Какое соотношение между периодом и частотой переменного тока
Перейти к содержимому

Какое соотношение между периодом и частотой переменного тока

  • автор:

Период, частота, фаза сигнала. Определения.

Период колебаний — наименьший промежуток времени Т, в течение которого система, совершающая колебания, проходит через все промежуточные значения и возвращается к произвольно выбранному исходному значению. Период колебаний является величиной, обратной частоте колебаний:

f = 1/T.

Частота колебаний — количественная характеристика периодических колебаний, равная отношению числа циклов колебаний ко времени их совершения. Частота (в технике обозначают f) — величина, обратная периоду колебаний Т:

f = 1/T.

В международной системе единиц (СИ) ее выражают в герцах (Гц).

В электротехнике — отношение числа полных циклов изменения силы переменного тока, электрического напряжения, магнитной индукции и т.д. ко времени.

Период — это время одного полного колебания, с.

Частота — число полных колебаний, совершаемых переменной величиной за 1 секунду, Герц

Фаза — это состояние переменной величины в данный момент времени. Характеризуется фазовым углом.

    • Магазины и оптовые отделы
    • Видео
    • Новости
    • Каталог брендов
    • Каталоги автозапчастей
    • Акции и спецпредложения
    • Калькуляторы
    • Обратная связь
    • История компании
    • «ЧИП и ДИП» сегодня
    • 28 лет в сфере e-com
    • Контактная информация
    • Реквизиты АО «ЧИП и ДИП»
    • Дистрибьюция
    • Планируете стать поставщиком?
    • Работа в «ЧИП и ДИП»

    Частота тока

    Изобретение электричества поставило человечество на новую грань развития. Технический прогресс опирался на два направления движения с использованием электроэнергии. В одном случае применялся постоянный ток, во втором – переменный. Внедрение источников электричества и электропотребителей вылилось в столетнюю войну между приверженцами двух видов энергии. В конце концов, победу одержали те, кто продвигал идею повсеместного использования её переменного вида.

    Синусоида переменного электричества в системе координат

    Синусоида переменного электричества в системе координат

    Общее понятие о переменном токе

    В отличие от постоянного движения электронов в одном направлении, переменный ток меняет как направление, так и значение несколько раз за единицу времени. Изменения происходят по гармоническому закону. Если наблюдать подобный сигнал с помощью осциллографа, можно увидеть картинку в виде синусоиды.

    Относительно оси ординат OY ток меняет своё направление с положительного на отрицательное и делает это периодически. Поэтому его мгновенное значение в первой позиции считается положительным, во второй – отрицательным.

    Важно! Так как переменный ток – это алгебраическая величина, то говорить о его знаке заряда можно только для конкретного мгновенного значения, смотря, в каком направлении он протекает в этот момент.

    Сигнал на экране осциллографа

    Сигнал на экране осциллографа

    Периодический переменный ток

    Тот, который, изменяясь, успевает вернуться к своему исходному значению через одинаковые временные интервалы и при этом проходит весь цикл своих преобразований, называется периодическим. Его можно проследить на синусоиде, изображённой на экране осциллографа.

    Период и амплитуда синусоидального колебания

    Период и амплитуда синусоидального колебания

    Видно, что через одинаковые интервалы времени график повторяется без перемен. Эти интервалы обозначаются буквой Т и называются периодами. Частота, с которой в единицу времени укладывается определённое количество подобных периодов, – это частота тока переменного значения.

    Её можно вычислить по формуле частоты переменного тока:

    где:

    • f – частота, Гц;
    • T – период, с.

    Частота равна количеству периодов в секунду и имеет единицу измерения 1 герц (Гц).

    Внимание! Единица частоты в системе СИ носит имя Генриха Герца. 1 герц (Гц, Hz) = 1 с-1. К ней применимы кратные и дольные, выраженные стандартными приставками СИ, единицы.

    Стандарты частоты

    Для того чтобы обеспечить согласование работы источников переменного электричества, систем передач, приём и работу электропотребителей, применяются стандарты частоты. Используемая частота в электротехнике некоторых стран:

    • 50 Гц – страны бывшего СССР, Прибалтики, страны Европы, Австралия, КНДР и другие;
    • 60 Гц – стандарт, принятый в США, Канаде, Доминиканской республике, Тайвани, на Каймановых островах, Кубе, Коста-Рике, Южной Корее и ещё в некоторых странах.

