Az elektromos jelek forrásai

A két különböző pont közötti potenciálkülönbséget elektromos feszültségnek nevezzük, amit a rövidség kedvéért egyszerűen "feszültségnek" neveznek, mivel az elektromos áramkörök elmélete elsősorban elektromos jelenségekkel vagy folyamatokkal foglalkozik. Ezért, ha valamilyen módon létrejön két olyan régió, amelyek potenciáljai különböznek egymástól, akkor U = φ1 — φ2 feszültség jelenik meg közöttük, ahol φ1 és φ2 a készülék azon tartományainak potenciálja, amelyekben a kis fogyasztás miatt egyenlőtlen értékű energia elektromos potenciálok képződnek...

Például egy száraz cella különféle vegyi anyagokat tartalmaz - szenet, cinket, agglomerátumot és másokat. A kémiai reakciók eredményeként energia (jelen esetben kémiai) elhasználódik, de helyette különböző elektronszámú területek jelennek meg az elemben, ami egyenlőtlen potenciálokat okoz az elem azon részein, ahol a szénrúd és a cink csésze található. .

Ezért feszültség van a szénrúd és a cinkpohár vezetékei között. Ezt a feszültséget a forrás nyitott kapcsain elektromotoros erőnek (rövidítve EMF) nevezzük.

Így az EMF is feszültség, de egészen bizonyos feltételek mellett. Az elektromotoros erőt a feszültséggel azonos mértékegységekben mérik, nevezetesen voltban (V) vagy tört egységekben - millivolt (mV), mikrovolt (μV), 1 mV = 10-3 V és 1 μV = 10-6 V.

A történelmileg kialakult "EMF" kifejezés szigorúan véve pontatlan, mivel az EMF dimenziója a feszültség, nem pedig az erő, ezért a közelmúltban elhagyták, felváltva a "belső feszültség" kifejezést (azaz a feszültség, a forrás belsejében gerjesztett) vagy «referenciafeszültség». Mivel az "EMF" kifejezést sok könyv használja, és a GOST-t nem törölték, ebben a cikkben ezt fogjuk használni.

Ezért a forrás elektromotoros erő (EMF) az a potenciálkülönbség, amely a forrás belsejében keletkezik valamilyen energia fogyasztása következtében.

Néha azt mondják, hogy az EMF-et a forrásnál külső erők alkotják, amelyek nem elektromos jellegű hatásokként értelmezhetők. Tehát az ipari erőművekbe telepített generátorokban EMF képződik a mechanikai energia fogyasztása miatt, például a zuhanó víz, az égő üzemanyag stb. energiája miatt. Jelenleg egyre gyakoribbak a napelemek, amelyekben fényenergiát alakítanak át. elektromos energiába stb.

A kommunikációs technológiában, a rádióelektronikában és a technika más ágaiban az elektromos feszültségeket speciális elektronikai eszközökről, ún jelgenerátorok, amelyben az ipari elektromos hálózat energiáját a kimeneti kapcsokról vett különböző feszültségekké alakítják át.Ily módon a jelgenerátorok az ipari hálózat elektromos energiáját fogyasztják, és olyan elektromos típusú, de teljesen eltérő paraméterekkel rendelkező feszültségeket is előállítanak, amelyeket közvetlenül a hálózatból nem lehet megszerezni.

Minden feszültség legfontosabb jellemzője az időtől való függése. Általában a generátorok olyan feszültségeket állítanak elő, amelyek értéke idővel változik. Ez azt jelenti, hogy a generátor kimeneti kapcsain a feszültség bármely pillanatban eltérő. Az ilyen feszültségeket változóknak nevezzük, ellentétben az állandókkal, amelyek értéke idővel változatlan marad.

Nem szabad megfeledkezni arról, hogy alapvetően lehetetlen bármilyen információt (beszédet, zenét, televíziós képeket, digitális adatokat stb.) állandó feszültséggel továbbítani, és mivel a kommunikációs technikát kifejezetten információ továbbítására tervezték, a fő figyelem az információ továbbítására irányul. az időben változó jelek figyelembevételére.

A pillanatnyi feszültséget pillanatnyi feszültségnek nevezzük... A pillanatnyi feszültségértékek általában időfüggő változók, és kisbetűkkel (kisbetűkkel) és (t) vagy röviden - és. A pillanatnyi értékek összegzése ​hullámformát alkot. Például, ha a t = 0 és t = t1 közötti intervallumban a feszültségek az idővel arányosan nőnek, és a t = t1 és t = t2 közötti intervallumban ugyanezen törvény szerint csökkennek, akkor az ilyen jelek háromszög alakúak. .

