Fontes de sinais elétricos

A diferença de potencial entre dois pontos diferentes é chamada de tensão elétrica, que, para abreviar, é simplesmente chamada de "tensão", uma vez que a teoria dos circuitos elétricos se preocupa principalmente com fenômenos ou processos elétricos. Portanto, se de alguma forma forem criadas duas regiões cujos potenciais diferem entre si, então uma tensão U = φ1 - φ2 aparecerá entre elas, onde φ1 e φ2 são os potenciais das regiões do dispositivo em que, devido ao consumo de pouco potenciais elétricos de energia com valores desiguais são formados...

Por exemplo, uma célula seca contém vários produtos químicos - carvão, zinco, aglomerado e outros. Como resultado das reações químicas, a energia (neste caso química) é gasta, mas, em vez disso, aparecem áreas com diferentes números de elétrons no elemento, o que causa potenciais desiguais nas partes do elemento onde estão localizados a haste de carbono e o copo de zinco .

Portanto, existe uma tensão entre os fios da haste de carbono e o copo de zinco. Essa tensão nos terminais abertos da fonte é chamada de força eletromotriz (abreviada como EMF).

Assim, o EMF também é uma tensão, mas sob certas condições. A força eletromotriz é medida nas mesmas unidades que a tensão, ou seja, volts (V) ou unidades fracionárias - milivolts (mV), microvolts (μV), com 1 mV = 10-3 V e 1 μV = 10-6 V.

O termo «EMF», que se desenvolveu historicamente, é estritamente impreciso, uma vez que o EMF tem dimensão de tensão, não de força, razão pela qual foi recentemente abandonado, substituindo os termos «tensão interna» (ou seja, o tensão, excitada dentro da fonte) ou «tensão de referência». Como o termo «EMF» é usado em muitos livros e o GOST não foi cancelado, vamos usá-lo neste artigo.

Portanto, a força eletromotriz (FEM) da fonte é a diferença de potencial gerada dentro da fonte como resultado do consumo de algum tipo de energia.

Às vezes é dito que o EMF na fonte é formado por forças externas, que são entendidas como influências de natureza não elétrica. Assim, em geradores instalados em usinas industriais, o EMF é formado devido ao consumo de energia mecânica, por exemplo, energia da queda d'água, queima de combustível, etc. Atualmente, as baterias solares estão se tornando mais comuns, nas quais a energia luminosa é convertida em energia elétrica e etc.

Na tecnologia de comunicação, eletrônica de rádio e outros ramos da tecnologia, as tensões elétricas são obtidas de dispositivos eletrônicos especiais chamados geradores de sinal, em que a energia da rede elétrica industrial é convertida em diferentes tensões retiradas dos terminais de saída.Desta forma, os geradores de sinal consomem energia elétrica da rede industrial e também produzem tensões de tipo elétrico, mas com parâmetros completamente diferentes, que não podem ser obtidos diretamente da rede.

A característica mais importante de qualquer tensão é sua dependência do tempo. Em geral, os geradores produzem tensões cujos valores mudam com o tempo. Isso significa que a qualquer momento a tensão nos terminais de saída do gerador é diferente. Essas tensões são chamadas de variáveis, em contraste com as constantes, cujos valores permanecem inalterados com o tempo.

Deve-se lembrar que é fundamentalmente impossível transmitir qualquer informação (fala, música, imagens de televisão, dados digitais, etc.) com tensões constantes e, como a técnica de comunicação é projetada especificamente para a transmissão de informações, a atenção principal será girado para levar em conta os sinais variantes no tempo.

Tensões em qualquer instante de tempo são chamadas instantâneas... Os valores de tensão instantânea geralmente são variáveis ​​​​dependentes do tempo e são denotados por letras minúsculas (minúsculas) e (t) ou, para abreviar, - e. A soma dos valores instantâneos ​forma uma forma de onda. Por exemplo, se no intervalo de t = 0 a t = t1 as tensões aumentam proporcionalmente ao tempo e no intervalo de t = t1 a t = t2 elas diminuem de acordo com a mesma lei, então esses sinais têm uma forma triangular .

