Перетворення форми сигналу
Комп'ютерна техніка, радіоелектроніка, електрика
Перетворення форми сигналу
Амплітудне обмеження, або кліпування
Процес вирівнювання одного або обох піків сигналу змінного струму називається кліпуванням або обмеженням. Це досягається за допомогою навантаження підсилювача. При сильному обмеженні (рис. 9.1(в)) сигнал, що має на вході форму синусоїди, перетворюється на виході сигнал майже прямокутної форми.
Мал. 9.1. Кліпування, або амплітудне обмеження.
Фіксація рівня
Зв'язок по змінному струму
Схема зв'язку по змінному струму виробляє сигнал дію, протилежне дії схеми ВВС. Вона видаляє постійну складову із вхідного сигналу (рис. 9.3). Зазвичай ця схема буває не складнішою за конденсатор, який блокує проходження постійної складової і пропускає в той же час змінну складову сигналу.
Мал. 9.2. Відновлення постійної складової. (а) Постійна складова у сигналі відсутня. (Б) Схема ВВС. (в) Постійну складову відновлено.
Мал. 9.3. Зв'язок по змінному струму
Випрямлення
Випрямлення це процес перетворення змінного струму в постійний за допомогою того, що струм може протікати тільки в одному напрямку. Випрямлячі використовуються у джерелах живлення постійного струму, а також у таких пристроях, як демодулятори. Випрямлення буває двох видів:
а) Однонапівперіодне випрямлення. У цьому випадку зрізається або позитивна або негативна напівхвиля сигналу. В результаті на виході, як видно з рис. 9.4 ми отримуємо лише половину вхідного сигналу. Постійна складова сигналів такої форми становить 0,318 (приблизно 1/3) від амплітудногозначення.
Мал. 9.4. При однонапівперіодному випрямленні рівень постійної складової дорівнює 0,318 від амплітудного значення Vр. (i) – проходить позитивна напівхвиля, (7) (ii) – проходить негативна напівхвиля.
Мал. 9.5. При двонапівперіодному випрямленні рівень постійної складової дорівнює 0,636 від амплітудного значення Vp. На виході обидві напівхвилі стають або позитивними (i) або негативними (ii).
6) Двонапівперіодне випрямлення, при якому і позитивна, і негативна напівхвиля вхідного сигналу набувають однакової полярності (рис. 9.5). Постійна складова в цьому випадку в порівнянні з першим випадком подвоюється і становить 0636 (приблизно 2/3) від амплітудного значення. При однонапівперіодному випрямленні частота вихідного сигналу дорівнює частоті вхідного сигналу, у той час як при двонапівперіодному випрямленні частота вихідного сигналу подвоюється в порівнянні з частотою сигналу на вході.
Фільтри
В електронних схемах часто буває необхідно відокремити одну смугу частот від іншої. Фільтр пропускає сигнали однієї певної лінії частот, блокуючи в той же час проходження сигналів інших частот. Існує три основні типи фільтрів. (а)Фільтр верхніх частот, що пропускає лише високі частоти і блокує проходження всіх низьких частот. У разі подачі на вхід фільтра складного сигналу будуть пропущені лише високочастотні гармоніки, а основна та низькочастотні гармоніки будуть сильно ослаблені. (б)Фільтр нижніх частот, що пропускає низькі частоти і блокує проходження всіх високих частот. У разі подачі на вхід фільтра складного сигналу на виході будуть отримані основна та низькочастотні гармоніки, а високочастотні гармонікибудуть сильно ослаблені. (в)Смужний фільтр, що пропускає лише сигнали певної смуги частот і відсікає всі частоти, що лежать вище або нижче заданої смуги.
Прямокутний сигнал
Як мовилося раніше в гол. 3, сигнал прямокутної форми є складним сигналом і складається з основної гармоніки та нескінченного числа непарних гармонік. Таким чином, прямокутний сигнал має у своєму складі як низькочастотні компоненти (основна та нижчі гармоніки), так і високочастотні (вищі гармоніки). У самому прямокутному сигналі низькочастотні компоненти формують його плоску вершину і плоску основу, а високочастотні — фронт, що круто наростає, і різко спадаючий зріз. Коли прямокутний сигнал подається на фільтр, то в залежності від типу фільтра відсікаються високочастотні, або низькочастотні складові сигналу.
Диференціатор
Диференціатор є фільтр верхніх частот. При поданні прямокутного сигналу на вхід диференціатора на його виході ми отримуємо тільки високочастотні компоненти у вигляді гострих зубців позитивної та негативної полярності. Такі короткі імпульси, чи сплески, показано на рис. 9.6. Кожному циклу вхідного сигналу відповідають два імпульси на виході. Амплітуда цих імпульсів дорівнює амплітуді вхідного сигналу.
Мал. 9.6. Диференціатор.
Інтегратор
Інтегратор є фільтр нижніх частот. При подачі прямокутного сигналу на вхід інтегратора на його виході ми отримуємо лише низькочастотні компоненти, а саме плоскі частини сигналу. В ідеалі на виході має бути отриманий постійний струм. Однак у реальних схемах на виході інтегратора виходить трикутний сигнал. Амплітуда цього сигналу менша, ніж амплітуда вхідного прямокутного сигналу (рис. 9.7).
МАЛ. 9.7. Інтегратор.
Вплив диференціатора та інтегратора на сигнал прямокутної форми
На рис. 9.8 показано, як змінюється прямокутний сигнал після проходження через диференціатор та через інтегратор.
Мал. 9.8. Диференціювання та інтегрування прямокутного сигналу.
Вплив диференціатора та інтегратора на сигнал синусоїдальної форми
Синусоїдальний сигнал є простим сигналом, тому при проходженні як через диференціатор, так і через інтегратор його форма не зазнає жодних змін. Змінюється лише амплітуда сигналу. Оскільки диференціатор є фільтром верхніх частот, він не змінює амплітуди високочастотного синусоїдального сигналу. Амплітуда низькочастотного сигналу при проходженні через диференціатор буде зменшуватися. Інтегратор діє навпаки: залишає незмінною амплітуду низькочастотного синусоїдального сигналу та зменшує амплітуду високочастотного.