    В Японии используются обе частоты. Восточные регионы (Токио, Сендай, Кавасаки) используют частоту 50 Гц. Западные области (Киото, Хиросима, Нагоя, Окинава) применяют частоту 60 Гц.

    К сведению. Железнодорожная инфраструктура Австрии, Норвегии, Германии, Швейцарии и Швеции по сей день применяет частоту 16,6 Гц.

    Переменный синусоидальный ток

    Это тот ток, который периодически меняется во времени, и его изменения подчиняются закону синусоиды. Это элементарное движение электрических зарядов, потому дальнейшему разложению на простые токи оно не подлежит.

    Вид формулы такого переменного тока:

    где:

    • Im – амплитуда;
    • sinωt – фаза синусоидального тока, рад.

    Здесь ω = const, называется угловой частотой переменного электричества, причём угол ωt находится в прямой временной зависимости.

    Зная частоту f исходного тока, можно вычислить его угловую частоту, применив выражение:

    Тут 2πэто выраженное в радианах значение центрального угла окружности:

    • Т = 2 π радиан = 3600;
    • Т/2 = π = 1800;
    • Т/4 = π/2 = 900.

    Если выразить 1 рад в градусах, то он будет равен 57°17′.

    Синусоидальное переменное движение электронов

    Синусоидальное переменное движение электронов

    Многофазный переменный ток

    Для запуска и работы многих промышленных устройств и электрооборудования требуется не одна фаза, а несколько. В связи с этим рассматривают такие понятия, как двухфазный и трёхфазный переменные токи.

    Трёхфазный ток

    Этот вид электричества применяют в трёхфазной системе, в которую включены три однофазные цепи. Цепи имеют ЭДС переменной природы одной и той же частоты. Эти ЭДС сдвинуты по фазе относительно друг друга на ϕ = Т/3 = 2π/3. Такую систему называют трёхфазным током, а цепь – фазой.

    Выработка, преобразование, доставка и потребление переменного электрического тока в основном происходят по трёхфазной системе электроснабжения.

    Трёхфазный переменный ток

    Трёхфазный переменный ток

    Двухфазный ток

    Ещё в 1888 году Никола Тесла выполнил описание того, как можно на практике применить двухфазную сеть, и предложил разработанную им конструкцию двухфазного двигателя. Такие сети начали применять в начале 20 века. Они состояли из двух контуров.

    Там напряжения контуров сдвигались по фазе на 900. Каждая фаза включала в себя два провода, у двухфазных генераторов было по два ротора, также конструктивно развёрнутые на угол 900.

    Важно! Такие сети позволяли производить мягкий пуск двухфазных электродвигателей, практически с нулевого момента вращения. В то время как для запуска однофазного асинхронного двигателя требуется дополнительная пусковая обмотка или система запуска.

    График двухфазного напряжения и схематический рисунок двухфазного генератора

    График двухфазного напряжения и схематический рисунок двухфазного генератора

    Действующее значение синусоидального тока

    Под действующим значением понимают его эффективность. Она равна такому значению постоянного тока, который выполнит ту же работу, что и переменный, за один период времени. Под работой здесь подразумевают его тепловую или электродинамическую направленность. Удобнее всего использовать среднеквадратичное значение переменного электричества.

    Тогда действующее значение для синусоидального тока определяют по формуле:

    I = * Im ≈ 0,707* Im,

    где Im – величина амплитуды тока.

     Действующее значение тока

    Действующее значение тока

    Генерирование переменного тока

    Кроме стандартных генераторов, для производства переменного тока применяются инверторы и фазорасщепители.

    Инвертор

    Это устройство, с помощью которого из постоянного тока получают его переменный вид. В процессе этого величина выходного напряжения тоже меняется. Схема устройства представляет собой электронный генератор синусоидального импульсного напряжения периодического характера. Есть варианты инверторов, работающих с дискретным сигналом. Инверторы применяют для автономного питания оборудования от аккумуляторов постоянного напряжения.

