Sources de signaux électriques

La différence de potentiel entre deux points différents est appelée une tension électrique, qui, pour être bref, est simplement appelée "tension", puisque la théorie des circuits électriques s'intéresse principalement aux phénomènes ou processus électriques. Par conséquent, si deux régions dont les potentiels diffèrent l'un de l'autre sont créées d'une manière ou d'une autre, une tension U = φ1 - φ2 apparaîtra entre elles, où φ1 et φ2 sont les potentiels des régions de l'appareil dans lesquelles, en raison de la consommation de peu des potentiels électriques énergétiques de valeurs inégales se forment...

Par exemple, une cellule sèche contient divers produits chimiques - charbon, zinc, agglomérat et autres. À la suite de réactions chimiques, de l'énergie (dans ce cas chimique) est dépensée, mais à la place, des zones avec différents nombres d'électrons apparaissent dans l'élément, ce qui provoque des potentiels inégaux dans les parties de l'élément où se trouvent la tige de carbone et la coupelle de zinc. .

Par conséquent, il existe une tension entre les fils de la tige de carbone et la coupelle de zinc. Cette tension aux bornes ouvertes de la source est appelée force électromotrice (en abrégé EMF).

Ainsi, l'EMF est également une tension, mais dans des conditions bien définies. La force électromotrice est mesurée dans les mêmes unités que la tension, à savoir les volts (V) ou les unités fractionnaires - millivolts (mV), microvolts (μV), avec 1 mV = 10-3 V et 1 μV = 10-6 V.

Le terme «EMF», qui s'est développé historiquement, est à proprement parler imprécis, puisque l'EMF a la dimension de tension, pas de force du tout, c'est pourquoi il a été récemment abandonné, remplaçant les termes «tension interne» (c'est-à-dire la tension, excitée à l'intérieur de la source) ou « tension de référence ». Étant donné que le terme «EMF» est utilisé dans de nombreux livres et que GOST n'a pas été annulé, nous l'utiliserons dans cet article.

Par conséquent, la force électromotrice de la source (EMF) est la différence de potentiel générée à l'intérieur de la source à la suite de la consommation d'un certain type d'énergie.

Parfois, on dit que l'EMF à la source est formée par des forces externes, qui sont comprises comme des influences de nature non électrique. Ainsi, dans les générateurs installés dans les centrales électriques industrielles, les CEM se forment en raison de la consommation d'énergie mécanique, par exemple l'énergie de la chute d'eau, de la combustion de carburant, etc. Actuellement, les batteries solaires sont de plus en plus courantes, dans lesquelles l'énergie lumineuse est convertie en énergie électrique, etc.

Dans les technologies de communication, l'électronique radio et d'autres branches de la technologie, les tensions électriques sont obtenues à partir d'appareils électroniques spéciaux appelés générateurs de signaux, dans lequel l'énergie du réseau électrique industriel est convertie en différentes tensions prélevées aux bornes de sortie.De cette manière, les générateurs de signaux consomment de l'énergie électrique du réseau industriel et produisent également des tensions de type électrique, mais avec des paramètres complètement différents, qui ne peuvent pas être obtenues directement du réseau.

La caractéristique la plus importante de toute tension est sa dépendance au temps. En général, les générateurs produisent des tensions dont les valeurs changent avec le temps. Cela signifie qu'à tout instant la tension aux bornes de sortie du générateur est différente. Ces tensions sont appelées variables, contrairement aux constantes, dont les valeurs restent inchangées dans le temps.

Il faut se rappeler qu'il est fondamentalement impossible de transmettre des informations (parole, musique, images télévisées, données numériques, etc.) avec des tensions constantes, et puisque la technique de communication est conçue spécifiquement pour la transmission d'informations, l'attention principale sera tourné pour tenir compte des signaux variant dans le temps.

Les tensions à tout instant sont appelées instantanées... Les valeurs de tension instantanées sont généralement des variables dépendant du temps et sont désignées par des minuscules (minuscules) et (t) ou, pour faire court, - et. forme une forme d'onde. Par exemple, si dans l'intervalle de t = 0 à t = t1 les tensions augmentent proportionnellement au temps, et dans l'intervalle de t = t1 à t = t2 elles diminuent selon la même loi, alors ces signaux ont une forme triangulaire .

