Nguồn tín hiệu điện

Hiệu điện thế giữa hai điểm khác nhau được gọi là hiệu điện thế, gọi ngắn gọn là "điện áp", vì lý thuyết về mạch điện chủ yếu liên quan đến các hiện tượng hoặc quá trình điện. Do đó, nếu hai vùng có điện thế khác nhau được tạo ra bằng cách nào đó, thì một điện áp U = φ1 — φ2 sẽ xuất hiện giữa chúng, trong đó φ1 và φ2 là điện thế của các vùng của thiết bị trong đó, do tiêu thụ ít năng lượng điện thế có giá trị không bằng nhau được hình thành...

Ví dụ, một tế bào khô chứa nhiều hóa chất khác nhau - than đá, kẽm, chất kết tụ và các chất khác. Do các phản ứng hóa học, năng lượng (trong trường hợp này là hóa học) được tiêu hao, nhưng thay vào đó, các vùng có số lượng electron khác nhau xuất hiện trong nguyên tố, điều này gây ra các điện thế không bằng nhau ở các phần của nguyên tố nơi đặt thanh carbon và cốc kẽm .

Do đó, có một hiệu điện thế giữa các dây dẫn từ thanh cacbon và cốc kẽm. Điện áp này trên các cực mở của nguồn được gọi là suất điện động (viết tắt là EMF).

Do đó, EMF cũng là một điện áp, nhưng trong những điều kiện khá nhất định. Lực điện động được đo bằng cùng đơn vị với điện áp, cụ thể là vôn (V) hoặc đơn vị phân số - millivolt (mV), microvolt (μV), với 1 mV = 10-3 V và 1 μV = 10-6 V.

Thuật ngữ «EMF», đã phát triển trong lịch sử, nói một cách nghiêm túc là không chính xác, vì EMF có thứ nguyên là điện áp chứ không phải lực, đó là lý do tại sao nó gần đây đã bị loại bỏ, thay thế thuật ngữ «điện áp bên trong» (tức là, điện áp kích thích bên trong nguồn) hoặc «điện áp tham chiếu». Vì thuật ngữ «EMF» được sử dụng trong nhiều cuốn sách và GOST chưa bị hủy bỏ, chúng tôi sẽ sử dụng nó trong bài viết này.

Do đó, sức điện động của nguồn (EMF) là sự khác biệt tiềm năng được tạo ra bên trong nguồn do tiêu thụ một số loại năng lượng.

Đôi khi người ta nói rằng EMF tại nguồn được hình thành bởi các ngoại lực, được hiểu là những ảnh hưởng có bản chất phi điện. Vì vậy, trong các máy phát điện được lắp đặt trong các nhà máy điện công nghiệp, EMF được hình thành do tiêu thụ năng lượng cơ học, chẳng hạn như năng lượng của nước rơi, nhiên liệu đốt cháy, v.v. thành năng lượng điện và vv

Trong công nghệ truyền thông, điện tử vô tuyến và các ngành công nghệ khác, điện áp được lấy từ các thiết bị điện tử đặc biệt gọi là máy phát tín hiệu, trong đó năng lượng của mạng điện công nghiệp được chuyển đổi thành các điện áp khác nhau được lấy từ các đầu ra.Theo cách này, các bộ tạo tín hiệu tiêu thụ năng lượng điện từ mạng công nghiệp và cũng tạo ra điện áp thuộc loại điện, nhưng với các thông số hoàn toàn khác, không thể lấy trực tiếp từ mạng.

Đặc tính quan trọng nhất của bất kỳ điện áp nào là sự phụ thuộc của nó vào thời gian. Nói chung, máy phát điện tạo ra điện áp có giá trị thay đổi theo thời gian. Điều này có nghĩa là tại bất kỳ thời điểm nào, điện áp ở các đầu ra của máy phát đều khác nhau. Điện áp như vậy được gọi là biến, trái ngược với hằng số, có giá trị không thay đổi theo thời gian.

Cần phải nhớ rằng về cơ bản không thể truyền bất kỳ thông tin nào (lời nói, âm nhạc, hình ảnh truyền hình, dữ liệu kỹ thuật số, v.v.) với điện áp không đổi và vì kỹ thuật truyền thông được thiết kế dành riêng cho việc truyền thông tin, nên sự chú ý chính sẽ là quay sang tính đến các tín hiệu thay đổi theo thời gian.

Điện áp tại bất kỳ thời điểm nào được gọi là tức thời... Các giá trị điện áp tức thời thường là các biến phụ thuộc vào thời gian và được biểu thị bằng chữ thường (chữ thường) và (t) hoặc viết tắt là — và. tạo thành một dạng sóng. Ví dụ: nếu trong khoảng thời gian từ t = 0 đến t = t1, điện áp tăng tỷ lệ thuận với thời gian và trong khoảng thời gian từ t = t1 đến t = t2, chúng giảm theo cùng một quy luật, thì các tín hiệu đó có dạng tam giác .

