Apa yang dimaksud dengan Frekuensi dalam elektronik?

Ini telah melayang di pikiran saya untuk sementara waktu, semuanya memiliki frekuensi. Seperti konverter dc-dc, lingkup saya adalah 100 MHz (saya tahu itu bandwidth tetapi memiliki unit frekuensi). Saya mengerti bahwa Astable 555 memiliki frekuensi yang merupakan tanda dan waktu ruang berdasarkan nilai tutup dan resistor. Dan kemudian Anda memiliki penggunaan band-pass filter yang dapat menyaring frekuensi yang berbeda, jadi untuk apa semua ini? Bagaimana arus searah memiliki frekuensi? Dan hubungan antara bandwidth dan frekuensi karena mereka memiliki unit yang sama.

Frekuensi adalah kebalikan dari waktu untuk acara yang berulang. Jika satu siklus induk Anda berdurasi 1/50 detik (0,02 detik), maka akan ada 50 siklus dalam satu detik (1 / 0,02). Kami mengatakan frekuensinya adalah 50 Hz.
Satuan untuk frekuensi adalah Hertz (Hz). 1 Hz sama dengan 1 siklus per detik, nama yang lebih lama untuk itu (cps). Ini adalah unit yang nyaman, bahkan untuk siklus yang sangat singkat yang kami gunakan, dengan awalan: MHz, GHz. Untuk siklus yang lebih lama (dekat atau lebih lama dari 1 Hz) kami terkadang menggunakan menit sebagai unit: detak jantung 70 denyut per menit (BPM), pengaturan metronom 100 BPM.
Siklus yang lebih lama sering dinyatakan sebagai periode waktu (1 / frekuensi).

Setiap sistem memiliki frekuensi (kisaran) khasnya. Detak jantung sekitar 1-2 Hz, dan frekuensi resonansi trampolin juga dalam urutan 1 Hz. Gelombang radio memiliki rentang frekuensi yang luas: 30 kHz (untuk panjang gelombang 10 km) adalah VLF (frekuensi sangat rendah), sedangkan magnetron oven microwave "mentransmisikan" pada 2,45 GHz. Dan sementara 30 kHz rendah untuk radio, itu sudah jauh melampaui apa yang kita akustulasikan.

Frekuensi yang lebih tinggi (trek teratas dalam gambar) dari sinyal akan ditampilkan pada osiloskop sebagai pengulangan yang lebih cepat daripada frekuensi yang lebih rendah (trek bawah).

"Arus searah" (DC) sebagai tegangan konstan memiliki frekuensi 0 Hz.

Bandwidth menunjukkan rentang frekuensi, dari batas bawah ke batas atas. Jika ruang lingkup Anda dapat menangani sinyal dari DC (0 Hz) hingga 100 MHz, bandwidth-nya adalah 100 MHz - 0 Hz = 100 MHz.

Frekuensi, dalam arti umum, adalah tingkat di mana sesuatu berulang. Biasanya diukur dalam "pengulangan per detik", atau Hertz (Hz). Arloji saya berdetak pada 1 Hz. Saya menyirami halaman saya dengan laju 0,00000386 Hz. Dan blinkers mobil saya berkedip sekitar 0,5 Hz. Itu dia! Tentu saja hal menjadi sedikit lebih rumit ketika Anda mempertimbangkan apa yang sebenarnya diulang. Tetapi "frekuensi" sebenarnya sesederhana itu.

Lingkup, atau band pass filter, biasanya diberi nilai dalam Hz dan mengacu pada frekuensi sinyal yang dapat (atau tidak bisa) melewatinya. Dalam konteks ini, ini berbicara tentang gelombang sinus .

Sesuatu seperti 555, atau sirkuit tipe sinyal clock lainnya, sedang berbicara tentang seberapa sering sinyal berganti.

Istilah "DC" sering disalahgunakan, jadi jangan menganggapnya terlalu serius. Sebagian besar waktu mengacu pada catu daya yang menghasilkan tegangan stabil. Tetapi bisa juga merujuk pada apa pun yang mengeluarkan sinyal yang hanya merupakan tegangan positif. Atau, itu bisa merujuk ke sinyal yang merupakan tegangan "kebanyakan konstan". Tetapi, jika sinyal benar-benar tidak berubah maka ia memiliki frekuensi nol.

Bandwidth dan frekuensi memang memiliki hubungan - seperti halnya mobil dan baseball terkait (keduanya diukur dalam mil per jam).

Seperti yang dinyatakan dalam jawaban di atas, frekuensi adalah ukuran untuk pengulangan suatu peristiwa. Ketika Anda mengajukan lebih dari satu pertanyaan tentang frekuensi, izinkan saya menjelaskan apa artinya dalam konteks yang berbeda.

Gelombang sinus

Dalam hal ini, frekuensi adalah jumlah puncak positif (atau negatif) dalam sinyal dalam satu detik. Gelombang sinus adalah contoh gelombang yang terkait dengan catu daya AC. Jadi, pasokan AC dengan frekuensi 60Hz berarti bahwa gelombang sinus dari tegangannya berulang 60 kali per detik. Sinyal DC (tidak berubah dari waktu ke waktu) dikatakan memiliki frekuensi 0 Hz.

Gelombang sinus jauh lebih berguna dan bermakna di luar domain daya AC. Sebenarnya kita dapat mengklasifikasikan sinyal dalam dua bagian yaitu periodik (sinyal yang mengulang beberapa pola dari waktu ke waktu) dan aperiodik (sinyal yang tidak berulang dalam waktu).

