Bronnen van elektrische signalen

Het potentiaalverschil tussen twee verschillende punten wordt een elektrische spanning genoemd, die kortheidshalve simpelweg "spanning" wordt genoemd, aangezien de theorie van elektrische circuits zich in de eerste plaats bezighoudt met elektrische verschijnselen of processen. Daarom, als er op de een of andere manier twee regio's ontstaan ​​​​waarvan de potentialen van elkaar verschillen, dan zal er tussen hen een spanning U = φ1 - φ2 verschijnen, waarbij φ1 en φ2 de potentialen zijn van de regio's van het apparaat waarin, vanwege het verbruik van weinig energie elektrische potentialen met ongelijke waarden worden gevormd...

Een droge cel bevat bijvoorbeeld verschillende chemicaliën: steenkool, zink, agglomeraat en andere. Als gevolg van chemische reacties wordt energie (in dit geval chemisch) verbruikt, maar in plaats daarvan verschijnen er gebieden met verschillende aantallen elektronen in het element, wat ongelijke potentialen veroorzaakt in die delen van het element waar de koolstofstaaf en de zinkbeker zich bevinden .

Er staat dus een spanning tussen de draden van de koolstofstaaf en de zinken beker. Deze spanning over de open klemmen van de bron wordt elektromotorische kracht (afgekort EMF) genoemd.

De EMF is dus ook een spanning, maar onder vrij bepaalde voorwaarden. Elektromotorische kracht wordt gemeten in dezelfde eenheden als spanning, namelijk volt (V) of fractionele eenheden - millivolt (mV), microvolt (μV), met 1 mV = 10-3 V en 1 μV = 10-6 V.

De term «EMV», die zich historisch heeft ontwikkeld, is strikt genomen onnauwkeurig, aangezien de EMF de dimensie van spanning heeft en helemaal niet van kracht. spanning, opgewekt in de bron) of «referentiespanning». Aangezien de term «EMF» in veel boeken wordt gebruikt en GOST niet is geannuleerd, zullen we deze in dit artikel gebruiken.

Daarom is de bronelektromotorische kracht (EMF) het potentiaalverschil dat binnen de bron wordt gegenereerd als gevolg van het verbruik van een bepaald type energie.

Soms wordt gezegd dat de EMF bij de bron wordt gevormd door externe krachten, die worden opgevat als invloeden van niet-elektrische aard. Dus in generatoren die zijn geïnstalleerd in industriële energiecentrales, wordt EMF gevormd als gevolg van het verbruik van mechanische energie, bijvoorbeeld de energie van vallend water, brandende brandstof, enz. Momenteel komen zonnebatterijen steeds vaker voor, waarin lichtenergie wordt omgezet in elektrische energie enz.

In de communicatietechnologie, radio-elektronica en andere takken van technologie worden elektrische spanningen verkregen uit speciale elektronische apparaten genaamd signaal generatoren, waarin de energie van het industriële elektrische netwerk wordt omgezet in verschillende spanningen afkomstig van de uitgangsklemmen.Op deze manier verbruiken signaalgeneratoren elektrische energie uit het industriële netwerk en produceren ze ook elektrische spanningen, maar met totaal andere parameters, die niet rechtstreeks uit het netwerk kunnen worden verkregen.

Het belangrijkste kenmerk van elke spanning is de afhankelijkheid van tijd. Over het algemeen produceren generatoren spanningen waarvan de waarden in de loop van de tijd veranderen. Dit betekent dat op elk moment de spanning op de uitgangsklemmen van de generator anders is. Dergelijke spanningen worden variabelen genoemd, in tegenstelling tot constanten waarvan de waarden in de loop van de tijd onveranderd blijven.

Er moet aan worden herinnerd dat het fundamenteel onmogelijk is om informatie (spraak, muziek, televisiebeelden, digitale gegevens, enz.) met constante spanningen te verzenden, en aangezien de communicatietechniek specifiek is ontworpen voor de overdracht van informatie, zal de belangrijkste aandacht uitgaan naar rekening gehouden met in de tijd variërende signalen.

Spanningen op elk moment van de tijd worden ogenblikkelijk genoemd... Momentane spanningswaarden zijn meestal tijdsafhankelijke variabelen en worden aangeduid met kleine letters (kleine letters) en (t) of, kortweg, — en. De som van momentane waarden ​vormt een golfvorm. Als bijvoorbeeld in het interval van t = 0 tot t = t1 de spanningen evenredig met de tijd toenemen, en in het interval van t = t1 tot t = t2 nemen ze af volgens dezelfde wet, dan hebben dergelijke signalen een driehoekige vorm .

