( Informe de laboratorio
Mezclado de sealesINSTITUTO TECNOLOGICO METROPOLITANO
MEDELLIN
2013 Juan Jos Prez [email protected]
Nombres y Apellidos Integrante2 [email protected] y
Apellidos Integrante3 [email protected] (Arial 11)
Resumen
En este documento se muestran los resultados obtenidos en la
aplicacin prctica de la mezcla de seales analgicas mediante el uso
de generador de seales, osciloscopio y circuitos sumadores con
amplificadores operacionales con el fin de mezclar diferentes tipos
de seales entre si, adems de comprobar la teora de series de
Fourier para generar formas de onda triangular y diente de sierra a
partir de seales senoidales.
Abstract
This document shows the results obtained in a practical
application of signal mixing using the proper devices to achieve
it; oscilloscope, signal generator, operational amplifiers
circuits. The goal of this was to mix different types of signal
among them and, in addition, to check the Fourier series theory to
generate triangle and sawtooth waves from sine waves.
Palabras Claves: mezclado, onda, senoidal, triangular, diente de
sierra, Fourier, amplificador operacional
Keywords: mixing, wave, sine, triangular, sawtooth, Fourier,
operational amplifier.
1. Introduccin
El mezclado de seales es un proceso de gran importancia para la
electrnica y las telecomunicaciones, mediante el se puede enviar
varias seales de informacin a travs de una sola o modular seales
para facilitar su transmisin.
2. Desarrollo
2.1 Conceptos bsicos.
Decibel: Unidad logartmica que indica la relacin entre una
magnitud y un nivel de referencia. Este permite representar nmeros
muy grandes o muy pequeos facilitando los clculos para aplicaciones
electrnicas, acsticas y de control.
Armnicos: estos son componentes de frecuencia, de una onda,
mltiplos enteros de la frecuencia fundamental. Tienen la propiedad
de ser peridicos por lo que la suma de armnicos da como resultado
una seal peridica.
Graficas espectrales: estas permiten ver el comportamiento de
una seal en el dominio de la frecuencia.Onda triangular.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Triangle-td_and_fd.png
Seal Cuadrada
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:SquareWave.gifSeal Diente
de sierra
2.2 Tipos de seales y sus aplicaciones.
Seal cuadrada:Es una onda que alterna su valor entre dos valores
extremos y cuyo contenido espectral se compone exclusivamente de
armnicos impares (f, 3f, 5f, etc.). Pueden ser encontradas en
circuitos digitales y de conmutacin, generadas por dispositivos
lgicos binarios. Se utilizan como referencias de tiempo o " Seales
de reloj", ya que sus transiciones son adecuadas para la activacin
sincrnica de circuitos lgicos a intervalos determinados con
precisin. En el mbito musical se utilizan como base para
instrumentos de viento usando sntesis sustractiva debido a su
sonido hueco. Adems, el efecto de distorsin utilizada en las
guitarras elctricas genera clips en las regiones ms externas de la
forma de onda, provocando que se asemejan cada vez ms a una onda
cuadrada entre ms distorsin se aplica.Seal triangular:
Se trata de un tipo de seal peridica que muestra unas
velocidades constantemente de subida y bajada. Generalmente el
tiempo que dura para subir y para bajar es igual. Estas ondas
poseen un contenido armnico bajo; es por ello que es muy similar a
las ondas senoidalesPuede ser usada para probar la linealidad de un
sistema o como onda base para la produccin de un PWM. Tambin, a
menudo, es usada en la sntesis de sonido ya que su timbre es menos
spero debido a que la amplitud de los armnicos superiores decae ms
rpido.Diente de Sierra:La Onda de diente de sierra es un tipo de
onda no sinusoidal. Su nombre proviene de la semejanza de su grfica
a los dientes de una sierra (o serrucho).Lo convencional de este
tipo de onda es que se eleve ascendentemente y caiga bruscamente.
