Popis impulsového signálu

Střední odborná škola Otrokovice

www.zlinskedumy.cz

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je ing. Miroslav Hubáček.Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR.

Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.

Charakteristika 1 DUM

Název školy a adresa Střední odborná škola Otrokovice, tř. T. Bati 1266, 76502 Otrokovice

Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0445 /4

Autor Ing. Miroslav Hubáček

Označení DUM VY_32_INOVACE_SOSOTR-EL-ELZ/2-EL-2/6

Název DUM Popis impulsového signálu

Stupeň a typ vzdělávání Středoškolské vzdělávání

Kód oboru RVP 26-51-H/01

Obor vzdělávání Elektrikář

Vyučovací předmět Elektronická zařízení

Druh učebního materiálu Výukový materiál

Cílová skupina Žák, 16 – 17 let

Anotace Výukový materiál je určený k frontální výuce učitelem, případně jako materiál pro samostudium, nutno doplnit výkladem; náplň: druhy impulsových signálů, definice impulsu, charakteristické impulsy, přenos impulsového signálu

Vybavení, pomůcky Počítač, dataprojektor, interaktivní tabule

Klíčová slova Signál jako informace, vzorkování, tvarování, jednotkový skok, Diracův impuls , přenos signálu

Datum 13. 3. 2013

Popis impulsového signálu

Náplň výuky

Druhy impulsových signálůDefinice impulsuCharakteristické impulsyPřenos impulsového signálu

Popis digitálního signálu

• vzorkovaný signál – není spojitý v čase

• je tvořen posloupností vzorků, které obecně mohou nabývat libovolnou hodnotu

• kvantovaný signál – jeho hodnota nemá spojitý průběh, ale mění se skokem

• nabývá pouze omezeného počtu úrovní

• digitální signál – je vzorkovaný a následně kvantovaný

• je tvořen posloupností vzorků

• vzorky mohou nabývat pouze omezeného počtu hodnot

Vzorkovaný signál

• je to proces diskretizace oboru daných hodnot signálu

• postup při vzorkování

• rozdělíme vodorovnou – časovou osu signálu

• z každého úseku odebereme jeden vzorek

Obr. 1: Vzorkovaný signál

Kvantovaný signál

• je to proces diskretizace oboru hodnot signálu

• je ztrátový a nevratný

• pokud kvantování není dostatečně jemné, vznikají falešné kvantizační hrany

Obr. 2: Kvantovaný signál

Digitální signál

• je to proces tvorby vzorků v čase s omezeným počtem hodnot

• vždy dochází ke ztrátě informace

• zvyšováním vzorkovacího kmitočtu a počtu úrovní kvantování se k původnímu signálu lze přiblížit

Obr. 3: Digitální signál

Popis impulsu

• impuls je krátkodobá výchylka elektrické veličiny ze základní úrovně

• po určité době, představující šířku impulsu, se tato veličina do základní úrovně opět vrací

• impulsy mohou mít různý tvar

• pravoúhlý

• exponenciální

• Diracův atd.

• výchylka tvořící impuls může být kladná nebo záporná

Jednotkový skok

• signál se v čase t = 0 změní z hodnoty 0 na hodnotu 1 a tento stav setrvá

• je to nejčastěji používaný signál pro testování dynamického chování soustav

σ(t) = 0 pro t < 0σ(t) = 1 pro t ≥ 0

Obr. 4: Jednotkový skok

Diracův impuls

• Diracova funkce – dá se popsat jako funkce, která má v nule nekonečnou hodnotu a všude jinde má hodnotu nulovou

δ(x) = ∞ pro x = 0δ(x) = 0 pro x ≠ 0

Obr. 5: Diracův impuls

Obdélníkový impuls

• signál se v určitém časovém okamžiku (t = 0) změní skokem z hodnoty 0 na hodnotu x

• po určité době (Δt) se vrátí zpět na hodnotu 0• používá se pro testování stability soustav

Obr. 6: Obdélníkový impuls

Použití číslicových signálů

• nejčastěji pracujeme s pravoúhlými (obdélníkovými )impulsy• tyto impulsy se skládají z• čela• temene• týlu