    Инвертор 12/220 В, мощностью 1500 Вт

    Инвертор 12/220 В, мощностью 1500 Вт

    Фазорасщепитель

    Ещё один способ получить несколько фаз из какого-либо сигнала – это выполнить его расщепление на несколько фаз. Это делается с помощью фазорасщепителя. Принудительная обработка сигналов цифрового или аналогового формата используется, как в радиоэлектронике, так и в силовой электротехнике.

    Для электроснабжения трёхфазных асинхронных двигателей применяют выполненный на их же базе фазорасщепитель. Для этого обмотки трёхфазного двигателя соединяют не «звездой», а иначе. Две катушки присоединяют между собой последовательно, третью – подключают к средней точке второй обмотки. Двигатель запускают, как однофазный, после разгона в его третьей обмотке наводится ЭДС.

    Интересно. В случае расщепления фаз подобным методом сдвиг фаз между 2 и 3 обмоткой составляет не 1200, как должно быть в идеале, а 900.

    Сети переменного тока

    По назначению и применению эти сети можно классифицировать следующим образом:

    • общие системы: питание объектов промышленного, транспортного, сельскохозяйственного и бытового назначения;
    • автономные сети: снабжение передвижных и стационарных автономных субъектов.

    Общие сети переменного трёхфазного тока построены по четырёхпроводной схеме, где три провода – это «фаза», четвёртый – «ноль». Трансформаторные подстанции построены по схеме с глухо заземлённой нейтралью. Передача на дальние расстояния производится при высоком напряжении, которое затем понижается на подстанциях до напряжения 0,4 кВ и раздаётся потребителям.

    Бытовые объекты подключаются по однофазной схеме. В этом случае требуются два провода: «фазный» и «нулевой».

    Определение частоты и периода

    Частота электрического тока – это величина физическая, она определяет количество колебаний за 1 секунду. Время, за которое происходит одно целое колебание, называется периодом.

    Взаимосвязь частоты и работы электрооборудования

    Частота тока – это один из параметров электроэнергии, который влияет на стабильную работу электроустановок и оборудования. При поставке энергии потребителю этот параметр строго контролируется, так же, как и напряжение.

    Нить взаимосвязи выражается формулой номинального количества оборотов в минуту для вращающихся машин. КПД (коэффициент полезного действия) заложен в самой конструкции агрегатов. Он максимален при:

    где:

    • n – количество об./мин.;
    • f – частота;
    • p – количество пар полюсов.

    Количество оборотов турбины генераторов напрямую связано с частотой вырабатываемого переменного тока, полученная частота отвечает за оптимальный режим вращения электродвигателя потребителя. При снижении частоты в сети обороты машины снижаются автоматически. Происходит перегрузка на валу, и страдает двигатель.

    В то же время технологическая линия, в которую он передаёт энергию вращения, также терпит изменения в работе:

    • изменяется скорость движения конвейера, что влечёт за собой сбой технологического процесса и брак в итоге;
    • снижаются мощность и частота вращения насосов, вентиляторов, что приводит к нестабильной работе систем, в которых они установлены;
    • снижение частоты в энергосистеме на 1% приводит к падению общей мощности на нагрузке до 2%.

    Для контроля этого важного электрического параметра применяют частотомеры.

    Внимание! Снижение частоты на 10-15% вызывает падение производительности механизмов даже на самой электростанции до нуля. При частоте тока в сети 50 Гц (критической величиной являются 45 Гц) происходит лавинный спад.

    Частотомер

    Это прибор, предназначенный для измерения частоты и отображения полученного результата на экран. Для контроля в электросетях применяют приборы непосредственной оценки синусоидальных колебаний аналоговой конструкции.

    Различают по методу установки:

    • стационарные;
    • щитовые;
    • переносные.

    Частотомеры в современном исполнении имеют цифровое отображение результатов на электронном дисплее.

    Токи высокой частоты

    ТВЧ – такова их аббревиатура, используются для плавки металлов, закалки поверхности металлических изделий. ТВЧ – это токи, имеющие частоту более 10 кГц. В индукционных печах используют ТВЧ, помещая проводник внутрь обмотки, через которую пропускают ТВЧ. Под их воздействием возникающие в проводнике вихревые токи разогревают его. Регулируя силу ТВЧ, контролируют температуру и скорость нагрева.