No obstante, tambin existen ondas que descienden lentamente y luego
suben rpidamente. Este ltimo tipo es llamado "onda de sierra
invertida" o "sierra invertida". Como en las seales de audio, ambas
suenan idnticamente.Esta onda tiene la misma fase que la funcin
seno.Una onda de diente de sierra es spera y limpia, y su espectro
contiene tanto armnicos pares como impares de la frecuencia
fundamental. Dado que contiene todos los enteros armnicos, sta es
una de las mejores ondas para usarse en sintetizadores musicales,
particularmente para instrumentos como violines y violonchelos,
usando sntesis substractiva.
Una de sus aplicaciones ms conocidas se da en la msica, aplicada
en los sintetizadores analgicos Virtuales de msica generar, se
utiliza para replicar los instrumentos de cuerda. En los
osciloscopios se utiliza esta forma de onda para su deflexin
horizontal. Adems, debido a sus fuertes propiedades
electromagnticas, esta onda se puede utilizar para manipular pxeles
en las pantallas de CRT.2.3 Series de Fourier.
Las series de Fourier permiten describir las seales peridicas y
continuas a trazos a travs de su descomposicin en sumas infinitas
de seales senoidales ms simples que permite a su vez analizar sus
componentes armnicas de frecuencia.Diente de sierra.
Onda triangular
2.4 Diagrama de pines amplificador operacional usado en la
prctica.
TL084
LM741
3. Procedimiento prctica
3.1 Ajustar la frecuencia del generador de seales para
visualizar en el Osciloscopio una seal senoidal de 55KHz, y 1.0 Vp
colocando la salida en alta Impedancia. Colocar el osciloscopio en
espectro con ventana Haming y medir la Potencia en dB de la
seal.
3.2Montar el siguiente circuito sumador
las resistencias R1, R2 y R4 son de 4.7k o 10k. Sin tener
resistencia R3 puesto que
solo se sumarn 2 seales por V1 y V2.Al ser las resistencias del
mismo valor la ganancia de la configuracin es de 1.
Colocar en V1 una seal senoidal de 2Vpp y en V2 una seal
senoidal separada 10kHz respecto al anterior y de 2Vpp. Tome la
grafica, Vpp y Frecuencia de la seal de salida
Aqu se puede apreciar como el sumador mezcla las dos seales.
Cambiar V2 por una seal cuadrada y tome la grafica y Vpp y
frecuencia de salida.
Cambiar V2 por una seal Triangular y tome la grafica y Vpp y
frecuencia de salida.
Cambiar V1 a triangular y V2 a cuadrada y tome los mismos
resultados.
5.3. Monte el siguiente circuito para comprobar la serie de
Fourier el cual lo debe realizar como mnimo con 4 seales asi:
Obtenga la seal triangular y la seal diente de cierra o si
quiere cambie la diente de sierra por cuadrada y anote resultados
de Vpp y frecuencia obtenida. Adems visualice la seal en el
espectro con el osciloscopio e indique que valores se obtienen de
estas.
Seal diente de sierra.
A partir de la serie de Fourier se puede obtener los valores de
amplitud y frecuencia necesarios para cada una de las seales que
componen la onda.
Y se descomponen en:
y=1/2-sin(t)/pi
y=1/2-sin(2*t)/(2*pi);
y=1/2-sin(3*t)/(3*pi);
y=1/2-sin(4*t)/(4*pi);
y=1/2-sin(t)/pi-sin(2*t)/(2*pi)-sin(3*t)/(3*pi)-sin(4*t)/(4*pi);
y=0.636 vvp=1.27
y=0.318 vvp=0.636
y=0.106vvp=0.212
y=0.0265vvp=0.053Usando estos valores para las seales senoidales
de entrada se obtiene esta forma de onda a la salida del
circuito.
Se puede observar que la forma de onda no es perfecta y an
difiere de la terica pero eso se explica debido a la utilizacin de
solo 4 seales de entrada (armnicos) si se insertara ms seales en la
entrada la forma de onda se asemejara mucho mas a la terica.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/82/Sawtooth-td_and_fd.png
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/82/Sawtooth-td_and_fd.png