Fonts de senyals elèctrics

La diferència de potencial entre dos punts diferents s'anomena tensió elèctrica, que per abreujament s'anomena simplement "tensió", ja que la teoria dels circuits elèctrics es refereix principalment als fenòmens o processos elèctrics. Per tant, si es creen d'alguna manera dues regions els potencials de les quals difereixen entre elles, apareixerà entre elles una tensió U = φ1 — φ2, on φ1 i φ2 són els potencials de les regions del dispositiu en què, a causa del consum de poc Es formen potencials elèctrics d'energia amb valors desiguals...

Per exemple, una cèl·lula seca conté diversos productes químics: carbó, zinc, aglomerat i altres. Com a resultat de les reaccions químiques, es gasta energia (en aquest cas química), però en canvi, a l'element apareixen zones amb un nombre diferent d'electrons, la qual cosa provoca potencials desiguals en aquelles parts de l'element on es troben la vareta de carboni i la copa de zinc. .

Per tant, hi ha una tensió entre els cables de la vareta de carboni i la copa de zinc. Aquesta tensió a través dels terminals oberts de la font s'anomena força electromotriu (abreujat EMF).

Per tant, l'EMF també és una tensió, però en condicions força determinades. La força electromotriu es mesura en les mateixes unitats que la tensió, és a dir, volts (V) o unitats fraccionades: mil·livolts (mV), microvolts (μV), amb 1 mV = 10-3 V i 1 μV = 10-6 V.

El terme «EMF», que s'ha desenvolupat històricament, és estrictament inexact, ja que l'EMF té la dimensió de la tensió, no de la força, per això recentment s'ha abandonat, substituint els termes «tensió interna» (és a dir, la tensió, excitada dins de la font) o «tensió de referència». Com que el terme «EMF» s'utilitza en molts llibres i GOST no s'ha cancel·lat, l'utilitzarem en aquest article.

Per tant, la força electromotriu de la font (EMF) és la diferència de potencial generada a l'interior de la font com a resultat del consum d'algun tipus d'energia.

De vegades es diu que l'EMF a l'origen està format per forces externes, que s'entenen com a influències de naturalesa no elèctrica. Així, en els generadors instal·lats a les centrals industrials, els CEM es formen a causa del consum d'energia mecànica, per exemple, l'energia de la caiguda d'aigua, la combustió de combustible, etc. Actualment, les bateries solars són cada cop més habituals, en les quals es converteix l'energia lluminosa. en energia elèctrica, etc.

En tecnologia de la comunicació, radioelectrònica i altres branques de la tecnologia, les tensions elèctriques s'obtenen a partir de dispositius electrònics especials anomenats generadors de senyal, en què l'energia de la xarxa elèctrica industrial es converteix en diferents tensions extretes dels terminals de sortida.D'aquesta manera, els generadors de senyal consumeixen energia elèctrica de la xarxa industrial i també produeixen tensions de tipus elèctric, però amb paràmetres completament diferents, que no es poden obtenir directament de la xarxa.

La característica més important de qualsevol tensió és la seva dependència del temps. En general, els generadors produeixen tensions els valors dels quals canvien amb el temps. Això vol dir que en qualsevol moment la tensió als terminals de sortida del generador és diferent. Aquests voltatges s'anomenen variables, a diferència de les constants, els valors de les quals romanen sense canvis amb el temps.

Cal recordar que és fonamentalment impossible transmetre cap informació (parla, música, imatges de televisió, dades digitals, etc.) amb tensions constants, i com que la tècnica de comunicació està dissenyada específicament per a la transmissió d'informació, l'atenció principal serà convertit en compte dels senyals que varien en el temps.

Les tensions en qualsevol instant de temps s'anomenen instantànies... Els valors de voltatge instantani solen ser variables dependents del temps i es denoten amb minúscules (minúscules) i (t) o, abreujadament, - i. La suma de valors instantanis ​forma una forma d'ona. Per exemple, si en l'interval de t = 0 a t = t1 les tensions augmenten en proporció al temps, i en l'interval de t = t1 a t = t2 disminueixen segons la mateixa llei, llavors aquests senyals tenen una forma triangular .

