Circuito LCR con entrada de onda cuadrada: ¿Por qué la salida toma una amplitud decreciente a través de cada ciclo?

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Comprendo que una onda cuadrada estará formada por una suma de ondas sinusoidales en la forma $$ \ frac {1} {n} sin (nf_0) $$

Entonces, cuando una onda cuadrada se ingresa a un circuito LCR diseñado para ser un filtro de paso de banda, atenuará las señales a ambos lados de la frecuencia de resonancia, por ejemplo, $$ f_0 = 5000 Hz $$

Las señales distintas al 5º armónico se filtrarán (con elementos del 3º y 7º que se emitirán, ya que no es un filtro de paso de banda perfecto).

Sin embargo, no entiendo la forma de onda de salida.

¿Entonces debería haber 5 picos entre cada ciclo de la onda cuadrada, verdad? Debido a que es el quinto armónico. Eso es todo lo que entiendo, y estoy realmente luchando por encontrar buenas fuentes que analicen la entrada de onda cuadrada a los filtros de paso de banda sintonizados.

La salida que tengo tiene los 5 picos entre un ciclo de la onda cuadrada. Cuando la onda cuadrada es alta, el primer pico de la salida está en la amplitud máxima, que luego disminuye hasta que la onda cuadrada cambia a baja, una vez que cambia a baja, la salida aumentará en amplitud (pero menos que el primer pico) y luego volverá a disminuir hasta la onda cuadrada vuelve a ser alta y el ciclo se repite.

¿Cuál es la causa de la disminución de las amplitudes de la salida y la relación entre el aumento de la amplitud cuando la onda cuadrada cambia de alta a baja?

editar: El LCR está en serie.

editar: la escala en el canal 1 es 2V, tuvo que cambiar el tamaño para disminuir el tamaño del archivo a < 2MB

    
pregunta Maitiu

4 respuestas

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Su resonador LCR tiene pérdidas, por lo que es una onda sinusoidal en descomposición a 5 MHz.
Antes de que caiga a cero, se vuelve a excitar con el borde negativo de su onda cuadrada de 1 MHz. Luego, vuelve a excitarte con el siguiente borde positivo de tu onda cuadrada de 1 MHz ... y así sucesivamente.
Si desea ver más de la envoltura en descomposición exponencial, intente cambiar la frecuencia de su generador a 714.3 kHz para que pueda seleccionar el séptimo armónico. O prueba 555555 Hz para ver el noveno armónico. Por supuesto, estas serán de menor amplitud, ya que la energía de excitación para cada armónico es menor.
Tenga en cuenta que la pantalla de frecuencia de su osciloscopio es incorrecta. Es una onda difícil de medir debido a su forma compleja, por lo que tal vez el error de frecuencia sea comprensible. El contenido de frecuencia es exactamente cinco veces su frecuencia de origen.

    
respondido por el glen_geek
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No es solo la tercera y la séptima la filtración, sino también la fundamental en la quinta parte de la frecuencia de salida, está atenuada, pero está ahí.

Al observar la rapidez con la que decae la amplitud del 5º armónico, tiene una red de filtro Q bastante baja, las redes Q más altas sonarán durante más tiempo y tienen un ancho de banda 3dB más estrecho (una de las definiciones de factor Q es la relación de frecuencia central al ancho de banda 3dB).

Para un experimento interesante, intente diseñar un BPF Q más alto, ¿qué sucede con la forma de onda? Baja Q, otra vez lo que pasa ...

    
respondido por el Dan Mills
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Si, en lugar de una onda cuadrada, aplicó un cambio de paso, ¿le sorprendería ver una onda sinusoidal decreciente en la salida?

Entonces, ¿cómo puede un simple circuito resonante en serie predecir el futuro? en el momento en que comienza la onda cuadrada, el LCR produce una onda sinuosa decadente hasta que la onda cuadrada cambia la polaridad y reinicia el LCR para producir una nueva forma de onda sinusoidal decreciente.

Debería esto sorprenderte si solo lo piensas un poco.

    
respondido por el Andy aka
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Aquí está la acumulación prevista, se muestra con Signal Wave Explorer; el circuito LRC es uno de los 13 incorporados: busque en "ejemplos", seleccione el "timbre de la sonda de alcance". [las capturas de pantalla 4ª y 5ª ilustran la configuración exacta de 100 & 700MHz] Esta primera pantalla muestra la respuesta de "impulso", con (1) impulsos de entrada de 100MHz, (2) entrada FFT magnitud (3) entrada de la fase FFT (4) magnitud FFT del sistema (5) sistema de fase FFT (6) magnitud FFT de salida (7) salida de fase FFT (8) salida del resonador de 700 MHz: Q = 100 (poca amortiguación), L = 100nH, C = 517fF

AhoradesactivamostodoexceptoInputWaveyOutputWave[unclickMag&Fase,editeChartHeight=300,luegoUpdate/Reset];elQ=100causaunacaídaenlamagnitudentrecadaimpulsodeentrada.

Ahoraparalaondacuadrada,100MHz50%ciclodetrabajo,en700MHzLRC,Q=100.EditeChartHt=50paravertodasochoparcelas.

Aquíestánlosajustesdelmenú:Menú"Señal" (entrada de forma de onda)

Menú"Sistema" (circuito) (edite los parámetros y vea el BODE)

Aquíhacemoszoomenlaentradadeondacuadradade100MHzyeltimbredesalida.¿Queestapasando?¿Porquéelcambiodelíneadebase?

AhoraaumentelaQ,aUnmillón[aparezcaelmenú"sistema", edite "Q", haga clic en "resolver".] También deberá ingresar la hoja de trabajo de "definición del sistema", busque en el lado izquierdo la " La hoja de trabajo de Tau dominante "y edite" Usuario elegido "a 1uS, luego haga clic en" Resolver "; de lo contrario, la FFT sería de 65,000,000 muestras que robustcircuitdesign.com no permite en la actualidad. Y encuentra este comportamiento:

Tenga en cuenta que la barra de desplazamiento inferior se mueve ligeramente hacia la derecha, para ver el buzamiento.

    
respondido por el analogsystemsrf

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