Характеристики и применение сигналов постоянного тока (постоянного тока)

В предыдущем видео мы объяснили значение слова «сигнал» в контексте электротехники и представили две широкие категории, а именно: переменный и постоянный ток, которые очень часто встречаются при обсуждении источников питания, компонентов и цепей. Теперь пришло время поближе познакомиться с сигналами постоянного тока.

Как выглядят реальные сигналы постоянного тока?

Фундаментальной характеристикой сигнала постоянного тока является отсутствие изменений полярности. Если вы подключите сигнал напряжения постоянного тока к резистору, результирующий ток всегда будет течь в одном и том же направлении. Величина тока может демонстрировать большие изменения, но направление не меняется.

Некоторыми из наиболее распространенных постоянных напряжений являются напряжения питания, генерируемые цепями регулятора, и, следовательно, некоторые люди могут ассоциировать термин «постоянный ток» с напряжениями или токами, которые являются полностью стабильными и постоянными. Однако, это не так.

Прежде всего, напряжения никогда не бывают абсолютно постоянными, даже когда мы хотим, чтобы они были, потому что все сигналы содержат шум . Во-вторых, некоторые сигналы постоянного тока охватывают широкий (хотя и однополярный) диапазон амплитуд, поскольку на них влияют сильно изменяющиеся внешние условия. Давайте рассмотрим эти два аспекта сигналов постоянного тока более тщательно.

Электрический шум

Мы используем слово «шум» для выявления нежелательных (и обычно небольших) изменений напряжения и тока. Все сигналы постоянного тока (и переменного тока) содержат шум, потому что он генерируется неизбежными физическими процессами. Когда мы говорим, что сигнал постоянного тока имеет амплитуду 5 В, мы действительно имеем в виду, что средняя амплитуда или желаемая амплитуда равна 5 В. Если вы тщательно измерите этот сигнал, вы увидите, что амплитуда постоянно движется выше и ниже 5 В. ,

Это изображение показывает два измеренных сигнала с различными шумовыми характеристиками.

 

Неудивительно, что инженеры предпочитают сигналы с меньшим количеством шума. Тем не менее, важно понимать , что шум амплитуды сам по себе является менее важной , чем амплитуда шума по отношению к амплитуде сигнала. Вот почему мы часто выражаем качество сигнала посредством отношения сигнал / шум , сокращенно SNR.

Инженеры-электрики должны всегда помнить о наличии и потенциальных эффектах шума, даже при напряжениях питания и медленно меняющихся сигналах постоянного тока. Для получения более подробной информации по этой интересной теме, пожалуйста, обратитесь к статье AAC о природе и происхождении электрических помех .

Пульсация

Одним из очень распространенных типов шума, встречающихся в напряжениях постоянного тока, является пульсация, создаваемая регуляторами с переключаемым режимом. Слово «пульсация» относится к небольшим периодическим изменениям, связанным с действием включения / выключения регулятора. Изображение ниже представляет собой измеренный сигнал, который демонстрирует пульсации переключения, а также два других типа шума.

Сигналы датчика постоянного тока

Мы часто сталкиваемся с сигналами постоянного тока, когда работаем с датчиками . Эти компоненты генерируют сигналы напряжения или тока, которые позволяют нам отслеживать, анализировать и записывать физические условия и аспекты окружающей среды. Такие условия, как влажность, интенсивность света и абсолютная температура, сильно варьируются, но являются однополярными (например, интенсивность света не может быть ниже нуля), и поэтому напряжение или ток, создаваемый датчиком, является сигналом постоянного тока.   

Применение постоянного напряжения и тока

Мы уже видели, что напряжения постоянного тока используются для подачи электроэнергии для электронных схем и для представления изменений в физических переменных. Величины постоянного тока также появляются в следующих приложениях:

• Постоянный ток, ограниченный резистором, заставляет светодиоды (светодиоды) генерировать свет.
• Механические и электронные переключатели могут подавать большое количество постоянного тока на двигатели, соленоиды и резистивные нагреватели.
• Постоянные токи и напряжения определяют электрические условия, которые позволяют транзисторам усиливать сигналы переменного тока.

Та же схема базового переключателя управляет светодиодом высокой интенсивности (слева) и реле (справа), позволяя или предотвращая протекание постоянного тока.

Вывод

Сигналы постоянного тока и напряжения источника питания являются важными аспектами бесчисленных электронных систем, но инженеры-электрики также должны быть хорошо знакомы с сигналами переменного тока и методами, которые используются для анализа и проектирования цепей переменного тока. Мы будем изучать переменный ток в следующем видео.