Как найти размах сигнала

Амплитуда периодической переменной является мерой его изменение за один период (например, время или пространственный период ). Существуют различные определения амплитуды (см. Ниже), которые являются функциями величины разницы между крайними значениями переменной. В более ранних текстах фаза функции периода иногда называется амплитудой.

Содержание

• 1 Определения
  • 1.1 Размах амплитуды
  • 1.2 Пиковая амплитуда
  • 1.3 Полуамплитуда
  • 1.4 Среднеквадратичная амплитуда
  • 1.5 Неопределенность
  • 1.6 Амплитуда импульса
• 2 Формальное представление
• 3 Единицы
• 4 Огибающие амплитуды переходного процесса
• 5 Нормализация амплитуды
• 6 См. Также
• 7 Примечания

Определения

A синусоидальная кривая

1. Пиковая амплитуда (U ^ { displaystyle scriptstyle { hat {U}}}),
2. Peak-to -пиковая амплитуда (2 U ^ { displaystyle scriptstyle 2 { hat {U}}}),
3. Среднеквадратичная амплитуда (U ^ / 2 { displaystyle scriptstyle { hat {U}) } / { sqrt {2}}}),
4. Период волны (не амплитуда)

Пиковая амплитуда

Пиковая амплитуда (сокращенно p – p) представляет собой изменение между пиком (максимальное значение амплитуды) и минимумом (минимальное значение амплитуды, которое может быть отрицательным). При соответствующей схеме размах амплитуды электрических колебаний Колебания могут быть измерены с помощью метров или путем просмотра формы сигнала на осциллографе. Размах сигнала — это прямое измерение на осциллографе, пики формы сигнала легко идентифицируются и измеряются с помощью сетки . Это остается обычным способом определения амплитуды, но иногда более подходящими являются другие измерения амплитуды.

Пиковая амплитуда

В измерениях аудиосистем, телекоммуникациях и других, где измеряемая величина — это сигнал, который колеблется выше и ниже эталонного значения, но не синусоидальной, часто используется пиковая амплитуда. Если задание равно нулю, это максимальное абсолютное значение сигнала; если эталонное значение является средним значением (составляющая постоянного тока ), пиковая амплитуда представляет собой максимальное абсолютное значение разницы от этого эталона.

Полуамплитуда

Полуамплитуда означает половину размаха амплитуды. Некоторые ученые используют амплитуду или пиковую амплитуду для обозначения полуамплитуды.

Это наиболее широко используемый метод измерения орбитального колебания в астрономии, и измерение малых лучевых скоростей полуамплитуд ближайших звезд важно для поиска экзопланеты (см. Доплеровская спектроскопия ).

Среднеквадратичная амплитуда

Среднеквадратичная амплитуда (RMS) особенно используется в электротехнике : RMS определяется как квадратный корень из среднего значения с течением времени квадрата вертикального расстояния графика от состояния покоя; т. е. среднеквадратичное значение сигнала переменного тока ( без составляющей постоянного тока ).

Для сложных сигналов, особенно неповторяющихся сигналов, таких как шум, обычно используется среднеквадратичная амплитуда, поскольку она однозначна и имеет физическое значение. Например, средняя мощность, передаваемая акустической или электромагнитной волной или электрическим сигналом, пропорциональна квадрату среднеквадратичной амплитуды (а не, как правило, квадрату пиковой амплитуды

Для переменного тока электроэнергии универсальной практикой является определение среднеквадратичных значений синусоидальной формы волны. Одним из свойств среднеквадратичных напряжений и токов является то, что они вызывают такой же нагревательный эффект, что и постоянный ток при заданном сопротивлении.

Размах напряжения используется, например, при выборе выпрямителей для источников питания или при оценке максимального напряжения, которое должна выдерживать изоляция. Некоторые обычные вольтметры откалиброваны для амплитуды среднеквадратичного значения, но реагируют на среднее значение выпрямленного сигнала. К этой категории относятся многие цифровые вольтметры и все измерители с подвижной катушкой. Калибровка среднеквадратичного значения верна только для входного синусоидального сигнала, поскольку соотношение между пиковым, средним и среднеквадратичным значениями зависит от формы сигнала . Если форма измеряемой волны сильно отличается от синусоидальной волны, соотношение между среднеквадратичным и средним значением изменяется. Измерители с истинным среднеквадратичным откликом использовались в измерениях радиочастоты, где инструменты измеряли эффект нагрева в резисторе для измерения тока. С появлением управляемых микропроцессором измерителей, способных вычислять среднеквадратичное значение посредством выборки формы волны, истинное измерение среднеквадратичного значения стало обычным явлением.

