Elektrisko signālu avoti

Potenciālu starpību starp diviem dažādiem punktiem sauc par elektrisko spriegumu, ko īsumā sauc vienkārši par "spriegumu", jo elektrisko ķēžu teorija galvenokārt attiecas uz elektriskām parādībām vai procesiem. Tāpēc, ja kaut kādā veidā tiek izveidoti divi apgabali, kuru potenciāli atšķiras viens no otra, tad starp tiem parādīsies spriegums U = φ1 — φ2, kur φ1 un φ2 ir ierīces apgabalu potenciāli, kuros mazā patēriņa dēļ. veidojas enerģijas elektriskie potenciāli ar nevienlīdzīgām vērtībām...

Piemēram, sausā šūnā ir dažādas ķīmiskas vielas — ogles, cinks, aglomerāts un citas. Ķīmisko reakciju rezultātā tiek iztērēta enerģija (šajā gadījumā ķīmiskā), bet tā vietā elementā parādās laukumi ar dažādu elektronu skaitu, kas izraisa nevienlīdzīgus potenciālus tajās elementa daļās, kur atrodas oglekļa stienis un cinka kauss. .

Tāpēc starp vadiem no oglekļa stieņa un cinka kausu ir spriegums. Šo spriegumu pāri avota atvērtajiem spailēm sauc par elektromotora spēku (saīsināti EMF).

Tādējādi EMF ir arī spriegums, bet diezgan noteiktos apstākļos. Elektromotora spēku mēra tādās pašās vienībās kā spriegums, proti, volti (V) vai dalītās vienības - milivolti (mV), mikrovolti (μV), ar 1 mV = 10-3 V un 1 μV = 10-6 V.

Vēsturiski attīstījies jēdziens «EMF», stingri ņemot, ir neprecīzs, jo EML ir sprieguma, nevis spēka dimensija, tāpēc nesen no tā atteicās, aizstājot terminus «iekšējais spriegums» (t.i. spriegums, ierosināts avota iekšpusē) vai "atsauces spriegums". Tā kā termins "EMF" tiek izmantots daudzās grāmatās un GOST nav atcelts, mēs to izmantosim šajā rakstā.

Tāpēc avota elektromotora spēks (EMF) ir potenciāla starpība, kas avotā rodas kāda veida enerģijas patēriņa rezultātā.

Dažreiz tiek teikts, ka EML avotā veido ārējie spēki, kas tiek saprasti kā neelektriska rakstura ietekme. Tātad rūpnieciskajās elektrostacijās uzstādītajos ģeneratoros EML veidojas mehāniskās enerģijas patēriņa dēļ, piemēram, krītoša ūdens enerģija, degoša degviela u.c. Pašlaik arvien biežāk tiek izmantotas saules baterijas, kurās tiek pārveidota gaismas enerģija. elektroenerģijā utt.

Sakaru tehnikā, radioelektronikā un citās tehnikas nozarēs elektriskos spriegumus iegūst no īpašām elektroniskām ierīcēm, ko sauc signālu ģeneratori, kurā rūpnieciskā elektrotīkla enerģija tiek pārveidota dažādos spriegumos, kas ņemti no izejas spailēm.Tādā veidā signālu ģeneratori patērē elektroenerģiju no industriālā tīkla un ražo arī elektriska tipa spriegumus, bet ar pilnīgi citiem parametriem, ko nevar iegūt tieši no tīkla.

Jebkura sprieguma vissvarīgākā īpašība ir tā atkarība no laika. Parasti ģeneratori ražo spriegumus, kuru vērtības laika gaitā mainās. Tas nozīmē, ka jebkurā brīdī spriegums pie ģeneratora izejas spailēm ir atšķirīgs. Šādus spriegumus sauc par mainīgajiem, atšķirībā no konstantēm, kuru vērtības laika gaitā nemainās.

Jāatceras, ka būtībā nav iespējams pārraidīt jebkādu informāciju (runu, mūziku, televīzijas attēlus, digitālos datus utt.) ar nemainīgu spriegumu, un, tā kā komunikācijas tehnika ir izstrādāta tieši informācijas pārraidei, galvenā uzmanība tiks pievērsta. pievērsās, lai ņemtu vērā laikā mainīgos signālus.

Spriegumi jebkurā laika momentā tiek saukti par momentāno... Momentāno sprieguma vērtības parasti ir no laika atkarīgi mainīgie lielumi un tiek apzīmēti ar mazajiem burtiem (mazajiem burtiem) un (t) vai, īsi sakot, — un. Momentāno vērtību summēšana. veido viļņu formu. Piemēram, ja intervālā no t = 0 līdz t = t1 spriegumi palielinās proporcionāli laikam, un intervālā no t = t1 līdz t = t2 tie samazinās saskaņā ar to pašu likumu, tad šādiem signāliem ir trīsstūra forma. .