Nagyon fontosak a kommunikációs technológiákban négyszöghullám jelek… Az ilyen jeleknél a feszültség a t0 és t1 között egyenlő nullával, abban a pillanatban, amikor t1 élesen megnő a maximális értékig, a t1 és t2 közötti intervallumban változatlan marad, abban a pillanatban, amikor a t2 élesen nullára csökken, stb.

Az elektromos jeleket periodikusra és nem periodikusra osztják. A periódusos jeleket olyan jeleknek nevezzük, amelyek pillanatnyi értéke ugyanazon idő után ismétlődik, ezt T periódusnak nevezzük. A nem periodikus jelek csak egyszer jelennek meg, és nem ismétlődnek újra. A periodikus és a nem periodikus jelekre vonatkozó törvények nagyon eltérőek.

Rizs. 1

Rizs. 2

Rizs. 3

Sok közülük, mivel teljesen helyes a periodikus jelekre, teljesen helytelennek bizonyul a nem periodikus jelekre, és fordítva. A nem periodikus jelek vizsgálata sokkal összetettebb matematikai apparátust igényel, mint a periodikus jelek vizsgálata.

Nagyon fontosak az impulzusok közötti szünetekkel rendelkező téglalap alakú jelek, vagy ahogy nevezik, "burst" (a "jelküldés" fogalmából). Az ilyen jeleket a munkaciklus jellemzi, pl. a T periódusidő és a ti küldési idő aránya:

Például, ha a szünetidő megegyezik az impulzusidővel, vagyis a küldés a periódus felében történik, akkor a munkaciklus

és ha a küldési idő a periódus egytizede, akkor

A feszültség hullámformájának vizuális megfigyelésére a mérőműszereket oszcilloszkópoknak nevezzük... Az oszcilloszkóp képernyőjén az elektronsugár az oszcilloszkóp bemeneti kapcsaira ható feszültség görbéjét követi.

Ha az oszcilloszkóp normálisan be van kapcsolva, a képernyőn megjelenő görbéket az idő függvényében kapjuk meg, vagyis az 1. ábrán láthatóhoz hasonló sugárkövetési képeket. 1, a — 2, b.Ha egy elektronsugaras csőben olyan eszközök vannak, amelyek két nyalábot hoznak létre, és így egyszerre két képet is megfigyelhetnek, akkor az ilyen oszcilloszkópokat duplasugaras oszcilloszkópoknak nevezzük.

A kétsugaras oszcilloszkópoknak két pár bemeneti csatlakozója van, ezek az 1. csatorna és a 2. csatorna bemenetei A kétsugaras oszcilloszkópok sokkal fejlettebbek, mint az egysugaras oszcilloszkópok: két különböző eszközben, a bemeneten zajló folyamatok vizuális összehasonlítására használhatók. egy eszköz kimeneti termináljait, valamint számos nagyon érdekes kísérlet elvégzését.

Rizs. 4

Az oszcilloszkóp az elektronikában használt legmodernebb mérőeszköz, segítségével meghatározható a jelek alakja, mérhető feszültség, frekvencia, fáziseltolódás, spektrumok megfigyelhetők, a különböző áramkörökben zajló folyamatok összehasonlíthatók, valamint számos mérést és kutatást végezhet. , amelyről a következő részekben lesz szó.

A legnagyobb és a legkisebb pillanatnyi érték közötti különbséget fellendülési feszültségnek nevezzük (a nagy betű azt jelzi, hogy az időértékben egy állandót írnak le, a «p» alsó index pedig a «tartomány» szót jelöli. Az Ue jelölés is használható). így az oszcilloszkóp képernyőjén a megfigyelő látja a vizsgált feszültség alakját és tartományát.

Például az 1. A 4a. ábra egy szinuszos feszültséggörbét mutat, a 3. ábrán. 4, b — félhullám, az ábrán. 4, c – teljes hullám, az ábrán. 4, d — összetett forma.

Ha a görbe szimmetrikus a vízszintes tengelyre, mint az 1. ábrán. 3, a, akkor a tartomány felét maximum értéknek nevezzük, és Um-rel jelöljük.Ha a görbe egyoldali, azaz minden pillanatnyi érték azonos előjelű, például pozitív, akkor a kilengés megegyezik a maximális értékkel, ebben az esetben Um = felfelé (lásd 3. ábra, a, 3, b, 4. b, 4, c). Így a kommunikációtechnikában a feszültségek fő jellemzői: periódus, alak, tartomány; minden kísérletben, számításban, tanulmányban mindenekelőtt fogalmat kell adni ezekről az értékekről.