Källor för elektriska signaler

Potentialskillnaden mellan två olika punkter kallas en elektrisk spänning, som för korthetens skull helt enkelt kallas "spänning", eftersom teorin om elektriska kretsar i första hand handlar om elektriska fenomen eller processer. Därför, om två regioner vars potentialer skiljer sig från varandra på något sätt skapas, kommer en spänning U = φ1 — φ2 att uppstå mellan dem, där φ1 och φ2 är potentialerna för de regioner av enheten där, på grund av förbrukningen av lite energi elektriska potentialer med ojämna värden bildas...

Till exempel innehåller en torr cell olika kemikalier - kol, zink, agglomerat och andra. Som ett resultat av kemiska reaktioner förbrukas energi (i detta fall kemikalie), men istället uppstår områden med olika antal elektroner i grundämnet, vilket orsakar ojämna potentialer i de delar av grundämnet där kolstaven och zinkkoppen finns. .

Därför finns det en spänning mellan ledningarna från kolstaven och zinkkoppen. Denna spänning över källans öppna terminaler kallas elektromotorisk kraft (förkortat EMF).

Således är EMF också en spänning, men under ganska vissa förhållanden. Elektromotorisk kraft mäts i samma enheter som spänning, nämligen volt (V) eller fraktionsenheter - millivolt (mV), mikrovolt (μV), med 1 mV = 10-3 V och 1 μV = 10-6 V.

Termen «EMF», som har utvecklats historiskt, är strängt taget felaktig, eftersom EMF har dimensionen spänning, inte kraft alls, vilket är anledningen till att den nyligen har övergivits och ersatt termerna «intern spänning» (dvs. spänning, exciterad inuti källan) eller «referensspänning». Eftersom termen «EMF» används i många böcker och GOST inte har avbrutits, kommer vi att använda den i den här artikeln.

Därför är källans elektromotoriska kraft (EMF) potentialskillnaden som genereras inuti källan som ett resultat av förbrukningen av någon typ av energi.

Ibland sägs det att EMF vid källan bildas av yttre krafter, som förstås som influenser av icke-elektrisk natur. Så i generatorer installerade i industriella kraftverk bildas EMF på grund av förbrukningen av mekanisk energi, till exempel energin från fallande vatten, brinnande bränsle etc. För närvarande blir solbatterier vanligare, där ljusenergi omvandlas till elektrisk energi och så vidare.

Inom kommunikationsteknik, radioelektronik och andra teknikgrenar erhålls elektriska spänningar från speciella elektroniska enheter som kallas signalgeneratorer, där energin i det industriella elektriska nätverket omvandlas till olika spänningar som tas från utgångsterminalerna.På så sätt förbrukar signalgeneratorer elektrisk energi från industrinätet och producerar även spänningar av elektrisk typ, men med helt andra parametrar, som inte kan erhållas direkt från nätet.

Den viktigaste egenskapen hos någon spänning är dess beroende av tid. Generatorer producerar i allmänhet spänningar vars värden ändras med tiden. Detta betyder att spänningen vid generatorns utgångsterminaler är olika när som helst. Sådana spänningar kallas variabler, i motsats till konstanter, vars värden förblir oförändrade med tiden.

Man måste komma ihåg att det är i grunden omöjligt att överföra någon information (tal, musik, tv-bilder, digitala data, etc.) med konstanta spänningar, och eftersom kommunikationstekniken är utformad specifikt för överföring av information, kommer den huvudsakliga uppmärksamheten att vara för att ta hänsyn till tidsvarierande signaler.

Spänningar vid vilket ögonblick som helst kallas momentana... Momentana spänningsvärden är vanligtvis tidsberoende variabler och betecknas med gemener (små bokstäver) och (t) eller, för kort, — och. Summeringen av momentana värden ​bildar en vågform. Till exempel, om spänningarna i intervallet från t = 0 till t = t1 ökar i proportion till tiden, och i intervallet från t = t1 till t = t2 minskar de enligt samma lag, så har sådana signaler en triangulär form .

