Wird eine Rechteckwelle immer noch als DC betrachtet?

Angenommen, ich habe eine Rechteckwelle mit Logikpegel, bei der 0 V "niedrig" und 5 V "hoch" sind. Ich pulsiere dies mit konstanten 60 Hz, 50 % Einschaltdauer. Meine Intuition sagt, dass es sich um ein Gleichstromsignal handelt, da die Spannung niemals negativ wird, unabhängig davon, wie schnell ich sie pulsiere. Ist das korrekt?

Wenn ich darüber hinaus Operationsverstärker in Betracht ziehe, um Signale von Sensoren zu verstärken, die wiederum 60-Hz-Rechteckwellen zwischen 0 und 100 mV erzeugen, kann ich dies auch als Gleichstromsignal betrachten und mir nicht zu viele Gedanken über mein Verstärkungsbandbreitenprodukt machen?

Ich denke, dass sich ein Signal, das als DC betrachtet wird, niemals ändern sollte. Also eine Rechteckwelle ist meiner Meinung nach AC..
Sicher, aber es wird nie negativ. Unabhängig von der zeitlich variierenden Amplitude ist es immer noch streng positiv, daher wundere ich mich über die formale Definition.
Eine positiv geklemmte Sinuswelle hat keinen negativen Teil. aber ist es DC??
Es gibt AC-Komponenten in einer Rechteckwelle. Operationsverstärker sind lineare Elemente, was bedeutet, dass sie auf jede Frequenz separat einwirken; Jede Frequenz wird jedoch mit unterschiedlicher Verstärkung und Phasenverschiebung verstärkt. Dies bedeutet, dass verschiedene Komponenten der Rechteckwelle unterschiedlich verstärkt werden, was zu einem verzerrten Ausgang führt. In der Praxis ergibt dies eine nahezu rechteckige Welle, jedoch mit leicht schiefen und abgerundeten vertikalen Kanten.
Wo um alles in der Welt hast du gelernt (DC) <=> (es wird nicht negativ)? Dieser Punkt ist so falsch!
Ist eine -5-V-Stromversorgung kein Gleichstrom? Wenn ein Signal einen Durchschnittswert ungleich Null hat, sagen wir, dass es eine DC-Komponente hat, unabhängig davon , ob der Durchschnittswert positiv oder negativ ist. Aber eine Gleichstromkomponente macht es nicht zu einem Gleichstromsignal.
Gleichstrom bedeutet nicht unbedingt Konstantstrom, sondern Strom, der sich nicht in der Polarität ändert. Es ist also nicht falsch zu sagen, dass ein pulsierendes Signal Gleichstrom ist, und es ist nicht dasselbe wie zu sagen, dass es konstant ist und dass man die Wechselstromparameter einer Schaltung nicht berücksichtigen sollte, um damit zu arbeiten
Stimme überhaupt nicht zu. Wenn das, was Sie sagen, richtig ist, kann das Ändern des Referenzknotens in einer Schaltung ändern, ob ein bestimmtes Signal DC oder AC ist.
Es kann nicht, weil das Signal auf diese Weise immer negativ oder 0 ist und die Polarität immer noch nicht wechselt, also immer noch DC. Damit ein Strom alternierend ist, muss sich die Richtung des Elektronenflusses zeitlich ändern. Wenn dies nicht der Fall ist, handelt es sich nicht um Wechselstrom. Es ist also nicht falsch zu sagen, dass es sich um Gleichstrom oder pulsierenden Gleichstrom handelt.
Warten Sie, jetzt sagen Sie, dass Sie die Richtung kennen, in die Ladungen fließen (durch was?), indem Sie die Spannung an einem bestimmten Knoten kennen?
DC bedeutet für praktische Zwecke konstant. Was hat das GBW-Produkt mit Ihrer Messung zu tun? Gibt es Stabilitätsprobleme? Muss der Operationsverstärker kompensiert werden?
Ihre Frage hat keine Antwort, es hängt vom Kontext ab. Wenn Sie von einer Stromversorgung sprechen, dann bedeutet DC eine Konstantspannungs- oder Konstantstromquelle ohne Abweichung. AC bedeutet in diesem Zusammenhang eine Sinuswelle mit einer einzigen Frequenz ohne DC-Offset. Jeder andere Kontext, einschließlich Signale, DC und AC, hat je nach Kontext unterschiedliche Definitionen. In einer wissenschaftlichen Arbeit sehen Sie möglicherweise, dass sich DC auf jedes Signal bezieht, das keine Stromalternative hat, obwohl sich die Spannung oder der Strom häufig ändern kann. Im Allgemeinen sollten Sie diese Begriffe definieren, wenn Sie sie verwenden, es sei denn, Sie sprechen über Netzteile.