Неоднозначность

В общем, использование пиковой амплитуды просто и однозначно только для симметричных периодических волн, таких как синусоидальная волна, прямоугольная волна или треугольная волна. Для асимметричной волны (например, периодических импульсов в одном направлении) пиковая амплитуда становится неоднозначной. Это связано с тем, что значение различается в зависимости от того, измеряется ли максимальный положительный сигнал относительно среднего значения, максимальный отрицательный сигнал измеряется относительно среднего значения или максимальный положительный сигнал измеряется относительно максимального отрицательного сигнала (от максимального до максимального значения). -пиковая амплитуда), а затем делится на два. В электротехнике, обычное решение этой неоднозначности является измерение амплитуды от определенного опорного потенциала (например, земли или 0 В). Строго говоря, это уже не амплитуда, поскольку существует вероятность того, что в измерение включена константа (составляющая постоянного тока ).

Амплитуда импульса

В телекоммуникациях амплитуда импульса — это величина параметра импульса, например уровня напряжения., текущий уровень, напряженность поля или уровень мощности.

Амплитуда импульса измеряется относительно заданного эталона и поэтому должна быть изменена с помощью таких квалификаторов, как среднее, мгновенное, пиковое или среднеквадратичное.

Амплитуда импульса также применяется к амплитуде частотной — и фазовой -модулированной формы волны огибающих.

Формальное представление

В этом простом волновом уравнении

x = A sin ⁡ (ω [t — K]) + b, { displaystyle x = A sin ( omega [tK]) + b ,}

Единицы

Единицы амплитуды зависят от типа волны, но всегда в тех же единицах измерения, что и колебательная переменная. Более общее представление волнового уравнения более сложное, но роль амплитуды остается аналогичной этому простому случаю.

Для волн на струне, или в мед. Например, вода, амплитуда — это смещение.

Амплитуда звуковых волн и аудиосигналов (которые связаны с объемом) условно относятся к амплитуде давления воздуха в волне, но иногда описывается амплитуда смещения (движения воздуха или диафрагмы динамика ). Логарифм квадрата амплитуды обычно указывается в дБ, поэтому нулевая амплитуда соответствует — ∞ дБ. Громкость связана с амплитудой и интенсивностью и является одним из наиболее важных качеств звука, хотя в целом звуки его можно распознать независимо от амплитуды. Квадрат амплитуды пропорционален интенсивности волны.

Для электромагнитного излучения амплитуда фотона соответствует изменениям электрического поля волны. Однако радиосигналы могут переноситься электромагнитным излучением; интенсивность излучения (амплитудная модуляция ) или частота излучения (частотная модуляция ) колеблются, а затем отдельные колебания изменяются (модулируются) для получения сигнала.

Огибающие амплитуды переходного процесса

Амплитуда установившегося состояния остается постоянной в течение времени, поэтому представлена ​​скаляром. В противном случае амплитуда нестационарна и должна быть представлена ​​либо как непрерывная функция, либо как дискретный вектор. Что касается аудио, переходные амплитудные огибающие лучше моделируют сигналы, потому что многие обычные звуки имеют переходную атаку громкости, затухание, сустейн и затухание.

Другим параметрам могут быть присвоены огибающие амплитуды установившегося состояния или переходного процесса: высокочастотная / низкочастотная / амплитудная модуляция, гауссов шум, обертоны и т. Д.

нормализация амплитуды

с формами сигналов, содержащими много обертонов, сложные переходные тембры могут быть достигнуты путем присвоения каждому обертону его собственной отдельной переходной амплитудной огибающей. К сожалению, это также влияет на модуляцию громкости звука. Более разумно разделить громкость и качество гармоник, чтобы параметры регулировались независимо друг от друга.

