Elektriliste signaalide allikad

Kahe erineva punkti potentsiaali erinevust nimetatakse elektripingeks, mida lühiduse mõttes nimetatakse lihtsalt "pingeks", kuna elektriahelate teooria käsitleb peamiselt elektrilisi nähtusi või protsesse. Seega, kui tekib kuidagi kaks piirkonda, mille potentsiaalid erinevad üksteisest, siis tekib nende vahele pinge U = φ1 — φ2, kus φ1 ja φ2 on seadme piirkondade potentsiaalid, milles vähese tarbimise tõttu moodustuvad ebavõrdsete väärtustega energiaelektrilised potentsiaalid...

Näiteks sisaldab kuivelement mitmesuguseid kemikaale - kivisütt, tsinki, aglomeraati ja muud. Keemiliste reaktsioonide tulemusena kulub energia (antud juhul keemiline), kuid selle asemel tekivad elemendis erineva elektronide arvuga alad, mis põhjustab ebavõrdseid potentsiaale elemendi nendes osades, kus asuvad süsinikvarras ja tsinktops. .

Seetõttu on süsinikvarda ja tsinktopsi juhtmete vahel pinge. Seda pinget allika avatud klemmidel nimetatakse elektromotoorjõuks (lühendatult EMF).

Seega on EMF ka pinge, kuid üsna teatud tingimustel. Elektromotoorjõudu mõõdetakse pingega samades ühikutes, nimelt voltides (V) või murdosades - millivoltides (mV), mikrovoltides (μV), 1 mV = 10-3 V ja 1 μV = 10-6 V.

Ajalooliselt välja kujunenud mõiste «EMF» on rangelt võttes ebatäpne, kuna EMF-il on pinge, mitte üldse jõu mõõde, mistõttu on sellest hiljuti loobutud, asendades mõisted «sisepinge» (st. pinge, ergastatakse allika sees) või «võrdluspinge». Kuna mõistet «EMF» kasutatakse paljudes raamatutes ja GOST-i pole tühistatud, kasutame seda selles artiklis.

Seetõttu on allika elektromotoorjõud (EMF) potentsiaalide erinevus, mis tekib allika sees teatud tüüpi energia tarbimise tulemusena.

Mõnikord öeldakse, et allika EMF-i moodustavad välised jõud, mida mõistetakse mitteelektrilise iseloomuga mõjudena. Niisiis tekib tööstuslikesse elektrijaamadesse paigaldatud generaatorites EMF mehaanilise energia tarbimise tõttu, näiteks langeva vee energia, põleva kütuse jne energia tõttu. Praegu on üha levinumad päikesepatareid, milles muundatakse valgusenergiat. elektrienergiasse jne.

Sidetehnikas, raadioelektroonikas ja teistes tehnikaharudes saadakse elektripingeid spetsiaalsetest elektroonikaseadmetest nn signaali generaatorid, milles tööstusliku elektrivõrgu energia muundatakse väljundklemmidest võetud erinevateks pingeteks.Nii tarbivad signaaligeneraatorid tööstusvõrgust elektrienergiat ja toodavad ka elektrilist tüüpi, kuid täiesti erinevate parameetritega pingeid, mida otse võrgust ei saa.

Iga pinge kõige olulisem omadus on selle sõltuvus ajast. Üldiselt toodavad generaatorid pingeid, mille väärtused aja jooksul muutuvad. See tähendab, et igal hetkel on generaatori väljundklemmide pinge erinev. Erinevalt konstantidest nimetatakse selliseid pingeid muutujateks, mille väärtused jäävad aja jooksul muutumatuks.

Tuleb meeles pidada, et konstantse pingega on põhimõtteliselt võimatu edastada igasugust teavet (kõnet, muusikat, telepilte, digitaalseid andmeid jne) ja kuna sidetehnika on loodud spetsiaalselt teabe edastamiseks, pööratakse põhitähelepanu sellele. ajas muutuvate signaalide arvessevõtmiseks.

Pingeid mis tahes ajahetkel nimetatakse hetkelisteks... Hetkepinge väärtused on tavaliselt ajast sõltuvad muutujad ja neid tähistatakse väiketähtedega (väiketähtedega) ja (t) või lühidalt — ja. Hetkeväärtuste liitmine ​moodustab lainekuju. Näiteks kui vahemikus t = 0 kuni t = t1 pinged kasvavad võrdeliselt ajaga ja vahemikus t = t1 kuni t = t2 langevad sama seaduse järgi, siis on sellised signaalid kolmnurkse kujuga. .