Antworten (6)

Kurze Antwort auf beide Fragen:
Nein, das ist nicht richtig.
Nein, darüber müssen Sie sich Sorgen machen.

Fangen wir von vorne an. Auf keinen Fall werden Sie jemals mit einem buchstäblichen "DC" -Signal umgehen. Nehmen wir an, Sie haben ein Tischnetzteil, Sie verwenden es, um Ihre Schaltkreise mit Strom zu versorgen, das sind vielleicht etwa 5 V Gleichstrom , oder? Und was ist, wenn du es ausschaltest? Was ist mit Stromausfällen? Was war, als es diesen speziellen Bankvorrat noch nicht einmal gab?
Mein Punkt ist: Ein echtes (vorhandenes) Signal kann niemals buchstäblich DC sein. Irgendwann hat es das nicht gegeben und wird es auch nicht geben.

Aber es gibt Hoffnung: Wir können eine etwas weniger strenge Definition des DC-Signals geben, und wir rufen unseren alten Freund Fourier an. Ich gehe davon aus, dass Sie wissen, was die Fourier-Transformation ist, Sie können es nachlesen oder mir einfach glauben: Es gibt diese spezielle mathematische Transformation, die ein Signal aufnimmt, das eine Funktion der Zeit ist, und ein Signal ausspuckt, das eine Funktion der Frequenz ist . Und das funktioniert in beide Richtungen, sodass Ihr schönes Signal entweder in seiner Zeitbereichsform oder in seiner Frequenzbereichsform dargestellt werden kann.
Aber wozu brauchen wir dieses Frequenz-Ding? Nun, das ist einfach, sagen wir, Sie haben:

x ( t ) ⇌ X ( f )
wo x ( t ) ist Ihr Signal im Zeitbereich, während X ( f ) es ist das gleiche Signal im Frequenzbereich. Nun, wenn Sie rechnen x ( t 0 ) Sie erhalten sofort den Wert, den Ihr Signal hat t 0 , also was ist mit X ( f 0 ) ? Nun, Sie erhalten den Wert, den Ihr Signal bei der Frequenz hat f 0 , schlicht und einfach. Nehmen wir an, Sie nehmen eine Basstrommel und eine Violine auf, Sie haben die Zeitbereichssignale, transformieren sie und zeichnen sie dann auf: Die Basstrommel wird für niedrige Frequenzen sehr hoch sein, während die Violine für hohe Frequenzen sehr hoch sein wird. Das liegt daran, dass die Bassdrum viele niederfrequente Komponenten hat, während die Geige viele hochfrequente hat .

Gehen wir also zurück zur DC-Definition. Wir könnten sagen, dass ein Signal Gleichstrom ist, wenn "die meisten seiner Komponenten sehr niedrige Frequenzen haben". Das ist besser als "es ändert sich nie", da es tatsächlich vorkommen kann, dass Komponenten mit niedrigen Frequenzen vorhanden sind. Das ist keine genaue Definition, aber nehmen wir es so, wie es jetzt ist.

Was ist mit Ihrer Rechteckwelle? Schauen wir uns das Diagramm der Frequenzkomponenten einer Rechteckwelle (auch Spektrum genannt) an:
Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein
(Quelle: Wikipedia )
Das ist eine 1-kHz-Rechteckwelle: Wie Sie sehen können, ist die aufgetragene Funktion bei 1 kHz sehr hoch, aber auch bei 3, 5 und so weiter ... Und (vertrauen Sie mir) die Höhe der Spitzen sinkt um 1/f, das ist langsam . Und bitte beachten Sie, dass ich keine Vermutung darüber angestellt habe , ob die Welle unter Null geht oder nicht.

