วงจรอิเล็กทรอนิกส์ - สัญญาณ

ก Signalสามารถเข้าใจได้ว่าเป็น "การแสดงที่ให้ข้อมูลบางอย่างเกี่ยวกับข้อมูลที่มีอยู่ในแหล่งที่มาของข้อมูล" โดยปกติเวลาจะแตกต่างกันไป ดังนั้นสัญญาณสามารถเป็นsource of energy which transmits some information. สิ่งนี้สามารถแสดงบนกราฟได้อย่างง่ายดาย

ตัวอย่าง

• นาฬิกาปลุกให้สัญญาณว่าถึงเวลาแล้ว
• เป่านกหวีดยืนยันว่าอาหารสุกแล้ว
• ไฟสีแดงส่งสัญญาณอันตราย
• สัญญาณจราจรบ่งบอกถึงการเคลื่อนไหวของคุณ
• โทรศัพท์ดังส่งสัญญาณว่าโทรหาคุณ

สัญญาณอาจเป็นประเภทใดก็ได้ที่สื่อถึงข้อมูลบางอย่าง สัญญาณที่ผลิตจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์นี้เรียกว่าElectronic Signal หรือ Electrical Signal. โดยทั่วไปเป็นตัวแปรของเวลา

ประเภทของสัญญาณ

สัญญาณสามารถแบ่งได้เป็นอนาล็อกหรือดิจิตอลขึ้นอยู่กับลักษณะของสัญญาณ สัญญาณอนาล็อกและดิจิตอลสามารถจำแนกได้อีกดังที่แสดงในภาพต่อไปนี้

สัญญาณอนาล็อก

สัญญาณแปรผันเวลาอย่างต่อเนื่องซึ่งแสดงถึงปริมาณที่แปรผันตามเวลาสามารถเรียกได้ว่าเป็น Analog Signal. สัญญาณนี้เปลี่ยนแปลงไปเรื่อย ๆ ตามเวลาตามค่าของปริมาณที่แสดงถึง

สัญญาณดิจิตอล

สัญญาณซึ่งเป็น discrete ในธรรมชาติหรือที่เป็น non-continuous ในรูปแบบสามารถเรียกได้ว่าเป็นไฟล์ Digital signal. สัญญาณนี้มีค่าแต่ละค่าซึ่งแสดงแยกกันซึ่งไม่ได้ขึ้นอยู่กับค่าก่อนหน้าราวกับว่าสัญญาณเหล่านี้ได้มาในช่วงเวลานั้น ๆ

สัญญาณเป็นระยะและสัญญาณ Aperiodic

สัญญาณแอนะล็อกหรือดิจิทัลใด ๆ ที่ทำซ้ำรูปแบบในช่วงเวลาหนึ่งเรียกว่าเป็น Periodic Signal. สัญญาณนี้มีรูปแบบต่อเนื่องซ้ำ ๆ กันและง่ายต่อการสันนิษฐานหรือคำนวณ

สัญญาณอนาล็อกหรือดิจิตอลใด ๆ ที่ไม่ซ้ำรูปแบบในช่วงเวลาหนึ่งเรียกว่าเป็น Aperiodic Signal. สัญญาณนี้มีรูปแบบต่อเนื่อง แต่รูปแบบไม่ซ้ำและไม่ง่ายที่จะสันนิษฐานหรือคำนวณ

สัญญาณและสัญลักษณ์

ท่ามกลาง Periodic Signalsสัญญาณที่ใช้กันมากที่สุด ได้แก่ Sine wave, Cosine wave, Triangular waveform, Square wave, Rectangular wave, Saw-tooth waveform, Pulse waveform หรือ pulse train เป็นต้นให้เราดูรูปคลื่นเหล่านั้น

สัญญาณขั้นตอนของหน่วย

สัญญาณขั้นตอนของหน่วยมีค่าของหนึ่งหน่วยจากจุดเริ่มต้นถึงหนึ่งหน่วยบนแกน X ส่วนใหญ่จะใช้เป็นสัญญาณทดสอบ ภาพสัญญาณขั้นตอนของหน่วยแสดงอยู่ด้านล่าง

