Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

1. Semnale şi instrumente pentru generarea lor

conf. dr. ing. Radu Ovidiu PredaMail: radu@comm.pub.ro

Site: www.comm.pub.ro/preda/metc

Reguli de notare:• 30% Laborator• 70% Examen final

• 40% proba teoretică• 30% proba practică

mailto:radu@comm.pub.rohttp://www.comm.pub.ro/preda/metc

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Sisteme de măsurări electronice

surse de semnal şi instrumente de măsură/achiziţie

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Sisteme de măsurări electronice

Sursele de semnal generează semnale electrice: semnale analogice secvenţe digitale semnale modulate semnale cu zgomot sau distorsionate intenţionat

Instrumentele de măsură/achiziţie Voltmetre, ampermetre, ohmmetre, multimetre, etc. Osciloscoape, analizoare logice, etc.

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Semnale – definiţii, tipuri principale

Semnalele reprezintă mărimi fizice utilizate pentru transmiterea sau stocarea mesajelor pentru testarea sistemelor

Matematic s = f(t)

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Semnale – definiţii, tipuri principale

Două mari categorii: Semnale deterministe Semnale aleatoare (întâmplătoare)

Zgomot alb Semnal vocal

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Semnale periodice

T = perioada semnalului

EXEMPLE: Semnalul sinusoidal

( ) ( ),x t kT x t k Z+ = ∀ ∈

+A

0

–A T

t

T

+A

0

–A

t

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Semnalul sinusoidal – parametri

A - amplitudinea semnalului.

T - perioada f – frecvenţa ω - frecvenţa

unghiulară [radiani/sec.]

+A

0

–A T

t

( ) cos( )x t A t= ω + ϕ

2 fω = π1fT

=

T

+A

0

–A

t

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Semnalul sinusoidal – parametri

două semnale sinusoidale de aceeaşi f: φ1,2 - fazele iniţiale

defazajul φ = φ1 – φ2

( ) ( )( ) ( )

1 1 1

2 2 2

coscos

x t A tx t A t

= ω + ϕ= ω + ϕ

φ

φ

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Semnalul sinusoidal – parametri

Valoarea eficace (efectivă)

Amplitudineavârf-vârf

2efAA =

2vvA A=

T

t AVV

A

Aef = 0,707 A

A

Aef = 0,707 A

AVV

T

t

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Semnalul sinusoidal

Semnalele utilizate în electronică: semnale de audiofrecvenţă (AF)

f între câteva zeci de Hz şi circa 20 kHz pot fi percepute de urechea umană

semnale de radiofrecvenţă (RF) f > 100kHz transmiterea informaţiei limita superioară: zeci de GHz

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Semnalul sinusoidal

microunde semnalele de f foarte mari tratare specifică (circuite cu constante distribuite) când devine comparabilă cu dimensiunile

fizice ale circuitelor pentru circuitele de dimensiuni uzuale aceasta

înseamnă circa 0,5 - 1 GHz. nu în acest curs

cf

λ =

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Semnalul sinusoidal

circuite liniare

CIRCUIT LINIAR

y(x) = a·x + b

CIRCUIT LINIAR

y(x) = a·x + b

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Semnalul sinusoidal

circuite neliniare

CIRCUIT

NELINIAR

- limitare -

CIRCUIT NELINIAR

- limitare -

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Semnalul sinusoidal

circuite neliniare

CIRCUIT

NELINIAR

2( ) 1,2 0,6 0,1y x x x= − +

2

()1,20,60,1

yxxx

=-+

2

()1,20,60,1

yxxx

=-+

� EMBED Equation.DSMT4 ���

CIRCUIT NELINIAR

_1201866008.unknown

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Semnale periodice

Semnal sinusoidal redresat mono-alternanţă

REDRESOR

MONO-ALTERNANŢĂ

REDRESOR MONO-ALTERNANŢĂ

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Semnale periodice

Semnal sinusoidal redresat dublă alternanţă

REDRESOR

DUBLĂ-ALTERNANŢĂ

REDRESOR DUBLĂ-

ALTERNANŢĂ

REDRESOR DUBLĂ-ALTERNANŢĂ

REDRESOR DUBLĂ-ALTERNANŢĂ

_1202220348.unknown

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Semnale periodice

Semnal dreptunghiular două niveluri reprezentarea în formă binară

a semnalelor numerice două valori logice: “0” şi “1”

Semnalul dreptunghiular simetric: A+ = A– durate egale pentru cele două stări

t

t

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Semnale periodice

Semnale triunghiulare şi dinte de fierăstrău

Impulsuri dreptunghiulare periodice

t t

t

t

t

t

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Parametrii semnalelor periodice

T – perioada de repetiţie; A+ – amplitudinea vârfului pozitiv A– – amplitudinea vârfului negativ Avv – amplitudinea vârf-vârf

vvA A A+ −= −

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Parametrii semnalelor periodice

Valoarea efectivă (RMS – root mean square)

Pentru semnal sinusoidal

( )21t T

eft

A x t dtT

+

= ∫

2efAA =

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Parametrii semnalelor periodice

Valoarea medie

Reprezintă componenta continuă a semnalului

( )01 t T

t

A x t dtT

+

= ∫

A0 – valoarea medie

t

A+

A–

0

A–

A+

t

A0 – valoarea medie

0

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Parametrii semnalelor periodice

Pentru impulsuri dreptunghiulare: η - factorul de umplere

tc - timpul de creştere

tc – timp de creştere

tc

A 0.9A

0.1A 0

t

T τ

A

Tτη =

A

0.9A

0.1A

0

tc

tc – timp de creştere

A

t

τ

T

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Semnale modulate

semnal modulator

purtătoare

modulaţie

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Semnale modulate

Tipuri de modulaţii: Modulaţie în amplitudine (MA); Modulaţie în frecvenţă (MF); Modulaţie în fază (MP).

