电子电路 - 信号
信号可以理解为"一种表示，它提供了有关数据来源的信息"。这通常是随时间变化的。因此，信号可以是传输某些信息的能量源。这可以很容易地在图表上表示出来。
示例
- 闹钟发出信号，表示时间到了。
- 炊具哨声确认食物已煮熟。
- 红灯表示有危险。
- 交通信号指示您的移动。
- 电话铃响，表示有电话找您。
信号可以是任何传递某些信息的类型。这种由电子设备产生的信号称为电子信号或电信号。这些信号通常是随时间变化的。
信号类型
信号可根据其特性分为模拟信号或数字信号。模拟信号和数字信号可进一步分类，如下图所示。
模拟信号
连续随时间变化的信号表示随时间变化的量，可称为模拟信号。根据代表该信号的量的瞬时值，该信号会随时间不断变化。
数字信号
本质上为离散或形式为非连续的信号可称为数字信号。该信号具有单独表示的单个值，这些值不基于先前的值，好像它们是在特定时刻得出的。
周期信号和非周期信号
任何在一段时间内重复其模式的模拟或数字信号都称为周期信号。该信号的模式不断重复，易于假设或计算。
任何在一段时间内不重复其模式的模拟或数字信号都称为非周期信号。该信号的模式是连续的，但模式没有重复，并且不太容易被假设或计算。
信号和符号
在周期信号中，最常用的信号是正弦波、余弦波、三角波、方波、矩形波、锯齿波、脉冲波形或脉冲序列等。让我们看看这些波形。
单位阶跃信号
单位阶跃信号的值从其原点到 X 轴上的一个单位。这主要用作测试信号。单位阶跃信号的图像如下所示。
单位阶跃函数用 $u\left ( t ight )$ 表示。它被定义为 −
$$u\left ( t ight )=\left\{\begin{matrix}1 & t\geq 0\ 0 & t< 0\end{matrix} ight.$$
单位脉冲信号
单位脉冲信号在其原点处具有一个单位的值。其面积为一个单位。单位脉冲信号的图像如下所示。
单位脉冲函数用 ẟ(t) 表示。它被定义为
$$\delta \left ( t ight )=\left\{\begin{matrix} \infty \:\:if \:\:t=0\0 \:\:if \:\:t eq 0\end{matrix} ight.$$
$$\int_{-\infty }^{\infty }\delta \left ( t ight )d\left ( t ight )=1$$
$$\int_{-\infty }^{t }\delta \left ( t ight )d\left ( t ight )=u\left ( t ight )$$
$$\delta \left ( t ight )=\frac{du\left ( t ight )}{d\left ( t ight )} $$
单位斜坡信号
单位斜坡信号的值从原点开始呈指数增加。单位斜坡信号的图像如下所示。
单位斜坡函数用u(t)表示。它被定义为 −
$$\int_{0}^{t}u\left ( t ight ) d\left ( t ight )=\int_{0}^{t} 1 dt =t=r\left ( t ight )$$
$$u\left ( t ight )=\frac{dr\left ( t ight )}{dt}$$
单位抛物线信号
单位抛物线信号的值在其原点处像抛物线一样改变。单位抛物线信号的图像如下所示。
单位抛物线函数用 $u\left ( t ight )$ 表示。它被定义为 −
$$\int_{0}^{t}\int_{0}^{t}u\left ( t ight )dtdt=\int_{0}^{t}r\left ( t ight )dt=\int_{0}^{t} t.dt=\frac{t^{2}}{2}dt=x\left ( t ight )$$
$$r\left ( t ight )=\frac{dx\left ( t ight )}{dt}$$
$$u\left ( t ight )=\frac{d^{2}x\left ( t ight )}{dt^{2}}$$
Signum 函数
Signum 函数的值在正平面和负平面上均匀分布，从其起源。Signum 函数的图像如下所示。
Signum 函数用 sgn(t) 表示。它定义为
$$sgn\left ( t ight )=\left\{\begin{matrix} 1 \:\: for \:\: t\geq 0\-1 \:\: for \:\:t < 0\end{matrix} ight.$$
$$sgn\left ( t ight )=2u\left ( t ight ) -1$$
指数信号
指数信号的值从其起源呈指数变化。指数函数的形式为 −
$$x\left ( t ight ) =e^{\alpha t}$$
指数的形状可以用$\alpha$来定义。这个函数可以用3种情况来理解
情况1 −
如果$\alpha = 0 ightarrow x\left ( t ight )=e^{0}=1$
情况2 −
如果$\alpha <0$则$x\left ( t ight )=e^{\alpha t}$其中$\alpha$为负数。这种形状称为衰减指数。
情况 3 −
如果 $\alpha > 0$，则 $x\left ( t ight )=e^{\alpha t}$，其中 $\alpha$ 为正。这种形状称为上升指数。
矩形信号
矩形信号的值从其原点开始在正平面和负平面上呈矩形分布。矩形信号的图像如下所示。
矩形函数用$x\left ( t ight )$表示。其定义为
$$x\left ( t ight )=A \:rect\left [ \frac{t}{T} ight ]$$
三角信号
矩形信号的值从其原点开始在正平面和负平面上呈三角形分布。三角信号的图像如下所示。
三角函数用$x\left ( t ight )$表示。其定义为
$$x\left ( t ight )=A \left [ 1-\frac{\left | t ight |}{T} ight ]$$
正弦信号
正弦信号的值从其原点呈正弦变化。正弦信号的图像如下所示。
正弦函数用 x (t) 表示。其定义为 −
$$x\left ( t ight )=A \cos \left ( w_{0} t\pm \phi ight )$$
或
$$x\left ( t ight )=A sin\left ( w_{0}t\pm \phi ight )$$
其中 $T_{0}=\frac{2 \pi}{w_{0}}$
Sinc 函数
Sinc 信号的值根据特定关系变化，如下面给出的方程所示。它在原点处具有最大值，并且随着原点的移动而不断减小。 Sinc 函数信号的图像如下所示。
Sinc 函数表示为 sinc(t)。它定义为 −
$$sinc\left ( t ight )=\frac{sin\left ( \pi t ight )}{\pi t}$$
因此，这些是我们在电子和通信领域最常遇到的不同信号。每个信号都可以用数学方程来定义，以便于信号分析。
如前所述，每个信号都有特定的波形。波形的形成可能会改变信号中存在的内容。无论如何，设计工程师必须决定是否为任何特定电路改变波形。但是，为了改变波的形状，有一些技术将在后续单元中讨论。
