直流(直流电)信号的特性及应用

在之前的视频中，我们解释了“信号”这个词在电气工程中的含义，并介绍了两大类，即交流和直流，它们经常出现在电源、元件和电路的讨论中。现在是时候仔细看看直流信号了。

现实生活中的直流信号是什么样的?

直流信号的基本特性是不改变极性。如果将直流电压信号连接到电阻上，产生的电流将始终沿相同方向流动。电流的大小可能会有很大的变化，但方向不会改变。

一些最常见的直流电压是由稳压器电路产生的电源电压，因此，一些人可能会把术语“直流”与完全稳定和恒定的电压或电流联系在一起。然而，事实并非如此。

首先，电压从来不是完全恒定的，即使我们希望它们是，因为所有的信号包括噪音。第二，一些直流信号的振幅范围很广(虽然是单极的)，因为它们受到高度可变的外部条件的影响。让我们更深入地探讨直流信号的这两个方面。

电噪音

我们用“噪声”这个词来识别电压和电流中不需要的(通常很小的)变化。所有的直流(和交流)信号都包含噪声，因为它是由不可避免的物理过程产生的。当我们说一个直流信号的振幅为5伏时，我们实际上是指平均振幅或想要的振幅为5伏。如果你仔细测量这个信号，你会看到振幅在5v上下不断移动。

这幅图像显示了两个具有不同噪声特性的测量信号。

难怪工程师们更喜欢噪音较小的信号。然而，重要的是要明白噪声振幅本身没有噪声振幅重要相对来信号的振幅。这就是为什么我们经常用频率来表示信号的质量信噪比简短的信噪比。

电气工程师必须时刻注意噪声的存在和潜在影响，即使是在供电电压和缓慢变化的直流信号中。关于这个有趣话题的更多信息，请参考AAC的文章电噪声的性质和来源。

涟漪

在直流电压中发现的一种非常常见的噪声类型是涟漪由开关模式调节器产生。“纹波”这个词指的是与调节器的开关动作有关的小的、周期性的变化。下面的图像是一个测量信号，显示开关纹波以及其他两种类型的噪声。

直流传感器信号

我们在工作中经常遇到直流信号传感器。这些组件产生电压或电流信号，使我们能够监测、分析和记录物理条件和周围环境的各个方面。湿度、光强、绝对温度等条件变化较大，且为单极(如光强不能小于零)，传感器产生的电压或电流为直流信号。

直流电压和电流的应用

我们已经看到直流电压被用来为电子电路提供电力，并表示物理变量的变化。直流量也出现在以下应用中:

• 受电阻限制的直流电流使发光二极管发光。
• 机械和电子开关可以为电机、螺线管和电阻式加热器提供大量的直流控制电流。
• 直流电流和电压建立了使晶体管放大交流信号的电气条件。

相同的基本开关电路控制一个高强度LED(在左边)和一个继电器(在右边)，允许或阻止直流电流的流动。

结论

直流信号和电源电压是无数电子系统的基本方面，但电气工程师也必须彻底熟悉交流信号和用于分析和设计交流电路的技术。我们将在下个视频中学习交流电。