Ihre Rechteckwelle ist also weit, weit davon entfernt, DC zu sein.

Nun zu Ihrer zweiten Frage: Das ist eine ganz andere. Wenn und nur wenn Ihre Rechteckwellenamplitude im Vergleich zu anderen Signalen, die Sie haben, sehr, sehr klein ist, können Sie sagen: "Nun, lassen Sie uns einfach so tun, als wäre es nicht da". Aber das ist nicht Ihr Fall, Ihre Rechteckwelle ist das Signal, das Sie verstärken möchten. Und wie Sie gerade erfahren haben, ist das überhaupt kein Gleichstrom ... Sie sollten sich die Spezifikationen des Operationsverstärkers, den Sie dann auswählen, genau ansehen.

„Die Antwort“ ist, dass es darauf ankommt, was man unter DC versteht.

Ich glaube, man kann mit Sicherheit sagen, dass „DC“ für die meisten nicht mehr für Gleichstrom steht, der als Strom definiert ist, der nicht in der Richtung wechselt, im Gegensatz zu Wechselstrom , der dies tut.

In den meisten Kontexten ist "DC" ein Synonym für konstant . Beispielsweise erzeugt ein (gutes) 5-VDC-Netzteil (mehr oder weniger) konstante 5 V und nicht beispielsweise eine schwankende, sondern positive Spannung.

Ein weiteres Beispiel ist der „DC-Anteil“ eines Signals, womit der (konstante) zeitliche Mittelwert eines Signals gemeint ist.

Ein weiteres Beispiel ist die "DC-Lösung" für eine Schaltung; die Lösung, bei der alle Spannungen und Ströme konstant sind .

Dennoch wird in einigen Fällen "DC" verwendet, um nicht alternierend oder unidirektional zu bedeuten , wie beispielsweise der ungefilterte Ausgang eines Gleichrichters, der manchmal als pulsierender DC bezeichnet wird .

Im ersten Sinne ist Ihre Rechteckwelle also kein Gleichstrom, da sie nicht konstant ist .

Aber im zweiten Sinne ist Ihre Rechteckwelle Gleichstrom, da sie nicht alternierend ist .

Diese Antwort scheint vollständiger zu sein als die akzeptierte Antwort. Es weist darauf hin, dass Gleichstrom sich auf jeden Strom beziehen kann, der nicht „wechselnd“ ist (Wechselrichtung/Polarität), einschließlich „pulsierender Gleichstrom“, und weist gleichzeitig darauf hin, dass dieser „pulsierende Gleichstrom“ auch „Wechselstrom“ genannt werden kann, weil seine Spannung schwankt , egal ob Rechteck, Sin oder Nicht-Wellenform.
Ich denke, der Punkt ist, dass diese Rechteckwelle nicht negativ ist (unter null Volt) oder eine positive DC-Vorspannung ist . Es handelt sich also nicht um "AC" im herkömmlichen Sinne, sondern um eine alternierende Wellenform, die alle Eigenschaften von AC-Signalen aufweist. Es kann also auf beide Arten betrachtet werden - als zwei Gleichspannungen, die sich mit der Zeit ändern, und auch als Wechselstrom-Rechteckwelle, nur mit einer Gleichstromvorspannung, die die Unterkante zufällig auf 0 Volt legt.
Viele nebulöse EE-Begriffe, und niemand spricht solche Dinge an. Diese Frage lässt meinen Kopf immer schwirren, weil die Art und Weise, wie Ihnen beigebracht wird, dass sich der Strom tatsächlich abwechseln muss, damit etwas Wechselstrom ist. Bei einer Rechteckwelle fließt immer noch Strom in eine Richtung, wenn sie fließt, also denke ich immer noch, dass es sich um ein Gleichstromsignal handelt. Obwohl ich den Grund dafür sehe, es als AC-Signal zu bezeichnen, da das Signal nicht die ganze Zeit konstant ist, aber ich denke, das sollte einen anderen Namen haben. EE-Definitionen sind immer so matschig, und jeder beantwortet solche Fragen anders. Frustrierend.
@in70x schrieb "EE-Definitionen sind immer so schlammig". Das ist ein ziemlich breiter Pinsel, mit dem Sie malen.