Ils sont très importants dans les technologies de communication signaux d'onde carrée… Pour de tels signaux, la tension dans l'intervalle de t0 à t1 est égale à zéro, au moment t1 monte brusquement à la valeur maximale, dans l'intervalle de t1 à t2 elle reste inchangée, au moment t2 diminue brusquement à zéro, etc.

Les signaux électriques sont divisés en périodiques et non périodiques. Les signaux périodiques sont appelés signaux dont les valeurs instantanées se répètent après le même temps, appelé période T. Les signaux non périodiques n'apparaissent qu'une seule fois et ne se répètent plus. Les lois régissant les signaux périodiques et non périodiques sont très différentes.

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Beaucoup d'entre eux, étant complètement corrects pour les signaux périodiques, s'avèrent complètement incorrects pour les signaux non périodiques et vice versa. L'étude des signaux non périodiques nécessite un appareillage mathématique beaucoup plus complexe que pour l'étude des signaux périodiques.

Les signaux rectangulaires avec des pauses entre les impulsions ou, comme on les appelle, des "rafales" (du concept "d'envoi de signaux") sont très importants. De tels signaux sont caractérisés par un rapport cyclique, c'est-à-dire le rapport du temps de période T au temps d'émission ti :

Par exemple, si le temps de pause est égal au temps d'impulsion, c'est-à-dire que l'envoi se produit dans la moitié de la période, alors le rapport cyclique

et si le temps d'envoi est d'un dixième de la période, alors

Pour observer visuellement la forme d'onde de la tension, les instruments de mesure sont appelés oscilloscopes... Sur l'écran de l'oscilloscope, le faisceau d'électrons trace une courbe de la tension qui est appliquée aux bornes d'entrée de l'oscilloscope.

Lorsque l'oscilloscope est normalement allumé, les courbes sur son écran sont obtenues en fonction du temps, c'est-à-dire des images de traçage de faisceau similaires à celles représentées sur la fig. 1, a-2, b.Si dans un tube à faisceau d'électrons se trouvent des dispositifs qui créent deux faisceaux et permettent ainsi d'observer deux images à la fois, ces oscilloscopes sont appelés oscilloscopes à double faisceau.

Les oscilloscopes à double faisceau ont deux paires de bornes d'entrée, appelées entrées voie 1 et voie 2. Les oscilloscopes à double faisceau sont beaucoup plus avancés que les oscilloscopes à faisceau unique : ils peuvent être utilisés pour comparer visuellement les processus dans deux appareils différents, à l'entrée et les bornes de sortie d'un appareil, ainsi que pour effectuer un certain nombre d'expériences très intéressantes.

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L'oscilloscope est l'appareil de mesure le plus moderne utilisé en ingénierie électronique. Avec son aide, vous pouvez déterminer la forme des signaux, mesurer les tensions, les fréquences, les déphasages, observer les spectres, comparer les processus dans différents circuits et également effectuer un certain nombre de mesures et de recherches. , dont il sera question dans les sections suivantes.

La différence entre la plus grande et la plus petite valeur instantanée s'appelle la tension d'oscillation Up (une lettre majuscule indique qu'une constante dans la valeur de temps est décrite, et l'indice «p» représente le mot «range». La notation Ue peut également être utilisé) ainsi, sur l'écran de l'oscilloscope, l'observateur voit la forme de la tension étudiée et sa plage.

Par exemple, sur la Fig. 4a montre une courbe de tension sinusoïdale, à la Fig. 4, b — demi-onde, sur fig. 4, c — pleine onde, sur la fig. 4, d — forme complexe.

Si la courbe est symétrique par rapport à l'axe horizontal, comme dans la fig. 3, a, alors la moitié de la plage est appelée la valeur maximale et est notée Um.Si la courbe est unilatérale, c'est-à-dire que toutes les valeurs instantanées ont le même signe, par exemple positif, alors le swing est égal à la valeur maximale, dans ce cas Um = up (voir Fig. 3, a, 3, b, 4. b, 4, c). Ainsi, en ingénierie des communications, les principales caractéristiques des tensions sont : période, forme, plage ; dans toutes expériences, calculs, études, il faut d'abord avoir une idée de ces valeurs.