180 likes | 258 Views
Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu. Orbis pictus 21. století. Ostatní měřící generátory II. OB21-OP-EL-ELKM-JANC-M-3-022. Generátory náhodných a pseudonáhodných napět í.
E N D
Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu Orbis pictus 21. století
Ostatní měřící generátory II. OB21-OP-EL-ELKM-JANC-M-3-022
Generátory náhodných a pseudonáhodných napětí • Napětí náhodného průběhu v čase bývá označováno za šumové. Proto také měřicí generátory náhodného popř. i pseudonáhodného napětí nesou často stejné označení. • Od těchto generátorů se požaduje, aby poskytovaly napětí se spektrální hustotou konstantní v kmitočtovém rozsahu, pro který jsou určeny (tzv. bílý šum). • V měřicí technice se používá šumové napětí s rozdělením přibližně normálním (Gaussovým) nebo alternativním (tzv. binární).
Generátory normálního šumu • Generátory náhodného napětí s konstantní spektrální hustotou a s přibližně normálním rozdělením s nulovou střední hodnotou a konstantním rozptylem jsou několikerého druhu. • V úvahu může přicházet tepelný šumový generátor dodávající šum tepelného původu, jehož zdrojem je rezistor nebo vodič. • Pro vyšší kmitočty se dá použít diodový šumový generátor (obr. 1). Vlastním zdrojem šumu je v něm šumová dioda. Je to speciální vakuová dioda pracující v oblasti nasycení, ve které je šum vyvolán výstřelovým jevem.
Generátory normálního šumu Obr.1 Schéma zapojení diodového šumového generátoru
Generátory normálního šumu • Pro velmi vysoké kmitočty je možné použít výbojkový šumový generátor. • Zdrojem šumu je speciální nízkotlaká výbojka zamontovaná do vedení pro příslušnou kmitočtovou oblast, např. do vlnovodu (obr.2). • Velikost šumu vydávaného výbojem ve výbojce závisí hlavně na náplni výbojky, kterou bývá často argon. • Kmitočtový rozsah je dán konstrukčním provedením.
Generátory normálního šumu Obr. 2 Výbojkový šumový generátor
Generátory normálního šumu • Dosud připomenuté šumové generátory jsou použitelné jen na vyšších kmitočtech. • Generátor šumu pro nižší kmitočty bývá založen na transpozici kmitočtů (obr. 3). • Vysokofrekvenční šum se spektrální hustotou konstantní kolem určitého kmitočtu se směšuje s harmonickým signálem téhož kmitočtu a pomocí dolní propusti se z produktů směšování ponechají jen složky o rozdílových kmitočtech. • Tak se získá šum se spektrální hustotou konstantní v oblasti velmi nízkých a nízkých, popř. i obrazových kmitočtů.
Generátory normálního šumu Obr. 3 Blokové schéma šumového generátoru pro nižší kmitočty
Generátory normálního šumu • Šum poskytovaný uvedenými šumovými generátory má rozdělení přibližně normální a spektrální hustotu konstantní v poměrně širokém pásmu kmitočtů. • Pokud by se z těchto vlastností slevilo, dal by se šumový generátor vytvořit i jednodušším způsobem.
Generátory binárního šumu • Názvem binární (dvouhodnotové) napětí se rozumí napětí s alternativním rozdělením, tj. napětí, které může nabývat jen dvou hodnot. • U náhodného binárního napětí dochází k přechodu z jedné hodnoty na druhou náhodně a obě hodnoty mají stejnou pravděpodobnost výskytu.
Generátory binárního šumu • Náhodné binární napětí může být: • asynchronní (přechody nezávisejí na jiném napětí), • synchronní (k přechodům může docházet jen v okamžicích určených periodickými taktovacími impulsy - hodinovými impulsy).
Generátory binárního šumu • Binární šum se dá vytvářet různým způsobem. • Tak např. generátor náhodného binárního šumu může být založen na odvození asynchronního náhodného binárního napětí pomocí analogového komparátoru z náhodného napětí s přibližně normálním rozdělením při jeho průchodech nulou. • Asynchronní náhodné binární napětí se na synchronní převede pomocí klopného obvodu taktovaného hodinovými impulsy.
Generátory binárního šumu Obr. 4 Princip zapojení generátoru pseudonáhodného binárního šumu
Generátory binárního šumu • Ryze náhodný binární šum je možné nahradit binárním šumem pseudonáhodným, který má obdobné vlastnosti, avšak vytváří se snadno deterministicky. • Generátorpseudonáhodného binárního šumu obsahuje posuvný registr s tzv. lineární zpětnou vazbou taktovaný hodinovými impulsy (obr.4). • Lineární zpětnou vazbou se zde rozumí odvození vstupního napětí posuvného registru pomocí logického obvodu součtu mod 2 z výstupního napětí posledního klopného obvodu a nejméně jednoho jiného klopného obvodu tohoto registru.
Generátory binárního šumu • Výstupy z posuvného registru pro zpětnou vazbu se musí vybrat tak, aby se dosáhlo toho, že registr bude procházet všemi rozdílnými stavy s výjimkou samých nul; perioda výstupního napětí pak má maximální možnou délku. • Ve skutečných generátorech se však používá posuvný registr větší délky (nejméně desetibitový), aby perioda výstupního napětí nebyla kratší než doba aplikace. • Pseudonáhodný šum má vlastnosti blížící se vlastnostem náhodného šumu.
Děkuji za pozornost Ing. Ladislav Jančařík
Literatura • E. Vitejček a V. Hos: Elektrické měření, SNTL Praha 1979 • V. Fajt a kol.: Elektrická měření, SNTL Praha 1987 • L. Bejček a kol.: Měření v elektrotechnice, FEKT VUT Brno 2003