Sähköisten signaalien lähteet

Kahden eri pisteen välistä potentiaalieroa kutsutaan sähköjännitteeksi, jota lyhennyksen vuoksi kutsutaan yksinkertaisesti "jännitteeksi", koska sähköpiirien teoria koskee ensisijaisesti sähköisiä ilmiöitä tai prosesseja. Siksi, jos jollakin tavalla luodaan kaksi aluetta, joiden potentiaalit eroavat toisistaan, niin niiden välille syntyy jännite U = φ1 — φ2, missä φ1 ja φ2 ovat niiden laitteen alueiden potentiaalit, joissa vähäisen kulutuksen vuoksi muodostuu eriarvoisia energiasähköpotentiaalia...

Esimerkiksi kuivakenno sisältää erilaisia ​​kemikaaleja - hiiltä, ​​sinkkiä, agglomeraattia ja muita. Kemiallisten reaktioiden seurauksena energiaa (tässä tapauksessa kemiallista) kuluu, mutta sen sijaan elementtiin ilmaantuu alueita, joissa on eri määrä elektroneja, mikä aiheuttaa epätasaisia ​​potentiaalia niissä elementin osissa, joissa hiilisauva ja sinkkikuppi sijaitsevat. .

Siksi hiilisauvan ja sinkkikupin johtojen välillä on jännite. Tätä jännitettä lähteen avoimissa liittimissä kutsutaan sähkömoottorivoimaksi (lyhenne EMF).

Siten EMF on myös jännite, mutta melko tietyissä olosuhteissa. Sähkömoottorivoima mitataan samoissa yksiköissä kuin jännite, nimittäin voltteina (V) tai murto-osina - millivolteina (mV), mikrovolteina (μV), 1 mV = 10-3 V ja 1 μV = 10-6 V.

Historiallisesti kehittynyt termi "EMF" on tarkalleen ottaen epätarkka, koska EMF:llä on jännitteen ulottuvuus, ei ollenkaan voimaa, minkä vuoksi se on hiljattain hylätty ja korvattu termillä "sisäinen jännite" (ts. jännite, viritetty lähteen sisällä) tai «viitejännite». Koska termiä «EMF» käytetään monissa kirjoissa ja GOST:ia ei ole peruutettu, käytämme sitä tässä artikkelissa.

Siksi lähteen sähkömotorinen voima (EMF) on potentiaaliero, joka syntyy lähteen sisällä jonkin tyyppisen energian kulutuksen seurauksena.

Joskus sanotaan, että EMF lähteellä muodostuu ulkoisista voimista, jotka ymmärretään ei-sähköisiksi vaikutuksiksi. Joten teollisuusvoimalaitoksiin asennetuissa generaattoreissa EMF muodostuu mekaanisen energian kulutuksen vuoksi, esimerkiksi putoavan veden, polttavan polttoaineen energian jne. Tällä hetkellä aurinkoparistot ovat yleistymässä, joissa valoenergiaa muunnetaan. sähköenergiaan jne.

Viestintätekniikassa, radioelektroniikassa ja muilla tekniikan aloilla sähköjännitteet saadaan erityisistä elektronisista laitteista ns signaaligeneraattorit, jossa teollisuuden sähköverkon energia muunnetaan erilaisiksi lähtöliittimistä otetuiksi jännitteiksi.Tällä tavalla signaaligeneraattorit kuluttavat sähköenergiaa teollisuusverkosta ja tuottavat myös sähkötyyppisiä, mutta täysin eri parametreillä olevia jännitteitä, joita ei voida saada suoraan verkosta.

Minkä tahansa jännitteen tärkein ominaisuus on sen riippuvuus ajasta. Yleensä generaattorit tuottavat jännitteitä, joiden arvot muuttuvat ajan myötä. Tämä tarkoittaa, että jännite generaattorin lähtöliittimissä on erilainen milloin tahansa. Tällaisia ​​jännitteitä kutsutaan muuttujiksi, toisin kuin vakioiksi, joiden arvot pysyvät muuttumattomina ajan myötä.

On muistettava, että on pohjimmiltaan mahdotonta välittää mitään tietoa (puhetta, musiikkia, televisiokuvia, digitaalista dataa jne.) vakiojännitteillä, ja koska viestintätekniikka on suunniteltu erityisesti tiedon siirtoon, päähuomio on ottaa huomioon ajassa vaihtelevat signaalit.

Millä tahansa ajanhetkellä olevia jännitteitä kutsutaan hetkellisiksi... Hetkelliset jännitteen arvot ovat yleensä ajasta riippuvia muuttujia ja niitä merkitään pienillä kirjaimilla (pienet kirjaimet) ja (t) tai lyhyesti — ja. Hetkiarvojen summa ​muodostaa aaltomuodon. Esimerkiksi, jos välillä t = 0 - t = t1 jännitteet kasvavat suhteessa aikaan ja välillä t = t1 arvoon t = t2 ne pienenevät saman lain mukaan, niin tällaiset signaalit ovat kolmion muotoisia. .

