Circuitos Electrónicos. Introducción a Señales Mixtas en C.A.

En nuestro estudio de los circuitos de CA hasta ahora, hemos explorado los circuitos alimentados por una tensión senoidal de frecuencia única forma de onda. En muchas aplicaciones de la electrónica, sin embargo, las señales de frecuencia única son la excepción y no la regla. Muy a menudo podemos encontrar circuitos donde coexisten múltiples frecuencias de tensión al mismo tiempo. Además, las formas de onda del circuito, puede ser algo distinto de forma de onda sinusoidal, en cuyo caso los llamamos formas de onda no sinusoidal .

Además, podemos encontrar situaciones en las que DC, se mezcla con aire acondicionado: en el que se superpone una forma de onda en una constante (CC) de la señal. El resultado de tal mezcla es una señal que varía en intensidad, pero nunca cambiando la polaridad, o cambiar la polaridad asimétrica (pasar el tiempo más positivo que negativo, por ejemplo). Desde DC, no tiene alternativa como AC, su "frecuencia" se dice que es cero, y cualquier señal que contiene la DC junto con una señal de intensidad variable (CA) puede ser llamado con razón una señal mixta de la frecuencia. En cualquiera de estos casos donde hay una mezcla de frecuencias en el mismo circuito, el análisis es más complejo que lo que hemos visto hasta este punto.

A veces, la frecuencia de voltaje mixto y las señales actuales son creados accidentalmente. Esto puede ser el resultado de las conexiones no deseadas entre los circuitos - llamada de acoplamiento - posible gracias a las capacidades parásitas y / o la inductancia entre los conductores de los circuitos. Un ejemplo clásico de fenómeno de acoplamiento se ve con frecuencia en la industria, donde la señal de cableado de CC, se coloca en las proximidades de cableado de alimentación de CA. La presencia de lugares de alta tensión de CA, y las corrientes pueden causar "extranjeros" tensiones ser impreso en la longitud del cableado de la señal. capacitancia parásita formada por el aislamiento eléctrico que separa los conductores de alimentación de conductores de la señal puede causar tensión (con respecto a tierra) de los conductores de energía que se convenció a los conductores de la señal, mientras que la inductancia parásita formada por paralela de cable en el conducto puede causar la corriente de los conductores de energía electromagnética para inducir tensión en los conductores de la señal. El resultado es una mezcla de corriente continua y alterna en la carga de la señal. El esquema siguiente muestra cómo una AC "ruido" de origen hace "pareja" a un circuito de CC, a través de la inductancia mutua (M _callejeros ) y la capacitancia (C _perdida ) a lo largo de la longitud de los conductores. (Figura a continuación)

Stray inductancia y capacitancia de CA pareja perdida en la señal deseada DC.

Cuando las  tensiones AC se apartan de una "fuente de mezcla de ruido" con señales de CC, llevan a cabo a lo largo de cableado de la señal, los resultados suelen ser indeseables. Por esta razón, el cableado de alimentación y cableado de bajo nivel de la señal debe siempre ser enrutado a través, dedicada conducto de metal separadas, y las señales deben llevarse a cabo a través de 2 hilos "de par trenzado" cable en lugar de a través de un solo cable y conexión a tierra: (Figura a continuación )

par trenzado blindado minimiza el ruido.

La pantalla del cable a tierra - una trenza de alambre o papel de aluminio envuelto alrededor de los dos conductores aislados - los dos conductores aislados de electrostática (capacitiva) de acoplamiento mediante el bloqueo de los campos eléctricos externos, mientras que la proximidad parallal de los dos conductores efectivamente cancela cualquier electromagnética (mutuamente inductivo) de acoplamiento, ya que cualquier tensión inducida por el ruido será aproximadamente igual en magnitud y opuesta en fase a lo largo de los dos conductores, la cancelación de uno al otro en el extremo receptor para una tensión de ruido neto (diferencial) de casi cero. marcas de polaridad colocado cerca de cada parte inductiva de la longitud de la señal del conductor se muestra cómo las tensiones inducidas por etapas, de tal manera que se cancelan mutuamente.

Acoplamiento también puede ocurrir entre dos grupos de conductores que llevan señales de CA, en cuyo caso las dos señales pueden llegar a ser "mezclados" entre sí: (Figura a continuación)

Acoplamiento de las señales de corriente alterna entre conductores paralelos.

