Elektronikte Frekans Nedir?

Bu bir süredir aklımda yüzüyor, her şeyin bir frekansı var. Bir dc-dc dönüştürücü gibi, kapsamım 100 MHz'dir (bunun bir bant genişliği olduğunu biliyorum, ancak frekans birimi var). Bir Astable 555'in, başlık ve dirençlerin değerlerine göre işaret ve boşluk süresi olan bir frekansa sahip olduğunu anlıyorum. Ve sonra farklı frekansları filtreleyebilen bant geçiren filtre kullanıyorsunuz, bu ne anlama geliyor? Doğru akımın frekansı nasıl? Aynı genişliğe sahip oldukları için bant genişliği ve frekans arasındaki ilişki.

Frekans, tekrarlanan olaylar için zamanın tersidir. Şebekenizin tek bir döngüsü saniyede 1/50 saniyede (0.02 saniye) ise, saniyede 50 döngü olacaktır (1 / 0.02). Frekansın 50 Hz olduğunu söylüyoruz.
Frekans birimi Hertz'dir (Hz). 1 Hz saniyede 1 döngüye eşittir, daha eski bir isim (cps). Kullandığımız çok kısa döngüler için bile uygun bir birimdir: MHz, GHz. Daha uzun döngüler için (1 Hz'e yakın veya daha uzun) bazen dakikayı birim olarak kullanırız: dakikada 70 atımlık bir kalp atış hızı (BPM), 100 BPM metronom ayarı.
Daha uzun çevrimler genellikle bir zaman periyodu (1 / frekans) olarak ifade edilir.

Her sistemin tipik (aralık) frekansları vardır. Bir kalp atışı 1-2 Hz civarında olacaktır ve bir trambolinin rezonans frekansı da 1 Hz civarındadır. Radyo dalgaları geniş bir frekans aralığına sahiptir: 30 kHz (karşılık gelen 10 km dalga boyu için) VLF'dir (çok düşük frekans), bir mikrodalga fırının magnetronu 2.45 GHz'de "iletir". Ve 30 kHz radyo için düşük olsa da, akustik olarak algılayabileceğimizin çok ötesinde.

Bir sinyalin daha yüksek bir frekansı (resimdeki üst iz), osiloskopta daha düşük bir frekanstan (alt iz) daha hızlı bir tekrar olarak gösterilecektir.

Sabit voltaj olarak "Doğru akım" (DC) 0 Hz frekansa sahiptir.

Bant genişliği, alt sınırdan yükseğe doğru bir dizi frekansı gösterir. Kapsamınız DC'den (0 Hz) 100 MHz'e kadar sinyalleri işleyebiliyorsa, bant genişliği 100 MHz - 0 Hz = 100 MHz'dir.

Frekans, genel anlamda, bir şeyin tekrarlanma oranıdır. Genellikle "saniyedeki tekrar sayısı" veya Hertz (Hz) olarak ölçülür. Saatim 1 Hz'de çalışıyor. Çim alanımı 0.00000386 Hz hızında sularım. Ve arabam yanıp sönüyor, yaklaşık 0,5 Hz'de yanıp sönüyor. Bu kadar! Tabii ki tam olarak neyin tekrarladığını düşündüğünüzde işler biraz daha karmaşık hale gelir. Ama "frekans" gerçekten bu kadar basit.

Bir kapsam veya bant geçiren filtre genellikle Hz olarak derecelendirilir ve içinden geçebilen (veya geçemeyen) bir sinyalin frekansını ifade eder. Bu bağlamda sinüs dalgasından bahsediyor .

555 veya başka bir saat sinyali tipi devresi gibi bir şey, sinyalin ne sıklıkta değiştiğinden bahsediyor.

"DC" terimi genellikle kötüye kullanılır, bu yüzden onu çok ciddiye almayın. Çoğu zaman sabit bir voltaj veren bir güç kaynağını ifade eder. Ancak aynı zamanda, sadece pozitif bir voltaj olan bir sinyal veren herhangi bir şeyi de ifade edebilir. Veya, "çoğunlukla sabit" bir voltaj olan bir sinyale işaret edebilir. Ancak, sinyal gerçekten değişmiyorsa, sıfır frekansına sahiptir.

Bant genişliği ve frekansın bir ilişkisi vardır - bir arabanın ve bir beyzbolun birbiriyle ilişkili olduğu gibi (her ikisi de saatte mil olarak ölçülür).

Yukarıdaki cevapta belirtildiği gibi, sıklık bir olayın tekrarlanma ölçüsüdür. Sıklıkla ilgili birden fazla soru sorduğunuzda, bunun farklı bağlamlarda ne anlama geldiğini açıklayayım.

Sinüs dalgası

Bu durumda, frekans, bir saniyede sinyaldeki pozitif (veya negatif) piklerin sayısıdır. Sinüs dalgası, AC güç kaynağı ile ilişkili dalgalara bir örnektir. Yani, 60Hz frekanslı bir AC kaynağı, voltajının sinüs dalgasının kendini saniyede 60 kez tekrarladığı anlamına gelir. Bir DC sinyalinin (zamanla değişmediği) frekansı 0 Hz'dir.

Sinüs dalgası AC güç alanının dışında çok daha kullanışlı ve anlamlı. Aslında sinyalleri periyodik (zaman içinde bazı paternleri tekrarlayan sinyaller) ve aperiodic (zaman içinde tekrarlanmayan sinyaller) olarak ikiye ayırabiliriz.

Sinüs dalgası en temel periyodik sinyaldir. Çünkü onunla ilişkili tek bir frekans vardır. Farklı frekanslardaki sinüs dalgalarının bir kombinasyonunu kullanarak tüm periyodik ve aperiodik sinyalleri temsil edebiliriz. Temel frekans ve harmonik frekanslardan periyodik bir sinyal verilir. Örneğin, 100Hz frekanslı bir kare dalga aslında 100Hz'lik temel bir frekansa sahip olduğu ve harmonik frekansların (her zaman temel frekansın tam katı çoklu) 200Hz, 300Hz, 400Hz ... vb. Anlamına gelir. Aperiodik sinyallerle ilişkili frekanslar biraz daha gerektirir bu yüzden buraya eklemeyeceğim.

Filtreler

(Elektronik) filtre, frekansları tam anlamıyla "filtreleyen" bir cihazdır. Örneğin, bir filtre bunun kesme frekansı 1KHz olan bir düşük geçiş filtresi (LPF) olduğunu söylüyorsa, girişine gelen herhangi bir sinüs dalgasının sadece 1 KHz'den daha düşük frekansa sahip olması durumunda çıkışa ulaşacağı anlamına gelir. Dolayısıyla, bu LPF'den 10Hz'lik bir kare dalga geçirirsek, çıkışta sadece 1000hz'den (100 harmonik) daha küçük olan kare dalganın harmoniklerini göreceğiz.

Eğer harmonikleri (sinüs dalgaları) tümünü (kare dalga için sonsuz) içermez ve bunları temel frekans sinüs dalgasıyla birlikte eklersek, kare bir dalga elde edemeyiz. Ancak, sonuçta ortaya çıkan dalga, kare dalganın bir tahmini olacaktır. Bu nedenle, herhangi bir frekansta doğru bir kare dalga üretmek neredeyse imkansızdır.

DC / DC çevirici

Bence bu sizin ana konunuz, bir DC “şeyin” ne sıklıkta olabileceğini düşünüyorum. Aslında bir DC-DC dönüştürücü, bir DC voltajını (örn. 5V) başka bir DC voltajına (ör. 20 V) dönüştürmek için kare bir dalga kullanır (esasen tekrar tekrar açılıp kapanan bir anahtar). Bu nedenle, bu işlevi gerçekleştirmek için kullanılan anahtarın frekansı (DC-DC dönüştürme) DC-DC dönüştürücünün frekansı olarak bilinir.

Bant genişliği ve frekans

Tekrar filtreye geri dönelim. Bir LPF'nin ne yaptığını gördük. başka tür filtreler de vardır; yüksek geçirgen filtre (HPF), bant geçiren filtre (BPF) ve daha fazlası. BPF hakkında düşünelim. BPF, yalnızca sabit bir değer aralığında olan frekanslara (sinüs dalgaları) izin verdiği bir özelliğe sahiptir. Kesim frekansları 100Hz ve 5KHz olan bir BPF, sadece bu aralıktaki frekansları geçirir -e bandında. Dolayısıyla filtrenin "bant genişliği" (5000 - 100 = 4900 Hz) diyebiliriz. Bir LPF'nin bile kesme frekansının kendisine eşit bant genişliği olabilir.

Bant genişliği, filtreler dışında çok daha fazla bağlamda kullanılan bir terimdir. Daha genel ve gevşek bir açıklama, bir cihazın ne kadar hızlı çalışabileceğidir (bu nedenle, eğer bir cihaz bir filtre ise, o alt filtrenin umurunda olmadığımızı varsayarak, bu filtrenin üst kesimi nedir).

Bilgisayarlarda frekans

Bunu istemediğini biliyorum, ama bu da bu konuyu ele almak için doğru bir yer. 3 GHz bilgisayarım olduğunu söylediğin zaman ne anlama geliyor?

Bilgisayarda, dijital devreleri kullanarak tüm matematiksel ve mantıksal işlemleri gerçekleştiren bir CPU bulunur. CPU'daki her işlem bir veya daha fazla talimata ayrılmıştır. Bu talimatlar daha sonra birden fazla aşamada işlenir. komut işlemedeki her aşama biraz zaman alır ve maksimum zaman alan aşama CPU frekansına karar verir. yani maksimum zaman alan bir CPU aşaması = 1ns (nano saniye = 0.000000001 saniye), o zaman bu CPU'yu 1GHz'de (1 / 1ns) çalıştırabiliriz. Bu çok karmaşık bir kavramın çok temel bir açıklamasıdır, bu yüzden çok doğru değildir ve farklı CPU'lar arasında farklılık gösterir.

Bir molekül anteni bir frekans dalgası oluşturduğunda, aslında bu atom ve molekül denizine bir dalga gibi bir kamçı gibi (basitçe koymak, TEKNİK OLARAK DEĞİL) ve ne zaman bir molekül ve atom denizinde yaşıyoruz bir devredeki frekanstan, bir telden, elektriksel karakteristiklerden bahsediyoruz, genellikle Alternatif Akım, AC'yi kastediyoruz, adından da anlaşılacağı gibi, pozitif ve negatif arasında değişiyor ve böylece sinüs dalgası yaratıyor ve frekans olarak adlandırılabilir.

Genelde baktığınızda TX iletimi ile pek bir fark yok.

Bir verici bir sinyal göndermek istediğinde, ister çok yönlü ister fan şeklinde olsun, sallanan bir kırbaç gönderdiğini, malzemeye veya frekansa bağlı olarak yönlendiren veya yansıtan demir içeren malzemeler hariç her şeye nüfuz ettiğini düşünün.
Tekrar kırbaç düşünün, ellerinizi tekrar tekrar ve hızlı bir şekilde hareket ettirirseniz, yüksek bir frekans yaratırsınız ve yavaşça hareket ettirirseniz, düşük bir frekans.
Kamçıya bakın, hızlı bir hamle daha kısa menzile ve yavaş bir hamle daha uzun menzile sahiptir.