Izvori električnih signala

Razlika potencijala između dvije različite točke naziva se električni napon, koji se radi sažetosti jednostavno naziva "napon", budući da se teorija električnih krugova prvenstveno bavi električnim pojavama ili procesima. Dakle, ako se na neki način stvore dva područja čiji se potencijali međusobno razlikuju, tada će se između njih pojaviti napon U = φ1 — φ2, gdje su φ1 i φ2 potencijali područja uređaja u kojima, zbog male potrošnje nastaju energetski električni potencijali nejednakih vrijednosti...

Na primjer, suha ćelija sadrži razne kemikalije - ugljen, cink, aglomerat i druge. Kao rezultat kemijskih reakcija troši se energija (u ovom slučaju kemijska), ali se umjesto toga u elementu pojavljuju područja s različitim brojem elektrona, što uzrokuje nejednake potencijale u onim dijelovima elementa gdje se nalaze ugljična šipka i cinkova čašica .

Stoga postoji napon između žica od karbonske šipke i cinčane čašice. Taj napon na otvorenim stezaljkama izvora naziva se elektromotorna sila (skraćeno EMF).

Dakle, EMF je također napon, ali pod sasvim određenim uvjetima. Elektromotorna sila se mjeri istim jedinicama kao i napon, odnosno voltima (V) ili razlomcima - milivolti (mV), mikrovolti (μV), pri čemu je 1 mV = 10-3 V i 1 μV = 10-6 V.

Termin «EMP», koji se razvio kroz povijest, strogo je uzevši netočan, budući da EMF ima dimenziju napona, a ne sile, zbog čega je nedavno napušten, zamjenjujući pojmove «unutarnji napon» (tj. napon, pobuđen unutar izvora) ili «referentni napon». Budući da se izraz "EMF" koristi u mnogim knjigama, a GOST nije otkazan, mi ćemo ga koristiti u ovom članku.

Stoga je elektromotorna sila izvora (EMS) potencijalna razlika koja se stvara unutar izvora kao rezultat potrošnje neke vrste energije.

Ponekad se kaže da je EMF na izvoru formiran vanjskim silama, koje se shvaćaju kao utjecaji neelektrične prirode. Dakle, u generatorima instaliranim u industrijskim elektranama, EMF nastaje zbog potrošnje mehaničke energije, na primjer, energije pada vode, gorenja goriva itd. Trenutno su solarne baterije sve češće u kojima se pretvara svjetlosna energija u električnu energiju itd.

U komunikacijskoj tehnici, radioelektronici i drugim granama tehnike električni se naponi dobivaju iz posebnih elektroničkih uređaja tzv generatori signala, u kojem se energija industrijske električne mreže pretvara u različite napone preuzete s izlaznih stezaljki.Na taj način generatori signala troše električnu energiju iz industrijske mreže i također proizvode napone električnog tipa, ali s potpuno drugačijim parametrima, koji se ne mogu dobiti izravno iz mreže.

Najvažnija karakteristika svakog napona je njegova ovisnost o vremenu. Generalno, generatori proizvode napone čije se vrijednosti mijenjaju s vremenom. To znači da je u svakom trenutku napon na izlaznim stezaljkama generatora različit. Takvi se naponi nazivaju varijablama, za razliku od konstanti, čije vrijednosti ostaju nepromijenjene s vremenom.

Mora se imati na umu da je temeljno nemoguće prenijeti bilo koju informaciju (govor, glazbu, televizijsku sliku, digitalne podatke itd.) s konstantnim naponima, a budući da je komunikacijska tehnika dizajnirana posebno za prijenos informacija, glavna pozornost bit će okrenuo računa o vremenski promjenjivim signalima.

Naponi u bilo kojem trenutku vremena nazivaju se trenutnim... Trenutačne vrijednosti napona obično su varijable ovisne o vremenu i označavaju se malim slovima (mala slova) i (t) ili, skraćeno, — i. Zbroj trenutnih vrijednosti ​oblikuje valni oblik. Na primjer, ako u intervalu od t = 0 do t = t1 naponi rastu proporcionalno vremenu, au intervalu od t = t1 do t = t2 opadaju po istom zakonu, tada takvi signali imaju oblik trokuta. .

