Что такое частота в электронике?

Это было в моей голове какое-то время, все имеет частоту. Как и DC-DC конвертер, мой диапазон составляет 100 МГц (я знаю, что это полоса пропускания, но она имеет единицу частоты). Я понимаю, что Astable 555 имеет частоту, которая является меткой и пространством-временем, основанными на значениях цоколя и резисторов. И тогда у вас есть полосовой фильтр, который может фильтровать разные частоты, так что же это такое? Как постоянный ток имеет частоту? И отношения между пропускной способностью и частотой у них одинаковые единицы.

Частота обратная времени для повторяющихся событий. Если продолжительность одного цикла вашей сети составляет 1/50 секунды (0,02 секунды), то в секунду будет 50 циклов (1 / 0,02). Мы говорим, что частота составляет 50 Гц.
Единица измерения частоты - Герц (Гц). 1 Гц равен 1 циклу в секунду, более старое название для него (cps). Это удобная единица даже для очень коротких циклов, которые мы используем, с префиксом: МГц, ГГц. Для более длинных циклов (около 1 Гц или более) мы иногда используем минуту как единицу измерения: частоту сердечных сокращений 70 ударов в минуту (ударов в минуту), настройку метронома 100 ударов в минуту.
Более длинные циклы часто выражаются как период времени (1 / частота).

Каждая система имеет свои типичные (диапазон) частот. Сердцебиение будет около 1-2 Гц, а резонансная частота батута также порядка 1 Гц. Радиоволны имеют широкий диапазон частот: 30 кГц (для соответствующей длины волны 10 км) - это ОНЧ (очень низкая частота), в то время как магнетрон микроволновой печи «передает» на частоте 2,45 ГГц. И хотя 30 кГц для радио низки, они уже намного выше того, что мы можем воспринимать акустически.

Более высокая частота (верхняя дорожка на рисунке) сигнала будет отображаться на осциллографе как более быстрое повторение, чем более низкая частота (нижняя дорожка).

«Постоянный ток» (DC) в качестве постоянного напряжения имеет частоту 0 Гц.

Полоса пропускания указывает диапазон частот, переходящий от нижнего предела к верхнему. Если ваша область может обрабатывать сигналы от постоянного тока (0 Гц) до 100 МГц, ее полоса пропускания составляет 100 МГц - 0 Гц = 100 МГц.

Частота в общем смысле - это скорость, с которой что-то повторяется. Обычно измеряется в «повторениях в секунду» или герцах (Гц). Мои часы тикают с частотой 1 Гц. Я поливаю газон со скоростью 0,00000386 Гц. И моя машина мигает с частотой около 0,5 Гц. Это оно! Конечно, все становится немного сложнее, если учесть, что именно повторяется. Но «частота» действительно так проста.

Область действия или полосовой фильтр обычно оценивается в Гц и относится к частоте сигнала, который может (или не может) проходить через него. В этом контексте речь идет о синусоиде .

Нечто подобное 555, или другой схеме типа тактового сигнала, говорит о том, как часто сигнал переключается.

Термин «DC» часто злоупотребляют, поэтому не принимайте это слишком серьезно. В большинстве случаев это относится к источнику питания, который выдает постоянное напряжение. Но это может также относиться ко всему, что выводит сигнал, который имеет только положительное напряжение. Или это может относиться к сигналу, который является «в основном постоянным» напряжением. Но если сигнал действительно неизменен, то он имеет частоту ноль.

Пропускная способность и частота действительно взаимосвязаны - во многом связаны между собой машина и бейсбол (оба измеряются в милях в час).

Как указано в ответе выше, частота является мерой повторения события. Поскольку вы задавали более одного вопроса о частоте, позвольте мне описать, что это означает в разных контекстах.

Синусоидальная волна

В этом случае частота - это число положительных (или отрицательных) пиков в сигнале за одну секунду. Синусоида является примером волн, связанных с источником питания переменного тока. Таким образом, источник переменного тока с частотой 60 Гц означает, что синусоидальная волна его напряжения повторяется 60 раз в секунду. Говорят, что сигнал постоянного тока (он не изменяется во времени) имеет частоту 0 Гц.

Синусоида намного более полезна и значима вне области питания переменного тока. На самом деле мы можем классифицировать сигналы на две части: периодические (сигналы, которые повторяют некоторую последовательность во времени) и апериодические (сигналы, которые не повторяются во времени).