Semnal modulat în frecvenţă

Semnal modulat în amplitudine

Semnal modulator

Purtătoarea

Semnal modulat în frecvenţă

Semnal modulat în amplitudine

Semnal modulator

Purtătoarea

Modulație digitală - Exemplu

Modulație în amplitudine

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Modulație digitală - Exemplu

Modulație în frecvență

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Modulație digitală - Exemplu

Modulație în fază

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Generatoare de semnal sinusoidal

Două categorii sunt frecvent întâlnite: Generatoare de audio-frecvenţă Generatoare de radio-frecvenţă

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Generatoare de audio-frecvenţă

domeniu mult mai larg decât domeniul audio0,1 Hz - 1MHz (uneori chiar 10MHz)

relativ simple, cu două elemente de reglaj: Frecvenţa, în trepte decadice şi continuu Amplitudinea, în trepte decadice şi continuu

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Generatoare de audio-frecvenţă

Principalii parametri de calitate ai unui asemenea generator sunt: Factorul de distorsiuni; Precizia şi rezoluţia gradării scării de frecvenţă

(şi cu un frecvenţmetru extern); Stabilitatea frecvenţei generate; Posibilitatea controlului amplitudinii generate

(atenuator variabil); Impedanţa de ieşire (zeci, sute de ohmi).

formator de impulsuri dreptunghiulare

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Generatoare de radio-frecvenţă

100kHz - 100MHz limita maximă poate fi mai ridicată modulație în amplitudine şi în frecvenţa

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Generatoare de funcţii

Ce semnale pot genera?

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Generatoare de funcţii

Exemplu: semnal sin. de f=108 kHz

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Generatoare de funcţii

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Generatoare de funcţii

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Generatoare de funcţii

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Generatoare de funcţii

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Generatoare de funcţii

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Generatoare de funcţii

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Vizualizarea semnalelor pe osciloscop

Semnal sinusoidal de amplitudine 1V Cy = 0.1V/div 10 diviziuni (iese din graticulă)

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Vizualizarea semnalelor pe osciloscop

Semnal sinusoidal de amplitudine 1V Cy = 0.2V/div 5 diviziuni (iese din graticulă)

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Vizualizarea semnalelor pe osciloscop

Semnal sinusoidal de amplitudine 1V Cy = 0.5V/div 2 diviziuni

A=2div=1V

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Vizualizarea semnalelor pe osciloscop

Măsurarea frecvenţei semnalului Se roteşte Cx până când se vede o perioadă

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Vizualizarea semnalelor pe osciloscop

Măsurarea frecvenţei semnalului Se roteşte Cx până când se vede o perioadă

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Vizualizarea semnalelor pe osciloscop

Măsurarea frecvenţei semnalului Se roteşte Cx până când se vede o perioadă

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii

Vizualizarea semnalelor pe osciloscop

Măsurarea frecvenţei semnalului Se roteşte Cx până când se vede o perioadă

T=5,6 div.Cx

f=1/T

1. Semnale şi instrumente pentru generarea lorSisteme de măsurări electroniceSisteme de măsurări electroniceSemnale – definiţii, tipuri principaleSemnale – definiţii, tipuri principaleSemnale periodice Semnalul sinusoidal – parametriSemnalul sinusoidal – parametriSemnalul sinusoidal – parametriSemnalul sinusoidalSemnalul sinusoidalSemnalul sinusoidalSemnalul sinusoidalSemnalul sinusoidalSemnale periodiceSemnale periodiceSemnale periodiceSemnale periodiceParametrii semnalelor periodiceParametrii semnalelor periodiceParametrii semnalelor periodiceParametrii semnalelor periodiceSemnale modulateSemnale modulateModulație digitală - ExempluModulație digitală - ExempluModulație digitală - ExempluGeneratoare de semnal sinusoidalGeneratoare de audio-frecvenţă Generatoare de audio-frecvenţă Generatoare de radio-frecvenţăGeneratoare de funcţii Generatoare de funcţii Generatoare de funcţii Generatoare de funcţii Generatoare de funcţii Generatoare de funcţii Generatoare de funcţii Generatoare de funcţii Vizualizarea semnalelor pe osciloscopVizualizarea semnalelor pe osciloscopVizualizarea semnalelor pe osciloscopVizualizarea semnalelor pe osciloscopVizualizarea semnalelor pe osciloscopVizualizarea semnalelor pe osciloscopVizualizarea semnalelor pe osciloscop