O que é frequência em eletrônica?

Isso está flutuando em minha mente há um tempo, tudo tem uma frequência. Como um conversor dc-dc, meu escopo é 100 MHz (eu sei que é uma largura de banda, mas tem a unidade de frequência). Entendo que um Astable 555 tem uma frequência que é a marca e o espaço no tempo com base nos valores da tampa e dos resistores. E então você tem o uso de filtro passa-banda que pode filtrar diferentes frequências, então o que é isso tudo? Como uma corrente direta tem uma frequência? E a relação entre largura de banda e frequência, pois elas têm as mesmas unidades.

Frequência é o inverso do tempo para repetir eventos. Se um único ciclo de sua rede elétrica tiver 1/50 de segundo de duração (0,02 segundos), haverá 50 ciclos em um segundo (1 / 0,02). Dizemos que a frequência é de 50 Hz.
A unidade de frequência é o Hertz (Hz). 1 Hz é igual a 1 ciclo por segundo, um nome mais antigo para ele (cps). É uma unidade conveniente, mesmo para ciclos muito curtos que usamos, com um prefixo: MHz, GHz. Para ciclos mais longos (próximos ou superiores a 1 Hz), às vezes usamos o minuto como unidade: uma frequência cardíaca de 70 batimentos por minuto (BPM), uma configuração de metrônomo de 100 BPM.
Ciclos ainda mais longos são frequentemente expressos como um período de tempo (1 / frequência).

Todo sistema tem suas frequências típicas (faixa de). Um batimento cardíaco será de cerca de 1-2 Hz, e a frequência de ressonância de um trampolim também é da ordem de 1 Hz. As ondas de rádio têm uma ampla faixa de frequências: 30 kHz (para um comprimento de onda correspondente de 10 km) é VLF (frequência muito baixa), enquanto o magnetron de um forno de microondas "transmite" a 2,45 GHz. E embora 30 kHz seja baixo para o rádio, já está muito além do que acusticamente podemos perceber.

Uma frequência mais alta (faixa superior na imagem) de um sinal será mostrada em um osciloscópio como uma repetição mais rápida que uma frequência mais baixa (faixa inferior).

"Corrente direta" (DC) como tensão constante tem uma frequência de 0 Hz.

Largura de banda indica uma faixa de frequências, indo do limite inferior para o mais alto. Se o seu escopo puder manipular sinais de corrente contínua (0 Hz) até 100 MHz, sua largura de banda será de 100 MHz - 0 Hz = 100 MHz.

Freqüência, no sentido genérico, é a taxa na qual algo se repete. Geralmente medido em "repetições por segundo" ou Hertz (Hz). Meu relógio bate em 1 Hz. Rego meu gramado a uma taxa de 0,00000386 Hz. E os piscas do meu carro piscam a cerca de 0,5 Hz. É isso aí! É claro que as coisas ficam um pouco mais complexas quando se considera o que exatamente está se repetindo. Mas "frequência" é realmente assim tão simples.

Um osciloscópio, ou filtro de passagem de banda, geralmente é classificado em Hz e refere-se à frequência de um sinal que pode (ou não) passar por ele. Nesse contexto, está falando sobre uma onda senoidal .

Algo como um 555, ou outro circuito do tipo sinal de relógio, está falando sobre a frequência com que o sinal muda.

O termo "CD" é frequentemente abusado, portanto, não leve muito a sério. Na maioria das vezes, refere-se a uma fonte de alimentação que gera uma tensão constante. Mas também pode se referir a qualquer coisa que emita um sinal que seja apenas uma tensão positiva. Ou, pode se referir a um sinal que é uma tensão "quase constante". Mas, se o sinal for realmente imutável, ele terá uma frequência zero.

A largura de banda e a frequência têm um relacionamento - da mesma forma que um carro e uma bola de beisebol estão relacionados (ambos são medidos em quilômetros por hora).

Como indicado na resposta acima, a frequência é a medida para a repetição de um evento. Como você fez mais de uma pergunta sobre frequência, deixe-me descrever o que isso significa em diferentes contextos.

Onda senoidal

Nesse caso, frequência é o número de picos positivos (ou negativos) no sinal em um segundo. Onda senoidal é um exemplo das ondas associadas à fonte de alimentação CA. Portanto, uma fonte CA com frequência de 60Hz significa que a onda senoidal de sua tensão se repete 60 vezes por segundo. Diz-se que um sinal de CC (que não muda com o tempo) tem frequência de 0 Hz.

A onda senoidal é muito mais útil e significativa fora do domínio da energia CA. Na verdade, podemos classificar os sinais em duas partes: periódica (sinais que repetem algum padrão ao longo do tempo) e aperiódica (sinais que não se repetem no tempo).

