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电子电路 - 信号
信号可以理解为“表示从产生它的源头存在的数据信息的表示”。这通常是随时间变化的。因此，信号可以是传输信息的能量源。这很容易用图表表示。
示例
- 闹钟发出信号表示时间到了。
- 高压锅的哨声确认食物已煮熟。
- 红灯表示危险。
- 交通信号灯指示你的行动。
- 电话铃声表示有你的来电。
信号可以是任何类型的传递信息的载体。从电子设备产生的这种信号称为电子信号或电信号。这些通常是随时间变化的。
信号类型
根据其特性，信号可以分为模拟信号和数字信号。模拟信号和数字信号可以进一步分类，如下面的图像所示。
模拟信号
表示随时间变化的量的连续时间变化信号，可以称为模拟信号。该信号会根据表示它的量的瞬时值随时间不断变化。
数字信号
本质上是离散的或形式上非连续的信号可以称为数字信号。该信号具有单独表示的各个值，这些值不基于先前的值，就好像它们是在该特定时刻导出的。
周期信号和非周期信号
任何在一段时间内重复其模式的模拟或数字信号，都称为周期信号。该信号的模式重复出现，很容易假设或计算。
任何在一段时间内不重复其模式的模拟或数字信号，都称为非周期信号。该信号的模式持续存在，但模式不重复，因此不容易假设或计算。
信号和符号
在周期信号中，最常用的信号是正弦波、余弦波、三角波、方波、矩形波、锯齿波、脉冲波或脉冲序列等。让我们来看看这些波形。
单位阶跃信号
单位阶跃信号从其原点到X轴上的一个单位的值为一个单位。这主要用作测试信号。单位阶跃信号的图像如下所示。
单位阶跃函数用$u\left ( t \right )$表示。其定义为：
$$u\left ( t \right )=\left\{\begin{matrix}1 & t\geq 0\\ 0 & t< 0\end{matrix}\right.$$
单位冲激信号
单位冲激信号在其原点处的值为一个单位。其面积为一个单位。单位冲激信号的图像如下所示。
单位冲激函数用ẟ(t)表示。其定义为
$$\delta \left ( t \right )=\left\{\begin{matrix} \infty \:\:如果\:\:t=0\\0 \:\:如果\:\:t\neq 0\end{matrix}\right.$$
$$\int_{-\infty }^{\infty }\delta \left ( t \right )d\left ( t \right )=1$$
$$\int_{-\infty }^{t }\delta \left ( t \right )d\left ( t \right )=u\left ( t \right )$$
$$\delta \left ( t \right )=\frac{du\left ( t \right )}{d\left ( t \right )} $$
单位斜坡信号
单位斜坡信号的值从其原点开始呈指数增长。单位斜坡信号的图像如下所示。
单位斜坡函数用u(t)表示。其定义为：
$$\int_{0}^{t}u\left ( t \right ) d\left ( t \right )=\int_{0}^{t} 1 dt =t=r\left ( t \right )$$
$$u\left ( t \right )=\frac{dr\left ( t \right )}{dt}$$
单位抛物线信号
单位抛物线信号的值在其原点处像抛物线一样变化。单位抛物线信号的图像如下所示。
单位抛物线函数用$u\left ( t \right )$表示。其定义为：
$$\int_{0}^{t}\int_{0}^{t}u\left ( t \right )dtdt=\int_{0}^{t}r\left ( t \right )dt=\int_{0}^{t} t.dt=\frac{t^{2}}{2}dt=x\left ( t \right )$$
$$r\left ( t \right )=\frac{dx\left ( t \right )}{dt}$$
$$u\left ( t \right )=\frac{d^{2}x\left ( t \right )}{dt^{2}}$$
符号函数
符号函数的值从其原点在正负平面均等分布。符号函数的图像如下所示。
符号函数用sgn(t)表示。其定义为
$$sgn\left ( t \right )=\left\{\begin{matrix} 1 \:\: 对于 \:\: t\geq 0\\-1 \:\: 对于 \:\:t < 0\end{matrix}\right.$$
$$sgn\left ( t \right )=2u\left ( t \right ) -1$$
指数信号
指数信号的值从其原点呈指数变化。指数函数的形式为：
$$x\left ( t \right ) =e^{\alpha t}$$
指数的形状由$\alpha$决定。此函数可以在三种情况下理解
情况1：
如果$\alpha = 0\rightarrow x\left ( t \right )=e^{0}=1$
情况2：
如果$\alpha <0$，则$x\left ( t \right )=e^{\alpha t}$，其中$\alpha$为负数。此形状称为衰减指数。
情况3：
如果$\alpha > 0$，则$x\left ( t \right )=e^{\alpha t}$，其中$\alpha$为正数。此形状称为增长指数。
矩形信号
矩形信号的值在其原点处在正负平面呈矩形分布。矩形信号的图像如下所示。
矩形函数用$x\left ( t \right )$表示。其定义为
$$x\left ( t \right )=A \:rect\left [ \frac{t}{T} \right ]$$
三角信号
矩形信号的值在其原点处在正负平面呈三角形分布。三角信号的图像如下所示。
三角函数用$x\left ( t \right )$表示。其定义为
$$x\left ( t \right )=A \left [ 1-\frac{\left | t \right |}{T} \right ]$$
正弦信号
正弦信号的值从其原点呈正弦变化。正弦信号的图像如下所示。
正弦函数用x(t)表示。其定义为：
$$x\left ( t \right )=A \cos \left ( w_{0} t\pm \phi \right )$$
或
$$x\left ( t \right )=A sin\left ( w_{0}t\pm \phi \right )$$
其中$T_{0}=\frac{2 \pi}{w_{0}}$
Sinc函数
Sinc信号的值根据如下给出的特定关系变化。它在原点处具有最大值，并随着远离原点而逐渐减小。Sinc函数信号的图像如下所示。
Sinc函数用sinc(t)表示。其定义为：
$$sinc\left ( t \right )=\frac{sin\left ( \pi t \right )}{\pi t}$$
因此，这些是我们经常在电子和通信领域遇到的不同信号。每个信号都可以用数学方程来定义，以使信号分析更容易。
每个信号都有前面提到的特定波形。波形的整形可能会改变信号中存在的内容。无论如何，由设计工程师决定是否要为任何特定电路改变波形。但是，要改变波形的形状，有一些技术将在后续单元中讨论。