Documente online.
Username / Parola inexistente
  Zona de administrare documente. Fisierele tale  
Am uitat parola x Creaza cont nou
  Home Exploreaza
Upload




























SEMNALE ELECTRICE

tehnica mecanica




SEMNALE ELECTRICE


Semnalele sunt variatii ale unor marimi fizice care transporta (contin) informatii, ele pot fi de diferite tipuri: acustice, electrice, optice, termice, electromagnetice, chimice etc.



Se considera semnal electric acele informatii (ori mesaje) de orice natura (audio, video etc.) care prin intermediul unor dispozitive adecvate, numite transductori (microfon, camera video, etc.), sunt convertite īntr-o marime electrica: tensiune, curent, intensitate de cāmp electric, intensitate de cāmp magnetic. Semnale tipice sunt:

I.1. Clasificarea semnalelor


Semnalele electrice se clasifica dupa cum urmeaza:


Dirac

Treapta

Rampa


Semnalul analogic poate lua, īn interiorul intervalului sau de definire, orice valoare a amplitudinii. Un semnal este analogic cānd valoarea sa instantanee poate lua o infinitate de valori de amplitudine cuprinse īntre un minim si un maxim prestabilit.

De obicei semnalele analogice au amplitudini proportionale cu marimea fizica pe care o reprezinta, asa de exemplu, curentul electric produs de un microfon este īn orice moment, proportional cu presiunea sonora a undei care a produs-o.


Semnalul digital (sau numeric)


Este semnalul a carui amplitudine poate lua numai un numar discret de valori, cel mai adesea doua. Un semnal e discret sau digital, cānd are unele valori ale amplitudinii, numite nivele, cuprinse īntre limite definite de variabilitate. Cānd nivelele sunt doua, semnalul digital se cheama binar sau numeric si fiecare dintre nivele poate fi asociat unei cifre binare, numita bit, pe scurt BInary digiT (cifra binara). De tip binar sunt: īnregistrarile CD (Compact Disc), DVD (Digital Video Disc), fluxul de informatii īn PC, transmisiile telefonice PCM.


Sistemele de telecomunicatii care utilizeaza semnale digitale au caracteristici foarte diferite de cele care folosesc semnale analogice.


Avantajele sistemelor numerice fata de cele analogice sunt determinate de posibilitatile de:

I.2. Distorsiuni


Distorsiunea reprezinta alterarea unui semnal produsa de un dispozitiv sau un canal de comunicatie. Dupa cum se stie, exista o multitudine de criterii de clasificare a circuitelor electronice, iar unul dintre cele mai importante este acela care le īmparte dupa natura caracteristicii de transfer, īn liniare si neliniare.

Liniaritatea este o proprietate care corespunde unui raport constant īntre variatia semnalului la intrarea si variatia semnalului de la iesirea unui cuadripol, adica se caracterizeaza prin relatii de superpozitie (suprapunere) īntre marimile de iesire (efecte) si cele de la intrare (cauze).

Deoarece dispozitivele electronice sunt īn general neliniare, dar pot fi considerate liniare īn domenii de functionare limitate, pentru a obtine o comportare liniara a circuitelor īn raport cu semnalele de la intrare, trebuie impuse anumite restrictii, prin respectarea carora sa se asigure functionarea dispozitivelor īn zonele liniare ale caracteristicilor. Din categoria circuitelor liniare, cele mai raspāndite sunt: atenuatoarele, amplificatoarele, stabilizatoarele etc., la care raspunsul trebuie sa fie "fidel" (excitatiei, adica "nealterate").

Sistemele neliniare sunt acele sisteme care nu sunt liniare, adica nu se bucura de proprietatea de superpozitie.

In mod analog, si distorsiunile se clasifica īn:

a)    liniare

b)    neliniare


O problema foarte importanta este aceea a modului īn care un sistem de transmisie a semnalelor, fie el amplificator, filtru, canal fizic de propagare etc. intervine asupra formei semnalului de intrare. Teoretic, amprenta pe care o lasa sistemul asupra semnalului transmis este de natura binara: forma semnalului este, sau nu este alterata. Aceasta amprenta depinde, evident, de apartenenta sistemului considerat la una din cele doua categorii amintite: cea a sistemelor liniare sau a celor neliniare.


Practic, orice circuit deformeaza semnalul transmis, dar acest lucru nu trebuie considerat neaparat un neajuns. Scopul urmarit īnsa, este acela de a transmite cāt mai nedistorsionat semnalul util. Trebuie de asemenea acceptat faptul ca, īn multe aplicatii se urmareste obtinerea la iesire a unui raspuns de alta forma decāt cea de la intrare (detectie, logaritmare si cazul particular din televiziune unde se predistorsioneaza semnalul īn timpul procesarii, pentru ca la iesirea din emitator si dupa demodulare īn receptor, sa se poata reproduce semnalul initial).


De aceea se considera normal sa se faca diferenta care exista īntre termenii "deformare" si "distorsionare" (distorsionare deformare nedorita, suparatoare), īn sensul folosirii la locul si momentele potrivite.

