Surse de semnale electrice

Diferența de potențial dintre două puncte diferite se numește tensiune electrică, care pentru scurt timp este numită pur și simplu „tensiune”, deoarece teoria circuitelor electrice se preocupă în primul rând de fenomene sau procese electrice. Prin urmare, dacă se creează cumva două regiuni ale căror potențiale diferă unul de celălalt, atunci între ele va apărea o tensiune U = φ1 — φ2, unde φ1 și φ2 sunt potențialele regiunilor dispozitivului în care, din cauza consumului de puțin se formează potențiale electrice de energie cu valori inegale...

De exemplu, o celulă uscată conține diverse substanțe chimice - cărbune, zinc, aglomerat și altele. Ca urmare a reacțiilor chimice, se consumă energie (în acest caz chimică), dar în schimb apar zone cu un număr diferit de electroni în element, ceea ce provoacă potențiale inegale în acele părți ale elementului în care se află tija de carbon și cupa de zinc. .

Prin urmare, există o tensiune între firele de la tija de carbon și cupa de zinc. Această tensiune la bornele deschise ale sursei se numește forță electromotoare (abreviat EMF).

Astfel, EMF este și o tensiune, dar în anumite condiții. Forța electromotoare se măsoară în aceleași unități ca și tensiune, și anume volți (V) sau unități fracționale - milivolți (mV), microvolți (μV), cu 1 mV = 10-3 V și 1 μV = 10-6 V.

Termenul „EMF”, care s-a dezvoltat istoric, este strict vorbind inexact, deoarece CEM are dimensiunea tensiunii, deloc a forței, motiv pentru care a fost abandonat recent, înlocuind termenii „tensiune internă” (adică, tensiune, excitată în interiorul sursei) sau „tensiune de referință”. Deoarece termenul «EMF» este folosit în multe cărți și GOST nu a fost anulat, îl vom folosi în acest articol.

Prin urmare, forța electromotoare a sursei (EMF) este diferența de potențial generată în interiorul sursei ca urmare a consumului unui anumit tip de energie.

Uneori se spune că EMF la sursă este format din forțe externe, care sunt înțelese ca influențe de natură neelectrică. Deci, în generatoarele instalate în centralele industriale, EMF se formează din cauza consumului de energie mecanică, de exemplu, energia căderii apei, arderea combustibilului etc. În prezent, bateriile solare devin din ce în ce mai frecvente, în care energia luminoasă este convertită. în energie electrică etc.

În tehnologia comunicațiilor, electronica radio și alte ramuri ale tehnologiei, tensiunile electrice sunt obținute din dispozitive electronice speciale numite generatoare de semnal, în care energia rețelei electrice industriale este convertită în diferite tensiuni preluate de la bornele de ieșire.În acest fel, generatoarele de semnal consumă energie electrică din rețeaua industrială și produc și tensiuni de tip electric, dar cu parametri complet diferiți, care nu pot fi obținute direct din rețea.

Cea mai importantă caracteristică a oricărei tensiuni este dependența acesteia de timp. În general, generatoarele produc tensiuni ale căror valori se modifică în timp. Aceasta înseamnă că în orice moment tensiunea la bornele de ieșire ale generatorului este diferită. Astfel de tensiuni se numesc variabile, spre deosebire de constante, ale căror valori rămân neschimbate în timp.

Trebuie amintit că este fundamental imposibilă transmiterea oricărei informații (vorbire, muzică, imagini de televiziune, date digitale etc.) cu tensiuni constante și, deoarece tehnica de comunicare este concepută special pentru transmiterea de informații, atenția principală va fi luate în considerare pentru semnalele care variază în timp.

Tensiunile în orice moment de timp se numesc instantanee... Valorile tensiunii instantanee sunt de obicei variabile dependente de timp și sunt notate cu litere mici (minuscule) și (t) sau, pe scurt, - și. Însumarea valorilor instantanee ​formează o formă de undă. De exemplu, dacă în intervalul de la t = 0 la t = t1 tensiunile cresc proporțional cu timpul, iar în intervalul de la t = t1 la t = t2 scad după aceeași lege, atunci astfel de semnale au formă triunghiulară .

