Semnal electric

Un semnal electric este un anumit tip de semnal caracterizat printr-o modificare a curentului sau tensiunii electrice într-un conductor sau într-un punct al unui circuit electric sau electronic . Un semnal este considerat a fi o mărime fizică a cărei variație în timp transmite informații.

Caracteristici

Caracteristica unui semnal electric este posibilitatea de a transmite informații : dacă un curent constant de, de exemplu, 1 mA curge întotdeauna în interiorul unui fir electric, prima dată când măsurăm acest curent vom primi informația că valoarea curentului este exact 1 mA ; dar dacă efectuăm măsurători suplimentare (știind din timp că curentul nu variază), vom obține întotdeauna aceeași valoare și, prin urmare, nu vom obține nicio informație suplimentară. Cu toate acestea, dacă curentul care curge în fir este făcut să varieze, de exemplu, de o persoană din camera alăturată, nu vom putea ști a priori care va fi valoarea curentă la fiecare măsurare ulterioară; fiecare dintre ele, prin urmare, ne va oferi de fiecare dată noi informații despre nivelul curent din fir. Dacă persoana care variază curentul în fir o face urmând anumite reguli de care suntem conștienți, va fi posibil ca acea persoană să ne comunice informații utile.

De exemplu, persoana ar putea folosi codul binar, adică pentru a lăsa curentul să treacă prin fir, conform unui plan prestabilit: adică ar putea lăsa curentul să treacă o secundă , apoi să nu-l lase să treacă încă o secundă , apoi nu lăsați-l să treacă încă o secundă, apoi lăsați-l să treacă o secundă și așa mai departe.

Dacă această persoană identifică cu „1” o perioadă de timp de o secundă în care trece curentul și cu „0” o secundă în care curentul nu trece și decide că un caracter alfabetic este identificat printr-o secvență de 8 secunde sursa de alimentare pornită / oprită, puteți descrie această secvență „pornit / oprit” cu o secvență „1” și „0”, de exemplu 1001011.

Persoana ar putea decide, din nou, de exemplu, că litera K corespunde secvenței 1001011, literei A secvenței 1000001 și așa mai departe (vezi tabelul ASCII ).

Dacă această persoană ne-a informat anterior cu privire la aceste decizii ale sale cu privire la semnificația care trebuie atribuită trecerii / non-trecerii curentului, vom putea primi informații de la el prin semnalele electrice trecute de el în fir: doar trebuie să măsurăm continuu curentul care curge în fir, să îl comparăm cu tabelele și convențiile pe care ni le-a comunicat persoana anterior și putem reconstitui cu ușurință informațiile originale pe care le deține persoana din cealaltă cameră: vom fi folosit astfel un semnal electric pentru a transmite informații dintr-un loc în altul.

Tipul de semnal văzut este digital , dar există și semnale analogice . Pe scurt, luând întotdeauna exemplul curentului, ne-am putea asigura că curentul în sine nu este pur și simplu realizat sau nu este trecut, ci reglat continuu, deci, de exemplu, pentru a trece mai întâi 1 mA, apoi 2 mA, apoi crește până la 5, merge în jos la 0,5 și așa mai departe. Am putea apoi asocia, de exemplu, nivelul curentului cu temperatura prezentă într-o cameră, de exemplu prin introducerea unui senzor în circuitul nostru care introduce în circuit un curent proporțional cu temperatura măsurată; dacă știm că senzorul este calibrat astfel încât să treacă 1 mA când măsoară 10 grade, 2 mA când măsoară 20 și așa mai departe, măsurând semnalul de curent analogic prezent în fir vom putea cunoaște temperatura din cameră.

Clasificare

Eșantionarea unui semnal

Semnal digital

Semnalele sunt clasificate în diferite categorii, în funcție de proprietățile lor.

Cu referire la timp, definim:

semnal continuu : cantitatea poate asuma orice valoare reală, între minimul și maximul perioadei examinate
semnal discret : cantitatea poate presupune doar valori discrete (doar un anumit număr finit de valori),

Cu referire la variabila dependentă, se disting următoarele:

semnal de amplitudine continuă: valorile asumate de amplitudinea semnalului sunt numere reale aparținând unui interval, adică pot presupune oricare dintre valorile infinite între un minim și un maxim;
semnal de amplitudine cuantificat: valorile asumate de amplitudinea semnalului sunt numere naturale [cu semn], adică aparțin unui set finit de valori precise.
semnal bipolar sau bidirecțional: își asumă atât valori de tensiune negative cât și pozitive în timp.
semnal unipolar sau monodirecțional: în timp își asumă doar valori de tensiune negative sau pozitive.

Din aceste distincții se definesc:

semnal analogic : semnal continuu de timp și amplitudine continuă
semnal digital sau numeric : timp discret și semnal de amplitudine cuantificat.

În plus, pe baza posibilității de a prezice amplitudinea viitoare, semnalele sunt împărțite în:

semnal determinist : semnal a cărui amplitudine este cunoscută exact ca o funcție a timpului;
semnal aleatoriu sau stocastic : tendința amplitudinii poate fi caracterizată doar în termeni statistici, adică amplitudinea semnalului este o variabilă aleatorie ;

Un semnal poate fi, de asemenea, periodic sau non-periodic, spunem periodic când o parte din el se repetă în timp în mod egal. Partea care se repetă se numește punct.

Raport semnal / zgomot

În contextul unei transmisii reale de date printr-un sistem de telecomunicații sau orice alt sistem electronic, semnalul este întotdeauna asociat cu zgomot , cel puțin de tip termic , astfel încât raportul semnal / zgomot capătă importanță în scopul detectării semnalului informațional: cu cât acest raport este mai mare, cu atât semnalul de informație transmis este mai pur și mai ușor decodabil, cu atât este mai mic acest raport, cu atât semnalul de informație este mai corupt de zgomot și cu atât mai ușor se fac erori în timpul fazei de decodare.

Aplicații

Din punct de vedere al aplicației, un semnal electric poate fi înțeles ca:

un semnal care curge într-un circuit electronic (de exemplu, pe o placă electronică );
un semnal care curge într-un circuit electric sau o conexiune (de exemplu, rețea de acces din cupru);
un semnal care curge în rețeaua electrică de transmisie ;
un semnal care curge în rețeaua de distribuție electrică ;
un semnal care curge printr-un sistem electric .

De obicei, în primele două cazuri sunt semnale care conțin informații și cu putere electrică redusă, în celelalte trei cazuri sunt în schimb semnale care nu conțin informații, dar care transportă energie electrică sub formă de curenți electrici către utilizatorii finali, alimentând electric încărcături .