Need on kommunikatsioonitehnoloogias väga olulised ruutlaine signaalid… Selliste signaalide puhul on pinge vahemikus t0 kuni t1 võrdne nulliga, hetkel t1 tõuseb järsult maksimumväärtuseni, vahemikus t1 kuni t2 jääb see muutumatuks, hetkel t2 väheneb järsult nullini, jne.

Elektrilised signaalid jagunevad perioodilisteks ja mitteperioodilisteks. Perioodilisi signaale nimetatakse signaalideks, mille hetkväärtused korduvad sama aja pärast, nimetatakse perioodiks T. Mitteperioodilised signaalid ilmuvad ainult üks kord ja enam ei kordu. Perioodilisi ja mitteperioodilisi signaale reguleerivad seadused on väga erinevad.

Riis. 1

Riis. 2

Riis. 3

Paljud neist, olles perioodiliste signaalide jaoks täiesti õiged, osutuvad mitteperioodiliste signaalide jaoks täiesti ebaõigeteks ja vastupidi. Mitteperioodiliste signaalide uurimine nõuab palju keerukamat matemaatilist aparaati kui perioodiliste signaalide uurimine.

Ristkülikukujulised signaalid impulsside vaheliste pausidega või, nagu neid nimetatakse, "pursked" (mõistest "signaalide saatmine") on väga olulised. Selliseid signaale iseloomustab töötsükkel, st. perioodi aja T ja saatmisaja ti suhe:

Näiteks kui pausiaeg on võrdne impulsi ajaga, see tähendab, et saatmine toimub poole perioodi jooksul, siis töötsükkel

ja kui saatmisaeg on kümnendik perioodist, siis

Pinge lainekuju visuaalseks jälgimiseks nimetatakse mõõteriistu ostsilloskoobideks... Ostsilloskoobi ekraanil jälgib elektronkiir pinge kõverat, mis on rakendatud ostsilloskoobi sisendklemmidele.

Kui ostsilloskoop on tavaliselt sisse lülitatud, saadakse selle ekraanil olevad kõverad aja funktsioonina, st kiirte jälgimise kujutised, mis on sarnased joonisel fig. 1, a — 2, b.Kui ühes elektronkiire torus on seadmed, mis tekitavad kaks kiirt ja võimaldavad seega vaadelda kahte pilti korraga, siis selliseid ostsilloskoope nimetatakse kahekiirelisteks ostsilloskoobideks.

Kahe valgusvihuga ostsilloskoobid on varustatud kahe paari sisendklemmidega, mida nimetatakse kanaliks 1 ja kanaliks 2. Kahe valgusvihuga ostsilloskoobid on palju arenenumad kui ühekiirelised ostsilloskoobid: nende abil saab visuaalselt võrrelda protsesse kahes erinevas seadmes sisendis. ja ühe seadme väljundklemmid, samuti teha mitmeid väga huvitavaid katseid.

Riis. 4

Ostsilloskoop on moodsaim elektroonikas kasutatav mõõteseade, mille abil saab määrata signaalide kuju, mõõta pingeid, sagedusi, faasinihkeid, vaadelda spektreid, võrrelda protsesse erinevates vooluahelates ning teha ka mitmeid mõõtmisi ja uuringuid. , mida arutatakse järgmistes osades.

Suurima ja väikseima hetkväärtuse erinevust nimetatakse pöördepingeks Up (suurtäht näitab, et kirjeldatakse konstanti ajaväärtuses ja alaindeks «p» tähistab sõna «vahemik». Tähistus Ue võib samuti kasutada). seega näeb vaatleja ostsilloskoobi ekraanil uuritava pinge kuju ja selle ulatust.

Näiteks joonisel fig. 4a kujutab siinuskujulist pingekõverat joonisel fig. 4, b - poollaine, joonisel fig. 4, c - täislaine, joonisel fig. 4, d — kompleksvorm.

Kui kõver on sümmeetriline horisontaaltelje suhtes, nagu joonisel fig. 3, a, siis pool vahemikust nimetatakse maksimaalseks väärtuseks ja seda tähistatakse Um.Kui kõver on ühepoolne, see tähendab, et kõigil hetkeväärtustel on sama märk, näiteks positiivne, siis on kõikumine võrdne maksimaalse väärtusega, antud juhul Um = üles (vt joonis 3, a, 3, b, 4. b, 4, c). Seega on kommunikatsioonitehnikas pingete põhiomadused: periood, kuju, vahemik; mis tahes katsetes, arvutustes, uuringutes peab kõigepealt olema nendest väärtustest ettekujutus.