Elektrinių signalų šaltiniai

Potencialų skirtumas tarp dviejų skirtingų taškų vadinamas elektros įtampa, kuri trumpai vadinama tiesiog „įtampa“, nes elektros grandinių teorija visų pirma susijusi su elektros reiškiniais ar procesais. Todėl, jei kažkaip sukuriami du regionai, kurių potencialai skiriasi vienas nuo kito, tada tarp jų atsiras įtampa U = φ1 — φ2, kur φ1 ir φ2 yra įrenginio sričių, kuriose dėl sunaudojamo mažai energijos. susidaro nevienodų verčių energetiniai elektriniai potencialai...

Pavyzdžiui, sausoje kameroje yra įvairių cheminių medžiagų - anglies, cinko, aglomerato ir kt. Dėl cheminių reakcijų energija (šiuo atveju cheminė) eikvojama, tačiau vietoj to elemente atsiranda sritys su skirtingu elektronų skaičiumi, todėl tose elemento dalyse, kur yra anglies strypas ir cinko taurė, atsiranda nevienodų potencialų. .

Todėl tarp anglies strypo ir cinko puodelio laidų yra įtampa. Ši įtampa atviruose šaltinio gnybtuose vadinama elektrovaros jėga (sutrumpintai EMF).

Taigi, EMF taip pat yra įtampa, tačiau gana tam tikromis sąlygomis. Elektrovaros jėga matuojama tais pačiais vienetais kaip ir įtampa, ty voltais (V) arba trupmeniniais vienetais - milivoltais (mV), mikrovoltais (μV), kai 1 mV = 10-3 V ir 1 μV = 10-6 V.

Istoriškai susiformavęs terminas „EMF“ yra griežtai tariant netikslus, nes EML turi įtampos, o ne jėgos matmenis, todėl pastaruoju metu jo buvo atsisakyta, pakeičiant terminus „vidinė įtampa“ (t. y. įtampa, sužadinta šaltinio viduje) arba „atskaitos įtampa“. Kadangi terminas „EMF“ vartojamas daugelyje knygų ir GOST nebuvo atšauktas, mes jį naudosime šiame straipsnyje.

Todėl šaltinio elektrovaros jėga (EMF) yra potencialų skirtumas, susidarantis šaltinio viduje dėl tam tikros rūšies energijos suvartojimo.

Kartais sakoma, kad EML šaltinyje formuoja išorinės jėgos, kurios suprantamos kaip neelektrinio pobūdžio įtaka. Taigi pramoninėse elektrinėse įrengtuose generatoriuose EML susidaro dėl mechaninės energijos suvartojimo, pavyzdžiui, krintančio vandens energijos, degančio kuro ir pan. Šiuo metu vis labiau populiarėja saulės baterijos, kuriose paverčiama šviesos energija. į elektros energiją ir kt.

Ryšių technikoje, radijo elektronikoje ir kitose technikos šakose elektros įtampa gaunama iš specialių elektroninių prietaisų, vadinamų signalų generatoriai, kuriame pramoninio elektros tinklo energija paverčiama skirtingomis įtampomis, paimtomis iš išėjimo gnybtų.Tokiu būdu signalų generatoriai suvartoja elektros energiją iš pramoninio tinklo, taip pat gamina elektros tipo, bet visiškai kitokių parametrų įtampas, kurių negalima gauti tiesiogiai iš tinklo.

Svarbiausia bet kokios įtampos charakteristika yra jos priklausomybė nuo laiko. Apskritai generatoriai gamina įtampą, kurios vertės keičiasi laikui bėgant. Tai reiškia, kad bet kuriuo momentu įtampa generatoriaus išėjimo gnybtuose skiriasi. Tokios įtampos vadinamos kintamaisiais, priešingai nei konstantos, kurių reikšmės laikui bėgant nesikeičia.

Reikia atsiminti, kad iš esmės neįmanoma perduoti jokios informacijos (kalbos, muzikos, televizijos vaizdų, skaitmeninių duomenų ir kt.) esant pastovioms įtampoms, o kadangi komunikacijos technika sukurta būtent informacijos perdavimui, pagrindinis dėmesys bus skiriamas atsižvelgė į laikui bėgant kintančius signalus.

Įtampos bet kuriuo laiko momentu vadinamos momentinėmis... Momentinės įtampos vertės paprastai yra nuo laiko priklausomi kintamieji ir žymimos mažosiomis raidėmis (mažosiomis raidėmis) ir (t) arba, trumpai tariant, — ir. Momentinių verčių suma. sudaro bangos formą. Pavyzdžiui, jei intervale nuo t = 0 iki t = t1 įtampos didėja proporcingai laikui, o intervale nuo t = t1 iki t = t2 jos mažėja pagal tą patį dėsnį, tai tokie signalai turi trikampio formą. .

