سیگنال AC و DC

در الکترونیک از سیگنال ها برای انتقال اطلاعات یا قدرت استفاده می شود. این سیگنال ها را می توان به دو نوع اصلی تقسیم کرد: جریان متناوب (AC) و جریان مستقیم (DC). یادگیری تفاوت بین سیگنال AC و DC، ویژگی‌های آن‌ها و کاربردهای آن‌ها در الکترونیک ضروری است. در ادامه به شرح سیگنال AC و DC و ویژگی های انها می پردازیم:

  ویژگی های  سیگنال AC و DC:

 

1- سیگنال های جریان متناوب (AC)

سیگنال های AC سیگنال های الکتریکی هستند که در آنها جریان و ولتاژ به صورت  متناوب (مثلاسینوسی) با زمان تغییر می کند. این بدان معنی است که جهت جریان و مقدار جریان به صورت دوره ای تغییر می کند.به عبارتی دارای یک سیکل مثبت و سپس یک سیکل منفی و این فرآیند همیشه در حال تکرار می باشد.

مشخصات:

فرکانس:

سیگنال های AC دارای فرکانس هستند که بر حسب هرتز (Hz) اندازه گیری می شود، که نشان می دهد سیگنال چند بار یک چرخه کامل را در هر ثانیه طی و کامل می کند. به عنوان مثال، فرکانس استاندارد برق AC خانگی در اکثر کشورها 50 هرتز یا 60 هرتز  در ثانیه است.یعنی این الگو مثلا 50 بار در ثانیه اتفاق می افتد.

دامنه:

مقدار پیک ولتاژ یا جریان در سیگنال AC. حداکثر مقدار مثبت یا منفی سیگنال را نشان می دهد.

فاز:

فاز یک سیگنال AC موقعیت آن را در زمان نسبت به یک نقطه مرجع نشان می دهد. تفاوت فاز در مدارهای AC با چندین سیگنال مهم است.

شکل موج:

سیگنال‌های AC معمولاً شکل موج سینوسی دارند، اما بسته به کاربرد می‌توانند مربع، مثلث یا دندانه‌ای شکل باشند.

کاربرد ها:

انتقال نیرو:

AC معمولاً برای انتقال توان الکتریکی در فواصل طولانی استفاده می شود زیرا می توان آن را به راحتی با استفاده از ترانسفورماتور به ولتاژهای مختلف تبدیل کرد.

سیگنال های صوتی و رادیویی:

سیگنال های AC برای نمایش سیگنال های صوتی و فرکانس رادیویی استفاده می شوند که می توانند با استفاده از آنتن ها ارسال و دریافت شوند.

لوازم خانگی:

اکثر لوازم خانگی با برق AC که توسط شبکه برق تامین می شود کار می کنند.

مزایا:

سهولت تبدیل:

ولتاژ AC را می توان به راحتی به ولتاژهای بالاتر یا پایین تر تبدیل کرد و آن را برای توزیع برق کارآمد می کند.

راندمان انتقال:

جریان متناوب ولتاژ بالا را می توان در مسافت های طولانی با حداقل تلفات منتقل کرد.

معایب:

پیچیدگی در طراحی مدار:

مدارهای AC عموماً پیچیده‌تر از مدارهای DC هستند، به ویژه هنگامی که با ملاحظات فاز و فرکانس سروکار دارند.

اثر لایه ای:

در فرکانس‌های بالا، جریان متناوب در نزدیکی سطح هادی‌ها جریان پیدا می‌کند، که می‌تواند منجر به مقاومت بیشتر و از دست دادن توان شود.

2- سیگنال های جریان مستقیم (DC)

سیگنال های DC سیگنال های الکتریکی هستند که در آنها جریان در یک جهت جریان دارد و سطح ولتاژ در طول زمان ثابت می ماند.

مشخصات:

ولتاژ/جریان ثابت:

برخلاف AC، سیگنال های DC دارای ولتاژ یا سطح جریان ثابت هستند. شکل موج یک خط مستقیم موازی با محور زمان است.

بدون فرکانس:

سیگنال های DC جزء فرکانس ندارند زیرا به صورت دوره ای تغییر نمی کنند.

قطبیت:

سیگنال های DC دارای قطبیت ثابت، با یک پایانه مثبت و منفی هستند.

کاربرد ها :

دستگاه های با باتری:

دستگاه هایی مانند گوشی های هوشمند، لپ تاپ ها و چراغ قوه ها از برق DC تامین شده توسط باتری ها استفاده می کنند.

مدارهای الکترونیک و دیجیتال:

بیشتر مدارهای الکترونیکی از جمله میکروکنترلرها و سیستم های دیجیتال با برق DC کار می کنند.

وسایل نقلیه الکتریکی:

وسایل نقلیه الکتریکی از برق DC ذخیره شده در باتری ها برای به حرکت درآوردن موتورها استفاده می کنند.

سیستم‌های برق خورشیدی:

پنل‌های خورشیدی برق DC تولید می‌کنند که می‌توان مستقیماً از آن استفاده کرد یا برای مصارف خانگی به AC تبدیل کرد.

مزایا:

سادگی در طراحی:

مدارهای DC به طور کلی در مقایسه با مدارهای AC برای طراحی و تجزیه و تحلیل ساده تر هستند.

منبع تغذیه پایدار:

DC یک منبع ولتاژ پایدار را فراهم می کند که برای قطعات الکترونیکی حساس بسیار مهم است.

معایب:

انتقال با فاصله محدود:

DC به دلیل تلفات بیشتر به اندازه AC برای انتقال قدرت در مسافت های طولانی کارآمد نیست.

پیچیده بودن تبدیل سیگنال به AC:

تغییر سطح ولتاژ در DC به مدارهای مبدل پیچیده نیاز دارد، برخلاف AC که می توان از ترانسفورماتورها استفاده کرد.

 

در این مطلب بصورت خلاصه به سیگنال AC و DC مزایا و معایب و تفاوت آنها پرداختیم . البته همانطور که اشاره شد مطالب مرتبط با شرح سیگنال AC و DC و ویژگی های انها  خیلی مختصر و صرفا جهت آشنایی بیان گردید . در آینده سعی میشود در مطالب بعدی بیشتر به این نکات بپردازیم