ฟังก์ชันขั้นตอนของหน่วยแสดงด้วย $ u \ left (t \ right) $ ถูกกำหนดให้เป็น -

$$ u \ left (t \ right) = \ left \ {\ begin {matrix} 1 & t \ geq 0 \\ 0 & t <0 \ end {matrix} \ right. $$

สัญญาณอิมพัลส์ยูนิต

สัญญาณอิมพัลส์ของหน่วยมีค่าหนึ่งหน่วยที่จุดกำเนิด พื้นที่เป็นหนึ่งหน่วย ภาพของสัญญาณอิมพัลส์หน่วยแสดงอยู่ด้านล่าง

ฟังก์ชันอิมพัลส์ของหน่วยแสดงโดย ẟ(t). ถูกกำหนดให้เป็น

$$ \ delta \ left (t \ right) = \ left \ {\ begin {matrix} \ infty \: \: if \: \: t = 0 \\ 0 \: \: if \: \: t \ neq 0 \ end {matrix} \ right. $$

$$ \ int _ {- \ infty} ^ {\ infty} \ delta \ left (t \ right) d \ left (t \ right) = 1 $$

$$ \ int _ {- \ infty} ^ {t} \ delta \ left (t \ right) d \ left (t \ right) = u \ left (t \ right) $$

$$ \ delta \ left (t \ right) = \ frac {du \ left (t \ right)} {d \ left (t \ right)} $$

สัญญาณทางลาดของหน่วย

สัญญาณทางลาดของหน่วยมีค่าเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณจากจุดเริ่มต้น ภาพสัญญาณทางลาดของยูนิตแสดงอยู่ด้านล่าง

ฟังก์ชันทางลาดของหน่วยแสดงโดย u(t). ถูกกำหนดให้เป็น -

$$ \ int_ {0} ^ {t} u \ left (t \ right) d \ left (t \ right) = \ int_ {0} ^ {t} 1 dt = t = r \ left (t \ right) $$

$$ u \ left (t \ right) = \ frac {dr \ left (t \ right)} {dt} $$

สัญญาณพาราโบลาของหน่วย

สัญญาณพาราโบลาของหน่วยมีค่าเปลี่ยนแปลงเหมือนพาราโบลาที่จุดกำเนิด ภาพของสัญญาณพาราโบลาของหน่วยแสดงอยู่ด้านล่าง

ฟังก์ชันพาราโบลาของหน่วยแสดงด้วย $ u \ left (t \ right) $ ถูกกำหนดให้เป็น -

$$ \ int_ {0} ^ {t} \ int_ {0} ^ {t} u \ left (t \ right) dtdt = \ int_ {0} ^ {t} r \ left (t \ right) dt = \ int_ {0} ^ {t} t.dt = \ frac {t ^ {2}} {2} dt = x \ left (t \ right) $$

$$ r \ left (t \ right) = \ frac {dx \ left (t \ right)} {dt} $$

$$ u \ left (t \ right) = \ frac {d ^ {2} x \ left (t \ right)} {dt ^ {2}} $$

ฟังก์ชัน Signum

ฟังก์ชัน Signum มีการกระจายอย่างเท่าเทียมกันทั้งในระนาบบวกและลบจากจุดเริ่มต้น ภาพของฟังก์ชัน Signum แสดงอยู่ด้านล่าง

ฟังก์ชัน Signum แสดงโดย sgn(t). ถูกกำหนดให้เป็น

$$ sgn \ left (t \ right) = \ left \ {\ begin {matrix} 1 \: \: for \: \: t \ geq 0 \\ - 1 \: \: for \: \: t <0 \ end {matrix} \ right. $$

$$ sgn \ left (t \ right) = 2u \ left (t \ right) -1 $$

สัญญาณเอกซ์โปเนนเชียล

สัญญาณเอกซ์โพเนนเชียลมีค่าแตกต่างกันไปตามจุดกำเนิด ฟังก์ชันเอกซ์โพเนนเชียลอยู่ในรูปของ -

$$ x \ left (t \ right) = e ^ {\ alpha t} $$

รูปร่างของเลขชี้กำลังสามารถกำหนดได้โดย $ \ alpha $ ฟังก์ชั่นนี้สามารถเข้าใจได้ใน 3 กรณี

Case 1 -

ถ้า $ \ alpha = 0 \ rightarrow x \ left (t \ right) = e ^ {0} = 1 $

Case 2 -

ถ้า $ \ alpha <0 $ แล้ว $ x \ left (t \ right) = e ^ {\ alpha t} $ โดยที่ $ \ alpha $ เป็นลบ รูปร่างนี้เรียกว่าdecaying exponential.