Prin urmare, concluzionānd, un cuadripol nu deformeaza semnalul de la intrare, daca forma acestuia este reprodusa de catre semnalul de la iesire.

Daca un cuadripol īndeplineste aceasta conditie, atunci se poate spune ca semnalul de la iesire īsi pastreaza forma, dar, este amplificat sau atenuat cu o marime A0 si este īntārziat sau nu, cu un timp τ > 0.


A.  Distorsiuni liniare


Daca circuitul este liniar, functia sa de transfer va fi constanta si īn acest caz, circuitul nu deformeaza semnalul de la intrare. Altfel spus, conditia ca un semnal sa nu fie distorsionat este ca functia de transfer A(f)] si faza (φ), respectiv timpul de īntārziere de grup (τ) sa fie independente de frecventa (fig. 8 a, b, si c).



B.     Distorsiuni neliniare


Aceste distorsiuni se produc īntr-un cuadripol care nu are caracteristica intrare-iesire - numita si caracteristica amplitudine-amplitudine, de tip liniar.

Daca circuitul este neliniar, atunci, īn cazul particular al aplicarii la intrare a unui semnal sinusoidal (constituit dintr-o singura componenta spectrala ω), la trecerea prin acel circuit, vor apare la iesire componente noi, cunoscute sub numele de armonici. Cauza aparitiei acestor armonici o constituie neliniaritatea caracteristicii amplitudine-amplitudine (fig. 9), la variatia semnalului de intrare, semnalul de la iesire nu variaza proportional si se produce o distorsionare a formei semnalului. Se produc īn realitate, la iesire, armonici care nu au fost prezente la intrare.

Zgomotul alb - o forma de zgomot al carui spectru cuprinde energia tuturor frecventelor din spectru si este egal distribuit;



Zgomotul de intermodulatie - zgomoul produs de neliniaritatea dispozitivelor electronice si care consta īn prezenta īn semnalul de la iesirea dispozitivului, a armonicelor nedorite care nu au existat īn semnalul de la intrare;

Zgomotul de mod comun, sau de mod normal - zgomotul prezent la intrarea unui instrument de masura, īmpreuna cu semnalul de masura si neseparabil de acesta;

Zgomotul de cuantizare - consta īn pierderea informatiei care are loc īn timpul transformarii unui semnal analogic īn digital, de exemplu īn PCM;

Zgomotul termic - este determinat de miscarea fluctuanta a purtatorilor de sarcina care asigura fenomenul de conductie īn conductoare, semiconductoare etc. si care depinde de temperatura conductorului. Curentul generat de zgomotul termic are un caracter fluctuant, cu valoare medie nula, dar cu valoare medie patratica diferita de zero. Densitatea spectrala este constanta, deci zgomotul termic se īncadreaza īn categoria de zgomot alb.

Zgomotul de alice (Schottky) este determinat de caracterul fluctuant al emisiei de purtatori de sarcina sau al trecerii lor prin jonctiunile tranzistoarelor. Este un zgomot ce se īncadreaza īn categoria de zgomot alb.


Un amplificator fara semnal de intrare nu are iesirea zero. Semnalul de iesire, īn acest caz, are un caracter fluctuant, cu variatii aleatoare constituind semnalul de zgomot cu caracter perturbator. La un amplificator de audiofrecventa ascultat īn difuzor, zgomotele apar sub forma unor fāsāituri, trosnituri.

Semnalul de zgomot la iesire poate fi oscilografiat sau masurat cu un voltmetru. Semnalul util de la iesirea amplificatorului trebuie sa fie mai mare decāt semnalul de zgomot, impunāndu-se un anumit raport semnal/zgomot.

Caracterizarea unui amplificator īn privinta zgomotului propriu se face prin factorul de zgomot F.

Consideram un amplificator cu amplificarea īn putere Ap. Factorul de zgomot este:


unde: Pn,tot - este puterea totala de zgomot la iesire,

Pn - este puterea zgomotului la intrare.

Daca se conecteaza īn cascada mai multe amplificatoare (etaje de amplificare), atunci zgomotul cel mai important din punctul de vedere al īntregului amplificator este cel al primului bloc (etaj) de amplificare. Acest lucru se datoreaza faptului ca zgomotul primului etaj este amplificat de toate celelalte etaje.


Interferenta


Este un fenomen fizic īn baza caruia semnalele electromagnetice, acustice sau optice prezente īn aceeasi zona se īnsumeaza sau se scad, potrivit fazei lor.

Interferentele electromagnetice - sunt cauzate de unde electromagnetice externe care afecteaza semnalul util si fac dificila decodificarea (demodularea) corecta la receptie. Unele medii de transmisie sunt mai afectate de interferente decāt altele.


Analiza semnalului dreptunghiular (rectangular)


Un semnal de interes deosebit īn domeniul telecomunicatiilor este semnalul dreptunghiular (vezi pag. 16-17), pentru numeroasele sale utilizari ca: semnale de baza īn toate procesele digitale, putatoare numerice, semnale de testare a circuitelor, ceas la toate computerele din lume, la toate orologiile digitale s.a.m.d.