Для этого огибающие амплитуды гармоник по кадрам нормализуются, чтобы стать огибающими пропорции амплитуды, где на каждом временном кадре все амплитуды гармоник будут складываться до 100% (или 1). Таким образом, можно чисто управлять основной огибающей, регулирующей громкость.

В распознавании звука можно использовать нормализацию максимальной амплитуды, чтобы помочь выровнять ключевые гармонические характеристики двух одинаковых звуков, позволяя распознавать одинаковые тембры независимо от громкости.

См. Также

Найдите amplitude в Wiktionary, бесплатном словаре.

• Комплексная амплитуда
• Waves и их свойства:
  • Частота
  • Длина волны
  • Пик-фактор
• Амплитудная модуляция
• Тепловая амплитуда

Примечания

Размах — сигнал

Cтраница 2

Необходимо, чтобы размахи сигналов на выходах прямого и задержанного каналов были бы равны с высокой точностью. Это требует очень точной настройки отношения усилений прямого и задержанного каналов.
 [17]

В этом случае размах предыскаженного сигнала ( рис. 8.4 з) достигает максимума при прохождении заднего фронта гасящего импульса.
 [18]

Поскольку при этом увеличивается размах сигнала от мелких деталей, то увеличивается и их контрастность. Однако полностью потерянные детали при апертурной коррекции не восстанавливаются, следовательно, ее применение не увеличивает предельной разрешающей способности передающих трубок.
 [19]

Защитный промежуток — это размах сигнала от уровня черного до уровня гасящих импульсов, номинальная величина защитного промежутка составляет 5 % от номинальной величины полного видеосигнала.
 [21]

Во время телевизионной передачи размах сигнала гашения при помощи ручной регулировки устанавливается оператором на телевизионном центре в соответствии со средней яркостью изображения. В результате подобной операции образуется полный видеосигнал, для усиления которого используются широкополосные усилители переменного тока.
 [22]

Следовательно, при уменьшении размаха сигнала схема обладает большой инерционностью, что является ее недостатком.
 [23]

Они позволяют изменять соотношение размахов сигналов ER, EB и, таким образом, регулировать цветовой тон. Выходные видеоусилители представляют собой двухкаскадные усилители с непосредственной связью. При этом транзисторы VT3 — VT5 усиливают сигналы по напряжению, а выходные транзисторы VT7 — VT9, включенные по схеме эмиттерных повторителей, снижают влияние емкостной нагрузки кинескопа ( по цепям катодов) на полосу пропускания видеоусилителей.
 [24]

Погрешность АЦП минимальна при максимальном входном размахе сигнала на входе. При уменьшении амплитуды входного сигнала погрешность возрастает. Если в аналоговых приборах точности падают на границах шкалы, то в АЦП это не так. Поэтому при измерении сигнала, например с помощью 12 разрядного АЦП, надо учитывать, что если сигнал не максимальной амплитуды, то точность не соответствует 12 разрядам.
 [25]

Ьц, где L — размах сигнала, Ьш — эффективное значение флуктуационной помехи; для оценки восприятия помех глазом необходимо знать также и распределение спектральной плотности мощности помех.
 [26]

Величина сигнала изображения определяется как размах сигнала от уровня белого до уровня черного. Номинальная величина сигнала изображения составляет 65 % номинальной величины полного видеосигнала.
 [27]

Выходной каскад видеоусилителя должен обеспечивать размах сигнала до 100 в в полосе частот до 6 Мгц.
 [28]

В схеме предусмотрено автоматическое ограничение размаха сигнала яркости, когда напряжение на контакте 6 модуля, пропорциональное току лучей кинескопа, превысит опорное напряжение на контакте 9 модуля.
 [30]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4

   5

И
ЦЕПЕЙ

4.1.
Измерение параметров гармонического
сигнала

с
помощью электронного осциллографа

Параметры
гармонического сигнала можно определить
экспериментально с помощью электронного
осциллографа. На рис. 4.1 показан пример
наблюдаемой на экране осциллограммы,
на которой отображается временная
диаграмма
наблюдаемого сигнала и задана координатная
сетка.

Шаг
сетки по вертикали равен 1 В на деление,
а амплитуда составляет 2,7 деления,
следовательно, ее величина равна U=2,7
В. По горизонтали на оси времени шаг
сетки 1 мс на одно деление, пе-

Рис.
4.1 риод сигнала равен 3,1 де-

ления,
то есть T=3,1
мс. При измеренном периоде нетрудно
определить циклическую частоту сигнала

Гц

и круговую частоту

рад/с.