• ideální pravoúhlý impuls je tvořen dvěma jednotkovými skoky násobenými veličinami se stejnou absolutní hodnotou• výškou impulsu• šířkou impulsu

• v praxi se však za pravoúhlé označují impulsy, které se ideálním blíží

• odlišnost reálného impulsu od ideálního se vyjadřuje pomocí parametrů impulsu

Parametry obdélníkového impulsu

Obr. 7: Reálný obdélníkový impuls

doba čela tf

doba týlu tr

délka impulsu ti

překmit γ pokles temene Δ

Přenos impulsového signálu lineárním článkem

• lineární články propouštějí široké kmitočtové pásmo• omezení přenášeného pásma způsobuje lineární zkreslení• lineární přenosové články mají nejčastěji charakter dolní

propusti• bude-li signál procházet kaskádou vzájemně se

neovlivňujících lineárních článků můžeme z hlediska přenosu nahradit jednotlivé články článkem jediným

Obr. 8: Kaskáda přenosových článků

Přenos impulsového signálu nelineárním článkem

• nelineárním přenosovým článkem je zesilovač s omezením

• dochází ke zpoždění impulsu, nedochází však k neomezenému prodlužování hran

• přenášená informace se tedy neztrácí• zesilovač se nesmí rozkmitat

Obr. 9: Zesilovač s omezením

Kontrolní otázky:

1. Co to je digitální signál a jaké má vlastnosti?

2. Nakreslete průběhy charakteristických impulsů.

3. Popište obdélníkový signál, uveďte jaké má parametry.

4. Jaké jsou odlišnosti při přenosu signálu lineárním a nelineárním článkem?

Seznam obrázků:

Obr. 1: Vzorkovaný signál: In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. 2012 [vid. 14. 3. 2013]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Vzorkovan%C3%BD_sign%C3%A1l

Obr. 2: Kvantovaný signál: In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. 2012 [vid. 14. 3. 2013]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Vzorkovan%C3%BD_sign%C3%A1l

Obr. 3: Digitální signál: In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. 2012 [vid. 14. 3. 2013]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Vzorkovan%C3%BD_sign%C3%A1l

Obr. 4: Jednotkový skok: In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. 2012 [vid. 14. 3. 2013]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Heaviside.svg

Obr. 5: Diracův impuls: In: VSCHT: Měřicí a řídicí technika [online]. 2012 [vid. 14. 3. 2013]. Dostupné z: http://uprt.vscht.cz/kminekm/mrt/predn/txt-Mgr/FTOP09-reg1.pdf

Obr. 6: Obdélníkový impuls: In: VSCHT: Měřicí a řídicí technika [online]. 2012 [vid. 14. 3. 2013]. Dostupné z: http://uprt.vscht.cz/kminekm/mrt/predn/txt-Mgr/FTOP09-reg1.pdf

Obr. 7: Reálný obdélníkový impuls: In: Encyklopedie fyziky [online]. 2012 [vid. 14. 3. 2013]. Dostupné z: http://fyzika.jreichl.com/main.article/view/1381-impuls-televizniho-signalu

Obr. 8: Káskáda přenosových článků: In: FEKT VUT: Impulsová a číslicová technika [online]. 2012 [vid. 14. 3. 2013]. Dostupné z: http://home.zcu.cz/~jvarga/skriptum.pdf

Obr. 9: Zesilovač s omezením: In: FEKT VUT : Impulsová a číslicová technika [online]. 2012 [vid. 14. 3. 2013]. Dostupné z: http://home.zcu.cz/~jvarga/skriptum.pdf

Seznam použité literatury:

[1] ANTOŠOVÁ, M., DAVÍDEK, V. Číslicová technika . Praha: KOPP, 2009. 978-80-7232-394-4.

[2] HÄBERLE, H. a kol., Průmyslová elektrotechnika a informační technologie. Praha: Europa – Sobotáles, 2003. ISBN 80-86706-04-4.

[3 ] Číselné soustavy. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. 2012 [cit. 6. 3. 2013]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/%C4%8C%C3%ADseln%C3%A9_soustavy

[4] ADÁMEK, M. In: Úvod do číslicové techniky. [online]. 2010 [cit. 7.3.2013]. Dostupné z: Úvod do číslicové techniky - Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

Děkuji za pozornost