Ele sunt foarte importante în tehnologiile de comunicare semnale unde pătrate… Pentru astfel de semnale, tensiunea în intervalul de la t0 la t1 este egală cu zero, în momentul în care t1 crește brusc la valoarea maximă, în intervalul de la t1 la t2 rămâne neschimbată, în momentul în care t2 scade brusc la zero, etc.

Semnalele electrice sunt împărțite în periodice și neperiodice. Semnalele periodice se numesc semnale ale căror valori instantanee se repetă după același timp, numită perioadă T. Semnalele neperiodice apar o singură dată și nu se repetă din nou. Legile care guvernează semnalele periodice și neperiodice sunt foarte diferite.

Orez. 1

Orez. 2

Orez. 3

Multe dintre ele, fiind complet corecte pentru semnalele periodice, se dovedesc a fi complet incorecte pentru cele neperiodice și invers. Studiul semnalelor neperiodice necesită un aparat matematic mult mai complex decât pentru studiul celor periodice.

Semnalele dreptunghiulare cu pauze între impulsuri sau, așa cum sunt numite, „rafale” (din conceptul de „trimitere de semnale”) sunt foarte importante. Astfel de semnale sunt caracterizate de un ciclu de lucru, adică raportul dintre perioada de timp T și timpul de trimitere ti:

De exemplu, dacă timpul de pauză este egal cu timpul pulsului, adică trimiterea are loc în jumătate din perioadă, atunci ciclul de lucru

iar dacă timpul de trimitere este o zecime din perioadă, atunci

Pentru a observa vizual forma de undă a tensiunii, instrumentele de măsură sunt numite osciloscoape... Pe ecranul osciloscopului, fasciculul de electroni urmărește o curbă a tensiunii care este aplicată la bornele de intrare ale osciloscopului.

Când osciloscopul este pornit în mod normal, curbele de pe ecranul său sunt obținute în funcție de timp, adică imagini de urmărire a fasciculului similare cu cele prezentate în fig. 1, a — 2, b.Dacă într-un tub cu fascicul de electroni există dispozitive care creează două fascicule și astfel permit observarea a două imagini simultan, atunci astfel de osciloscoape se numesc osciloscoape cu fascicul dublu.

Osciloscoapele cu fascicul dublu au două perechi de terminale de intrare, numite intrări canal 1 și canal 2. Osciloscoapele cu fascicul dublu sunt mult mai avansate decât osciloscoapele cu fascicul simplu: pot fi folosite pentru a compara vizual procesele din două dispozitive diferite, la intrare. și terminalele de ieșire ale unui dispozitiv, precum și pentru a efectua o serie de experimente foarte interesante.

Orez. 4

Osciloscopul este cel mai modern dispozitiv de măsurare folosit în inginerie electronică, cu ajutorul acestuia puteți determina forma semnalelor, măsura tensiuni, frecvențe, defazări, observa spectre, compara procese în diferite circuite și, de asemenea, puteți efectua o serie de măsurători și cercetări. , despre care se va discuta în secțiunile următoare.

Diferența dintre cea mai mare și cea mai mică valoare instantanee se numește tensiune de balansare Up (o literă mare indică faptul că este descrisă o constantă în valoarea timpului, iar indicele «p» reprezintă cuvântul «interval». Notația Ue poate fi folosit și). astfel, pe ecranul osciloscopului, observatorul vede forma tensiunii investigate și domeniul acesteia.

De exemplu, în FIG. 4a prezintă o curbă de tensiune sinusoidală, în fig. 4, b — jumătate de undă, în fig. 4, c — val plin, în fig. 4, d — formă complexă.

Dacă curba este simetrică față de axa orizontală, ca în fig. 3, a, apoi jumătate din interval se numește valoare maximă și se notează cu Um.Dacă curba este unilaterală, adică toate valorile instantanee au același semn, de exemplu, pozitiv, atunci oscilația este egală cu valoarea maximă, în acest caz Um = sus (a se vedea Fig. 3, a, 3, b, 4. b, 4, c). Astfel, în ingineria comunicațiilor, principalele caracteristici ale tensiunilor sunt: ​​perioada, forma, domeniul; în orice experimente, calcule, studii, trebuie în primul rând să aveți o idee despre aceste valori.