При
определении амплитуды необходимо
устанавливать нулевой уровень
напряжения. Удобнее измерять рас-

78

стояние
по вертикали между максимальным и
минимальным значениями сигнала, которое
называют размахом.
Для гармонического сигнала размах
равен удвоенной амплитуде.

Начальная
фаза сигнала может быть определена
только при условии задания начала
отсчета времени – точки
.
Однако это начало отсчета условно (может
быть задано в любой момент времени),
поэтому осциллографическое измерениеначальной
фазы
гармонического сигнала практически не
имеет смысла.

Совершенно
иная ситуация возникает при измерениисдвига фаз
между двумя гармоническими сигналами
с одинаковой частотой. При этом на экране
осциллографа должны наблюдаться две
временных диаграммы измеряемых
гармонических напряжений, как показано
на рис. 4.2. Взаимное смещение
сигналов на экране осциллографане
зависит от начала отсчета времени.
Это позволяет экспериментально определить
фазовый сдвиг
одного сигнала относительно
другого, Рис.4.2

который
выбран в

качестве
опорного.

Если
необходимо определить сдвиг фаз
напряжения
относительно выбранного в качестве
опорного напряжения,
то по временной диаграмме рис. 4.2
получим, что смещение во времени сигналаравноделения илимкс (знак минус означает, что сигнал
смещен относительно опорного влево, то
есть раньше во времени).

79

Сдвиг
фаз между рассматриваемыми сигналами
равен

.
(4.1)

Период
гармонических колебаний на рис. 4.2 равен
6,28 мкс, а круговая частота соответственно

рад/с,

тогда
из (4.1) получим, что сдвиг фаз
рад. Как видно, напряжение(меньшее по амплитуде) опережает по фазе
опорное напряжениена 1 рад или 57⁰.

Если
в качестве опорного напряжения выбрать
,
то временной сдвиг от него второго
сигналабудет равенмкс,
а сдвиг фазрад
или -57⁰.
Это означает, что напряжение
отстает по фазе отна 1 рад.

Временной
сдвиг напряженияотносительнона рис. 4.2 можно оценивать и так, как
показано на рис. 4.3, при этомделения или 5,28 мкс. При этом новое
значениеоказывается больше полученного ранее
на величину периода,
а сдвиг фаз равен

Рис.
4.3.

рад.
(4.2)

80

В
результате оказывается, что напряжение
отстает по фазе от опорного сигналана угол 5,28 рад, что эквивалентно
полученному ранее результату, так как
отличается от него на величину.
Для обеспечения однозначности фазового
сдвига его величину обычно выбирают в
интервале отдоили.

4.2.
Измерение амплитудно-частотной
характеристики

Экспериментально
АЧХ четырехполюсника можно определить,
подав на его вход гармонический сигнал
от генератора с выбранной частотой и
измеряя действующие или амплитудные
значения входного и выходного сигнала
с помощью вольтметра или осциллографа.
Структурные схемы двух вариантов
измерительной установки показаны на
рис. 4.4.

Рис. 4.4

81

Как
видно, макет исследуемой цепи должен
иметь возможность подключения двух пар
проводников (от генератора и вольтметра
или осциллографа для измерения входного
сигнала) во входной цепи и одну пару
проводников для измерения выходного
сигнала. На рис. 4.5б показан вариант
реализации макета четырехполюсника,
схема которого приведена на рис. 4.5а.
Жирными линиями на рис. 4.5б показаны
контактные дорожки печатной платы
(проводники), соединяющие элементы цепи.
Измерительные приборы подключаются к
цепи с помощью зажимов типа «крокодил».

Рис. 4.5

Монтаж
элементов может производиться на
специально изготовленной печатной
плате или универсальной «макетнице».
В простейшем случае можно воспользоваться
просто кусочком пластика или картона.
Краткое описание измерительных приборов
приведено в приложении 1.