Són molt importants en les tecnologies de la comunicació senyals d'ona quadrada... Per a aquests senyals, la tensió a l'interval de t0 a t1 és igual a zero, en el moment t1 augmenta bruscament fins al valor màxim, en l'interval de t1 a t2 es manté sense canvis, en el moment t2 disminueix bruscament a zero, etc.

Els senyals elèctrics es divideixen en periòdics i no periòdics. Els senyals periòdics s'anomenen senyals els valors instantanis dels quals es repeteixen després del mateix temps, anomenat període T. Els senyals no periòdics només apareixen una vegada i no es repeteixen. Les lleis que regeixen els senyals periòdics i no periòdics són molt diferents.

Arròs. 1

Arròs. 2

Arròs. 3

Molts d'ells, sent completament correctes per a senyals periòdics, resulten completament incorrectes per a senyals no periòdics i viceversa. L'estudi de senyals no periòdics requereix un aparell matemàtic molt més complex que per a l'estudi dels periòdics.

Són molt importants els senyals rectangulars amb pauses entre polsos o, com s'anomenen, "ràfegues" (del concepte d'"enviament de senyals"). Aquests senyals es caracteritzen per un cicle de treball, és a dir. la relació entre el període de temps T i el temps d'enviament ti:

Per exemple, si el temps de pausa és igual al temps de pols, és a dir, l'enviament es produeix dins de la meitat del període, llavors el cicle de treball

i si el temps d'enviament és una desena part del període, aleshores

Per observar visualment la forma d'ona de la tensió, els instruments de mesura s'anomenen oscil·loscopis... A la pantalla de l'oscil·loscopi, el feix d'electrons traça una corba de la tensió que s'aplica als terminals d'entrada de l'oscil·loscopi.

Quan l'oscil·loscopi està normalment encès, les corbes de la seva pantalla s'obtenen en funció del temps, és a dir, imatges de traçat de feix similars a les que es mostren a la fig. 1, a — 2, b.Si en un tub de feix d'electrons hi ha dispositius que creen dos feixs i així permeten observar dues imatges alhora, aquests oscil·loscopis s'anomenen oscil·loscopis de doble feix.

Els oscil·loscopis de doble feix tenen dos parells de terminals d'entrada, anomenats entrades de canal 1 i canal 2. Els oscil·loscopis de doble feix són molt més avançats que els d'un feix: es poden utilitzar per comparar visualment els processos en dos dispositius diferents, a l'entrada. i els terminals de sortida d'un dispositiu, així com per realitzar una sèrie d'experiments molt interessants.

Arròs. 4

L'oscil·loscopi és l'aparell de mesura més modern utilitzat en enginyeria electrònica, amb la seva ajuda podeu determinar la forma dels senyals, mesurar tensions, freqüències, desplaçaments de fase, observar espectres, comparar processos en diferents circuits i també realitzar una sèrie de mesures i investigacions. , que es tractarà en els apartats següents.

La diferència entre el valor instantani més gran i el més petit s'anomena voltatge de swing Up (una lletra majúscula indica que es descriu una constant en el valor del temps, i el subíndex «p» representa la paraula «interval». La notació Ue pot Així, a la pantalla de l'oscil·loscopi, l'observador veu la forma de la tensió investigada i el seu rang.

Per exemple, a la FIG. La figura 4a mostra una corba de tensió sinusoïdal, a la FIG. 4, b — mitja ona, a la fig. 4, c — ona plena, a la fig. 4, d — forma complexa.

Si la corba és simètrica respecte a l'eix horitzontal, com a la fig. 3, a, llavors la meitat de l'interval s'anomena valor màxim i es denota amb Um.Si la corba és unilateral, és a dir, tots els valors instantanis tenen el mateix signe, per exemple, positiu, aleshores el swing és igual al valor màxim, en aquest cas Um = cap amunt (vegeu la figura 3, a, 3, b, 4. b, 4, c). Així, en enginyeria de comunicació, les principals característiques de les tensions són: període, forma, rang; en qualsevol experiment, càlcul, estudi, primer cal tenir una idea d'aquests valors.