El acoplamiento es sólo un ejemplo de cómo las señales de diferentes frecuencias pueden ser mixtos. Ya se trate de CA mezclado con CC, o dos señales de CA mezcla con cada acoplamiento de otra señal, a través de la inductancia y la capacitancia parásita es generalmente accidental y no deseado. En otros casos, las señales mixtas de frecuencia son el resultado del diseño intencional o pueden ser una cualidad intrínseca de una señal. Por lo general, bastante fácil de crear fuentes mixtas de frecuencia de la señal. Tal vez la forma más fácil es conectar simplemente fuentes de tensión en serie: (Figura a continuación)

Conexión en serie de las fuentes de tensión se mezcla las señales.

Algunas redes de comunicaciones de la computadora funcionan según el principio de superposición de señales de alta frecuencia de 60 Hz de tensión a lo largo de los conductores de la línea de alimentación, con el fin de transmitir los datos informáticos a lo largo de la longitud existente de cableado de alimentación. Esta técnica se ha utilizado durante años en las redes de distribución de energía eléctrica de comunicar los datos de carga a lo largo de las líneas eléctricas de alta tensión. Ciertamente, estos son ejemplos de tensiones AC mezcla de frecuencias, en condiciones que son deliberadamente establecida.

En algunos casos, las señales mixtas de frecuencia puede ser producida por una fuente de tensión único. Tal es el caso de los micrófonos, que convierten la audiofrecuencia ondas de presión de aire en formas de onda de tensión correspondiente. La mezcla particular de las frecuencias de la señal de salida de tensión por el micrófono depende del sonido que se reproduce. Si las ondas sonoras consisten en una sola nota, puro o el tono, la forma de onda de tensión también será una onda sinusoidal de una sola frecuencia. Si la onda de sonido es un acorde o armonía otros de varias notas, la tensión resultante de forma de onda producida por el micrófono se compondrá de las frecuencias mezclados entre sí. Son muy pocos sonidos naturales consisten en vibraciones individuales, de onda sinusoidal pura, sino más bien son una mezcla de vibraciones de frecuencias diferentes a las diferentes amplitudes.

Musicales acordes son producidos por la mezcla con una frecuencia de otras frecuencias de determinados múltiplos fraccional de la primera. Sin embargo, investigando un poco más, encontramos que incluso una nota de piano solo (producida por una cuerda pulsada) consta de una sola frecuencia predominante mezclado con varias otras frecuencias, cada frecuencia-un número múltiplo entero de la (llamada primera armónicos , mientras que la primera frecuencia se denomina fundamentales ).Un ejemplo de estos términos se muestra en la tabla a continuación con una frecuencia fundamental de 1000 Hz (una cifra arbitraria elegida para este ejemplo).

Para obtener una "base" de frecuencia de 1000 Hz:

Frecuencia (Hz)
Plazo

1000
Primera armónica o fundamental

2000
2 º armónico

3000
Tercera armónica

4000
Cuarto armónico

5000
5 º armónico

6000
Sexto armónico

7000
7 º armónico

A veces el término "matiz" se utiliza para describir la frecuencia de una armónica producida por un instrumento musical. La "primera" armónico es la frecuencia del primer armónico superior a la fundamental. Si tuviéramos un instrumento de producción de toda la gama de frecuencias armónicas se muestra en el cuadro anterior, el primer sobretono sería 2000 Hz (el armónico 2 º), mientras que el segundo armónico sería 3000 Hz (la 3 ª armónica), etc Sin embargo, este aplicación del término "entonado" es específico para determinados instrumentos.

Se da la circunstancia de que algunos textos son incapaces de producir ciertos tipos de frecuencias armónicas. Por ejemplo, un instrumento hecho de un tubo que está abierta en un extremo y cerrado por el otro (como una botella, que produce un sonido cuando se sopla aire a través de la apertura) es incapaz de producir con números armónicos pares. Este instrumento creado para producir una frecuencia fundamental de 1000 Hz también producen frecuencias de 3000 Hz, 5000 Hz, 7000 Hz, etc, pero queno producen 2.000 Hz, 4000, 6000 Hz, o cualquier par de múltiples frecuencias de la fundamental. Por lo tanto, diríamos que el primer armónico (la primera frecuencia mayor que la fundamental) de tal instrumento sería 3000 Hz (la 3 ª armónica), mientras que el segundo armónico sería 5.000 Hz (el 5 º armónico), y así sucesivamente .

