Circuitos electrónicos - Señales
UN Signalpuede entenderse como "una representación que proporciona alguna información sobre los datos presentes en la fuente a partir de la cual se producen". Esto suele variar en el tiempo. Por tanto, una señal puede ser unasource of energy which transmits some information. Esto se puede representar fácilmente en un gráfico.
Ejemplos
- Una alarma da una señal de que es hora.
- Un silbido de cocina confirma que la comida está cocida.
- Una luz roja señala algún peligro.
- Un semáforo indica su movimiento.
- Suena un teléfono para indicarle una llamada.
Una señal puede ser de cualquier tipo que transmita alguna información. Esta señal producida por un equipo electrónico, se denomina comoElectronic Signal o Electrical Signal. Generalmente son variantes de tiempo.
Tipos de señales
Las señales pueden clasificarse como analógicas o digitales, según sus características. Las señales analógicas y digitales se pueden clasificar adicionalmente, como se muestra en la siguiente imagen.
Señal analoga
Una señal continua variable en el tiempo, que representa una cantidad variable en el tiempo, puede denominarse Analog Signal. Esta señal sigue variando con respecto al tiempo, según los valores instantáneos de la magnitud que la representa.
Señal digital
Una señal que es discrete en la naturaleza o que es non-continuous en forma se puede denominar como Digital signal. Esta señal tiene valores individuales, denotados por separado, que no se basan en valores anteriores, como si se derivaran en ese instante particular de tiempo.
Señal periódica y señal aperiódica
Cualquier señal analógica o digital, que repite su patrón durante un período de tiempo, se denomina como Periodic Signal. Esta señal tiene su patrón continuo repetidamente y es fácil de asumir o calcular.
Cualquier señal analógica o digital, que no repite su patrón durante un período de tiempo, se denomina como Aperiodic Signal. Esta señal tiene su patrón continuo pero el patrón no se repite y no es tan fácil de asumir o calcular.
Señales y notaciones
Entre el Periodic Signals, las señales más comúnmente utilizadas son onda sinusoidal, onda coseno, forma de onda triangular, onda cuadrada, onda rectangular, forma de onda de diente de sierra, forma de onda de pulso o tren de pulso, etc. Echemos un vistazo a esas formas de onda.
Señal de paso de unidad
La señal de paso unitario tiene el valor de una unidad desde su origen hasta una unidad en el eje X. Esto se usa principalmente como señal de prueba. La imagen de la señal de paso unitario se muestra a continuación.
La función de paso unitario se denota por $ u \ left (t \ right) $. Se define como:
$$ u \ left (t \ right) = \ left \ {\ begin {matrix} 1 & t \ geq 0 \\ 0 & t <0 \ end {matrix} \ right. $$
Señal de impulso de la unidad
La señal de impulso unitario tiene el valor de una unidad en su origen. Su área es una unidad. La imagen de la señal de impulso unitario se muestra a continuación.
La función de impulso unitario se denota por ẟ(t). Se define como
$$ \ delta \ left (t \ right) = \ left \ {\ begin {matrix} \ infty \: \: if \: \: t = 0 \\ 0 \: \: if \: \: t \ neq 0 \ end {matriz} \ right. $$
$$ \ int _ {- \ infty} ^ {\ infty} \ delta \ left (t \ right) d \ left (t \ right) = 1 $$
$$ \ int _ {- \ infty} ^ {t} \ delta \ left (t \ right) d \ left (t \ right) = u \ left (t \ right) $$
$$ \ delta \ left (t \ right) = \ frac {du \ left (t \ right)} {d \ left (t \ right)} $$
Señal de rampa de unidad
La señal de rampa unitaria tiene su valor aumentando exponencialmente desde su origen. La imagen de la señal de rampa de la unidad se muestra a continuación.
La función de rampa unitaria se denota por u(t). Se define como:
$$ \ int_ {0} ^ {t} u \ left (t \ right) d \ left (t \ right) = \ int_ {0} ^ {t} 1 dt = t = r \ left (t \ right) $$
$$ u \ left (t \ right) = \ frac {dr \ left (t \ right)} {dt} $$
Unidad de señal parabólica
La señal parabólica unitaria tiene su valor alterando como una parábola en su origen. La imagen de la señal parabólica unitaria se muestra a continuación.
