Quellen elektrischer Signale

Die Potentialdifferenz zwischen zwei verschiedenen Punkten wird als elektrische Spannung bezeichnet, die der Kürze halber einfach „Spannung“ genannt wird, da sich die Theorie elektrischer Schaltkreise hauptsächlich mit elektrischen Phänomenen oder Prozessen befasst. Wenn also auf irgendeine Weise zwei Bereiche erzeugt werden, deren Potentiale sich voneinander unterscheiden, entsteht zwischen ihnen eine Spannung U = φ1 — φ2, wobei φ1 und φ2 die Potentiale der Bereiche des Geräts sind, in denen aufgrund des Verbrauchs wenig vorhanden ist Energie Es entstehen elektrische Potentiale mit ungleichen Werten...

Beispielsweise enthält eine Trockenzelle verschiedene Chemikalien – Kohle, Zink, Agglomerat und andere. Durch chemische Reaktionen wird Energie (in diesem Fall chemische) verbraucht, stattdessen entstehen im Element Bereiche mit unterschiedlicher Elektronenzahl, was zu ungleichen Potentialen in den Teilen des Elements führt, in denen sich Kohlenstoffstab und Zinkbecher befinden .

Daher liegt zwischen den Drähten vom Kohlenstoffstab und dem Zinkbecher eine Spannung an. Diese Spannung an den offenen Anschlüssen der Quelle wird als elektromotorische Kraft (abgekürzt EMF) bezeichnet.

Somit ist die EMF auch eine Spannung, allerdings unter ganz bestimmten Bedingungen. Die elektromotorische Kraft wird in den gleichen Einheiten wie die Spannung gemessen, nämlich Volt (V) oder Brucheinheiten – Millivolt (mV), Mikrovolt (μV), wobei 1 mV = 10-3 V und 1 μV = 10-6 V.

Der historisch gewachsene Begriff „EMF“ ist streng genommen ungenau, da EMF die Dimension von Spannung und nicht von Kraft hat, weshalb er kürzlich aufgegeben und durch die Bezeichnung „innere Spannung“ ersetzt wurde (in der Quelle erregte Spannung) oder «Referenzspannung». Da der Begriff „EMF“ in vielen Büchern verwendet wird und GOST nicht abgeschafft wurde, werden wir ihn in diesem Artikel verwenden.

Daher ist die elektromotorische Kraft (EMF) der Quelle die Potentialdifferenz, die innerhalb der Quelle infolge des Verbrauchs einer Energieart erzeugt wird.

Manchmal wird gesagt, dass die EMF an der Quelle durch äußere Kräfte entsteht, worunter man Einflüsse nichtelektrischer Natur versteht. So entsteht in Generatoren, die in Industriekraftwerken installiert sind, EMF durch den Verbrauch mechanischer Energie, beispielsweise der Energie von fallendem Wasser, brennendem Kraftstoff usw. Derzeit werden immer häufiger Solarbatterien eingesetzt, in denen Lichtenergie umgewandelt wird in elektrische Energie usw.

In der Kommunikationstechnik, Funkelektronik und anderen Technikzweigen werden elektrische Spannungen aus speziellen elektronischen Geräten gewonnen, den sogenannten Signalgeneratoren, bei dem die Energie des industriellen Stromnetzes in verschiedene Spannungen umgewandelt wird, die an den Ausgangsklemmen abgenommen werden.Auf diese Weise verbrauchen Signalgeneratoren elektrische Energie aus dem Industrienetz und erzeugen ebenfalls Spannungen elektrischer Art, jedoch mit völlig anderen Parametern, die nicht direkt aus dem Netz bezogen werden können.

Das wichtigste Merkmal jeder Spannung ist ihre Zeitabhängigkeit. Im Allgemeinen erzeugen Generatoren Spannungen, deren Werte sich mit der Zeit ändern. Dies bedeutet, dass die Spannung an den Ausgangsklemmen des Generators zu jedem Zeitpunkt unterschiedlich ist. Solche Spannungen werden im Gegensatz zu Konstanten, deren Werte im Laufe der Zeit unverändert bleiben, als Variablen bezeichnet.

Es muss beachtet werden, dass es grundsätzlich unmöglich ist, Informationen (Sprache, Musik, Fernsehbilder, digitale Daten usw.) mit konstanten Spannungen zu übertragen, und da die Kommunikationstechnik speziell für die Übertragung von Informationen ausgelegt ist, wird das Hauptaugenmerk darauf liegen wurde genutzt, um zeitlich veränderliche Signale zu berücksichtigen.

Spannungen zu jedem Zeitpunkt heißen momentan... Momentane Spannungswerte sind normalerweise zeitabhängige Variablen und werden mit Kleinbuchstaben (Kleinbuchstaben) und (t) oder kurz — und bezeichnet. Die Summe der Momentanwerte ​​bildet eine Wellenform. Wenn beispielsweise im Intervall von t = 0 bis t = t1 die Spannungen proportional zur Zeit ansteigen und im Intervall von t = t1 bis t = t2 nach demselben Gesetz abnehmen, dann haben solche Signale eine dreieckige Form .

