مصادر الإشارات الكهربائية

يُطلق على فرق الجهد بين نقطتين مختلفتين اسم الجهد الكهربي ، والذي يُطلق عليه اختصارًا اسم "الجهد" ، نظرًا لأن نظرية الدوائر الكهربائية تهتم أساسًا بالظواهر أو العمليات الكهربائية. لذلك ، إذا تم إنشاء منطقتين تختلف إمكاناتهما عن بعضهما البعض بطريقة أو بأخرى ، فسيظهر الجهد U = φ1 - φ2 بينهما ، حيث φ1 و 2 هي إمكانات مناطق الجهاز التي ، بسبب استهلاك القليل تتشكل إمكانات الطاقة الكهربائية ذات القيم غير المتكافئة ...

على سبيل المثال ، تحتوي الخلية الجافة على مواد كيميائية مختلفة - الفحم والزنك والتكتل وغيرها. نتيجة للتفاعلات الكيميائية ، يتم إنفاق الطاقة (في هذه الحالة الكيميائية) ، ولكن بدلاً من ذلك ، تظهر مناطق ذات أعداد مختلفة من الإلكترونات في العنصر ، مما يتسبب في عدم تكافؤ الجهود في تلك الأجزاء من العنصر حيث يوجد قضيب الكربون وكأس الزنك .

لذلك ، يوجد جهد بين الأسلاك من قضيب الكربون وكأس الزنك. يسمى هذا الجهد عبر المحطات المفتوحة للمصدر القوة الدافعة الكهربائية (اختصار EMF).

وبالتالي ، فإن EMF هو أيضًا جهد ، ولكن في ظل ظروف معينة تمامًا. تُقاس القوة الدافعة الكهربائية في نفس وحدات الجهد ، أي الفولت (V) أو الوحدات الجزئية - مللي فولت (mV) ، ميكرو فولت (μV) ، مع 1 mV = 10-3 V و 1 μV = 10-6 V.

مصطلح «EMF» ، الذي تطور تاريخيًا ، غير دقيق بالمعنى الدقيق للكلمة ، نظرًا لأن EMF له أبعاد الجهد ، وليس القوة على الإطلاق ، ولهذا السبب تم التخلي عنه مؤخرًا ، ليحل محل مصطلحات «الجهد الداخلي» (أي ، الجهد ، متحمس داخل المصدر) أو «الجهد المرجعي». نظرًا لاستخدام مصطلح "EMF" في العديد من الكتب ولم يتم إلغاء GOST ، فسنستخدمه في هذه المقالة.

لذلك ، فإن القوة الدافعة الكهربائية للمصدر (EMF) هي فرق الجهد المتولد داخل المصدر نتيجة لاستهلاك نوع من الطاقة.

يقال في بعض الأحيان أن المجالات الكهرومغناطيسية عند المصدر تتشكل من قوى خارجية ، والتي تُفهم على أنها تأثيرات ذات طبيعة غير كهربائية. لذلك ، في المولدات المركبة في محطات الطاقة الصناعية ، يتم تشكيل EMF بسبب استهلاك الطاقة الميكانيكية ، على سبيل المثال ، طاقة الماء المتساقط ، احتراق الوقود ، إلخ. حاليًا ، أصبحت البطاريات الشمسية أكثر شيوعًا ، حيث يتم تحويل الطاقة الضوئية في الطاقة الكهربائية وما إلى ذلك.

في تكنولوجيا الاتصالات والإلكترونيات اللاسلكية وفروع التكنولوجيا الأخرى ، يتم الحصول على الفولتية الكهربائية من أجهزة إلكترونية خاصة تسمى مولدات الإشارة، حيث يتم تحويل طاقة الشبكة الكهربائية الصناعية إلى جهود مختلفة مأخوذة من أطراف الخرج.بهذه الطريقة ، تستهلك مولدات الإشارة الطاقة الكهربائية من الشبكة الصناعية وتنتج أيضًا الفولتية من نوع كهربائي ، ولكن بمعلمات مختلفة تمامًا ، والتي لا يمكن الحصول عليها مباشرة من الشبكة.

إن أهم ما يميز أي جهد هو اعتماده على الوقت. بشكل عام ، تنتج المولدات الفولتية التي تتغير قيمها بمرور الوقت. هذا يعني أنه في أي لحظة يختلف الجهد عند أطراف خرج المولد. تسمى هذه الفولتية المتغيرات ، على عكس الثوابت ، التي تظل قيمها دون تغيير مع مرور الوقت.

يجب أن نتذكر أنه من المستحيل بشكل أساسي نقل أي معلومات (الكلام ، الموسيقى ، الصور التلفزيونية ، البيانات الرقمية ، إلخ) بجهد ثابت ، وبما أن تقنية الاتصال مصممة خصيصًا لنقل المعلومات ، فإن الاهتمام الرئيسي سيكون تحولت لحساب إشارات متغيرة بمرور الوقت.

تسمى الفولتية في أي لحظة زمنية لحظية ... عادةً ما تكون قيم الجهد اللحظية متغيرات تعتمد على الوقت ويُشار إليها بأحرف صغيرة (حالة صغيرة) و (t) أو باختصار - و. مجموع القيم اللحظية يشكل شكل موجة. على سبيل المثال ، إذا كانت الفولتية في الفترة من t = 0 إلى t = t1 تزداد بالتناسب مع الوقت ، وفي الفترة من t = t1 إلى t = t2 تنخفض وفقًا للقانون نفسه ، فإن هذه الإشارات لها شكل مثلث .