Синусоида является наиболее фундаментальным периодическим сигналом. Это потому, что с ним связана только одна частота. Мы можем представить все периодические и апериодические сигналы, используя некоторую комбинацию синусоидальных волн разных частот. Периодический сигнал состоит из основной частоты и гармонических частот. Например, прямоугольная волна с частотой 100 Гц фактически означает, что она имеет основную частоту 100 Гц, а частоты гармоник (всегда целое кратное основной частоте) составляют 200 Гц, 300 Гц, 400 Гц ... и т. Д. Для частот, связанных с апериодическими сигналами, требуется немного больше вовлеченное обсуждение, поэтому я не буду включать это здесь.

фильтры

(Электронный) фильтр - это устройство, которое буквально «фильтрует» частоты. Например, если фильтр говорит, что это фильтр нижних частот (ФНЧ) с частотой среза 1 кГц, это означает, что любая синусоидальная волна, приходящая на его вход, достигнет выхода, если и только если она имеет частоту менее 1 кГц. Таким образом, если мы пропустим прямоугольную волну 10 Гц через этот ФНЧ, на выходе мы увидим только гармоники прямоугольной волны, которые меньше 1000 Гц (100 гармоник).

Если мы не включим все (бесконечные для прямоугольной волны) гармоники (синусоиды) и сложим их вместе с синусоидальной основной частотой, мы не получим прямоугольную волну. Но, получающаяся волна была бы приближением прямоугольной волны. Таким образом, создание точной прямоугольной волны любой частоты практически невозможно.

DC-DC преобразователь

Я думаю, что это ваша основная тема вопроса, как "вещь" DC может иметь частоту. Фактически, преобразователь постоянного тока использует прямоугольную волну (по существу, переключатель, включающий и выключающий несколько раз) для преобразования одного напряжения постоянного тока (например, 5 В) в другое напряжение постоянного тока (например, 20 В). Таким образом, частота переключателя, который используется для выполнения этой функции (преобразование DC-DC), называется частотой преобразователя DC-DC.

Ширина полосы и частота

Давайте вернемся к фильтру снова. Мы только что видели, что делает LPF. Есть другой тип фильтров; фильтр высоких частот (HPF), полосовой фильтр (BPF) и многое другое. Давайте подумаем о БНФ. У BPF есть свойство, что он допускает только частоты (синусоиды), которые находятся в фиксированном диапазоне значений. BPF с частотой среза 100 Гц и 5 кГц будет пропускать только частоты в этом диапазоне. Таким образом, мы можем сказать, что «полоса пропускания» нашего фильтра равна (5000-100 = 4900 Гц. Даже ФНЧ может иметь полосу пропускания, равную самой частоте среза).

Пропускная способность - это термин, используемый в гораздо большем контексте, чем фильтры. Более общее и неясное объяснение состоит в том, насколько быстро устройство может работать (поэтому, если это устройство является фильтром, то какова верхняя граница этого фильтра, если мы не заботимся о нижней границе).

Частота в компьютерах

Я знаю, что вы не просили об этом, но это подходящее место для освещения этой темы. Что это значит, когда вы говорите, что у меня есть компьютер с тактовой частотой 3 ГГц?

Компьютер имеет процессор, который выполняет все математические и логические операции с использованием цифровых схем. Каждая операция в CPU делится на одну или несколько инструкций. Эти инструкции затем обрабатываются в несколько этапов. каждый этап обработки команд занимает некоторое время, а этап, который занимает максимальное время, определяет частоту ЦП. так что если этап ЦП, который занимает максимальное время = 1 нс (нано секунда = 0,000000001 с), то мы можем запустить этот ЦП на частоте 1 ГГц (1/1 нс). Это очень простое объяснение очень сложной концепции, поэтому она не слишком точна и отличается для разных процессоров.

Мы живем в море молекул и атомов и т. Д., Когда передающая антенна создает частотную волну, она на самом деле похожа на хлыст (проще говоря, НЕ ТЕХНИЧЕСКИ) на это море атомов и молекул, как волна, и когда мы говорим о частоте в цепи, проводе, с электрическими характеристиками, мы обычно имеем в виду переменный ток, переменный ток, как видно из названия, он чередуется между положительным и отрицательным, создавая синусоидальную волну и может называться частотой.

Не большая разница, хотя с передачей TX, когда вы обычно смотрите на них.

Представьте, что когда передатчик хочет послать сигнал, он посылает волнообразный удар, будь то всенаправленный сигнал или форма вентилятора, он проникает во все, кроме черных материалов, которые перенаправляют или отражают его в зависимости от материала или частоты.
Представьте себе снова кнут, если вы многократно и быстро двигаете руками, вы создаете высокую частоту, а если вы двигаете ее медленно, то низкую частоту.
Посмотрите на кнут, быстрое движение имеет меньшую дальность, а медленное движение имеет большую дальность.