Программная генерация синусоидального сигнала

АМ-модуляторы

Для реализации амплитудной модуляции используют специальные схемы модуляторов. Одна из таких схем приведена на рисунке 2.6

Рис.2.5. Амплитудный модулятор сигнала

Представленный на рисунке 2.5 амплитудный модулятор, имеющий хорошую линейность, теоретически может работать при частоте модулирующего сигнала, равной частоте несущей. Транзистор VT1 разделяет модулирующее входное напряжение на два противофазных разнополярных сигнала. Выключатели на транзисторах VT2 и VT3 пропускают соответственно положительные и отрицательные полупериоды прямоугольной несущей. Прерванные модулированные сигналы (точки С и D) суммируются при помощи резисторов R5 и R6. Также промышленность выпускает специализированные микросхемы, в которых реализованы функции амплитудных модуляторов.

В современной аппаратуре электростимуляции, основанной на микропроцессорной технике, чаще используется программная генерация различных сигналов. Это позволяет изменять параметры сигнала в процессе работы, а также возможность генерировать множество различных сигналов с различными видами модуляции.

Программная генерация заключается в создании массива данных, который при выдаче его через ЦАП будет представлять собой сигнал с заданными параметрами. Ниже приводится расчет массива данных синусоидального сигнала со следующими параметрами:

частота f - 2000 Гц, длительность сигнала (Т1) - 2 с.,

частота дискретизации fd - 48000 Гц, разрядность ЦАП - 16 бит.

Рассчитаем длину массива: L=T1* fd=96000 элементов

Формула расчета элементов массива для синусоидальных колебаний выглядит следующим образом:

X_i=sin (i(2πf/f_d)), (2)

где i – порядковый номер элемента массива, X_i – значение i-го элемента массива, f – частота колебаний, f_d – частота дискретизации.

Так как разрядность выходного ЦАП будет составлять 16 бит, то максимально возможные числа на выходе ЦАПа будут: 2^(16-1) – 1 =32767 (положительное) и -32768 (отрицательное)

Максимальная амплитуда рассчитанного по формуле (2) синусоидального сигнала изменяется от -1 до 1. Следовательно, для того, чтобы уровень сигнала соответствовал выходному уровню ЦАПа, необходимо увеличить амплитуду до максимального значения:

X:=X*(2^(16-1) – 1), (3)

Далее следует округлить полученные числа до целых значений, сделать экспорт полученных данных в нужный формат.

В среде MathCad расчет выглядит следующим образом:

Меню экспортирования данных вызывается нажатием правой кнопки мыши при выделении элемента массива данных.

Часто при синтезе сложных сигналов (например, при сложении нескольких гармоник) заранее неизвестна максимальная амплитуда сигнала. Тогда поступают следующим образом: из всего массива данных находят максимальный (минимальный) элемент. Затем рассчитывают коэффициент масштабирования по следующей формуле:

К=(MAX_цап – 1) / X_max, (4)

Где MAX_цап – максимально возможное число, преобразовываемое ЦАП-ом, X_max – абсолютное значение (модуль) максимального (минимального) элемента массива полученных данных. Значение каждого элемента массива умножается на полученный коэффициент и затем округляется.

Дата добавления: 2015-04-30