Для
экспериментального определения АЧХ
необходимо по результатам ее расчета
выбрать 20-30 значений частот с равномерным
шагом для плавной кривой (на участках
быстрого изменения АЧХ целесообразно
выбрать больше точек). За-

82

тем
необходимо выбрать схему измерений
рис. 4.4а или рис. 4.4б, установить уровень
гармонического сигнала на выходе
генератора 2-4 В и, последовательно
устанавливая выбранные частоты
подаваемого на четырехполюсник сигнала
,
записать величины действующих значений
(по показаниям вольтметров) или амплитуд
(измеренных по экрану осциллографа)
входного и выходного напряжений цепи.
Результаты измерений необходимо
занести в таблицу, например, следующего
вида, и представить на графике, там же
пунктирной линией целесообразно
отобразить расчетную кривую.

f, кГц
UВХ, В
UВЫХ, В
f, кГц
UВХ, В
UВЫХ, В

Для
оценки погрешности экспериментального
измерения АЧХ используется
среднеквадратическое отклонение
результатов измеренийна выбранных частотахот соответствующих теоретических
значений,— номер измерения,—
число проделанных измерений:

.
(4.3)

Величину
чаще всего выражают в процентах.

Если
четырехполюсник является фильтром, то
по экспериментальной АЧХ нетрудно
определить его полосу пропускания
(удержания) и коэффициент прямоугольности,
сравнив их с полученными ранее
теоретическими значениями.

83

4.3.
Измерение фазочастотной характеристики

Фазочастотная
характеристика (ФЧХ) может быть измерена
с помощью осциллографа С1-55, как показано
на рис. 4.4б. Подаваемые на его входы
входной и выходной сигналы на выбранной
частоте
,,
отображаются на экране двумя гармоническими
функциями, как показано на рис. 4.2. Измеряя
смещение во временивходного сигнала относительно выходного
(опорного), согласно (4.1) определим сдвиг
фазмежду ними

.
(4.4)

Полученные
результаты целесообразно представить
в табличном (аналогично табл. 4.1) и
графическом виде, погрешность оценивается
в соответствии с (4.3).

4.4. Исследование
воздействия импульсного сигнала

на
четырехполюсник

В
рамках исследовательской части курсовой
работы можно выбрать исследование
воздействия импульсного сигна-

ла
на рассматриваемый четырехполюсник.
Эксперимент проводится по схеме,
показанной на рис. 4.4б. В качестве входного
воздействия используются последовательности
прямоугольных и пилообразных импульсов
вида рис. 4.6, формируемые генератором
АНР 1001.

Рис.
4.6

84

Для
проведения экспериментальных работ
можно изготовить собственный генератор
импульсных или гармонических сигналов
и исследовать его свойства.

4.5. Исследование
электронных устройств

В
качестве исследовательской части
курсовой работы можно провести
экспериментальный анализ электронных
устройств различного назначения [5]. На
рис. 4.7а показаны схема транзисторного
усилителя с резистивно-емкостными
связями, а на рис. 4.7б – схема транзисторного
автогенератора гармонических колебаний.
Их можно реализовать на биполярных
транзисторах КТ315 или КТ3102. Расчет
параметров элементов производится по
описанным в литературе, например, [2-4],
методикам.

Рис.
4.7

В
электронике широко используются
различные интегральные схемы, например,
операционные усилители (ОУ). На рис. 4.8
приведены принципиальные схемы
инвертирующего и неинвертирующего
усилителей сигнала на базе ОУ, например,
типа КР157УД2.

Широкое
применение в современной электронике
находят цифровые элементы. На рис. 4.9а
приведена схема транзисторного
автогенератора импульсных сигналов
(мультивибратора). На основе цифровой
интегральной схемы ( триггера

85

Шмидта
типа КР561ТЛ1) – можно реализовать
импульсный автогенератор, схема которого
показана на рис. 4.9б.

Рис.
4.8

Рис.
4.9

На
рис. 4.10 показана схема активного
узкополосного частотного фильтра на
базе ОУ.

Рис. 4.10

Описание
различных простых электронных устройств
можно найти в журналах «Радио» и
«Радиохобби», а также в Internet.

86

Исследование
электронных устройств предполагает
выбор соответствующей решаемой задаче
принципиальной схемы (возможно и
несколько вариантов), расчет параметров
элементов и технических характеристик.
Результаты расчета целесообразно
проверять схемотехническим моделированием.

87

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #