Elektrik sinyallerinin kaynakları

İki farklı nokta arasındaki potansiyel farka elektrik voltajı denir ve kısaca "gerilim" olarak adlandırılır, çünkü elektrik devreleri teorisi öncelikle elektriksel olaylar veya süreçlerle ilgilidir. Bu nedenle, potansiyelleri birbirinden farklı olan iki bölge bir şekilde oluşturulursa, aralarında bir U = φ1 - φ2 voltajı görünecektir; burada φ1 ve φ2, az tüketim nedeniyle cihazın bölgelerinin potansiyelleridir. eşit olmayan değerlere sahip enerji elektrik potansiyelleri oluşur...

Örneğin, bir kuru hücre, kömür, çinko, aglomerat ve diğerleri gibi çeşitli kimyasallar içerir. Kimyasal reaksiyonların bir sonucu olarak enerji (bu durumda kimyasal) harcanır, ancak bunun yerine elementte farklı sayıda elektrona sahip alanlar ortaya çıkar ve bu da elementin karbon çubuk ve çinko kabın bulunduğu kısımlarında eşit olmayan potansiyellere neden olur. .

Bu nedenle, karbon çubuktan gelen teller ile çinko kap arasında bir voltaj vardır. Kaynağın açık terminallerindeki bu gerilime elektromotor kuvveti (kısaltılmış EMF) denir.

Bu nedenle, EMF de bir voltajdır, ancak oldukça belirli koşullar altında. Elektromotor kuvvet, voltajla aynı birimlerde ölçülür, yani volt (V) veya kesirli birimler - milivolt (mV), mikro volt (μV), 1 mV = 10-3 V ve 1 μV = 10-6 V.

Tarihsel olarak gelişen "EMF" terimi, kesinlikle yanlıştır, çünkü EMF kuvvet değil, voltaj boyutuna sahiptir, bu nedenle son zamanlarda terk edilmiş, "dahili voltaj" terimlerinin yerini almıştır (yani, gerilim, kaynak içinde uyarılan) veya «referans gerilim». «EMF» terimi birçok kitapta kullanıldığı ve GOST iptal edilmediği için bu yazıda kullanacağız.

Bu nedenle, kaynak elektromotor kuvveti (EMF), bir tür enerjinin tüketilmesi sonucunda kaynak içinde üretilen potansiyel farktır.

Bazen kaynaktaki EMF'nin, elektriksel olmayan nitelikteki etkiler olarak anlaşılan dış kuvvetler tarafından oluşturulduğu söylenir. Bu nedenle, endüstriyel elektrik santrallerine kurulan jeneratörlerde, örneğin düşen suyun enerjisi, yanan yakıt vb. Gibi mekanik enerji tüketimi nedeniyle EMF oluşur. Şu anda, ışık enerjisinin dönüştürüldüğü güneş pilleri daha yaygın hale geliyor. elektrik enerjisine vb.

Haberleşme teknolojisinde, radyo elektroniğinde ve diğer teknoloji dallarında elektrik gerilimleri, adı verilen özel elektronik cihazlardan elde edilir. sinyal üreteçleriendüstriyel elektrik şebekesinin enerjisinin çıkış terminallerinden alınan farklı voltajlara dönüştürüldüğü.Bu şekilde, sinyal üreteçleri endüstriyel şebekeden elektrik enerjisi tüketir ve aynı zamanda elektrik tipinde, ancak tamamen farklı parametrelerde, doğrudan şebekeden elde edilemeyen voltajlar üretir.

Herhangi bir voltajın en önemli özelliği zamana bağlı olmasıdır. Genel olarak jeneratörler, değerleri zamanla değişen gerilimler üretir. Bu, jeneratörün çıkış terminallerindeki voltajın her an farklı olduğu anlamına gelir. Bu tür voltajlara, değerleri zamanla değişmeden kalan sabitlerin aksine değişkenler denir.

Herhangi bir bilginin (konuşma, müzik, televizyon görüntüleri, dijital veriler vb.) Sabit voltajlarla iletilmesinin temelde imkansız olduğu ve iletişim tekniği özellikle bilgi aktarımı için tasarlandığından, ana dikkat olacaktır. zamanla değişen sinyalleri hesaba katmak için döndü.

Herhangi bir andaki gerilimlere anlık denir... Anlık gerilim değerleri genellikle zamana bağlı değişkenlerdir ve küçük harf (küçük harf) ve (t) veya kısaca - ve ile gösterilir.Anlık değerlerin toplamı ​bir dalga formu oluşturur. Örneğin, t = 0 ila t = t1 aralığında voltajlar zamanla orantılı olarak artarsa ​​ve t = t1 ila t = t2 aralığında aynı yasaya göre azalırsa, bu tür sinyaller üçgen bir şekle sahiptir. .