    Интересно. Расплавляемый металл может быть подвешен в вакууме с помощью магнитного поля. Для него не нужен тигель (специальный ковш для нагрева). Так получают очень чистые вещества.

    Плюсы использования ТВЧ в разных случаях:

    • быстрый нагрев при ковке и прокате металла;
    • оптимальный температурный режим для пайки или сварки деталей;
    • расплав даже очень тугоплавких сплавов;
    • приготовление пищи в микроволновых печах;
    • дарсонвализация в медицине.

    Получают ТВЧ с помощью установок, включающих в свой состав колебательный контур, или электромашинных генераторов. У статора и ротора генераторов на сторонах, обращённых друг другу, нанесены зубцы. Их взаимное движение порождает пульсацию магнитного поля. Частота на выходе тем больше, чем больше произведение числа зубцов ротора на частоту его вращения.

    Период пульсаций и частота

    Частота переменного тока может иметь другое название – пульсация. Периодом пульсации называют время единичной пульсации.

    Интенсивность циклов

    Для электросети с частотой 50 Гц период пульсации составит:

    При необходимости, зная эту зависимость, можно по времени цикла вычислить частоту.

    Опасность разночастотных зарядов

    Как постоянный, так и переменный ток при определённых значениях представляет опасность для человека. До 500 В разница в безопасности находится в соотношении 1:3 (42 В постоянного к 120 В переменного).

    При значениях выше 500 В это соотношение выравнивается, причём константное электричество вызывает ожоги и электролизацию кожных покровов, изменяющееся – судороги, фибрилляцию и смерть. Тут уже частота пульсации имеет большое значение. Самый опасный интервал частот – от 40 до 60 Гц. Далее с повышением частоты риск поражения уменьшается.

    Влияние частоты на пороговый ток

    Влияние частоты на пороговый ток

    Частота переменного электричества – важный параметр. Она влияет не только на работу электроустановок потребителей, но и на человеческий организм. Изменяя частоту электрических колебаний, можно менять технологические процессы на производстве и качество вырабатываемой энергии.

    Формула циклической частоты колебаний

    Определение и формула циклической частоты колебаний

    Определение

    Циклическая частота — это параметр, характеризующий колебательные движения. Обозначают эту скалярную величину как $\omega $, иногда $<\omega >_0$.

    Напомним, что уравнение гармонических колебаний параметра $\xi $ можно записать как:

    где $A=<\xi >_$ — амплитуда колебаний величины $\xi $; $\left(<\omega >_0t+_0\right)$=$\varphi $ — фаза колебаний; $_0$ — начальная фаза колебаний.

    Циклическую частоту при гармонических колебаниях определяют как частную производную от фазы колебаний ($\varphi $) по времени ($t$):

    Циклическая частота колебаний связана с периодом ($T$) колебаний формулой:

    Циклическую частоту с частотой $?$$?$ связывает выражение:

    Формулы для частных случаев нахождения циклической частоты

    Пружинный маятник совершает гармонические колебания с циклической частотой равной:

    $k$ — коэффициент упругости пружины; $m$ — масса груза на пружине.

    Гармонические колебания физического маятника происходят с циклической частотой равной:

    где $J$ — момент инерции маятника относительно оси вращения; $a$ — расстояние между центром масс маятника и точкой подвеса; $m$ — масса маятника.

    Частным случаем физического маятника является математический маятник (физический маятник, масса которого сосредоточена в точке), циклическая частота его колебаний может быть найдена как:

    где $l$ — длина подвеса, на которой находится материальная точка.

    Частота колебаний в электрическом контуре равна:

    где $C$ — емкость конденсатора, который входит в контур; $L$ — индуктивность катушки контура.

    Если колебаний являются затухающими, то их частоту находят как:

    где $\delta $ — коэффициент затухания; в случае с затуханием колебаний, $<\omega >_0$ называют собственной угловой частотой колебаний.

