Схемотехника

Экзаменационные вопросы

61. Преобразователи аналоговых сигналов на операционных усилителях: интегрирующий усилитель.

62. Преобразователи аналоговых сигналов на операционных усилителях: активные фильтры на базе ОУ.

63. Преобразователи аналоговых сигналов на операционных усилителях: логарифмирующий и антилогарифмирующий усилители.

вопросы 61-63 С. 254-265 – основы аналоговой техники Попов

61. Сигналы импульсных устройств. Структура импульсных сигналов.

Для сокращения   сигналы импульсных устройств будем называть импульсными. Импульсная последователь­ность становится сигналом, когда в соответствии с передаваемой информацией изменяются ее параметры: амплитуда импульсов, их длительность или фаза. В частном случае информация может выражаться появлениемимпульса, изменением его длительности или временного положенияотносительно опорного импульса. Различают амплитудно-импульсную (АИМ), широтно-импульсную (ШИМ) и фазоимпульсную (ФИМ) модуляции. При каждом виде модуляции один из параметров импульсной после­довательности принимает значение, пропорциональное величине непрерывного модулирующего сигнала в момент присутствия импульса. Рис. 1 иллюстрирует амплитудную модуляцию импульсной последовательности непрерывным сигналом (на рисунке его форма показана пунктиром). Импульсный сигнал (рис. 1) называют дискретным, так как он составляется элементами — импульсами, действующими в  отдельные  (дискретные)  моменты  времени.

рис. 1

 

         Эти  импульсы являются выборками (отсчетами) непрерывного сигнала. Про­цесс взятия отсчетов называется дискретизацией непрерывного сигнала, а их период — периодом дискретизации.          Вместо передачи непрерывного сигнала можно передавать соответствующий ему дискретный сигнал. В основе этого утвер­ждения лежит теорема отсчетов, сформулированная и доказанная   академиком В. А. Котельниковым и ставшая фунда­ментальным положением теории связи. Суть ее состоит в том, что сигнал, спектр которого не имеет частот выше Fm однозначно определяется своими мгновенными значениями (выборками, от­счетами), разделенными одинаковыми интервалами, не превыша­ющими 1/(2Fm). Это означает, что на каждый период наивысшей частотной составляющей сигнала должно быть по меньшей мере два отсчета. Иными словами, частота отсчетов должна по мень­шей мере вдвое превышать высшую частоту спектра Fm.         

Так как амплитуды гармоник сложного колебания уменьша­ются с увеличением их частоты, то с некоторой погрешностью всякий спектр можно считать ограниченным, а не бесконечным.          Передачу непрерывного сигнала его выборками можно вести потому, что на приемной стороне канала связи по этим выборкам непрерывный сигнал однозначно восстанавливается фильтром нижних частот, подавляющим все составляющие с частотами выше Fm.

 

Импульсные сигналы в радиотехнических устройствах.

         Им­пульсные сигналы широко используются для передачи инфор­мации. Они переносят команды от одного узла устройства к дру­гому, излучаются и принимаются радиолокационными станци­ями, обеспечивают дистанционное радиоуправление, несут ин­формацию в составе телевизионного сигнала, передают непре­рывную информацию в системах импульсной связи и т. д.          При импульсной связи имеется возможность «уплотнить» канал, т. е. одновременно передавать по одному каналу несколько сообщений.          Уплотнение канала состоит в следующем. Так как длитель­ность выборки сигнала (рис. 1)составляет незначительную часть периода дискретизации  Tд, то между выборками одного сигнала можно «разместить» выборки других сигналов — по од­ному каналу связи может одновременно передаваться несколько сигналов. Такой способ одновременной передачи сигналов назы­вается временным уплотнением канала.         При временном уплотнении канала на его передающей и при­емной сторонах устанавливаются коммутаторы. Коммутатор на передающей стороне периодически на небольшое время подклю­чает к каналу связи источники непрерывных сигналов, в резуль­тате чего в канал поступают выборки то одного, то другого сигнала. На приемной стороне канала устанавливаются фильтры нижних частот, на выходе которых выделяются непрерывные сигналы, восстановленные из поступающих выборок. К этим фильтрам канал связи периодически подключается коммутато­ром, работающим точно в таком же режиме, что и коммутатор на передающей стороне. В результате к каждому фильтру посту­пают выборки только одного передаваемого сигнала.         АИМ-сигналы (выборки непрерывного сигнала) могут пере­даваться непосредственно по проводам. Для передачи таких сиг­налов через открытое пространство ими модулируется высокоча­стотное колебание. Полученные радиоимпульсы передаются на приемную сторону канала связи, где в результате детектирования преобразуются в видеоимпульсы — выборки передаваемого не­прерывного сигнала. Фильтром низких частот из этих выборок формируется непрерывный сигнал.