هم مهمون جدا في تقنيات الاتصال إشارات الموجة المربعة... لمثل هذه الإشارات ، الجهد في الفاصل الزمني من t0 إلى t1 يساوي الصفر ، في الوقت الحالي ، يرتفع t1 بشكل حاد إلى القيمة القصوى ، في الفترة من t1 إلى t2 ، يظل دون تغيير ، في الوقت الحالي ينخفض ​​t2 بشكل حاد إلى الصفر ، إلخ.

تنقسم الإشارات الكهربائية إلى دورية وغير دورية. تسمى الإشارات الدورية الإشارات التي تتكرر قيمها الآنية بعد نفس الوقت ، وتسمى الفترة T. تظهر الإشارات غير الدورية مرة واحدة فقط ولا تتكرر مرة أخرى. تختلف القوانين التي تحكم الإشارات الدورية وغير الدورية اختلافًا كبيرًا.

أرز. 1

أرز. 2

أرز. 3

كثير منها ، كونها صحيحة تمامًا للإشارات الدورية ، تبين أنها غير صحيحة تمامًا للإشارات غير الدورية والعكس صحيح. تتطلب دراسة الإشارات غير الدورية جهازًا رياضيًا أكثر تعقيدًا من دراسة الإشارات الدورية.

الإشارات المستطيلة مع فترات التوقف بين النبضات أو ، كما يطلق عليها ، "الرشقات" (من مفهوم "إرسال الإشارات") مهمة للغاية. تتميز هذه الإشارات بدورة عمل ، أي نسبة الفترة الزمنية T إلى وقت الإرسال ti:

على سبيل المثال ، إذا كان وقت الإيقاف المؤقت يساوي وقت النبض ، أي أن الإرسال يحدث خلال نصف الفترة ، ثم دورة العمل

وإذا كان وقت الإرسال هو عُشر الفترة ، فحينئذٍ

لمراقبة شكل موجة الجهد بصريًا ، تسمى أدوات القياس راسمات الذبذبات ... على شاشة الذبذبات ، يتتبع شعاع الإلكترون منحنى الجهد الذي يتم تطبيقه على أطراف الإدخال في راسم الذبذبات.

عندما يتم تشغيل الذبذبات بشكل طبيعي ، يتم الحصول على المنحنيات الموجودة على شاشته كدالة للوقت ، أي صور تتبع الشعاع المشابهة لتلك الموضحة في الشكل. 1 ، أ - 2 ، ب.إذا كانت هناك أجهزة في أنبوب شعاع إلكتروني واحد تنشئ حزمتين وبالتالي تسمح بملاحظة صورتين في وقت واحد ، فإن راسمات الذبذبات هذه تسمى راسمات الذبذبات ذات الحزمة المزدوجة.

تحتوي راسمات الذبذبات ثنائية الحزمة على زوجين من أطراف الإدخال ، تسمى القناة 1 ومدخلات القناة 2. تعد راسمات الذبذبات ثنائية الشعاع أكثر تقدمًا من راسمات الذبذبات أحادية الحزمة: يمكن استخدامها لمقارنة العمليات بصريًا في جهازين مختلفين ، عند الإدخال ومحطات الإخراج لجهاز واحد ، بالإضافة إلى إجراء عدد من التجارب الشيقة للغاية.

أرز. 4

يعد راسم الذبذبات من أحدث أجهزة القياس المستخدمة في الهندسة الإلكترونية ، حيث يمكنك بمساعدته تحديد شكل الإشارات وقياس الفولتية والترددات وتحولات الطور ومراقبة الأطياف ومقارنة العمليات في الدوائر المختلفة وأيضًا إجراء عدد من القياسات والأبحاث ، والتي سيتم مناقشتها في الأقسام التالية.

يُطلق على الفرق بين القيمة اللحظية الأكبر والأصغر اسم جهد التأرجح لأعلى (يشير الحرف الكبير إلى أنه يتم وصف ثابت في القيمة الزمنية ، بينما يشير الرمز "p" إلى كلمة "نطاق". أيضًا). وهكذا ، على شاشة الذبذبات ، يرى المراقب شكل الجهد الذي تم فحصه ونطاقه.

على سبيل المثال ، في FIG. يوضح الشكل 4 أ منحنى الجهد الجيبي ، في الشكل. 4 ، ب - نصف موجة ، في الشكل. 4 ، ج - موجة كاملة ، في الشكل. 4 ، د - شكل معقد.

إذا كان المنحنى متماثلًا حول المحور الأفقي ، كما في الشكل. 3 ، أ ، ثم نصف النطاق يسمى القيمة القصوى ويشار إليها بواسطة أم.إذا كان المنحنى أحادي الجانب ، أي أن جميع القيم اللحظية لها نفس العلامة ، على سبيل المثال ، موجبة ، فإن التأرجح يساوي القيمة القصوى ، في هذه الحالة Um = up (انظر الشكل 3 ، أ ، 3 ، ب ، 4. ب ، 4 ، ج). وبالتالي ، في هندسة الاتصالات ، فإن الخصائص الرئيسية للجهد هي: الفترة ، الشكل ، النطاق ؛ في أي تجارب أو حسابات أو دراسات ، يجب على المرء أولاً وقبل كل شيء أن يكون لديه فكرة عن هذه القيم.