    Примеры задач с решением

    Задание. В электрический колебательный контур (рис.1) входит соленоид, длина которого $l$, площадь поперечного сечения $S_1$, число витков $N\ $и плоский конденсатор с расстоянием между пластинами $d$, площадью пластин $S_2$. Какова частота собственных колебаний контура ($<\omega >_0$)?

    Формула циклической частоты колебаний, пример 1

    Решение. Основой для решения задачи служить формула для частоты колебаний в электрическом контуре:

    Элементом, обладающим индукцией в нашем контуре является соленоид. Индуктивность соленоида равна:

    где $\mu =1$, $<\mu >_0$ — магнитная постоянная.

    Емкость плоского конденсатора вычислим по формуле:

    где $\varepsilon =1$, $_$ — электрическая постоянная.

    Правые части выражений (1.2) и (1.3) подставим в (1.1) вместо соответствующих величин:

    Задание. Чему равна циклическая частота гармонических колебаний материальной точки, если амплитуда скорости точки равна $>_=v_0$, амплитуда ее ускорения: $>_=a_0$? Начальная фаза колебаний равна нулю.

    Решение. Из контекста условий задачи понятно, что колебания совершает координата $x$, поэтому уравнение колебаний (в общем виде) запишем как:

    По условию задачи $_0$=0. Тогда уравнение для скорости изменения параметра $x\left(t\right)$ имеет вид:

    Из выражения (2.2) следует, что:

    Уравнение для ускорения материальной точки, используя (2.2) запишем как:

    Мы получили следующую систему из двух уравнений с двумя неизвестными:

    Найдем отношение $\frac$, получим:

    Warning: file_put_contents(./students_count.txt): failed to open stream: Permission denied in /var/www/webmath-q2ws/data/www/webmath.ru/poleznoe/guide_content_banner.php on line 20

    проверенных автора готовы помочь в написании работы любой сложности

    Мы помогли уже 4 449 ученикам и студентам сдать работы от решения задач до дипломных на отлично! Узнай стоимость своей работы за 15 минут!

    Остались вопросы?

    Здесь вы найдете ответы.

    Формы и характеристики электрических сигналов

    Часто в электронных схемах требуется сгенерировать разные типы сигналов, имеющих различные частоты и формы, такие как меандры, прямоугольные, треугольные, пилообразные сигналы и различные импульсы.

    Эти сигналы различной формы могут использоваться в качестве сигналов синхронизации, тактирующих сигналов или в качестве запускающих синхроимпульсов. В первую очередь необходимо понять основные характеристики, описывающие электрические сигналы.

    С технической точки зрения, электрические сигналы являются визуальным представлением изменения напряжения или тока с течением времени. То есть, фактически — это график изменения напряжения и тока, где по горизонтальной оси мы откладываем время, а по вертикальной оси — значения напряжения или тока в этот момент времени. Существует множество различных типов электрических сигналов, но в целом, все они могут быть разбиты на две основные группы.

    • Однополярные сигналы — это электрические сигналы, которые всегда положительные или всегда отрицательные, не пересекающие горизонтальную ось. К однонаправленным сигналам относятся меандр, тактовые импульсы и запускающие импульсы.
    • Двухполярные сигналы — эти электрические сигналы также называют чередующимися сигналами, так как они чередуют положительные значения с отрицательными, постоянно пересекая нулевое значение. Двухполярные сигналы имеют периодическое изменение знака своей амплитуды. Наиболее распространенным из двунаправленных сигналов, является синусоидальный.

    Будучи однонаправленными, двунаправленными, симметричными, несимметричными, простыми или сложными, все электрические сигналы имеют три общие характеристики:

    • Период — это отрезок времени, через который сигнал начинает повторяться. Это временное значение также называют временем периода для синусоид или шириной импульса для меандров и обозначают буквой T.
    • Частота — это число раз, которое сигнал повторяет сам себя за период времени равный 1 секунде. Частота является величиной, обратной периоду времени, ( ). Единицей измерения частоты является Герц (Гц). Частотой в 1Гц, обладает сигнал, повторяющий 1 раз за 1 cекунду.
    • Амплитуда — это величина изменения сигнала. Измеряется в Вольтах (В) или Амперах (А), в зависимости от того, какую временную зависимость (напряжения или тока) мы используем.

