort, - og. Summen av øyeblikksverdier danner en bølgeform. For eksempel, hvis i intervallet fra t = 0 til t = t1 øker spenningene proporsjonalt med tiden, og i intervallet fra t = t1 til t = t2 avtar de i henhold til samme lov, så har slike signaler en trekantet form .
De er svært viktige innen kommunikasjonsteknologi firkantbølgesignaler… For slike signaler er spenningen i intervallet fra t0 til t1 lik null, i øyeblikket stiger t1 kraftig til maksimalverdien, i intervallet fra t1 til t2 forblir den uendret, i øyeblikket synker t2 kraftig til null, etc.
Elektriske signaler er delt inn i periodiske og ikke-periodiske. Periodiske signaler kalles signaler hvis øyeblikkelige verdier gjentas etter samme tid, kalt periode T. Ikke-periodiske signaler vises bare én gang og gjentas ikke igjen. Lovene som styrer periodiske og ikke-periodiske signaler er svært forskjellige.
Ris. 1
Ris. 2
Ris. 3
Mange av dem, som er helt korrekte for periodiske signaler, viser seg å være helt feil for ikke-periodiske og omvendt. Studiet av ikke-periodiske signaler krever et mye mer komplekst matematisk apparat enn for studiet av periodiske.
Rektangulære signaler med pauser mellom pulser eller, som de kalles, "bursts" (fra begrepet "sende signaler") er veldig viktige. Slike signaler er preget av en driftssyklus, dvs. forholdet mellom periodetiden T og sendetiden ti:
For eksempel, hvis pausetiden er lik pulstiden, det vil si at sendingen skjer innen halvparten av perioden, deretter arbeidssyklusen
og hvis sendetiden er en tiendedel av perioden, da
For å visuelt observere bølgeformen til spenningen, kalles måleinstrumenter oscilloskop... På skjermen til oscilloskopet sporer elektronstrålen en kurve av spenningen som påføres inngangsterminalene til oscilloskopet.
Når oscilloskopet er normalt slått på, oppnås kurvene på skjermen som en funksjon av tiden, det vil si strålesporingsbilder som ligner de som er vist i fig. 1, a — 2, b.Hvis det i ett elektronstrålerør er enheter som lager to stråler og dermed lar to bilder observeres samtidig, så kalles slike oscilloskop dobbeltstråleoscilloskop.
Dobbeltstråleoscilloskop har to par inngangsterminaler, kalt innganger for kanal 1 og kanal 2. Tostråleoscilloskoper er mye mer avanserte enn enkeltstråleoscilloskoper: de kan brukes til å visuelt sammenligne prosessene i to forskjellige enheter, ved inngangen og utgangsterminaler til en enhet, samt å utføre en rekke veldig interessante eksperimenter.
Ris. 4
Oscilloskopet er den mest moderne måleenheten som brukes i elektronisk teknikk, med dens hjelp kan du bestemme formen på signaler, måle spenninger, frekvenser, faseskift, observere spektre, sammenligne prosesser i forskjellige kretser, og også utføre en rekke målinger og forskning , som vil bli diskutert i de følgende avsnittene.
Forskjellen mellom den største og den minste øyeblikksverdien kalles svingspenningen Opp (en stor bokstav indikerer at en konstant i tidsverdien beskrives, og underskriften «p» står for ordet «område». Notasjonen Ue kan også brukes). Derfor ser observatøren på skjermen til oscilloskopet formen på den undersøkte spenningen og dens rekkevidde.
For eksempel, i fig. 4a viser en sinusformet spenningskurve, i fig. 4, b — halvbølge, i fig. 4, c — full bølge, i fig. 4, d — kompleks form.
Hvis kurven er symmetrisk om den horisontale aksen, som i fig. 3, a, så kalles halvparten av området maksimumsverdien og betegnes med Um.Hvis kurven er ensidig, det vil si at alle øyeblikksverdier har samme fortegn, for eksempel positivt, så er svingningen lik maksimalverdien, i dette tilfellet Um = opp (se fig. 3, a, 3, b, 4. b, 4, c). Således, i kommunikasjonsteknikk, er hovedkarakteristikkene til spenninger: periode, form, rekkevidde; i alle eksperimenter, beregninger, studier, må man først og fremst ha en ide om disse verdiene.