I.3. Generarea semnalelor


Semnalele sunt generate de oscilatoare RC sau LC, īn functie de frecventa. Pentru obtinerea semnalelor de forme diferite se utilizeaza generatorul de functii, el putānd furniza un semnal stabilizat īn amplitudine de frecventa foarte joasa (10-5 Hz). Īn domeniul frecventelor īnalte ele pot urca pāna la o frecventa de 40 MHz. Semnalele de īnalta frecventa se obtin de la oscilatoarele LC sau oscilatoarele cu cuart. De foarte multe ori īn domeniul frecventelor īnalte, frecventa finala de utilizare, nu se obtine direct de la oscilator, ci, frecventa generata de un oscilator se multiplica.

Īn general, un generator de functii este un aparat ce poate sa furnizeze cel putin trei forme de unda de baza: sinusoidala, dreptunghiulara si triunghiulara. Plecānd de la aceste functii de baza, generatoarele mai perfectionate sunt capabile sa furnizeze si alte functii (semnale): rampe liniare, rampe īn trepte, trapez, semnale dreptunghiulare cu


factor de umplere variabil sau chiar si semnale de zgomot.


Semnale de test (linii de test)


Īn electronica - deci si īn radiocomunicatii - ca si īn alte aplicatii unde semnalele sunt amplificate, atenuate, prelucrate (procesate), comportamentul unui amplificator sau mai general, al unui cuadripol, se analizeaza prin raspunsul cuadripolului, aplicānd la intrare un semnal de test particular, cum ar fi un impuls de scurta durata sau un impuls treapta.

Pentru masurarea parametrilor tehnici ai echipamentelor se utilizeaza semnale speciale - numite semnale de test - generate de generatoare specializate. Detalii referitoare la aceste semnale, la pag. 100-101.








STUDIUL SEMNALELOR DIGITALE


Semnalele obtinute de la un computer (de exemplu) sunt de tip numeric (biti), adica se prezinta sub forma de impulsuri de tensiune de tip rectangular, cum sunt cele din fig. 1.

Fig. 2


care contine, pe baza dezvoltarii īn serie Fourier, o valoare constanta A0, o infinitate de armonici cu amplitudini descrescatoare si frecvente crescatoare si a carui fundamentala este indicata īn figura 3, avānd aceeasi frecventa a semnalului dreptunghiular

Text Box: Fig. 3

īn timp ce spectrul are forma conform dezvoltarii īn serie Fourier (fig. 4).

Fig. 4

Dar orice canal de transmisie telefonica a o largime de banda, de exemplu, asa zisa linie comutata de 4 kHz, mai exact de 300 Hz - 3400 Hz, motiv pentru care toate frecventele superioare lui 3400 Hz vor fi taiate (fig. 5).

De regula, nu poate fi tranzitata nici componenta continua, ea va fi taiata de diferite circuite care se gasesc īn centrala telefonica.


Daca īnsa, de exemplu, prima armonica a semnalului dat, are frecventa egala sau mai mica decāt 3,4 kHz, atunci aceasta poate tranzita lunga linie telefonica, dar fara armonicile sale.

Unda dreptunghiulara de la plecare, īn acest caz, va fi practic transformata īntr-o sinusoida care īnsa include aceeasi informatie, adica frecventa si amplitudinea.

Īn realitate, la receptie, īn principiu, este posibila regenerarea semnalului folosind un comparator de nivel, reglat la jumatate din valoarea maxima, testānd semnalul receptionat la jumatatea duratei bitului.

Daca semnalul la receptie rezulta de valoare mai mare, atunci comparatorul īl interpreteaza ca un 1, daca rezulta de valoare inferioara, atunci īl interpreteaza ca un 0 si reface semnalul de la plecare (fig. 6)

Fig.6

Prin aceasta metoda, practic este posibila, plecānd de la date numerice, tranzitarea pe linia telefonica numai a semnalelor analogice, care sunt sinusoide, si reproducerea la receptie a semnalului digital de la plecare fara, desigur, utilizarea tuturor armonicilor semnalului dreptunghiular, ci numai a primei armonice.





INTERFERENŢA INTERSIMBOLURI


Este fenomenul care se manifesta la receptia datelor numerice cānd, din cauza vitezei de transmitere a bitilor a zgomotului pe linie si a limitarii benzii de trecere, se comit erori īn interpretarea datelor.

Īn scest caz se studiaza diagrama ochiului care se manifesta considerānd toate posibilele semnale deformate. Se compara cu forma semnalului initial, conform figurii 7.

Fig.7

Īn figura 8 sunt prezentate oscilogramele cu diagrama ochiului īn doua cazuri: a - semnalul corect; b - semnalul digital afectat de zgomot.

Fig.8












Document Info


Accesari: 19980
Apreciat:

Comenteaza documentul:

Nu esti inregistrat
Trebuie sa fii utilizator inregistrat pentru a putea comenta


Creaza cont nou

A fost util?

Daca documentul a fost util si crezi ca merita
sa adaugi un link catre el la tine in site

Copiaza codul
in pagina web a site-ului tau.




eCoduri.com - coduri postale, contabile, CAEN sau bancare

Politica de confidentialitate




Copyright © Contact (SCRIGROUP Int. 2021 )