İletişim teknolojilerinde çok önemlidirler. kare dalga sinyalleri… Bu tür sinyaller için, t0 ila t1 aralığındaki voltaj sıfıra eşittir, t1 keskin bir şekilde maksimum değere yükseldiği anda, t1 ila t2 aralığında değişmeden kalır, t2 anında keskin bir şekilde sıfıra düşer, vesaire.

Elektrik sinyalleri periyodik ve periyodik olmayan olarak ayrılır. Periyodik sinyaller, anlık değerleri aynı süreden sonra tekrar eden, periyot T olarak adlandırılan sinyaller olarak adlandırılır. Periyodik olmayan sinyaller yalnızca bir kez görünür ve bir daha tekrar etmez. Periyodik ve periyodik olmayan sinyalleri yöneten yasalar çok farklıdır.

Pirinç. 1

Pirinç. 2

Pirinç. 3

Periyodik sinyaller için tamamen doğru olan birçoğu, periyodik olmayan sinyaller için tamamen yanlış çıkıyor ve bunun tersi de geçerli. Periyodik olmayan sinyallerin incelenmesi, periyodik sinyallerin incelenmesinden çok daha karmaşık bir matematiksel aygıt gerektirir.

Darbeler arasında duraklamalar veya "patlamalar" ("sinyal gönderme" kavramından) olarak adlandırıldıkları şekliyle dikdörtgen sinyaller çok önemlidir. Bu tür sinyaller bir görev döngüsü ile karakterize edilir, örn. T periyodunun ti gönderme zamanına oranı:

Örneğin, duraklama süresi darbe süresine eşitse, yani gönderim, sürenin yarısı içinde gerçekleşirse, görev döngüsü

ve gönderme zamanı, sürenin onda biri ise, o zaman

Gerilimin dalga biçimini görsel olarak gözlemlemek için ölçüm aletlerine osiloskop denir... Osiloskobun ekranında, elektron ışını, osiloskobun giriş terminallerine uygulanan voltajın bir eğrisini izler.

Osiloskop normal olarak açıldığında, ekranındaki eğriler zamanın bir fonksiyonu olarak elde edilir, yani şekil 2'de gösterilenlere benzer ışın izleme görüntüleri elde edilir. 1, bir — 2, b.Bir elektron ışını tüpünde iki ışın oluşturan ve böylece aynı anda iki görüntünün gözlemlenmesine izin veren cihazlar varsa, bu tür osiloskoplara çift ışınlı osiloskoplar denir.

Çift ışınlı osiloskoplar, kanal 1 ve kanal 2 girişleri olarak adlandırılan iki çift giriş terminaline sahiptir.Çift ışınlı osiloskoplar, tek ışınlı osiloskoplardan çok daha gelişmiştir: girişte iki farklı cihazdaki işlemleri görsel olarak karşılaştırmak için kullanılabilirler. ve bir cihazın çıkış terminallerinin yanı sıra bir dizi çok ilginç deney gerçekleştirmek için.

Pirinç. 4

Osiloskop, elektronik mühendisliğinde kullanılan en modern ölçüm cihazıdır, yardımıyla sinyallerin şeklini belirleyebilir, voltajları, frekansları, faz kaymalarını ölçebilir, spektrumları gözlemleyebilir, farklı devrelerdeki işlemleri karşılaştırabilir ve ayrıca bir dizi ölçüm ve araştırma yapabilirsiniz. , aşağıdaki bölümlerde tartışılacaktır.

En büyük ve en küçük anlık değer arasındaki fark, Yukarı salınım voltajı olarak adlandırılır (büyük harf, zaman değerindeki bir sabitin tanımlandığını gösterir ve "p" alt simgesi, "aralık" kelimesini temsil eder. Ue notasyonu şu şekilde olabilir: ayrıca kullanılabilir) böylece gözlemci, osiloskop ekranında incelenen voltajın şeklini ve aralığını görür.

Örneğin, ŞEK. Şekil 4a, Şekil l'deki sinüzoidal bir voltaj eğrisini göstermektedir. 4, b - yarım dalga, Şek. 4, c — tam dalga, Şek. 4, d — karmaşık biçim.

Eğri, şek. 3, a, sonra aralığın yarısı maksimum değer olarak adlandırılır ve Um ile gösterilir.Eğri tek taraflıysa, yani tüm anlık değerler aynı işarete sahipse, örneğin pozitifse, salınım maksimum değere eşittir, bu durumda Um = yukarı (bkz. Şekil 3, a, 3, b, 4. b, 4, c). Dolayısıyla, iletişim mühendisliğinde gerilimlerin temel özellikleri şunlardır: periyot, şekil, aralık; herhangi bir deneyde, hesaplamada, çalışmada, öncelikle bu değerler hakkında bir fikir sahibi olunmalıdır.