Sie sind in Kommunikationstechnologien sehr wichtig Rechtecksignale… Bei solchen Signalen ist die Spannung im Intervall von t0 bis t1 gleich Null, im Moment t1 steigt sie stark auf den Maximalwert an, im Intervall von t1 bis t2 bleibt sie unverändert, im Moment t2 fällt sie stark auf Null ab, usw.

Elektrische Signale werden in periodische und nichtperiodische Signale unterteilt. Periodische Signale werden als Signale bezeichnet, deren Momentanwerte sich nach der gleichen Zeit, der sogenannten Periode T, wiederholen. Nichtperiodische Signale treten nur einmal auf und wiederholen sich nicht noch einmal. Die Gesetze für periodische und nichtperiodische Signale sind sehr unterschiedlich.

Reis. 1

Reis. 2

Reis. 3

Viele von ihnen sind für periodische Signale völlig korrekt, erweisen sich jedoch für nichtperiodische Signale als völlig falsch und umgekehrt. Die Untersuchung nichtperiodischer Signale erfordert einen viel komplexeren mathematischen Apparat als die Untersuchung periodischer Signale.

Sehr wichtig sind Rechtecksignale mit Pausen zwischen den Impulsen oder sogenannte „Bursts“ (vom Begriff „Signale senden“). Solche Signale zeichnen sich durch ein Tastverhältnis aus, d.h. das Verhältnis der Periodendauer T zur Sendezeit ti:

Wenn beispielsweise die Pausenzeit gleich der Impulszeit ist, das Senden also innerhalb der halben Periode erfolgt, dann ist das Tastverhältnis

und wenn die Sendezeit ein Zehntel der Periode beträgt, dann

Um die Wellenform der Spannung visuell zu beobachten, werden Messgeräte als Oszilloskope bezeichnet. Auf dem Bildschirm des Oszilloskops zeichnet der Elektronenstrahl eine Kurve der Spannung nach, die an die Eingangsanschlüsse des Oszilloskops angelegt wird.

Wenn das Oszilloskop normal eingeschaltet ist, werden die Kurven auf seinem Bildschirm als Funktion der Zeit erhalten, d. h. Strahlverfolgungsbilder, die denen in Abb. ähneln. 1, a — 2, b.Befinden sich in einer Elektronenstrahlröhre Geräte, die zwei Strahlen erzeugen und so die gleichzeitige Beobachtung von zwei Bildern ermöglichen, dann nennt man solche Oszilloskope Doppelstrahloszilloskope.

Zweistrahl-Oszilloskope verfügen über zwei Paare von Eingangsanschlüssen, die als Eingänge für Kanal 1 und Kanal 2 bezeichnet werden. Zweistrahl-Oszilloskope sind viel fortschrittlicher als Einstrahl-Oszilloskope: Sie können verwendet werden, um die Prozesse in zwei verschiedenen Geräten am Eingang visuell zu vergleichen und Ausgangsanschlüsse eines Geräts sowie zur Durchführung einer Reihe sehr interessanter Experimente.

Reis. 4

Das Oszilloskop ist das modernste Messgerät der Elektrotechnik. Mit seiner Hilfe können Sie die Form von Signalen bestimmen, Spannungen, Frequenzen und Phasenverschiebungen messen, Spektren beobachten, Prozesse in verschiedenen Schaltkreisen vergleichen sowie eine Reihe von Messungen und Untersuchungen durchführen , was in den folgenden Abschnitten besprochen wird.

Die Differenz zwischen dem größten und dem kleinsten Momentanwert wird als Hubspannung Up bezeichnet (ein Großbuchstabe zeigt an, dass ein konstanter Zeitwert beschrieben wird, und der Index „p“ steht für das Wort „Bereich“). Die Schreibweise Ue kann verwendet werden). Somit sieht der Beobachter auf dem Bildschirm des Oszilloskops die Form der untersuchten Spannung und ihren Bereich.

In FIG. In 4a ist ein sinusförmiger Spannungsverlauf dargestellt, in FIG. 4, b – Halbwelle, in Abb. 4, c – volle Welle, in Abb. 4, d – komplexe Form.

Wenn die Kurve symmetrisch zur horizontalen Achse ist, wie in Abb. 3, a, dann wird die Hälfte des Bereichs als Maximalwert bezeichnet und mit Um bezeichnet.Wenn die Kurve einseitig ist, das heißt, alle Momentanwerte haben das gleiche Vorzeichen, zum Beispiel positiv, dann ist der Swing gleich dem Maximalwert, in diesem Fall Um = up (siehe Abb. 3, a, 3, b, 4. b, 4, c). Daher sind in der Nachrichtentechnik die Hauptmerkmale von Spannungen: Periode, Form, Reichweite; Bei allen Experimenten, Berechnungen, Studien muss man zunächst eine Vorstellung von diesen Werten haben.