La función parabólica unitaria se denota por $ u \ left (t \ right) $. Se define como:
$$ \ int_ {0} ^ {t} \ int_ {0} ^ {t} u \ left (t \ right) dtdt = \ int_ {0} ^ {t} r \ left (t \ right) dt = \ int_ {0} ^ {t} t.dt = \ frac {t ^ {2}} {2} dt = x \ left (t \ right) $$
$$ r \ left (t \ right) = \ frac {dx \ left (t \ right)} {dt} $$
$$ u \ left (t \ right) = \ frac {d ^ {2} x \ left (t \ right)} {dt ^ {2}} $$
Función Signum
La función Signum tiene su valor distribuido equitativamente en los planos positivo y negativo desde su origen. La imagen de la función Signum se muestra a continuación.
La función Signum se denota por sgn(t). Se define como
$$ sgn \ left (t \ right) = \ left \ {\ begin {matrix} 1 \: \: para \: \: t \ geq 0 \\ - 1 \: \: para \: \: t <0 \ end {matriz} \ right. $$
$$ sgn \ left (t \ right) = 2u \ left (t \ right) -1 $$
Señal exponencial
La señal exponencial tiene su valor que varía exponencialmente desde su origen. La función exponencial tiene la forma de:
$$ x \ left (t \ right) = e ^ {\ alpha t} $$
La forma de exponencial se puede definir mediante $ \ alpha $. Esta función se puede entender en 3 casos
Case 1 -
Si $ \ alpha = 0 \ rightarrow x \ left (t \ right) = e ^ {0} = 1 $
Case 2 -
Si $ \ alpha <0 $ entonces $ x \ left (t \ right) = e ^ {\ alpha t} $ donde $ \ alpha $ es negativo. Esta forma se llamadecaying exponential.
Case 3 -
Si $ \ alpha> 0 $ entonces $ x \ left (t \ right) = e ^ {\ alpha t} $ donde $ \ alpha $ es positivo. Esta forma se llamaraising exponential.
Señal rectangular
La señal rectangular tiene su valor distribuido en forma rectangular en ambos planos positivo y negativo desde su origen. La imagen de la señal rectangular se muestra a continuación.
La función rectangular se denota por $ x \ left (t \ right) $. Se define como
$$ x \ left (t \ right) = A \: rect \ left [\ frac {t} {T} \ right] $$
Señal triangular
La señal rectangular tiene su valor distribuido en forma triangular tanto en planos positivos como negativos desde su origen. La imagen de la señal triangular se muestra a continuación.
La función triangular se denota por $ x \ left (t \ right) $. Se define como
$$ x \ left (t \ right) = A \ left [1- \ frac {\ left | t \ right |} {T} \ right] $$
Señal sinusoidal
La señal Sinusoidal tiene su valor que varía sinusoidalmente desde su origen. La imagen de la señal sinusoidal se muestra a continuación.
La función sinusoidal se denota por x (t). Se define como:
$$ x \ left (t \ right) = A \ cos \ left (w_ {0} t \ pm \ phi \ right) $$
o
$$ x \ left (t \ right) = A sin \ left (w_ {0} t \ pm \ phi \ right) $$
Donde $ T_ {0} = \ frac {2 \ pi} {w_ {0}} $
Función Sinc
La señal Sinc tiene su valor que varía de acuerdo con una relación particular como en la ecuación dada a continuación. Tiene su valor máximo en el origen y va disminuyendo a medida que se aleja. La imagen de una señal de función Sinc se muestra a continuación.
La función Sinc se denota por sinc(t). Se define como:
$$ sinc \ left (t \ right) = \ frac {sin \ left (\ pi t \ right)} {\ pi t} $$
Entonces, estas son las diferentes señales que encontramos principalmente en el campo de la Electrónica y las Comunicaciones. Cada señal se puede definir en una ecuación matemática para facilitar el análisis de la señal.
Cada señal tiene una forma de onda particular, como se mencionó anteriormente. La forma de la onda puede alterar el contenido presente en la señal. De todos modos, es la decisión que debe tomar el ingeniero de diseño si se modifica una onda o no para un circuito en particular. Pero, para alterar la forma de la onda, existen pocas técnicas que se discutirán en unidades posteriores.