Obwody elektroniczne - sygnały
ZA Signalmożna rozumieć jako „reprezentację, która zawiera pewne informacje o danych obecnych u źródła, z którego została utworzona”. Jest to zwykle zależne od czasu. Stąd sygnał może byćsource of energy which transmits some information. Można to łatwo przedstawić na wykresie.
Przykłady
- Alarm daje sygnał, że już czas.
- Gwizdek kuchenki potwierdza gotowanie potrawy.
- Czerwone światło sygnalizuje pewne niebezpieczeństwo.
- Sygnał drogowy wskazuje Twój ruch.
- Telefon dzwoni, sygnalizując połączenie.
Sygnał może być dowolnego typu, który przekazuje pewne informacje. Ten sygnał wytwarzany przez sprzęt elektroniczny nosi nazwęElectronic Signal lub Electrical Signal. Są to na ogół warianty czasowe.
Rodzaje sygnałów
Sygnały można sklasyfikować jako analogowe lub cyfrowe, w zależności od ich charakterystyki. Sygnały analogowe i cyfrowe można dalej klasyfikować, jak pokazano na poniższej ilustracji.
Sygnał analogowy
Ciągły sygnał zmieniający się w czasie, który reprezentuje wielkość zmieniającą się w czasie, można określić jako Analog Signal. Sygnał ten zmienia się w czasie, zgodnie z chwilowymi wartościami wielkości, która go reprezentuje.
Sygnał cyfrowy
Sygnał, który jest discrete w naturze lub która jest non-continuous w formie można określić jako Digital signal. Ten sygnał ma indywidualne wartości, oznaczone osobno, które nie są oparte na poprzednich wartościach, tak jakby były wyprowadzone w tym konkretnym momencie.
Sygnał okresowy i sygnał okresowy
Każdy sygnał analogowy lub cyfrowy, który powtarza swój wzór przez pewien czas, nazywany jest jako Periodic Signal. Ten sygnał ma swój wzór powtarzany wielokrotnie i można go łatwo założyć lub obliczyć.
Każdy sygnał analogowy lub cyfrowy, który nie powtarza swojego wzoru przez pewien czas, nazywany jest as Aperiodic Signal. Ten sygnał ma swój wzór, ale wzór się nie powtarza i nie jest tak łatwy do przyjęcia ani do obliczenia.
Sygnały i zapisy
Spośród Periodic Signals, najczęściej używanymi sygnałami są sinusoida, cosinus, trójkątny, prostokątny, prostokątny, piłokształtny, impulsowy lub ciąg impulsów itp., przyjrzyjmy się tym przebiegom.
Sygnał kroku jednostki
Sygnał kroku jednostkowego ma wartość jednej jednostki od początku do jednej jednostki na osi X. Jest to najczęściej używane jako sygnał testowy. Obraz sygnału kroku jednostki jest pokazany poniżej.
Funkcja kroku jednostkowego jest oznaczona przez $ u \ left (t \ right) $. Jest definiowany jako -
$$ u \ left (t \ right) = \ left \ {\ begin {matrix} 1 & t \ geq 0 \\ 0 & t <0 \ end {matrix} \ right. $$
Sygnał impulsowy jednostki
Jednostkowy sygnał impulsowy ma wartość jednej jednostki na początku. Jego powierzchnia to jedna jednostka. Obraz sygnału impulsowego urządzenia pokazano poniżej.
Jednostkową funkcję impulsu oznaczono ẟ(t). Jest zdefiniowany jako
$$ \ delta \ left (t \ right) = \ left \ {\ begin {matrix} \ infty \: \: if \: \: t = 0 \\ 0 \: \: if \: \: t \ neq 0 \ end {matrix} \ right. $$
$$ \ int _ {- \ infty} ^ {\ infty} \ delta \ left (t \ right) d \ left (t \ right) = 1 $$
$$ \ int _ {- \ infty} ^ {t} \ delta \ left (t \ right) d \ left (t \ right) = u \ left (t \ right) $$
$$ \ delta \ left (t \ right) = \ frac {du \ left (t \ right)} {d \ left (t \ right)} $$
Sygnał rampy jednostki
Wartość jednostkowego sygnału rampy rośnie wykładniczo od początku. Obraz sygnału rampy jednostki pokazano poniżej.
Jednostkowa funkcja rampy jest oznaczona przez u(t). Jest definiowany jako -
$$ \ int_ {0} ^ {t} u \ left (t \ right) d \ left (t \ right) = \ int_ {0} ^ {t} 1 dt = t = r \ left (t \ right) $$
$$ u \ left (t \ right) = \ frac {dr \ left (t \ right)} {dt} $$
Jednostkowy sygnał paraboliczny
Jednostkowy sygnał paraboliczny ma swoją wartość zmieniającą się jak parabola u jego początku. Obraz sygnału parabolicznego jednostki pokazano poniżej.