Tie ir ļoti svarīgi komunikācijas tehnoloģijās kvadrātviļņu signāli… Šādiem signāliem spriegums intervālā no t0 līdz t1 ir vienāds ar nulli, momentā t1 strauji paaugstinās līdz maksimālajai vērtībai, intervālā no t1 līdz t2 paliek nemainīgs, brīdī t2 strauji samazinās līdz nullei, utt.

Elektriskie signāli ir sadalīti periodiskos un neperiodiskos. Periodiskos signālus sauc par signāliem, kuru momentānās vērtības atkārtojas pēc viena un tā paša laika, ko sauc par periodu T. Neperiodiskie signāli parādās tikai vienu reizi un vairs neatkārtojas. Likumi, kas regulē periodiskos un neperiodiskos signālus, ir ļoti atšķirīgi.

Rīsi. 1

Rīsi. 2

Rīsi. 3

Daudzi no tiem, būdami pilnīgi pareizi periodiskiem signāliem, izrādās pilnīgi nepareizi neperiodiskajiem un otrādi. Neperiodisku signālu izpētei ir nepieciešams daudz sarežģītāks matemātiskais aparāts nekā periodisko signālu izpētei.

Ļoti svarīgi ir taisnstūrveida signāli ar pauzēm starp impulsiem vai, kā tos sauc, "pārrāvumi" (no jēdziena "signālu sūtīšana"). Šādiem signāliem raksturīgs darba cikls, t.i. perioda laika T attiecība pret nosūtīšanas laiku ti:

Piemēram, ja pauzes laiks ir vienāds ar impulsa laiku, tas ir, nosūtīšana notiek pusē perioda, tad darba cikls

un ja nosūtīšanas laiks ir viena desmitā daļa no perioda, tad

Lai vizuāli novērotu sprieguma viļņu formu, mērinstrumentus sauc par osciloskopiem... Osciloskopa ekrānā elektronu stars izseko sprieguma līkni, kas tiek pievadīts uz osciloskopa ieejas spailēm.

Kad osciloskops parasti ir ieslēgts, tā ekrāna līknes tiek iegūtas kā laika funkcija, tas ir, staru kūļa izsekošanas attēli, kas ir līdzīgi tiem, kas parādīti attēlā. 1, a — 2, b.Ja vienā elektronu staru mēģenē ir ierīces, kas rada divus starus un tādējādi ļauj vienlaikus novērot divus attēlus, tad šādus osciloskopus sauc par dubultstaru osciloskopiem.

Divstaru osciloskopiem ir divi ieejas spaiļu pāri, ko sauc par 1. kanālu un 2. kanālu. Divstaru osciloskopi ir daudz progresīvāki nekā viena stara osciloskopi: tos var izmantot, lai vizuāli salīdzinātu procesus divās dažādās ierīcēs pie ieejas. un vienas ierīces izejas termināliem, kā arī veikt vairākus ļoti interesantus eksperimentus.

Rīsi. 4

Osciloskops ir modernākā elektronikā izmantotā mērierīce, ar tā palīdzību var noteikt signālu formu, izmērīt spriegumus, frekvences, fāzes nobīdes, novērot spektrus, salīdzināt procesus dažādās shēmās, kā arī veikt virkni mērījumu un pētījumu. , kas tiks apspriests nākamajās sadaļās.

Atšķirību starp lielāko un mazāko momentāno vērtību sauc par svārstību spriegumu Up (lielais burts norāda, ka tiek aprakstīta konstante laika vērtībā, un apakšindekss «p» apzīmē vārdu «diapazons». Apzīmējums Ue var var izmantot arī). līdz ar to osciloskopa ekrānā novērotājs redz pētāmā sprieguma formu un tā diapazonu.

Piemēram, Fig. 4.a attēlā parādīta sinusoidāla sprieguma līkne. 4, b — pusvilnis, att. 4, c — pilns vilnis, att. 4, d — kompleksā forma.

Ja līkne ir simetriska pret horizontālo asi, kā parādīts att. 3, a, tad pusi no diapazona sauc par maksimālo vērtību un apzīmē ar Um.Ja līkne ir vienpusēja, tas ir, visām momentānām vērtībām ir vienāda zīme, piemēram, pozitīva, tad svārstības ir vienādas ar maksimālo vērtību, šajā gadījumā Um = uz augšu (sk. 3. att., a, 3, b, 4. b, 4, c). Tātad sakaru inženierijā galvenie spriegumu raksturojumi ir: periods, forma, diapazons; jebkuros eksperimentos, aprēķinos, pētījumos vispirms ir jābūt priekšstatam par šīm vērtībām.