De är mycket viktiga inom kommunikationsteknik fyrkantsvågssignaler... För sådana signaler är spänningen i intervallet från t0 till t1 lika med noll, i ögonblicket t1 stiger kraftigt till maxvärdet, i intervallet från t1 till t2 förblir den oförändrad, i ögonblicket t2 minskar kraftigt till noll, etc.

Elektriska signaler är uppdelade i periodiska och icke-periodiska. Periodiska signaler kallas signaler vars momentana värden upprepas efter samma tid, kallad period T. Icke-periodiska signaler visas bara en gång och upprepas inte igen. Lagarna för periodiska och icke-periodiska signaler är mycket olika.

Ris. 1

Ris. 2

Ris. 3

Många av dem, som är helt korrekta för periodiska signaler, visar sig vara helt felaktiga för icke-periodiska och vice versa. Studiet av icke-periodiska signaler kräver en mycket mer komplex matematisk apparat än för studiet av periodiska.

Rektangulära signaler med pauser mellan pulser eller, som de kallas, "bursts" (från begreppet "sända signaler") är mycket viktiga. Sådana signaler kännetecknas av en arbetscykel, dvs. förhållandet mellan periodtiden T och sändningstiden ti:

Till exempel, om paustiden är lika med pulstiden, det vill säga sändningen sker inom halva perioden, då arbetscykeln

och om sändningstiden är en tiondel av perioden, då

För att visuellt observera spänningens vågform kallas mätinstrument för oscilloskop... På oscilloskopets skärm spårar elektronstrålen en kurva av spänningen som appliceras på oscilloskopets ingångsterminaler.

När oscilloskopet är normalt påslaget, erhålls kurvorna på dess skärm som en funktion av tiden, det vill säga strålspårningsbilder liknande de som visas i fig. 1, a — 2, b.Om det i ett elektronstrålerör finns enheter som skapar två strålar och därmed låter två bilder observeras på en gång, så kallas sådana oscilloskop för dubbelstråleoscilloskop.

Dubbelstråleoscilloskop har två par ingångsterminaler, kallade ingångar för kanal 1 och kanal 2. Dubbelstråleoscilloskop är mycket mer avancerade än enkelstråleoscilloskop: de kan användas för att visuellt jämföra processerna i två olika enheter, vid ingången och utgångsterminaler på en enhet, samt att utföra ett antal mycket intressanta experiment.

Ris. 4

Oscilloskopet är den modernaste mätanordningen som används inom elektronisk teknik, med dess hjälp kan du bestämma formen på signaler, mäta spänningar, frekvenser, fasförskjutningar, observera spektra, jämföra processer i olika kretsar och även utföra ett antal mätningar och forskning , som kommer att diskuteras i följande avsnitt.

Skillnaden mellan det största och det minsta momentana värdet kallas svängspänningen Upp (en stor bokstav indikerar att en konstant i tidsvärdet beskrivs, och underskriften «p» står för ordet «räckvidd». Notationen Ue kan också användas). På oscilloskopets skärm ser observatören alltså formen på den undersökta spänningen och dess räckvidd.

Till exempel, i FIG. 4a visar en sinusformad spänningskurva, i FIG. 4, b — halvvåg, i fig. 4, c — helvåg, i fig. 4, d — komplex form.

Om kurvan är symmetrisk kring den horisontella axeln, som i fig. 3, a, då kallas hälften av intervallet för maximivärdet och betecknas med Um.Om kurvan är ensidig, det vill säga alla momentana värden har samma tecken, till exempel positiv, är svängningen lika med maxvärdet, i detta fall Um = upp (se fig. 3, a, 3, b, 4. b, 4, c). Sålunda, inom kommunikationsteknik, är de viktigaste egenskaperna hos spänningar: period, form, räckvidd; i alla experiment, beräkningar, studier måste man först och främst ha en uppfattning om dessa värden.