Stap 4: Differentiator
Als u helemaal vertrouwd met calculus bent, weet je hoe om te onderscheiden van een vergelijking. Als u wil/moet sommige meer instructie, check out deze site uit het Verenigd Koninkrijk. Kortom, we willen weten de snelheid van verandering, of helling, van een functie op elk één gegeven punt. Als we kijken naar de grafiek voor de functie y = x, zien we dat er een rechte lijn onder een hoek van 45 graden, oprijzen van links naar rechts. Het feit dat het rechte vertelt ons dat de helling constant, met een waarde van 1, op elk punt op die regel is. Dus, de grafiek van y = 1 is de afgeleide van y = x.
Elektronische signalen kunnen worden toegewezen op een grafiek als functies. Dat is alle oscilloscopen doen. Met behulp van een differentiator circuit (afbeelding 1), vinden we de helling van een elektronisch signaal op een bepaald punt in de tijd. Dit is hoe FM-signalen worden omgezet in AM signalen in uw radio zodat de frequentiemodulatie vervoerder kan worden gefilterd en de gegevens (muziek) kan worden opgehaald. Zie dit Instructable voor meer daarover.
De frequentie die we inbreng in de differentiator is eigenlijk niet super kritisch. Er zullen enkele demping op zowel hoge als lage frequenties, maar ik heb het beste antwoord gekregen van het circuit, wanneer ik overeenkomen met de inbreng van de frequentie op de R/C combo volgens de vergelijking die we hebben gezien, namelijk f = 1 / (2π * R * C) waar f is de frequentie. Het is echter gemakkelijker om te onderscheiden eerst en vervolgens compensatie voor enig verlies dat met een versterker later. Voor dit voorbeeld gebruiken we een weerstand van 10kΩ en een 1nF keramische schijf condensator. Hebben een handige 47kΩ-weerstand.
Bouwen: Stroom als voor aansluiten. Plaats de 10kΩ weerstand over de pinnen 2 en 6. Sluit één kant van de condensator naar pin 2 en de andere aan op de ingang. Pin 3 verbindt met GND. Pin 6 is uw output. (Afbeelding 2)
Afbeelding 3 toont een sinusgolf input op 16kHz (rood) en een perfecte cosinus wave-uitvoer (blauw), die gewoon een sinusgolf fase verschoven door de 90 graden is. Als u bekend met calculus bent, weet u dat de afgeleide van de sinus-functie de cosinus-functie is. (Ja, ik weet dat de afbeelding toont een sinus in en omgekeerde cosinus uit. Vergeet niet dat wij de sinusgolf met de input zijn omkeren en dat de afgeleide van een omgekeerde sinusgolf... een omgekeerde cosinus is)
Afbeelding 4 toont een driehoek golf input. Aangezien de helling constant is, is de output constant, alleen het wijzigen van polariteit als de helling wijzigingen polariteit. Ik overgestapt van R1 met de 47kΩ en de 10kΩ weerstand te verplaatst tussen de input en de 1nF condensator. Vervolgens gebruikte ik een golfvorm van de driehoek 5kHz.
Afbeelding 5 toont hoe de differentiator verandert een FM-signaal een AM-signaal. Wanneer de ingang een hogere frequentie heeft, de uitvoer heeft een hoge amplitude, en wanneer de ingangsfrequentie laag is, dus is de amplitude van de uitvoer. U ziet ook hoe de output is fase verschoven van de input die 90 graden weer. De input hier is een draaggolffrequentie 2kHz met een 200Hz modulatie frequentie en amplitude van 2V index van 50%. Het circuit is dezelfde als die voor de ingang van de Golf driehoek.
Één nadeel van differentiators is dat ze hebben de neiging om het doorgeven van lawaai van de input via naar de output, en ook unstable bij hoge frequenties, zijn zodat sommige filters altijd leuk om te hebben op hand in uw circuit na de differentiator zijn aan het signaal versterken. Alleen de filters als u wilt filteren op de frequentie van het geluid af te stemmen.