    Периодические сигналы

    Периодические сигналы являются самыми распространенными, поскольку включают в себя синусоиды. Переменный ток в розетке дома представляет из себя синусоиду, плавно изменяющуюся с течением времени с частотой 50Гц.

    Время, которое проходит между отдельными повторениями цикла синусоиды называется ее периодом. Другими словами, это время, необходимое для того, чтобы сигнал начал повторяться.

    Период может изменяться от долей секунды до тысяч секунд, так как он связан с его частотой. Например, синусоидальный сигнал, которому требуется 1 секунда для совершения полного цикла, имеет период равный одной секунде. Аналогично, для синусоидального сигнала, которому требуется 5 секунд для совершения полного цикла, имеет период равный 5 секундам, и так далее.

    Итак, отрезок времени, который требуется для сигнала, чтобы завершить полный цикл своего изменения, прежде чем он вновь повторится, называется периодом сигнала и измеряется в секундах. Мы можем выразить сигнал в виде числа периодов T в секунду, как показано на рисунке ниже.

    Синусоидальный сигнал

    синусоида

    Время периода часто измеряется в секундах ( с ), миллисекундах (мс) и микросекундах (мкс).

    Для синусоидальной формы волны, время периода сигнала также можно выражать в градусах, либо в радианах, учитывая, что один полный цикл равен 360° (Т = 360°), или, если в радианах, то (T = ).

    Период и частота математически являются обратными друг другу величинами. С уменьшением времени периода сигнала, его частота увеличивается и наоборот.

    Соотношения между периодом сигнала и его частотой:

    Гц

    c

    Один герц в точности равен одному циклу в секунду, но один герц является очень маленькой величиной, поэтому часто можно встретить префиксы, обозначающие порядок величины сигнала, такие как кГц, МГц, ГГц и даже ТГц

    Префикс Определение Запись Период
    Кило тысяча кГц 1 мс
    Мега миллион МГц 1 мкс
    Гига миллиард ГГц 1 нс
    Тера триллион ТГц 1 пс

    Меандр

    Меандры широко используются в электронных схемах для тактирования и сигналов синхронизации, так как они имеют симметричную прямоугольную форму волны с равной продолжительностью полупериодов. Практически все цифровые логические схемы используют сигналы в виде меандра на своих входах и выходах.

    меандр

    Так как форма меандра симметрична, и каждая половина цикла одинакова, то длительность положительной части импульса равна промежутку времени, когда импульс отрицателен (нулевой). Для меандров, используемых в качестве тактирующих сигналов в цифровых схемах, длительность положительного импульса называется временем заполнения периода.

    Для меандра, время заполнения равно половине периода сигнала. Так как частота равна обратной величине периода, (1/T), то частота меандра:

    Например, для сигнала с временем заполнения равным 10 мс, его частота равна:

    f = \frac{1}{(10+10) \cdot 10^{-3}c} = 50

    Гц

    Меандры используются в цифровых системах для представления уровня логической «1» большими значениями его амплитуды и уровня логического «0» маленькими значениями амплитуды.

    Если время заполнения, не равно 50% от длительности его периода, то такой сигнал уже представялет более общий случай и называется прямоугольным сигналом. В случае, или если время положительной части периода сигнала мало, то такой сигнал, является импульсом.

    Прямоугольный сигнал

    Прямоугольные сигналы отличаются от меандров тем, что длительности положительной и отрицательной частей периода не равны между собой. Прямоугольные сигналы поэтому классифицируются как несимметричные сигналы.

    прямоугольный

    В данном случае я изобразил сигнал, принимающий только положительные значения, хотя, в общем случае, отрицательные значения сигнала могут быть значительно ниже нулевой отметки.

    На изображенном примере, длительность положительного импульса больше, чем длительность отрицательного, хотя, это и не обязательно. Главное, чтобы форма сигнала была прямоугольной.