Vrlo su važni u komunikacijskim tehnologijama kvadratni valni signali… Za takve signale napon u intervalu od t0 do t1 jednak je nuli, u trenutku t1 naglo raste do maksimalne vrijednosti, u intervalu od t1 do t2 ostaje nepromijenjen, u trenutku t2 naglo opada na nulu, itd.

Električni signali se dijele na periodične i neperiodične. Periodični signali nazivaju se signali čije se trenutne vrijednosti ponavljaju nakon istog vremena, zvanog period T. Neperiodični signali pojavljuju se samo jednom i više se ne ponavljaju. Zakoni koji reguliraju periodične i neperiodične signale vrlo su različiti.

Riža. 1

Riža. 2

Riža. 3

Mnogi od njih, budući da su potpuno ispravni za periodične signale, pokazuju se potpuno netočnima za neperiodične i obrnuto. Proučavanje neperiodičnih signala zahtijeva mnogo složeniji matematički aparat nego za proučavanje periodičnih.

Pravokutni signali s pauzama između impulsa ili, kako se nazivaju, "rafali" (od koncepta "slanja signala") vrlo su važni. Takve signale karakterizira radni ciklus, tj. omjer vremena razdoblja T i vremena slanja ti:

Na primjer, ako je vrijeme pauze jednako vremenu pulsa, to jest, slanje se događa unutar polovine razdoblja, tada je radni ciklus

a ako je vrijeme slanja jedna desetina razdoblja, onda

Za vizualno promatranje valnog oblika napona mjerni instrumenti nazivaju se osciloskopi... Na ekranu osciloskopa snop elektrona ocrtava krivulju napona koji se dovodi na ulazne stezaljke osciloskopa.

Kada je osciloskop normalno uključen, krivulje na njegovom ekranu dobivaju se kao funkcija vremena, to jest slike praćenja snopa slične onima prikazanim na sl. 1, a — 2, b.Ako se u jednoj elektronskoj cijevi nalaze uređaji koji stvaraju dva snopa i tako omogućuju promatranje dvije slike odjednom, onda se takvi osciloskopi nazivaju dvosnopnim osciloskopima.

Osciloskopi s dvije zrake imaju dva para ulaznih terminala, koji se nazivaju ulazima kanala 1 i kanala 2. Osciloskopi s dvije zrake mnogo su napredniji od osciloskopa s jednom zrakom: mogu se koristiti za vizualnu usporedbu procesa u dva različita uređaja, na ulazu i izlazne terminale jednog uređaja, kao i izvesti niz vrlo zanimljivih eksperimenata.

Riža. 4

Osciloskop je najmoderniji mjerni uređaj koji se koristi u elektroničkoj tehnici, uz njegovu pomoć možete odrediti oblik signala, mjeriti napone, frekvencije, fazne pomake, promatrati spektre, uspoređivati ​​procese u različitim strujnim krugovima, a također možete obaviti niz mjerenja i istraživanja , o čemu će biti riječi u sljedećim odjeljcima.

Razlika između najveće i najmanje trenutne vrijednosti naziva se napon njihanja Up (veliko slovo označava da se opisuje konstanta u vremenskoj vrijednosti, a indeks «p» označava riječ «raspon». Oznaka Ue može tako da na ekranu osciloskopa promatrač vidi oblik ispitivanog napona i njegov raspon.

Na primjer, na Sl. 4a prikazuje krivulju sinusnog napona, na Sl. 4, b - poluval, na sl. 4, c - puni val, na sl. 4, d — složeni oblik.

Ako je krivulja simetrična oko horizontalne osi, kao na sl. 3, a, tada se polovica raspona naziva maksimalnom vrijednošću i označava se s Um.Ako je krivulja jednostrana, to jest, sve trenutne vrijednosti imaju isti predznak, na primjer, pozitivan, tada je zamah jednak maksimalnoj vrijednosti, u ovom slučaju Um = gore (vidi sliku 3, a, 3, b, 4. b, 4, c). Tako su u komunikacijskom inženjerstvu glavne karakteristike napona: period, oblik, raspon; u svim eksperimentima, izračunima, studijama, prije svega morate imati ideju o tim vrijednostima.