Detector de envelope - Envelope detector

Um sinal e seu envelope marcado com vermelho
Um circuito demodulador de envelope simples.
Um sinal em azul e a magnitude de seu sinal analítico em vermelho, mostrando o efeito de envelope

Um detector de envelope é um circuito eletrônico que recebe um sinal modulado por amplitude de alta frequência (relativamente) como entrada e fornece uma saída, que é o envelope demodulado do sinal original.

Um detector de envelope é às vezes chamado de detector de pico.

Operação do circuito

O capacitor no circuito acima armazena carga na borda ascendente e a libera lentamente através do resistor quando a amplitude do sinal de entrada cai. O diodo em série retifica o sinal de entrada, permitindo o fluxo de corrente apenas quando o terminal de entrada positivo está em um potencial mais alto do que o terminal de entrada negativo.

Considerações gerais

Os detectores de envelope mais práticos usam retificação de meia onda ou onda completa do sinal para converter a entrada de áudio CA em um sinal CC pulsado . A filtragem é então usada para suavizar o resultado final. Essa filtragem raramente é perfeita e alguma "ondulação" provavelmente permanecerá na saída do seguidor de envelope, particularmente para entradas de baixa frequência, como notas de um instrumento baixo. Reduzir a frequência de corte do filtro fornece uma saída mais suave, mas diminui a resposta de alta frequência. Portanto, os projetos práticos devem chegar a um acordo.

Definição do envelope

Qualquer sinal AM ou FM pode ser escrito da seguinte forma

No caso de AM, φ ( t ) (o componente de fase do sinal) é constante e pode ser ignorado. Em AM, a frequência da portadora também é constante. Assim, todas as informações no sinal AM estão em R ( t ). R ( t ) é chamado de envelope do sinal. Portanto, um sinal AM é dado pela função

com m ( t ) representando a mensagem de frequência de áudio original, C a amplitude da portadora e R ( t ) igual a C + m ( t ). Portanto, se o envelope do sinal AM puder ser extraído, a mensagem original poderá ser recuperada.

No caso de FM, o transmitido tem um envelope constante R ( t ) = R e pode ser ignorado. No entanto, muitos receptores FM medem o envelope de qualquer maneira para a indicação de força do sinal recebido .

Detector de diodo

A forma mais simples de detector de envelope é o detector de diodo que é mostrado acima. Um detector de diodo é simplesmente um diodo entre a entrada e a saída de um circuito, conectado a um resistor e capacitor em paralelo da saída do circuito ao solo. Se o resistor e o capacitor forem escolhidos corretamente, a saída deste circuito deve se aproximar de uma versão com variação de tensão do sinal original ( banda base ). Um filtro simples pode então ser aplicado para filtrar o componente DC.

Detector de precisão

Um detector de envelope também pode ser construído usando um retificador de precisão alimentado por um filtro passa-baixa .

Inconvenientes

O detector de envelope tem várias desvantagens:

  • A entrada para o detector deve ser filtrada em torno do sinal desejado, ou então o detector irá demodular simultaneamente vários sinais. A filtragem pode ser feita com um filtro sintonizável ou, mais praticamente, um receptor super - heteródino
  • É mais suscetível a ruído do que um detector de produto
  • Se o sinal estiver sobremodulado , ocorrerá distorção

A maioria dessas desvantagens são relativamente menores e geralmente são compensações aceitáveis ​​pela simplicidade e baixo custo de usar um detector de envelope.

Demodulação de sinais

Um detector de envelope pode ser usado para demodular um sinal previamente modulado removendo todos os componentes de alta frequência do sinal. O capacitor e o resistor formam um filtro passa-baixa para filtrar a frequência portadora. Esse dispositivo é freqüentemente usado para demodular sinais de rádio AM porque o envelope do sinal modulado é equivalente ao sinal de banda base .

Áudio

Um detector de envelope às vezes é chamado de seguidor de envelope em ambientes musicais . Ele ainda é usado para detectar as variações de amplitude de um sinal de entrada para produzir um sinal de controle que se assemelha a essas variações. No entanto, neste caso, o sinal de entrada é composto por frequências audíveis.

Os detectores de envelope são freqüentemente um componente de outros circuitos, como um compressor ou um filtro auto-wah ou de envelope seguido. Nestes circuitos, o seguidor de envelope faz parte do que é conhecido como " cadeia lateral ", circuito que descreve alguma característica da entrada, neste caso o seu volume.

Tanto os expansores quanto os compressores usam a tensão de saída do envelope para controlar o ganho de um amplificador. Auto-wah usa a tensão para controlar a frequência de corte de um filtro. O filtro controlado por voltagem de um sintetizador analógico é um circuito semelhante.

Seguidores de envelope modernos podem ser implementados:

  1. diretamente como hardware eletrônico ,
  2. ou como software usando um processador de sinal digital (DSP) ou
  3. em uma CPU de uso geral.

Veja também

links externos