Jednostkowa funkcja paraboliczna jest oznaczona przez $ u \ left (t \ right) $. Jest definiowany jako -
$$ \ int_ {0} ^ {t} \ int_ {0} ^ {t} u \ left (t \ right) dtdt = \ int_ {0} ^ {t} r \ left (t \ right) dt = \ int_ {0} ^ {t} t.dt = \ frac {t ^ {2}} {2} dt = x \ left (t \ right) $$
$$ r \ left (t \ right) = \ frac {dx \ left (t \ right)} {dt} $$
$$ u \ left (t \ right) = \ frac {d ^ {2} x \ left (t \ right)} {dt ^ {2}} $$
Funkcja Signum
Funkcja Signum ma swoją wartość równomiernie rozłożoną w obu płaszczyznach dodatnich i ujemnych od początku. Obraz funkcji Signum pokazano poniżej.
Funkcja Signum jest oznaczona przez sgn(t). Jest zdefiniowany jako
$$ sgn \ left (t \ right) = \ left \ {\ begin {matrix} 1 \: \: for \: \: t \ geq 0 \\ - 1 \: \: for \: \: t <0 \ end {matrix} \ right. $$
$$ sgn \ left (t \ right) = 2u \ left (t \ right) -1 $$
Sygnał wykładniczy
Sygnał wykładniczy ma wartość zmieniającą się wykładniczo w stosunku do jego pochodzenia. Funkcja wykładnicza ma postać -
$$ x \ left (t \ right) = e ^ {\ alpha t} $$
Kształt wykładniczy można zdefiniować przez $ \ alpha $. Funkcję tę można zrozumieć w 3 przypadkach
Case 1 -
Jeśli $ \ alpha = 0 \ rightarrow x \ left (t \ right) = e ^ {0} = 1 $
Case 2 -
Jeśli $ \ alpha <0 $ to $ x \ left (t \ right) = e ^ {\ alpha t} $ gdzie $ \ alpha $ jest ujemne. Ten kształt nazywa siędecaying exponential.
Case 3 -
Jeśli $ \ alpha> 0 $ to $ x \ left (t \ right) = e ^ {\ alpha t} $ gdzie $ \ alpha $ jest dodatnie. Ten kształt nazywa sięraising exponential.
Sygnał prostokątny
Sygnał prostokątny ma swoją wartość rozłożoną w kształcie prostokąta zarówno w płaszczyźnie dodatniej, jak i ujemnej od początku. Obraz sygnału prostokątnego pokazano poniżej.
Funkcja prostokątna jest oznaczona przez $ x \ left (t \ right) $. Jest zdefiniowany jako
$$ x \ left (t \ right) = A \: rect \ left [\ frac {t} {T} \ right] $$
Trójkątny sygnał
Sygnał prostokątny ma swoją wartość rozłożoną w kształcie trójkąta zarówno w płaszczyźnie dodatniej, jak i ujemnej od początku. Obraz sygnału trójkątnego pokazano poniżej.
Funkcja trójkątna jest oznaczona przez $ x \ left (t \ right) $. Jest zdefiniowany jako
$$ x \ left (t \ right) = A \ left [1- \ frac {\ left | t \ right |} {T} \ right] $$
Sygnał sinusoidalny
Sygnał sinusoidalny ma swoją wartość zmieniającą się sinusoidalnie od jego pochodzenia. Obraz sygnału sinusoidalnego pokazano poniżej.
Funkcja sinusoidalna jest oznaczona przez x (t). Jest definiowany jako -
$$ x \ left (t \ right) = A \ cos \ left (w_ {0} t \ pm \ phi \ right) $$
lub
$$ x \ left (t \ right) = A sin \ left (w_ {0} t \ pm \ phi \ right) $$
Gdzie $ T_ {0} = \ frac {2 \ pi} {w_ {0}} $
Funkcja Sinc
Sygnał Sinc ma wartość zmieniającą się zgodnie z określoną zależnością, jak w poniższym równaniu. Ma swoją maksymalną wartość u źródła i zmniejsza się, gdy się oddala. Obraz sygnału funkcji Sinc pokazano poniżej.
Funkcja Sinc jest oznaczona przez sinc(t). Jest definiowany jako -
$$ sinc \ left (t \ right) = \ frac {sin \ left (\ pi t \ right)} {\ pi t} $$
Są to więc różne sygnały, z którymi najczęściej spotykamy się w dziedzinie elektroniki i komunikacji. Każdy sygnał można zdefiniować w równaniu matematycznym, aby ułatwić analizę sygnału.
Każdy sygnał ma określony kształt fali, jak wspomniano wcześniej. Kształtowanie fali może zmienić zawartość obecną w sygnale. W każdym razie decyzja należy do projektanta, czy zmienić falę, czy nie, dla konkretnego obwodu. Ale aby zmienić kształt fali, istnieje kilka technik, które zostaną omówione w dalszych rozdziałach