Wenn Sie bei der Analyse einer Schaltung mit einem Rechteckwelleneingang DC-Näherungen vornehmen würden, würde Ihnen ein wesentlicher Teil der Antwort fehlen. Daher sollten Sie keine DC-Annahmen treffen. Wenn es Ihnen hilft, sich die Rechteckwelle als Wechselstrom vorzustellen, dann hilft es Ihnen. Ich schlage vor, dass es hilfreicher ist, darüber nachzudenken, warum Sie versuchen, das Signal überhaupt in eine Schublade zu stecken, und das sollte helfen, die Antwort zu generieren.

negativeist relativ zu einer Referenz.

Wenn Sie Ihre Referenz auf 2,5 V verschieben, haben Sie einen Wechselstrom von -2,5 / +2,5.

Beobachten Sie eine Batterieentladung im Laufe der Zeit, es ist ein exponentieller Abfall.

Warten Sie noch länger, alle Potentiale im Universum nähern sich Null.

Wenn ein CPU-Zyklus gleich einer Sekunde wäre, würde Ihre 60-Hz-Rechteckwelle etwa 20 Jahre lang 5 V bleiben.

... aber wirklich, was Vladimir gesagt hat.

Eine Rechteckwelle, die auf der positiven Ebene bleibt, ist eine schaltende DC-Versorgung, die zwischen Ein und Aus umschaltet, 0 V DC, volle DC-Spannung

Die Wechselspannung geht über 0 V hinaus in die negative Ebene. Sie haben einen Wechselstrom von 0 V, eine volle Spannung von positiv 0 V und eine negative volle Spannung zurück auf 0 V. Ein vollständiger Zyklus von Wechselstromwellen kann gleichgerichtet werden, um eine perfekte Sinuswelle zu sein, die allgemein als Sinuswelle bezeichnet wird.

Sie haben auch andere Formen von Wechselstrom, die fast genauso aussehen würden wie die zuvor erwähnte Rechteckwelle, wie auch immer sie bei voller Spannung +, direkt bei voller Spannung und zurück bei voller Spannung anliegt. Der Unterschied ist die Zeit, die benötigt wird, um von der vollen auf 0 V zu gelangen Im Vergleich zu einer Sinuswelle wird diese Zeit als Frequenz bezeichnet, die in Hertz gemessen wird, was einem Zyklus pro Sekunde entspricht. In meinem Land beträgt unsere normale Betriebsfrequenz 50 Hz oder 50 vollständige Zyklen in einer bestimmten Sekunde. Wieder 0 V bis + bis 0 V bis bis - zurück auf 0 V

Eine Methode, um anzuzeigen, was passiert, und Ihnen durch die Anzeige einer Sinuswelle einen visuellen Einblick in das Geschehen zu geben, wäre die Verwendung eines Oszilloskops.

Wenn Sie einen Pulsweitenmodulator verwenden, wird der Gleichstrom im Wesentlichen korrekt zerhackt, sodass die volle Spannung bei voller Spannung angelegt wird. Dieser Zyklus wird so schnell wiederholt, dass Sie nicht wissen, dass die Helligkeit von Lichtern oder Geschwindigkeiten angepasst wird, wenn dies für einen Motor verwendet wird. Dies ist der gleiche Effekt, wenn durch ein Oszilloskop als rechteckförmiges Gleichstromsignal angezeigt, richtig? Es ist kein Wechselstrom, es ist ein intermittierendes Gleichstromsignal. Lassen Sie uns dies nicht mehr verwirren, als es sein muss. Schließen Sie dies an eine Diode an. Es fließt Hakenwechselstrom bis zu einer Diode, die durchbrennt, wenn es durch eine Diode fließt, es ist Gleichstrom. Einfach.
Wird eine Rechteckwelle immer noch als DC betrachtet?
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