Chúng rất quan trọng trong công nghệ truyền thông tín hiệu sóng vuông… Đối với những tín hiệu như vậy, điện áp trong khoảng thời gian từ t0 đến t1 bằng 0, tại thời điểm t1 tăng mạnh đến giá trị cực đại, trong khoảng thời gian từ t1 đến t2 không đổi, tại thời điểm t2 giảm mạnh về 0, vân vân.

Tín hiệu điện được chia thành định kỳ và không định kỳ. Tín hiệu tuần hoàn gọi là tín hiệu mà giá trị tức thời của nó lặp lại sau cùng một khoảng thời gian gọi là chu kỳ T. Tín hiệu không tuần hoàn chỉ xuất hiện một lần và không lặp lại lần nữa. Các luật chi phối các tín hiệu định kỳ và không định kỳ là rất khác nhau.

Cơm. 1

Cơm. 2

Cơm. 3

Nhiều người trong số họ, hoàn toàn chính xác đối với các tín hiệu định kỳ, hóa ra lại hoàn toàn không chính xác đối với các tín hiệu không định kỳ và ngược lại. Việc nghiên cứu các tín hiệu không tuần hoàn đòi hỏi một bộ máy toán học phức tạp hơn nhiều so với việc nghiên cứu các tín hiệu tuần hoàn.

Các tín hiệu hình chữ nhật với các khoảng dừng giữa các xung hoặc, như chúng được gọi là "các đợt" (từ khái niệm "tín hiệu gửi") là rất quan trọng. Các tín hiệu như vậy được đặc trưng bởi một chu kỳ nhiệm vụ, tức là tỷ lệ giữa khoảng thời gian T với thời gian gửi ti:

Ví dụ: nếu thời gian tạm dừng bằng thời gian xung, nghĩa là việc gửi xảy ra trong một nửa khoảng thời gian, thì chu kỳ nhiệm vụ

và nếu thời gian gửi là một phần mười của khoảng thời gian, thì

Để quan sát trực quan dạng sóng của điện áp, dụng cụ đo được gọi là máy hiện sóng... Trên màn hình của máy hiện sóng, chùm tia điện tử vạch một đường cong của điện áp được đặt vào các đầu vào của máy hiện sóng.

Khi máy hiện sóng được bật bình thường, các đường cong trên màn hình của nó thu được dưới dạng một hàm của thời gian, tức là các hình ảnh dò ​​tìm chùm tia tương tự như các hình ảnh được hiển thị trong hình. 1, a — 2, b.Nếu trong một ống chùm tia điện tử có các thiết bị tạo ra hai chùm tia và do đó cho phép quan sát hai hình ảnh cùng một lúc, thì những máy hiện sóng như vậy được gọi là máy hiện sóng hai chùm tia.

Máy hiện sóng chùm tia kép có hai cặp đầu vào, được gọi là đầu vào kênh 1 và kênh 2. Máy hiện sóng chùm tia kép tiên tiến hơn nhiều so với máy hiện sóng chùm tia đơn: chúng có thể được sử dụng để so sánh trực quan các quy trình trong hai thiết bị khác nhau, ở đầu vào và đầu ra của một thiết bị, cũng như để thực hiện một số thí nghiệm rất thú vị.

Cơm. 4

Máy hiện sóng là thiết bị đo hiện đại nhất được sử dụng trong kỹ thuật điện tử, với sự trợ giúp của nó, bạn có thể xác định hình dạng của tín hiệu, đo điện áp, tần số, độ lệch pha, quan sát quang phổ, so sánh các quá trình trong các mạch khác nhau, đồng thời thực hiện một số phép đo và nghiên cứu , sẽ được thảo luận trong các phần sau.

Sự khác biệt giữa giá trị tức thời lớn nhất và nhỏ nhất được gọi là điện áp dao động Lên (chữ hoa cho biết một hằng số trong giá trị thời gian đang được mô tả và chỉ số dưới «p» là viết tắt của từ «phạm vi». Ký hiệu Ue có thể cũng được sử dụng). do đó, trên màn hình của máy hiện sóng, người quan sát nhìn thấy hình dạng của điện áp được khảo sát và phạm vi của nó.

Ví dụ, trong FIG. 4a cho thấy một đường cong điện áp hình sin, trong FIG. 4, b — nửa sóng, trong hình. 4, c — toàn sóng, trong hình. 4, d — dạng phức.

Nếu đường cong đối xứng qua trục hoành, như trong hình. 3, a thì nửa khoảng gọi là giá trị lớn nhất và kí hiệu là Um.Nếu đường cong là một phía, tức là tất cả các giá trị tức thời đều có cùng dấu, chẳng hạn như dương, thì dao động bằng giá trị lớn nhất, trong trường hợp này Um = up (xem Hình 3, a, 3, b, 4. b, 4, c). Do đó, trong kỹ thuật truyền thông, các đặc điểm chính của điện áp là: chu kỳ, hình dạng, phạm vi; trong bất kỳ thí nghiệm, tính toán, nghiên cứu nào, trước hết người ta phải có ý tưởng về những giá trị này.