Ze zijn erg belangrijk in communicatietechnologieën blokgolfsignalen… Voor dergelijke signalen is de spanning in het interval van t0 tot t1 gelijk aan nul, op het moment dat t1 scherp stijgt tot de maximale waarde, in het interval van t1 tot t2 blijft deze ongewijzigd, op het moment dat t2 scherp afneemt tot nul, enz.

Elektrische signalen zijn onderverdeeld in periodiek en niet-periodiek. Periodieke signalen worden signalen genoemd waarvan de momentane waarden na dezelfde tijd worden herhaald, periode T genoemd. Niet-periodieke signalen verschijnen slechts één keer en worden niet opnieuw herhaald. De wetten voor periodieke en niet-periodieke signalen zijn heel verschillend.

Rijst. 1

Rijst. 2

Rijst. 3

Velen van hen, die volledig correct zijn voor periodieke signalen, blijken volledig onjuist te zijn voor niet-periodieke signalen en vice versa. De studie van niet-periodieke signalen vereist een veel complexer wiskundig apparaat dan voor de studie van periodieke signalen.

Rechthoekige signalen met pauzes tussen pulsen of, zoals ze worden genoemd, "bursts" (vanuit het concept van "signalen verzenden") zijn erg belangrijk. Dergelijke signalen worden gekenmerkt door een duty cycle, d.w.z. de verhouding van de periodetijd T tot de zendtijd ti:

Als de pauzetijd bijvoorbeeld gelijk is aan de pulstijd, dat wil zeggen, het verzenden vindt plaats binnen de helft van de periode, dan is de duty cycle

en als de verzendtijd een tiende van de periode is, dan

Om de golfvorm van de spanning visueel waar te nemen, worden meetinstrumenten oscilloscopen genoemd. Op het scherm van de oscilloscoop volgt de elektronenstraal een curve van de spanning die wordt toegepast op de ingangsklemmen van de oscilloscoop.

Wanneer de oscilloscoop normaal is ingeschakeld, worden de curven op het scherm verkregen als een functie van de tijd, dat wil zeggen, bundelvolgbeelden vergelijkbaar met die getoond in Fig. 1, een — 2, b.Als er in één elektronenstraalbuis apparaten zijn die twee stralen creëren en zo twee beelden tegelijk kunnen waarnemen, dan worden dergelijke oscilloscopen dubbelstraal-oscilloscopen genoemd.

Dual-beam oscilloscopen hebben twee paar ingangsaansluitingen, ingangen genoemd kanaal 1 en kanaal 2. Dual-beam oscilloscopen zijn veel geavanceerder dan single-beam oscilloscopen: ze kunnen worden gebruikt om de processen in twee verschillende apparaten visueel te vergelijken, aan de ingang en uitgangsaansluitingen van één apparaat, en om een ​​aantal zeer interessante experimenten uit te voeren.

Rijst. 4

De oscilloscoop is het modernste meetinstrument dat wordt gebruikt in de elektrotechniek, met zijn hulp kunt u de vorm van signalen bepalen, spanningen, frequenties, faseverschuivingen meten, spectra observeren, processen in verschillende circuits vergelijken en ook een aantal metingen en onderzoek uitvoeren , die in de volgende paragrafen worden besproken.

Het verschil tussen de grootste en de kleinste momentane waarde wordt de swingspanning Up genoemd (een hoofdletter geeft aan dat er een constante in de tijdswaarde wordt beschreven, en het subscript «p» staat voor het woord «bereik». De notatie Ue kan kan ook worden gebruikt), dus op het scherm van de oscilloscoop ziet de waarnemer de vorm van de onderzochte spanning en het bereik ervan.

In FIG. 4a toont een sinusvormig spanningsverloop, in Fig. 4, b - halve golf, in Fig. 4, c - volledige golf, in Fig. 4, d — complexe vorm.

Als de curve symmetrisch is rond de horizontale as, zoals in Fig. 3, a, dan wordt de helft van het bereik de maximale waarde genoemd en wordt aangeduid met Um.Als de curve eenzijdig is, dat wil zeggen dat alle momentane waarden hetzelfde teken hebben, bijvoorbeeld positief, dan is de zwaai gelijk aan de maximale waarde, in dit geval Um = omhoog (zie Fig. 3, a, 3, b, 4. b, 4, c). In de communicatietechniek zijn de belangrijkste kenmerken van spanningen dus: periode, vorm, bereik; bij alle experimenten, berekeningen, studies moet men allereerst een idee hebben van deze waarden.