In questa pagina esamineremo con un simulatore lo spettro di un segnale.
Per tutti questi segnali è utile "disegnare a mano" il grafico qualitativo nel dominio del tempo e nel dominio delle frequenza prima di avviare la simulazione partendo dagli esempi mostrati nella pagina Serie di Fourier e nei relativi esercizi.
Consideriamo il seguente circuito costituito da un generatore sinusoidale (f = 2 MHz, VP = 5 V):
Impostiamo la simulazione "Transient" per osservare, nel dominio del tempo, una decina di periodi.
Aggiungere la sonda Place Fourier Voltage Probe, impostando i parametri:
I grafici dovrebbe essere simili ai seguenti; in particolare lo spettro è costituito da una singola linea spettrale, rappresentato come un "triangolo". Una spiegazione della forma può essere fatta interpretando il grafico come un insieme di punti uniti da segmenti.
Se la rappresentazione dello spettro appare poco coerente con quanto atteso, una soluzione semplice è quella di aumentare il tempo di simulazione (senza esagerare...):
Le misure possono essere fatte con i cursori, posizionando REF all'origine degli assi e il main in corrispondenza del picco. Per questa operazione è utile utilizzare le voci di menù Cursors → Move → Main Cursor to Next Peak e simili. In alternativa è possibile posizionare con il mouse il cursore poco sopra il picco e lasciarlo "cadere".
Da notare che il grafico mostra i valori di picco della sinusoide, a differenza per esempio del Picoscope.
Analizzare lo spettro di un'onda quadra con le seguenti caratteristiche:
Nell'impostare i parametri occorre considerare anche i tempi di salita e discesa del segnale, che non possono essere zero: è importante che il DC% sia esattamente il 50%.
Confrontare i dati ottenuti con quanto mostrato in questa pagina, compilando la seguente tabella:
| Prima linea spettrale | Seconda linea spettrale | Terza linea spettrale | Quarta linea spettrale | ... | |
| Ampiezza teorica | |||||
| Ampiezza simulata | |||||
| Frequenza teorica | |||||
| Frequenza simulata |
Utile anche un confronto con le misure effettuate con l'analizzatore di spettro.
Generare un'onda quadra con il seguente spettro:
Analizzare lo spettro di un'onda rettangolare con le seguenti caratteristiche:
Come cambia lo spettro se f = 500 kHz?
Come cambia lo spettro se DC = 25%?
Generare un segnale con il seguente spettro:
[approfondimento] Generare un segnale con un Duty Cycle (DC) molto piccolo, per esempio 0.1% e analizzare lo spettro.
[approfondimento] Analizzare lo spettro di un singolo impulso.
Visualizzare lo spettro dei segnali descritti nell'esempio 1 e nell'attività 2 impostando la tensione in unità logaritmiche scegliendo Fourier Voltage Probe. Da notare che la tensione di picco delle singole linee spettrali è erroneamente indicata nel programma in dB e non nell'unità di misura corretta (cioè dBV)!
Quale è la frequenza (in hertz) e l'ampiezza picco-picco (in volt) dell'onda quadra rappresentata nel grafico seguente?
Visualizzare lo spettro del segnale descritto nell'attività 2 su grafico semi-logaritmico. Da notare che la tensione di picco delle singole linee spettrali è erroneamente indicata nel programma in dB e non nell'unità di misura corretta (cioè dBV)!
Per impostare l'asse X su scala logaritmica: Axis → Edit Axis
Quale è la frequenza (in hertz) e l'ampiezza picco-picco (in volt) dell'onda quadra rappresentata nel grafico seguente?
Data di creazione di questa pagina: ottobre 2021
Ultima modifica: 12 ottobre 2024
Nell'immagine di apertura un computer Sinclair ZX Spectrum, una pietra miliare per chi negli anni '80 del secolo scorso era appassionato di computer. Bill Bertram - CC BY-SA 2.5
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