§ Цифровой фильтр.

Любой электрический фильтр предназначен для преобразования формы электрических сигналов поставляющих на его вход для исключения из них спектра (фильтрации) гармонических составляющих с определенными частотами. если преобразованные сигналы непрерывно изменяются во времени, их, а также соответствующие электрические фильтры называются аналоговыми. Получение заданных значений ряда параметров аналоговых фильтров, например крутизны склонов АЧХ, нередко приводит к значительному усложнению схем или вообще оказывается нереализуемым. Сравнительно просто эта задача решается с помощью цифровых фильтров устройств в которых для подавления одних и выделения других частотных составляющих сложно электрического колебания используется вычислительные устройства.

Выполняя, подобно аналоговым цепям операцию частотной фильтрации, цифровые фильтры (ЦФ) обладают рядом существенных преимуществ: высокая стабильность параметров, возможность получать самые разнообразные формы АЧХ и ФЧХ. Цифровые фильтры не требуют настройки и легко реализуются на ЭВМ программируемыми м - дами.

Структурная схема цифровой обработки непрерывных сигналов.

Непрерывный входной сигнал x(t) поступает в аналоговый преобразователь (АЦП) управляемым синхронизированными импульсами от генератора, задающего частоту дискретизации.

В момент подачи синхронизирующего импульса на выходе АЦП возникает сигнал, отображающий результат измерения мгновенного значения входного колебания в виде двоичного числа с фиксированным количеством разрядов. В зависимости от особенности построения устройства этому числу соответствует либо последовательность коротких импульсов, либо совокупность уровней напряжений на сигнальных шинах отдельных разрядов. Преобразованные таким образом сигнал поступает в основной блок устройства, так вызываемый цифровой процессор, состоящий из арифметического устройства и устройства памяти. Арифметические устройство выполняет над цифрами ряд операции, таких как умножение, сложение и сдвиг во времени на заданное число интервалов дискретизации. В устройстве памяти может храниться некоторое число отсчетов входного и выходного сигнала, которые необходимы для выполнения операции обработки.

Цифровой процессор преобразует поступающие в него числа в соответствии с заданным алгоритмом фильтрации и создает на выходе последовательность двоичных чисел, представляющих выходной сигнал. Если в дальнейшем необходимо иметь информацию в аналоговой форме, то используется ЦАП. Однако это устройство может и отсутствовать, если сигналы подвергаются только цифровым преобразованиям.

Основной технический показатель ЦФ – быстродействие зависит как от скорости протекания переходных процессов в микроэлектронных компонентах, так и от сложности алгоритма фильтрации.

§ Генерирование гармонических колебаний. Автоколебательная система.

Любой автогенератор представляет собой нелинейное устройство, преобразующие энергию питания в энергию колебаний. Независимо от схемы и назначения автогенератор должен иметь: источник питания, усилитель и цепь обратной связи должна быть положительной.

Автогенератор, находящийся в стационарном режиме, представляет собой обычный нелинейный усилитель, для возбуждения которого используются колебания, с выхода усилителя подаются на его вход по цепи обратной связи.

Если амплитуда и фаза возбуждения отвечают определенным условиям, то в энергетические отношений автогенератор ведет себя, так же как и генератор с внешним возбуждением имеет существенные особенности. Частота и амплитуда автоколебания в стационарном режиме определяются только параметрами самого генератора между тем, как в генераторе с внешним возбуждением частота и амплитуда колебаний навязываются возбудителем. В случае самовозбуждения большое значение имеет механизм возникновения колебаний при запуске автогенератора.

В момент запуска в колебательной цепи автогенератора возникают свободные колебания, обусловленные включением источников питания, замыканием цепей и т.д. Благодаря положительной обратной связи, эти первоначальные колебания усиливаются, причем на этапе, пока амплитуда мала, усиление практически линейно и цепь можно рассматривать как линейную.

Энергетический процесс нарастания амплитуд объясняется тем, что за один период колебания усилитель передает в нагрузку энергию, большую той, которая расходуется в ней за это время. С ростом амплитуд начинает, проявляется нелинейность устройств (кривизна вольтамперной характеристики усилительного элемента) и усиление уменьшается нарастание амплитуд, прекращается, когда усиление уменьшается до уровня, при котором только компенсируется затухание колебаний. При этом энергия, отдаваемая усилением за один период, оказывается равной энергий, расходуемой за это же время в нагрузке.

- частота генерации.

Структурная схема автогенератора.

Автогенератор в виде сочетания трех четырехполюсников: одного нелинейного безынерционого, и двух линейных. Нелинейный четырехполюсник соответствует усилительному элементу (транзистор, туннельный диод и т. д.), первый из четырехполюсников – колебательной цепи автогенератора, а второй – цепи обратной связи. Это генераторы с внешней обратной связи. Важное требование, предъявляемое к автогенератору, предназначенному для устройств передачи информации: вырабатываемое им колебание должно быть строго монохроматическим (в отсутствии модуляции). Любое нарушение монохроматичности, предъявляющиеся в паразитном изменений амплитуды, частоты и фазы колебания, можетт служить причиной возникновения помех в канале радиосвязи. Требование монохроматичности включает в себя также и требование стабильности частоты автоколебания.