Наиболее распространенные виды сигналов

Синусоидальный сигнал

Синусоидальные сигналы , где А – амплитуда, – угловая частота (где , Т – период колебаний), – начальная фаза, с достаточной точностью описывают процессы в линейных цепях.

 

Рис. 1.6. Синусоидальный сигнал

 

При измерениях величины сигнала различают:

- максимальное значение сигнала (амплитуда А);

- двойную амплитуду (2А);

- эффективное значение (измеряется на уровне , соответствует –3 дБ).

В линейных цепях для синусоидальных сигналов выполняется принцип суперпозиции. Используя понятие «отклик» (реакция цепи на входное воздействие), принцип суперпозиции часто кратко формулируют следующим образом: отклик суммы равен сумме откликов. На другие виды сигналов принцип суперпозиции не распространяется.

Понятие амплитудно-частотной характеристики (АЧХ)

Принцип суперпозиции позволяет использовать для описания частотных свойств схемы понятие АЧХ (зависимость коэффициента передачи от частоты): . АЧХ определяется путем последовательного измерения амплитуды выходного сигнала при изменении частоты входного синусоидального сигнала с постоянной амплитудой.

Рис. 1.7. Пример АЧХ

 

 

Несинусоидальные сигналы

1. Линейно меняющийся сигнал − напряжение, возрастающее (или убывающее) с постоянной скоростью. Используется в генераторах разверток, интеграторах и т.д.

 

 

Рис. 1.8. Пример линейно возрастающего сигнала

 

2. Шумовые, или случайные, сигналы характеризуются частотным спектром (произведение мощности на частоту в герцах) и распределением амплитуд. Одним из наиболее распространенных типов шумовых сигналов является белый шум с гауссовым распределением в ограниченном спектре частот. Характеризуется математическим ожиданием (среднее значение сигнала) и дисперсией D или соответствующим среднеквадратическим отклонением (СКО) . СКО соответствует эффективному значению напряжения шума.

 

Рис. 1.9. Пример шумового (случайного) сигнала

 

3.Прямоугольный сигнал (меандр) характеризуется амплитудой и частотой. Импульсные сигналы могут быть как одиночными, так и периодическими. Импульсные сигналы дополнительно характеризуются длительностью импульса t, а также коэффициентом заполнения t/T < 1 или обратной величиной – скважностью T/t > 1.Реальные импульсы имеют длительность фронта , определяемую при соответствующих значениях сигнала на уровнях 0, 1 и 0, 9.

 

а б в

Рис. 1.10. Определение длительности фронта (а).
Прямоугольный (б) и импульсный (в) сигналы

 

4. Сигналы в виде скачков и пиков используют для исследования работы схемы. Отклик на скачок напряжения называют переходной, а отклик на пик напряжения – импульсной характеристикой схемы. Скачок представляет собой часть прямоугольного сигнала, а пик – это два скачка, следующие друг за другом с очень коротким интервалом.

 

 

Рис. 1.11. Сигналы в виде скачков и пиков напряжения

 

5. Логические сигналы широко используются в цифровой электронике. В цифровой схеме состояние любой точки в любой момент времени определяют заранее известные уровни напряжения. Эти уровни называют просто – «высокий» и «низкий». Они соответствуют значениям логической единицы и логического нуля. Так, например, когда говорят о сигнале уровня ТТЛ (транзисторно-транзисторной логики), то это однозначно определяет уровень логического нуля, равный 0, 2–0, 4 В, и уровень логической единицы, равный 2, 2–2, 4 В.

 

1.6. RC-цепи

Процесс разряда конденсатора в RC-цепи описывается дифференциальным уравнением первого порядка с постоянными коэффициентами: , поскольку .Решением такого уравнения является выражение . При .

 

 

Рис. 1.12. Процесс разряда конденсатора в RC-цепи

 

1.6.1. Интегрирующая цепь

Фактически это делитель напряжения, в котором один резистор заменен конденсатором. Выходное напряжение снимается с конденсатора. При длительности импульса проявляются сглаживающие (интегрирующие) свойства цепи: амплитуда выходного сигнала уменьшается по отношению ко входному, так как емкость не успевает полностью зарядиться.

 

Рис. 1.13. Интегрирующая цепь

Дифференцирующая цепь

 

В данной RC-цепи выходное напряжение снимается с резистора. При длительности проявляются дифференциальные свойства цепи, и она генерирует импульсы в виде коротких пиков в моменты переключения входного сигнала.

 

 

Рис. 1.14. Дифференцирующая цепь

 

При данная RC-цепь является переходной цепью. Уменьшение постоянной времени переходной цепи приводит к искажению плоской части (вершины) импульса.

 

Примеры использования RC-цепей

1. Схема задержки импульса. Момент включения буфера 2 определяется достижением уровня лог. 1 на выходе интегрирующей цепи, а момент выключения – спадом напряжения на выходе RC-цепи до уровня лог. 0. Достоинство схемы – простота, недостаток – величина задержки ( ) нестабильна.

 

 

Рис. 1.15. Простейшая схема задержки импульса

 

2. Схема выделения переднего фронта импульса. Момент включения буфера 2 определяется моментом достижения уровня лог. 1 на выходе дифференцирующей цепи (соответствует переднему фронту), а момент выключения – спадом напряжения на выходе RС-цепи до уровня лог. 0. Длительность формируемого импульса t_И » 0, 7RC.

 

Рис. 1.16. Простейшая схема выделения переднего фронта импульса

 

12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. VII1.1.6. «Резистентность» наследственных болезней к наиболее распространенным методам терапии
2. XI. Основные виды и жанры аниме
3. Административно – процедурное производство. Сущность и виды.
4. Административно-правовые нормы, структура и виды норм.
5. Административно-процессуальные нормы: понятие и виды
6. Административное наказание и его виды
7. Административный надзор, понятие, виды, органы.
8. Акт применения правовых норм: понятие, особенности, виды
9. Анализ наиболее эффективного использования
10. Ассортимент и виды трикотажных изделий
11. Атрофия: 1) определение и классификация 2) причины физиологической и патологической атрофии 3) морфология общей атрофии 4) виды и морфология местной атрофии 5) значение и исходы атрофии.
12. Бальный метод выбора наиболее конкурентоспособной модели.