Uma onda senoidal é o sinal periódico mais fundamental. Isso ocorre porque ele tem apenas uma frequência associada a ele. Podemos representar todos os sinais periódicos e aperiódicos usando alguma combinação de ondas senoidais de diferentes frequências. Um sinal periódico é feito de uma frequência fundamental e frequências harmônicas. Por exemplo, uma onda quadrada com frequência de 100Hz significa que tem uma frequência fundamental de 100Hz e as frequências harmônicas (sempre um número inteiro múltiplo de frequência fundamental) são 200Hz, 300Hz, 400Hz ... etc. As frequências associadas aos sinais aperiódicos exigem um pouco mais discussão envolvida, então não vou incluí-la aqui.

Filtros

Um filtro (eletrônico) é um dispositivo que literalmente "filtra" frequências. Por exemplo, se um filtro disser que é um filtro passa-baixo (LPF) com frequência de corte de 1 KHz, significa que qualquer onda senoidal que chega à sua entrada alcançará a saída se, e somente se, tiver frequência menor que 1 KHz. Portanto, se passarmos uma onda quadrada de 10Hz por esse LPF, na saída, veremos apenas os harmônicos da onda quadrada que são inferiores a 1000hz (100 harmônicos).

Se não incluirmos todos (harmônicos infinitos para onda quadrada) os harmônicos (ondas senoidais) e os somarmos com a frequência senoidal de frequência fundamental, não obteremos uma onda quadrada. Mas, a onda resultante seria uma aproximação da onda quadrada. Portanto, produzir uma onda quadrada precisa de qualquer frequência é praticamente impossível.

Conversor DC-DC

Eu acho que esse é o seu principal tópico de pergunta, como uma "coisa" de DC pode ter uma frequência. Na verdade, um conversor CC-CC usa uma onda quadrada (essencialmente um interruptor ligando e desligando repetidamente) para converter uma tensão CC (por exemplo, 5V) em outra tensão CC (por exemplo, 20 V). Portanto, a frequência do comutador usada para executar esta função (conversão DC-DC) é conhecida como frequência do conversor DC-DC.

Largura de banda e frequência

Vamos voltar ao filtro novamente. Acabamos de ver o que um LPF faz. existem outros tipos de filtros; filtro passa-alto (HPF), filtro passa-banda (BPF) e muito mais. Vamos pensar no BPF. Um BPF possui uma propriedade que permite apenas as frequências (ondas senoidais) que estão em um intervalo fixo de valores. Um BPF com frequências de corte de 100Hz e 5KHz passará apenas as frequências nessa faixa, ou seja, banda. Portanto, podemos dizer que a "largura de banda" do nosso filtro é (5000 - 100 = 4900 Hz. Mesmo um LPF pode ter largura de banda que é igual à própria frequência de corte.

Largura de banda é um termo usado em muito mais contexto que não filtros. Uma explicação mais geral e flexível é a rapidez com que um dispositivo pode funcionar (portanto, se esse dispositivo for um filtro, qual é o limite superior desse filtro, supondo que não nos importemos com o limite inferior).

Frequência em computadores

Sei que você não pediu isso, mas este também é o lugar certo para abordar esse tópico. O que significa quando você diz que tenho um computador de 3 GHz?

Um computador possui uma CPU que executa todas as operações matemáticas e lógicas usando circuitos digitais. Cada operação na CPU é dividida em uma ou mais instruções. Essas instruções são processadas em vários estágios. cada estágio no processamento das instruções leva algum tempo e o estágio que leva o tempo máximo decide a frequência da CPU. portanto, se um estágio de CPU que leva o tempo máximo = 1ns (nano segundo = 0,000000001 segundo), então podemos executar essa CPU a 1 GHz (1 / 1ns). Esta é uma explicação muito básica de um conceito muito complexo, por isso não é muito preciso e difere entre diferentes CPUs.

Estamos vivendo em um mar de moléculas e átomos, etc., quando uma antena transmissora cria uma onda de frequência, ela realmente funciona como um chicote (simplesmente, NÃO É TÉCNICA) a esse mar de átomos e moléculas, como uma onda, e quando falamos sobre frequência em um circuito, um fio, com características elétricas, geralmente queremos dizer uma corrente alternativa, CA, como o nome indica, alterna entre positivo e negativo, criando assim uma onda senoidal e pode ser chamada de frequência.

Não há muita diferença com a transmissão TX, quando você geralmente olha para eles.

Imagine quando um transmissor deseja enviar um sinal, ele envia um chicote ondulado, seja omnidirecional ou em forma de leque, penetra em tudo, exceto materiais ferrosos, que o redirecionam ou refletem, dependendo do material ou da frequência.
Imagine novamente o chicote, se você mover suas mãos repetidamente e rapidamente, criará uma alta frequência e, se você o mover lentamente, uma baixa frequência.
Olhe para o chicote, um movimento rápido tem um alcance menor e um movimento lento tem um alcance maior.