模拟波形生成和分析

从心电图监测模拟波形

我们想把数字脉冲和模拟海浪属于完全不同的电子产品设计的领域,但这不是真的。当你开始研究滤波器的影响,放大器,和组件在数字信号带宽,你开始意识到他们的连接与模拟世界。有许多应用程序涉及数字脉冲和模拟信号之间的转换,你会需要构建这些应用程序提供所需的变换电路。

虽然我们不能列出所有不同的应用程序为每个模拟波形,我们可以告诉你如何强大的电路模拟器可以帮助你加快分析电路驱动时不同的模拟波形。如果你需要直接在PCB不同波形之间的转换,您可以创建简单但有效的电路,提供你所需要的转换没有合并多个波形发生器ICs。此外,您将节省成本与不使用波形生成的新组件。

数字和模拟波形生成之间的联系

擅长数学电路设计师可能是熟悉的傅里叶级数。对于那些没有,我们会给一个非常简短的审查。简而言之,傅里叶级数背后的中心思想是,与任何形状都可以由一个振荡信号混合一系列谐波正弦和余弦。每个正弦和余弦函数的频率是基频的整数倍数。如果你把这些频率的混合物,可以生成一个数字脉冲。

注意,还有其他系列的扩展,可以用来表示任何其他函数。你可以使用任何一组标准正交基函数来创建任何其他函数的级数展开。勒让德多项式,一些例子包括贝塞尔函数加权埃尔米特多项式和其他组函数解决Sturm-Liouville问题(包括正弦曲线)。

在现实中,所需要的频率数完全代表一个数字脉冲是无限的,操作系统显然是不切实际的人工饲料多个正弦和余弦波的混合生成流数字脉冲。然而,还有其他的方法,利用谐波发生(即产生一连串的数字脉冲。,一个方波)。作为一个例子,非线性饱和和迟滞比较器或放大器背靠背或整流二极管,可以用来转换从正弦平方波,反之亦然,分别。

这些简单的转换电路在电路板级可以直接实现没有使用多个集成电路,可以节省一些空间和成本。复杂,任意波形更难以生成和可能需要两个或两个以上的混合模拟波形。这可能需要使用向上/向下转换和宽带混合器提供所需的模拟波形,同时避免信号畸变的输入和输出信号。

这个放大器基本波形转换

分析模拟波形的电路

任何分析可以使用方波和正弦波驱动也可以用来检查电路模拟波形生成和转换。您可以很容易地应用数字脉冲或正弦流源模拟波形生成或转换电路和测量的电流/电压各部分电路。这允许您看到数字或模拟波形转换电路在遍历。当你使用正确的SPICE-based模拟器,其中包括一个强大的UI,您可以创建任意模拟波形通过跟踪电压或电流水平在一个图表和应用相同的技术。

一个重要的参数测量是一个模拟波形处理电路的带宽。注意,带宽的线性和非线性机制可以是不同饱和度和电路中各个组件的带宽。应用一个频率扫描适用于线性范围,将给你一个准确的带宽线性形式的波德图。然而,检查发生在非线性机制更为复杂,尤其是在任意模拟波形。

这就是它有助于看使用傅里叶分析不同模拟波形之间的转换。因为可以实现波形生成和转换非线性和/或滞后的元素,它通常需要同时考虑多个频率成分,很难确定这些电路的行为与非线性分析技术(例如,小信号分析结合频率扫描)。请注意,转移函数大多数工程师理解都不适用分析波形生成和转换电路操作在非线性政权转移函数没有定义的输入信号电平。

所涉及的数学构造非线性传递函数是相当复杂,超出了本文的范围。不过,您可以使用香料仿真结果来创建一个可视化的非线性传递函数。应用傅里叶变换的输入和输出信号提供了一个简单的方法来检查饱和效应和磁滞在模拟电路在不同频率和输入水平。如果你遍历不同的频率和电压水平,可以构造一个非线性传递函数的电路和可视化的三维图。这允许您查看带宽的变化与不同的输入电压水平。这是特别重要的在处理功率放大器在射频信号链这些放大器通常运行接近饱和。

谐波发生正弦波转换为方波。中央是输入模拟峰值频率。转换电路生成边带谐波。

这些模拟很重要,从设计的角度来看,测量角度。从模拟结果帮助设计,可以遍历不同的组件值当微调你的电路。你还可以比较模拟结果与测量值,这可以帮助你检查不同的电路中的信号完整性问题。

无论什么类型的模拟波形操纵电路构建,你需要正确的电路设计和分析工具在创建你的PCB布局。OrCAD PSpice软件模拟器从节奏包括分析工具,将数据直接从你的电路图,并确定你最的行为复杂PCB设计。

如果你想了解更多关于节奏的解决方案给你,跟我们和我们的专家团队。