DC（直流）信号的特性和应用

现实生活中的直流信号是什么样的？

DC信号的基本特征是没有极性变化。如果将直流电压信号连接到电阻器，则产生的电流将始终沿相同方向流动。电流的大小可能会显示出较大的变化，但方向不会改变。

一些最常见的DC电压是由稳压器电路生成的电源电压，因此，有些人可能将术语“ DC”与完全稳定和恒定的电压或电流相关联。然而，这种情况并非如此。

首先，即使在我们希望电压恒定的情况下，电压也永远不会完全恒定，因为所有信号都包含噪声。其次，某些DC信号会覆盖很大的幅度范围（尽管是单极性的），因为它们会受到高度可变的外部条件的影响。让我们更深入地探讨直流信号的这两个方面。

电气噪音

我们使用“噪声”一词来识别电压和电流的不良变化（通常很小）。所有直流（和交流）信号都包含噪声，因为它是由不可避免的物理过程产生的。当我们说直流信号的幅度为5 V时，实际上是指平均幅度或所需幅度为5V。如果仔细测量此信号，您会发现幅度在5 V以上和以下不断变化。

该图像显示了两个具有不同噪声特性的测量信号。

得知工程师偏爱噪声较小的信号也就不足为奇了。但是，重要的是要了解，噪声幅度本身相 对于信号幅度而言，噪声幅度不能覆盖信号幅度。这就是为什么我们经常通过信噪比（简称SNR）表示信号质量的原因。

电气工程师必须始终注意噪声的存在和潜在影响，即使在电源电压和缓慢变化的DC信号中也是如此。

纹波

直流电压中一种非常常见的噪声类型是开关模式稳压器产生的纹波。“波纹”一词是指与调节器的开/关切换动作相关的较小的周期性变化。下图是一个测量信号，它显示出开关纹波以及两种其他类型的噪声。

直流传感器信号

使用传感器时，我们经常会遇到直流信号。这些组件产生电压或电流信号，使我们能够监测，分析和记录物理条件和周围环境的各个方面。湿度，光强度和绝对温度等条件变化很大，但这些变化都是单极性的（例如，光强度不能低于零），因此传感器产生的电压或电流是DC信号。

直流电压和电流的应用

我们已经看到，直流电压用于为电子电路提供电源并表示物理变量的变化。直流量出现在以下应用中：

电阻器限制的直流电流使发光二极管（LED）发光。

机械和电子开关可以为电动机，螺线管和电阻加热器提供大量的DC控制电流。

直流电流和电压建立了电气条件，使晶体管可以放大交流信号。

相同的基本开关电路通过允许或阻止DC电流流动来控制LED（左侧）和继电器（右侧）。

结论

直流信号和电源电压是无数电子系统的基本方面，但是电气工程师也必须完全熟悉交流信号以及用于分析和设计交流电路的技术。