Una onda sinusoidal pura (una sola frecuencia), siendo totalmente carentes de armónicos, suena muy "plana" y "rasgos distintivos" para el oído humano. La mayoría de los instrumentos musicales no son capaces de producir sonidos tan sencillo. ¿Qué le da a cada instrumento de su tono distintivo es el mismo fenómeno que se da a cada persona una voz distinta: la mezcla única de formas de onda armónica con cada nota fundamental, descrito por la física del movimiento de cada objeto único la producción del sonido.

Los instrumentos de metal no poseen el mismo "contenido armónico", como instrumentos de viento, y no producen el armónico mismo contenido que los instrumentos de cuerda. La distintiva mezcla de frecuencias es lo que da un instrumento musical de su tono característico. Como cualquiera que haya tocado la guitarra le puede decir, cuerdas de acero tienen un sonido diferente de cuerdas de nylon. Además, el tono producido por una cadena de cambios de guitarra según el lugar a lo largo de su longitud es arrancado. Estas diferencias en el tono, también, son el resultado de los diferentes contenidos armónicos producidos por las diferencias en las vibraciones mecánicas de las partes de un instrumento. Todos estos instrumentos producen frecuencias armónicas (múltiplos de número entero de la frecuencia fundamental), cuando una sola nota se reproduce, pero las amplitudes relativas de las frecuencias armónicas son diferentes para los distintos instrumentos. En términos musicales, la medida del contenido armónico de un tono que se llama el timbre o color.

Los tonos musicales son aún más compleja cuando el elemento de resonancia de un instrumento es una superficie de dos dimensiones en lugar de una cadena unidimensional. Los instrumentos basados en la vibración de una cuerda (guitarra, piano, banjo, dulcimer laúd, etc) o de una columna de aire en un tubo (trompeta, flauta, clarinete, tuba, tubo de órgano, etc) tienden a producir sonidos compuesto de una sola frecuencia (el "fundamental") y una mezcla de armónicos. Los instrumentos basados en la vibración de una placa plana (tambores de acero, y algunos tipos de campanas), sin embargo, producen una gama mucho más amplia de frecuencias, no se limitan a múltiplos enteros de la fundamental. El resultado es un tono distintivo que algunas personas encuentran acústicamente ofensivo.

Como puede ver, la música ofrece un rico campo de estudio para las frecuencias mixtas y sus efectos. Las secciones posteriores de este capítulo se refieren a instrumentos musicales como fuente de formas de onda para el análisis con más detalle.

• REVISIÓN:
• Un sinusoidal forma de onda es una forma exactamente igual que una onda sinusoidal.
• Un no-sinusoidales forma de onda puede ser cualquier cosa desde una onda sinusoidal de forma distorsionada a algo completamente diferente, como una onda cuadrada.
• formas de onda mixto frecuencia se puede accidentalmente creado, creado a propósito, o simplemente existe por necesidad. La mayoría de los tonos musicales, por ejemplo, no se componen de un seno de una sola frecuencia de onda, pero se mezcla rica de diferentes frecuencias.
• Cuando múltiples formas de onda sinusoidal se mezclan (como suele ocurrir en la música), el más bajo de frecuencia de onda sinusoidal se llama fundamentales , y el otro seno-ondas cuyas frecuencias son múltiplos enteros de números de la onda fundamental se llaman armónicos .
• Un armónico es una armónica producida por un dispositivo en particular. La "primera" insinuación es la primera frecuencia mayor que la fundamental, mientras que el "segundo" armónicos es la mayor frecuencia siguiente producido. matices sucesivos puede o no corresponder a los armónicos adicionales, en función del dispositivo producir las frecuencias mixtas. Algunos dispositivos y sistemas no permiten el establecimiento de ciertos armónicos, y por lo que sus matices sólo incluyen algunas (no todas) de las frecuencias armónicas.
  
  
  http://electronics-electrical-engineering.blogspot.com/2008/09/chapter-6reference-index.html