São muito importantes nas tecnologias de comunicação sinais de onda quadrada… Para tais sinais, a tensão no intervalo de t0 a t1 é igual a zero, no momento em que t1 sobe abruptamente para o valor máximo, no intervalo de t1 a t2 permanece inalterada, no momento em que t2 diminui drasticamente para zero, etc.

Os sinais elétricos são divididos em periódicos e não periódicos. Os sinais periódicos são chamados de sinais cujos valores instantâneos se repetem após o mesmo tempo, chamados de período T. Os sinais não periódicos aparecem apenas uma vez e não se repetem novamente. As leis que regem os sinais periódicos e não periódicos são muito diferentes.

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Muitos deles, sendo completamente corretos para sinais periódicos, acabam sendo completamente incorretos para sinais não periódicos e vice-versa. O estudo de sinais não periódicos requer um aparato matemático muito mais complexo do que o estudo de sinais periódicos.

Sinais retangulares com pausas entre pulsos ou, como são chamados, "bursts" (do conceito de "envio de sinais") são muito importantes. Tais sinais são caracterizados por um ciclo de trabalho, ou seja, a relação entre o período de tempo T e o tempo de envio ti:

Por exemplo, se o tempo de pausa for igual ao tempo de pulso, ou seja, o envio ocorre na metade do período, então o ciclo de trabalho

e se o tempo de envio for um décimo do período, então

Para observar visualmente a forma de onda da tensão, os instrumentos de medição são chamados de osciloscópios... Na tela do osciloscópio, o feixe de elétrons traça uma curva da tensão aplicada aos terminais de entrada do osciloscópio.

Quando o osciloscópio é ligado normalmente, as curvas em sua tela são obtidas em função do tempo, ou seja, imagens de rastreamento de feixe semelhantes às mostradas na fig. 1, a — 2, b.Se em um tubo de feixe de elétrons houver dispositivos que criam dois feixes e, assim, permitem que duas imagens sejam observadas ao mesmo tempo, esses osciloscópios são chamados de osciloscópios de feixe duplo.

Osciloscópios de feixe duplo têm dois pares de terminais de entrada, chamados de entradas de canal 1 e canal 2. Osciloscópios de feixe duplo são muito mais avançados do que osciloscópios de feixe único: eles podem ser usados ​​para comparar visualmente os processos em dois dispositivos diferentes, na entrada e terminais de saída de um dispositivo, bem como para realizar uma série de experimentos muito interessantes.

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O osciloscópio é o dispositivo de medição mais moderno usado em engenharia eletrônica, com sua ajuda você pode determinar a forma de sinais, medir tensões, frequências, mudanças de fase, observar espectros, comparar processos em diferentes circuitos e também realizar várias medições e pesquisas , que será discutido nas próximas seções.

A diferença entre o maior e o menor valor instantâneo é chamada de tensão de oscilação Up (uma letra maiúscula indica que uma constante no valor de tempo está sendo descrita, e o subscrito «p» representa a palavra «range». A notação Ue pode também pode ser usado), assim, na tela do osciloscópio, o observador vê a forma da tensão investigada e sua faixa.

Por exemplo, na FIG. 4a mostra uma curva de tensão sinusoidal, na FIG. 4, b — meia onda, em figo. 4, c — onda cheia, em figo. 4, d — forma complexa.

Se a curva for simétrica em relação ao eixo horizontal, como na fig. 3, a, então metade do intervalo é chamado de valor máximo e é denotado por Um.Se a curva for unilateral, ou seja, todos os valores instantâneos tiverem o mesmo sinal, por exemplo, positivo, então o balanço é igual ao valor máximo, neste caso Um = para cima (ver Fig. 3, a, 3, b, 4. b, 4, c). Assim, na engenharia de comunicação, as principais características das tensões são: período, forma, alcance; em quaisquer experimentos, cálculos, estudos, é preciso antes de tudo ter uma ideia desses valores.