Gelombang sinus adalah sinyal periodik paling mendasar. Itu karena hanya memiliki satu frekuensi yang terkait dengannya. Kami dapat mewakili semua sinyal periodik dan aperiodik menggunakan beberapa kombinasi gelombang sinus dari frekuensi yang berbeda. Sinyal periodik dibuat dari frekuensi fundamental dan frekuensi harmonik. Misalnya gelombang persegi dengan frekuensi 100Hz sebenarnya berarti ia memiliki frekuensi dasar 100Hz dan frekuensi harmonik (selalu bilangan bulat dari freq fundamental) adalah 200Hz, 300Hz, 400Hz ... dll. Frekuensi yang terkait dengan sinyal aperiodik memerlukan sedikit lebih banyak melibatkan diskusi, jadi saya tidak akan memasukkannya di sini.

Filter

Filter (elektronik) adalah perangkat yang secara harfiah "memfilter" frekuensi. Sebagai contoh jika filter mengatakan itu adalah low pass filter (LPF) dengan cutoff freq 1KHz, itu berarti bahwa setiap gelombang sinus yang datang pada inputnya akan mencapai output jika dan hanya jika memiliki frekuensi kurang dari 1 KHz. Jadi jika kita melewati gelombang persegi 10Hz melalui LPF ini, pada output kita hanya akan melihat harmonik gelombang persegi yang kurang dari 1000 hz (100 harmonisa).

Jika kita tidak memasukkan semua (tak terbatas untuk gelombang persegi) harmonik (gelombang sinus) dan menambahkannya bersama-sama dengan gelombang sinus frekuensi dasar, kita tidak akan mendapatkan gelombang persegi. Tapi, gelombang yang dihasilkan akan menjadi perkiraan gelombang persegi. Jadi, menghasilkan gelombang persegi yang akurat dari frekuensi apa pun praktis tidak mungkin.

Konverter DC-DC

Saya pikir ini topik pertanyaan utama Anda, bagaimana "benda" DC dapat memiliki frekuensi. Sebenarnya konverter DC-DC menggunakan gelombang persegi (pada dasarnya sebuah saklar yang menghidupkan dan mematikan berulang kali) untuk mengubah satu tegangan DC (mis. 5V) ke tegangan DC lainnya (mis. 20 V). Jadi, frekuensi sakelar yang digunakan untuk melakukan fungsi ini (konversi DC-DC) dikenal sebagai frekuensi konverter DC-DC.

Bandwidth dan frekuensi

Mari kita kembali ke filter lagi. Kami baru saja melihat apa yang dilakukan LPF. ada jenis filter lain; high pass filter (HPF), band pass filter (BPF) dan banyak lagi. Mari kita pikirkan tentang BPF. BPF memiliki properti yang hanya mengizinkan frekuensi (gelombang sinus) yang berada dalam rentang nilai tetap. BPF dengan frekuensi cutoff 100Hz dan 5KHz, hanya akan melewati frekuensi dalam rentang -yaitu band. Jadi kita dapat mengatakan bahwa "bandwidth" dari filter kita adalah (5000 - 100 = 4900 Hz. Bahkan LPF dapat memiliki bandwidth yang sama dengan frekuensi cutoff itu sendiri.

Bandwidth adalah istilah yang digunakan dalam banyak konteks selain filter. Penjelasan yang lebih umum dan longgar adalah seberapa cepat perangkat dapat bekerja (jadi jika perangkat itu adalah filter apa cutoff atas filter itu, dengan asumsi kita tidak peduli dengan cutoff bawah).

Frekuensi di komputer

Saya tahu Anda tidak meminta ini, tetapi ini adalah tempat yang tepat untuk membahas topik ini juga. Apa artinya ketika Anda mengatakan saya memiliki komputer 3 GHz?

Komputer memiliki CPU yang melakukan semua operasi matematika dan logis menggunakan sirkuit digital. Setiap operasi dalam CPU dibagi menjadi satu atau lebih instruksi. Instruksi ini kemudian diproses menjadi beberapa tahap. setiap tahap dalam pemrosesan instruksi membutuhkan waktu dan tahap yang membutuhkan waktu maksimum menentukan frekuensi CPU. jadi jika tahap CPU yang membutuhkan waktu maksimum = 1ns (nano detik = 0,000000001 detik), maka kita dapat menjalankan CPU itu pada 1GHz (1 / 1ns). Ini adalah penjelasan yang sangat mendasar dari konsep yang sangat kompleks, sehingga tidak terlalu akurat dan berbeda di berbagai CPU.

Kita hidup di lautan molekul dan atom dll, ketika antena pemancar menciptakan gelombang frekuensi, itu benar-benar seperti whiplash (cukup cantumkan, BUKAN secara teknis) ke lautan atom dan molekul ini, seperti gelombang, dan ketika kita berbicara tentang frekuensi dalam suatu rangkaian, kawat, dengan karakteristik listrik, kita biasanya berarti Arus Alternatif, AC, seperti namanya, berganti-ganti antara positif dan negatif sehingga menciptakan gelombang sinus dan dapat disebut frekuensi.

Tidak banyak perbedaan dengan transmisi TX, ketika Anda melihatnya secara umum.

Bayangkan ketika seorang pemancar ingin mengirim sinyal, ia mengirim whiplash melambai apakah omni-directional atau bentuk kipas, ia menembus segala sesuatu kecuali bahan besi, yang mengarahkan atau memantulkannya tergantung pada bahan atau frekuensi.
Bayangkan lagi whiplash, jika Anda menggerakkan tangan Anda berulang kali dan dengan cepat Anda membuat frekuensi tinggi, dan jika Anda memindahkannya perlahan, frekuensi rendah.
Lihatlah whiplash, gerakan cepat memiliki jangkauan lebih pendek, dan gerakan lambat memiliki rentang lebih panjang.