Jie labai svarbūs komunikacijos technologijose kvadratinės bangos signalai… Tokiems signalams įtampa intervale nuo t0 iki t1 lygi nuliui, momentu t1 staigiai pakyla iki didžiausios vertės, intervale nuo t1 iki t2 išlieka nepakitusi, momentu t2 smarkiai sumažėja iki nulio, ir tt

Elektriniai signalai skirstomi į periodinius ir neperiodinius. Periodiniais signalais vadinami signalai, kurių momentinės reikšmės pasikartoja po to paties laiko, vadinami periodu T. Neperiodiniai signalai pasirodo tik vieną kartą ir daugiau nesikartoja. Periodinius ir neperiodinius signalus reglamentuojantys dėsniai labai skiriasi.

Ryžiai. 1

Ryžiai. 2

Ryžiai. 3

Daugelis jų, būdami visiškai teisingi periodiniams signalams, pasirodo esantys visiškai neteisingi neperiodiniams ir atvirkščiai. Neperiodiniams signalams tirti reikalingas daug sudėtingesnis matematinis aparatas nei periodiniams.

Labai svarbūs yra stačiakampiai signalai su pauzėmis tarp impulsų arba, kaip jie vadinami, „sprūdžiais“ (iš „signalų siuntimo“ sąvokos). Tokiems signalams būdingas darbo ciklas, t.y. laikotarpio laiko T ir siuntimo laiko ti santykis:

Pavyzdžiui, jei pauzės laikas yra lygus impulso laikui, tai yra, siuntimas įvyksta per pusę laikotarpio, tada darbo ciklas

ir jei siuntimo laikas yra viena dešimtoji laikotarpio, tada

Norint vizualiai stebėti įtampos bangos formą, matavimo prietaisai vadinami osciloskopais... Osciloskopo ekrane elektronų pluoštas nubrėžia įtampos kreivę, kuri yra nukreipta į osciloskopo įvesties gnybtus.

Kai osciloskopas yra įprastai įjungtas, jo ekrano kreivės gaunamos kaip laiko funkcija, ty spindulio sekimo vaizdai, panašūs į tuos, kurie parodyta fig. 1, a - 2, b.Jei viename elektronų pluošto vamzdyje yra įrenginiai, kurie sukuria du pluoštus ir taip leidžia vienu metu stebėti du vaizdus, ​​tai tokie osciloskopai vadinami dvigubo pluošto osciloskopais.

Dviejų spindulių osciloskopai turi dvi poras įvesties gnybtų, vadinamų kanalo 1 ir kanalo 2 įėjimais. Dviejų spindulių osciloskopai yra daug pažangesni nei vieno pluošto osciloskopai: juos galima naudoti norint vizualiai palyginti procesus dviejuose skirtinguose įrenginiuose, prie įėjimo. ir vieno įrenginio išvesties gnybtus, taip pat atlikti daugybę labai įdomių eksperimentų.

Ryžiai. 4

Osciloskopas – moderniausias elektroninėje inžinerijoje naudojamas matavimo prietaisas, kurio pagalba galima nustatyti signalų formą, matuoti įtampas, dažnius, fazių poslinkius, stebėti spektrus, lyginti procesus įvairiose grandinėse, taip pat atlikti daugybę matavimų ir tyrimų. , kuris bus aptartas tolesniuose skyriuose.

Skirtumas tarp didžiausios ir mažiausios momentinės reikšmės vadinamas svyravimo įtampa Up (didžioji raidė reiškia, kad aprašoma laiko reikšmės konstanta, o apatinis indeksas «p» reiškia žodį «diapazonas». Žymėjimas Ue gali taip pat gali būti naudojamas). taigi osciloskopo ekrane stebėtojas mato tiriamos įtampos formą ir jos diapazoną.

Pavyzdžiui, Fig. 4a parodyta sinusinės įtampos kreivė, Fig. 4, b - pusė bangos, pav. 4, c - visa banga, pav. 4, d — kompleksinė forma.

Jei kreivė yra simetriška horizontalios ašies atžvilgiu, kaip parodyta fig. 3, a, tada pusė diapazono vadinama didžiausia verte ir žymima Um.Jei kreivė yra vienpusė, tai yra, visos momentinės reikšmės turi tą patį ženklą, pavyzdžiui, teigiamą, tada posūkis yra lygus didžiausiai vertei, šiuo atveju Um = aukštyn (žr. 3 pav., a, 3, b, 4. b, 4, c). Taigi komunikacijos inžinerijoje pagrindinės įtampų charakteristikos yra: periodas, forma, diapazonas; atliekant bet kokius eksperimentus, skaičiavimus, tyrimus, pirmiausia reikia suprasti šias vertes.