Case 3 -

ถ้า $ \ alpha> 0 $ แล้ว $ x \ left (t \ right) = e ^ {\ alpha t} $ โดยที่ $ \ alpha $ เป็นบวก รูปร่างนี้เรียกว่าraising exponential.

สัญญาณสี่เหลี่ยม

สัญญาณสี่เหลี่ยมมีค่ากระจายเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าทั้งในระนาบบวกและลบจากจุดเริ่มต้น ภาพของสัญญาณสี่เหลี่ยมแสดงด้านล่าง

ฟังก์ชันสี่เหลี่ยมแสดงด้วย $ x \ left (t \ right) $ ถูกกำหนดให้เป็น

$$ x \ left (t \ right) = A \: rect \ left [\ frac {t} {T} \ right] $$

สัญญาณสามเหลี่ยม

สัญญาณสี่เหลี่ยมมีค่ากระจายเป็นรูปสามเหลี่ยมทั้งในระนาบบวกและลบตั้งแต่ต้นทาง ภาพของสัญญาณสามเหลี่ยมแสดงอยู่ด้านล่าง

ฟังก์ชันสามเหลี่ยมแสดงด้วย $ x \ left (t \ right) $ ถูกกำหนดให้เป็น

$$ x \ left (t \ right) = A \ left [1- \ frac {\ left | t \ right |} {T} \ right] $$

สัญญาณไซน์

สัญญาณไซน์มีค่าที่แตกต่างกันไปตามแหล่งกำเนิดของสัญญาณไซน์ ภาพของสัญญาณไซนัสแสดงด้านล่าง

ฟังก์ชัน sinusoidal แสดงด้วย x (t) ถูกกำหนดให้เป็น -

$$ x \ left (t \ right) = A \ cos \ left (w_ {0} t \ pm \ phi \ right) $$

หรือ

$$ x \ left (t \ right) = A sin \ left (w_ {0} t \ pm \ phi \ right) $$

โดยที่ $ T_ {0} = \ frac {2 \ pi} {w_ {0}} $

ฟังก์ชัน Sinc

สัญญาณ Sinc มีค่าแตกต่างกันไปตามความสัมพันธ์เฉพาะดังสมการที่กำหนดด้านล่าง มันมีค่าสูงสุดที่จุดกำเนิดและจะลดลงเมื่อมันเคลื่อนออกไป ภาพของสัญญาณฟังก์ชัน Sinc แสดงอยู่ด้านล่าง

ฟังก์ชัน Sinc แสดงโดย sinc(t). ถูกกำหนดให้เป็น -

$$ sinc \ left (t \ right) = \ frac {sin \ left (\ pi t \ right)} {\ pi t} $$

ดังนั้นนี่คือสัญญาณต่าง ๆ ที่เราส่วนใหญ่พบในสาขาอิเล็กทรอนิกส์และการสื่อสาร ทุกสัญญาณสามารถกำหนดในสมการทางคณิตศาสตร์เพื่อให้การวิเคราะห์สัญญาณง่ายขึ้น

สัญญาณแต่ละตัวมีรูปร่างคลื่นเฉพาะดังที่กล่าวมาแล้ว รูปร่างของคลื่นอาจเปลี่ยนแปลงเนื้อหาที่มีอยู่ในสัญญาณ ยังไงก็ตามวิศวกรผู้ออกแบบต้องตัดสินใจว่าจะเปลี่ยนคลื่นหรือไม่สำหรับวงจรใด ๆ แต่ในการปรับเปลี่ยนรูปร่างของคลื่นมีเทคนิคบางอย่างที่จะกล่าวถึงในหน่วยต่อไป