    Отношение периода повторения сигнала , к длительности положительного импульса , называют скважностью:

    Величину обратную скважности называют коэффициентом заполнения (duty cycle):

    f = \frac{1}{T} = \frac{1}{(10 + 30) \cdot 10^{-3}c} = 25

    Пример расчета

    Пусть имеется прямоугольный сигнал с импульсом длительностью 10мс и коэффициентом заполнения 25%. Необходимо найти частоту этого сигнала.

    Коэффициент заполнения равен 25% или ¼, и совпадает с шириной импульса, которая составляет 10мс. Таким образом, период сигнала должен быть равен: 10мс (25%) + 30мс (75%) = 40мс (100%).

    Гц

    Прямоугольные сигналы могут использоваться для регулирования количества энергии, отдаваемой в нагрузку, такую, например, как лампа или двигатель, изменением скважности сигнала. Чем выше коэффициент заполнения, тем больше среднее количество энергии должно быть отдано в нагрузку, и, соответственно, меньший коэффициент заполнения, означает меньшее среднее количество энергии, отдаваемое в нагрузку. Отличным примером этого является использование широтно-импульсной модуляции в регуляторах скорости. Термин широтно-импульсная модуляция (ШИМ) буквально и означает «изменение ширины импульса».

    Треугольные сигналы

    Треугольные сигналы, как правило, это двунаправленные несинусоидальные сигналы, которые колеблются между положительным и отрицательным пиковыми значениями. Треугольный сигнал представляет собой относительно медленно линейно растущее и падающее напряжение с постоянной частотой. Скорость, с которой напряжение изменяет свое направление равна для обоих половинок периода, как показано ниже.

    треугольный

    Как правило, для треугольных сигналов, продолжительность роста сигнала, равна продолжительности его спада, давая тем самым 50% коэффициент заполнения. Задав амплитуду и частоту сигнала, мы можем определить среднее значение его амплитуды.

    В случае несимметричной треугольной формы сигнала, которую мы можем получить изменением скорости роста и спада на различные величины, мы имеем еще один тип сигнала известный под названием пилообразный сигнал.

    Пилообразный сигнал

    Пилообразный сигнал — это еще один тип периодического сигнала. Как следует из названия, форма такого сигнала напоминает зубья пилы. Пилообразный сигнал может иметь зеркальное отражение самого себя, имея либо медленный рост, но очень крутой спад, или чрезвычайно крутой, почти вертикальный рост и медленный спад.

    пила

    Пилообразный сигнал с медленным ростом является более распространенным из двух типов сигналов, являющийся, практически, идеально линейным. Пилообразный сигнал генерируется большинством функциональных генераторов и состоит из основной частоты (f) и четных гармоник. Это означает, с практической точки зрения, что он богат гармониками, и в случае, например, с музыкальными синтезаторами, для музыкантов дает качественный звук без искажений.

    Импульсы и запускающие сигналы (триггеры)

    Хотя, технически, запускающие сигналы и импульсы два отдельных типа сигналов, но отличия между ними незначительны. Запускающий сигнал — это всего лишь очень узкий импульс. Разница в том, что триггер может быть как положительной, так и отрицательной полярности, тогда как импульс только положительным.

    Форма импульса, или серии импульсов, как их чаще называют, является одним из видов несинусоидальной формы сигналов, похожей на прямоугольный сигнал. Разница в том, что импульсный сигнал определяется часто только коэффициентом заполнения. Для запускающего сигнала положительная часть сигнала очень короткая с резкими ростом и спадом и ее длительностью, по сравнению с периодом, можно пренебречь.

    импульсы

    Очень короткие импульсы и запускающие сигналы предназначены для управления моментами времени, в которые происходят, например, запуск таймера, счетчика, переключение логических триггеров а также для управления тиристорами, симисторами и другими силовыми полупроводниковыми приборами.

    Я рассмотрел здесь только основные виды электрических сигналов. Остальные типы сигналов, обычно, получают их комбинацией или модуляцией (изменением параметров, используя другой сигнал) , например:

    • Амплитудно-модулированный сигнал
    • Частотно-модулированный сигнал
    • Фазо-модулированный сигнал
    • Фазо-частотно-модулированный сигнал
    • Фазо-кодо-манипулированный сигнал

    Подробно я вернусь к ним в своих последующих публикациях.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *