Fuentes de señales eléctricas.

La diferencia de potencial entre dos puntos diferentes se denomina voltaje eléctrico, que por brevedad se llama simplemente "voltaje", ya que la teoría de los circuitos eléctricos se ocupa principalmente de los fenómenos o procesos eléctricos. Por lo tanto, si de alguna manera se crean dos regiones cuyos potenciales difieren entre sí, entonces aparecerá entre ellas un voltaje U = φ1 — φ2, donde φ1 y φ2 son los potenciales de las regiones del dispositivo en el que, debido al consumo de poco se forman potenciales electricos de energia con valores desiguales...

Por ejemplo, una celda seca contiene varios productos químicos: carbón, zinc, aglomerado y otros. Como resultado de las reacciones químicas, se gasta energía (en este caso química), pero en cambio, aparecen áreas con diferente número de electrones en el elemento, lo que provoca potenciales desiguales en aquellas partes del elemento donde se encuentran la barra de carbono y la copa de zinc. .

Por lo tanto, existe un voltaje entre los alambres de la varilla de carbón y la copa de zinc. Este voltaje a través de las terminales abiertas de la fuente se llama fuerza electromotriz (FEM abreviada).

Por lo tanto, el EMF también es un voltaje, pero bajo ciertas condiciones. La fuerza electromotriz se mide en las mismas unidades que el voltaje, a saber, voltios (V) o unidades fraccionarias: milivoltios (mV), microvoltios (μV), con 1 mV = 10-3 V y 1 μV = 10-6 V.

El término «CEM», que se ha desarrollado históricamente, es estrictamente inexacto, ya que la CEM tiene la dimensión de voltaje, no fuerza en absoluto, razón por la cual se ha abandonado recientemente, reemplazando los términos «voltaje interno» (es decir, el tensión, excitada en el interior de la fuente) o «tensión de referencia». Dado que el término «EMF» se usa en muchos libros y GOST no ha sido cancelado, lo usaremos en este artículo.

Por lo tanto, la fuerza electromotriz (FEM) de la fuente es la diferencia de potencial generada en el interior de la fuente como resultado del consumo de algún tipo de energía.

A veces se dice que la CEM en la fuente está formada por fuerzas externas, entendidas como influencias de naturaleza no eléctrica. Entonces, en los generadores instalados en plantas de energía industrial, se forma EMF debido al consumo de energía mecánica, por ejemplo, la energía del agua que cae, la quema de combustible, etc. Actualmente, las baterías solares son cada vez más comunes, en las que se convierte la energía lumínica. en energía eléctrica, etc.

En tecnología de la comunicación, radioelectrónica y otras ramas de la tecnología, los voltajes eléctricos se obtienen de dispositivos electrónicos especiales llamados generadores de señal, en el que se convierte la energía de la red eléctrica industrial en diferentes tensiones tomadas de los terminales de salida.De esta forma, los generadores de señales consumen energía eléctrica de la red industrial y también producen tensiones de tipo eléctrico, pero con parámetros completamente diferentes, que no se pueden obtener directamente de la red.

La característica más importante de cualquier voltaje es su dependencia del tiempo. En general, los generadores producen voltajes cuyos valores cambian con el tiempo. Esto significa que en cualquier momento el voltaje en las terminales de salida del generador es diferente. Dichos voltajes se denominan variables, en contraste con las constantes, cuyos valores permanecen sin cambios con el tiempo.

Debe recordarse que es fundamentalmente imposible transmitir cualquier información (habla, música, imágenes de televisión, datos digitales, etc.) con voltajes constantes, y dado que la técnica de comunicación está diseñada específicamente para la transmisión de información, la atención principal será para tener en cuenta las señales variables en el tiempo.

Los voltajes en cualquier instante de tiempo se denominan instantáneos... Los valores de voltaje instantáneos suelen ser variables dependientes del tiempo y se indican con minúsculas (minúsculas) y (t) o, para abreviar, y. La suma de valores instantáneos forma una forma de onda. Por ejemplo, si en el intervalo de t = 0 a t = t1 los voltajes aumentan en proporción al tiempo, y en el intervalo de t = t1 a t = t2 disminuyen de acuerdo con la misma ley, entonces tales señales tienen una forma triangular .

Son muy importantes en las tecnologías de la comunicación. señales de onda cuadrada… Para tales señales, el voltaje en el intervalo de t0 a t1 es igual a cero, en el momento t1 aumenta bruscamente al valor máximo, en el intervalo de t1 a t2 permanece sin cambios, en el momento t2 disminuye bruscamente a cero, etc.

Las señales eléctricas se dividen en periódicas y no periódicas. Las señales periódicas se denominan señales cuyos valores instantáneos se repiten al cabo de un mismo tiempo, denominado periodo T. Las señales no periódicas aparecen una sola vez y no se repiten más. Las leyes que rigen las señales periódicas y no periódicas son muy diferentes.

Arroz. 1

Arroz. 2

Arroz. 3

Muchos de ellos, siendo completamente correctos para señales periódicas, resultan completamente incorrectos para señales no periódicas y viceversa. El estudio de señales no periódicas requiere un aparato matemático mucho más complejo que el estudio de señales periódicas.

Las señales rectangulares con pausas entre pulsos o, como se les llama, "ráfagas" (del concepto de "señales de envío") son muy importantes. Tales señales se caracterizan por un ciclo de trabajo, es decir, la relación entre el período de tiempo T y el tiempo de envío ti:

Por ejemplo, si el tiempo de pausa es igual al tiempo de pulso, es decir, el envío ocurre dentro de la mitad del período, entonces el ciclo de trabajo

y si el tiempo de envío es una décima parte del período, entonces

Para observar visualmente la forma de onda del voltaje, los instrumentos de medición se llaman osciloscopios... En la pantalla del osciloscopio, el haz de electrones traza una curva del voltaje que se aplica a los terminales de entrada del osciloscopio.

Cuando el osciloscopio está normalmente encendido, las curvas en su pantalla se obtienen en función del tiempo, es decir, imágenes de trazado de haz similares a las que se muestran en la fig. 1, a — 2, b.Si en un tubo de haz de electrones hay dispositivos que crean dos haces y, por lo tanto, permiten observar dos imágenes a la vez, estos osciloscopios se denominan osciloscopios de doble haz.

Los osciloscopios de doble haz tienen dos pares de terminales de entrada, llamados entradas de canal 1 y canal 2. Los osciloscopios de doble haz son mucho más avanzados que los osciloscopios de un solo haz: pueden usarse para comparar visualmente los procesos en dos dispositivos diferentes, en la entrada y terminales de salida de un dispositivo, así como para realizar una serie de experimentos muy interesantes.

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El osciloscopio es el dispositivo de medición más moderno utilizado en ingeniería electrónica, con su ayuda puede determinar la forma de las señales, medir voltajes, frecuencias, cambios de fase, observar espectros, comparar procesos en diferentes circuitos y también realizar una serie de mediciones e investigaciones. , que se discutirá en las siguientes secciones.

La diferencia entre el valor instantáneo más grande y el más pequeño se denomina voltaje oscilante Up (una letra mayúscula indica que se está describiendo una constante en el valor de tiempo, y el subíndice «p» representa la palabra «rango». La notación Ue puede también se puede utilizar), así, en la pantalla del osciloscopio, el observador ve la forma del voltaje investigado y su rango.

Por ejemplo, en la fig. 4a muestra una curva de tensión sinusoidal, en la fig. 4, b — la media onda, en fig. 4, c — onda completa, en fig. 4, d — forma compleja.

Si la curva es simétrica respecto al eje horizontal, como en la fig. 3, a, entonces la mitad del rango se llama el valor máximo y se denota por Um.Si la curva es unilateral, es decir, todos los valores instantáneos tienen el mismo signo, por ejemplo, positivo, entonces la oscilación es igual al valor máximo, en este caso Um = arriba (ver Fig. 3, a, 3, b, 4. b, 4, c). Así, en ingeniería de comunicaciones, las principales características de los voltajes son: período, forma, rango; en cualquier experimento, cálculo, estudio, primero se debe tener una idea de estos valores.