Ne ovat erittäin tärkeitä viestintätekniikassa neliöaaltosignaalit… Tällaisille signaaleille jännite välillä t0 - t1 on yhtä suuri kuin nolla, sillä hetkellä t1 nousee jyrkästi maksimiarvoon, välillä t1 - t2 se pysyy muuttumattomana, hetkellä t2 laskee jyrkästi nollaan, jne.

Sähköiset signaalit jaetaan jaksollisiin ja ei-jaksollisiin. Jaksollisia signaaleja kutsutaan signaaleiksi, joiden hetkelliset arvot toistuvat saman ajan kuluttua, kutsutaan jaksoksi T. Ei-jaksolliset signaalit ilmestyvät vain kerran eivätkä toistu uudelleen. Jaksottaisia ​​ja ei-jaksollisia signaaleja säätelevät lait ovat hyvin erilaisia.

Riisi. 1

Riisi. 2

Riisi. 3

Monet niistä, jotka ovat täysin oikeita jaksollisille signaaleille, osoittautuvat täysin vääriksi ei-jaksollisille signaaleille ja päinvastoin. Ei-jaksollisten signaalien tutkiminen vaatii paljon monimutkaisempaa matemaattista laitteistoa kuin jaksollisten signaalien tutkiminen.

Suorakaiteen muotoiset signaalit, joissa on taukoja pulssien välillä tai, kuten niitä kutsutaan, "purskeiksi" (käsitteestä "signaalien lähettäminen") ovat erittäin tärkeitä. Tällaisille signaaleille on tunnusomaista toimintajakso, ts. ajanjakson ajan T suhde lähetysaikaan ti:

Esimerkiksi jos taukoaika on yhtä suuri kuin pulssiaika, eli lähetys tapahtuu puolessa jakson sisällä, silloin käyttöjakso

ja jos lähetysaika on yksi kymmenesosa ajanjaksosta, niin

Jännitteen aaltomuodon visuaalista havainnointia varten mittauslaitteita kutsutaan oskilloskoopeiksi... Oskilloskoopin näytöllä elektronisäde seuraa jännitteen käyrää, joka syötetään oskilloskoopin tuloliittimiin.

Kun oskilloskooppi on normaalisti päällä, sen näytöllä näkyvät käyrät saadaan ajan funktiona, eli säteen jäljityskuvia, jotka ovat samanlaisia ​​kuin kuvassa 1. 1, a - 2, b.Jos yhdessä elektronisuihkuputkessa on laitteita, jotka luovat kaksi sädettä ja mahdollistavat siten kahden kuvan havainnoinnin kerralla, niin tällaisia ​​oskilloskooppeja kutsutaan kaksoissädeoskilloskoopeiksi.

Kaksisäteisissä oskilloskoopeissa on kaksi paria tuloliittimiä, joita kutsutaan tuloiksi kanava 1 ja kanava 2. Kaksisäteiset oskilloskoopit ovat paljon edistyneempiä kuin yksisäteiset oskilloskoopit: niillä voidaan visuaalisesti verrata prosesseja kahdessa eri laitteessa, sisääntulossa. ja yhden laitteen lähtöliittimiä sekä suorittaa useita erittäin mielenkiintoisia kokeita.

Riisi. 4

Oskilloskooppi on nykyaikaisin elektroniikkatekniikassa käytetty mittalaite, jonka avulla voit määrittää signaalien muodon, mitata jännitteitä, taajuuksia, vaihesiirtoja, tarkkailla spektrejä, vertailla prosesseja eri piireissä sekä suorittaa useita mittauksia ja tutkimuksia. , josta keskustellaan seuraavissa osioissa.

Suurimman ja pienimmän hetkellisen arvon välistä eroa kutsutaan heilahdusjännitteeksi Up (iso kirjain osoittaa, että aika-arvon vakiota kuvataan, ja alaindeksi «p» tarkoittaa sanaa «alue». Merkintä Ue voi voidaan myös käyttää). näin oskilloskoopin näytöllä tarkkailija näkee tutkittavan jännitteen muodon ja sen alueen.

Esimerkiksi kuviossa 10 2000-2000 on esitetty Kuvio 4a esittää sinimuotoista jännitekäyrää, kuviossa 4a. 4, b - puoliaalto, kuvassa 4, c - täysi aalto, kuvassa 4, d - monimutkainen muoto.

Jos käyrä on symmetrinen vaaka-akselin suhteen, kuten kuvassa 3, a, niin puolta alueesta kutsutaan maksimiarvoksi ja sitä merkitään Um.Jos käyrä on yksipuolinen, eli kaikilla hetkellisillä arvoilla on sama etumerkki, esimerkiksi positiivinen, heilahdus on yhtä suuri kuin maksimiarvo, tässä tapauksessa Um = ylös (katso kuva 3, a, 3, b, 4. b, 4, c). Näin ollen viestintätekniikassa jännitteiden pääominaisuudet ovat: jakso, muoto, alue; kaikissa kokeissa, laskelmissa, tutkimuksissa on ensinnäkin oltava käsitys näistä arvoista.