ElectroYou

Ciao a tutti!
Anche se non ne ho mai utilizzato uno ho sentito parlare di strumenti di misura chiamati analizzatori di segnale, che permettono di fare diverse cose tra cui misurare automaticamente la risposta in frequenza di un circuito (modulo e fase). Sicuramente qualcuno di voi li utilizzerà per tale scopo. Vorrei chiedervi se sapete come (con che algoritmo) ricavano la fase della risposta in frequenza.
Chiedo questo perché io non ne possiedo uno e quindi vorrei ricavarla "a mano" da misure temporali effettuate con un oscilloscopio o con una schedina di acquisizione
Thank you!

La misura della fase tradizionalmente si faceva con due metodi, eccitando il circuito con un segnale sinusoidale alla frequenza a cui si voleva fare la misura
Metodo 1:
- si regolava il livello "zero" dei due canali di un oscilloscopio di modo che corrispondessero alla divisione orizzontale centrale dello schermo
- si prendeva il segnale in ingresso e, visualizzatolo sullo schermo dell'oscilloscopio, si regolava (e si starava con l'apposita manopola) la base dei tempi di modo che mezza semionda occupasse esattamente i 10 quadretti dello schermo
- si mostrava nello stesso tempo il segnale in uscita e si vedeva di quanto fosse "spostato" (eventualmente compensando un cambiamento di fase di 180°). Dato che ci sono 10 quadretti in orizzontale, lo schermo intero corrisponde a 180°, quindi ogni quadretto a 18°, con un po' di attenzione si apprezzavano facilmente due o tre gradi.

Nell'esempio qui di seguito, lo sfasamento è di 2 quadretti (freccia blu), che corrispondono a 36°:



Una versione alternativa suggerisce di fare corrispondere 180° non a dieci, ma a nove quadretti, per poter avere 20° per quadretto e fare i conti più facilmente.

Metodo 2:
Una seconda tecnica è basata sulle figure di Lissajous e prevede di porre l'oscilloscopio in modalità XY e di inserire il segnale in ingresso nell'ingresso X ed il segnale in uscita nell'asse Y. Si ottiene un ellisse inclinato e più o meno schiacciato. Non ho qui i miei appunti (io preferisco il primo metodo), ma da un confronto legato all'inclinazione dell'ellisse ed alla misura dei vari assi, si ottiene la fase relativa tra ingresso ed uscita del sistema da caratterizzare.
Toh, questa paginetta è carina:
http://www.tedpavlic.com/teaching/osu/e ... sajous.pdf

Metodo 3: (per i cuori pavidi)
Molti oscilloscopi digitali moderni possono fare misure temporali con cursori o addirittura misurare la fase relativa di due ingressi. Comodi per misure ripetitive, ma come ogni procedura automatica può dare risultati inaspettati in certi casi.

Queste comunque sono cose che si trovano in tutte le dispense di misure elettriche in quasi ogni università dove si insegna elettronica. Hai provato a cercare nella tua?

Altra possibilità: si inietta nel circuito un segnale a banda larga (p.es.un chirp o un rumore bianco) e si fa il rapporto tra le trasformate di Fourier dell'ingresso e dell'uscita. Alcuni analizzatori di spettro a due canali, con generatore interno, permettono di fare tale misura automaticamente.

Grazie DarwinNE, molto chiaro..
Oggi faccio una prova di misura con l'oscilloscopio ed i metodi che mi hai detto. Nel mio caso di tratta di fare misure molto ripetitive e devo testare numerosi canali, quindi preferirei un metodo automatico e rapido.
Al metodo proposto da DirtyDeeds avevo in realtà pensato. Tuttavia mi chiedo: la risposta in frequenza è la trasformata di un impulso. Quanto "bene" la posso approssimare dando in ingresso un segnale a banda larga generato da un generatore di funzioni? basta solo che la banda contenga quella di mio interesse?

Oppure, potrei implementare il metodo 1 o 2 dell'oscilloscopio con un algoritmo in Matlab e rilevare i segnali con una schedina di acquisizione USB..(il mio oscilloscopio è digitale ma è un po' datato e non è agevolissimo trasferire i dati su un PC)

giulia87 ha scritto:Queste comunque sono cose che si trovano in tutte le dispense di misure elettriche in quasi ogni università dove si insegna elettronica. Hai provato a cercare nella tua?

Sì, ho cercato ma molte dispense dei corsi sono accessibili solo agli studenti dei corsi elettronici

giulia87 ha scritto:la risposta in frequenza è la trasformata di un impulso.

No, assolutamente.

La risposta in frequenza di un sistema è il rapporto tra la trasformata di Fourier della risposta e la trasformata di Fourier dello stimolo.

La misura della risposta in frequenza fatta con un analizzatore di spettro a due canali ha una accuratezza decisamente sufficiente per la maggior parte delle applicazioni. L'ho usata diverse volte, senza problemi.

giulia87 ha scritto:Oppure, potrei implementare il metodo 1 o 2 dell'oscilloscopio con un algoritmo in Matlab

Se la scheda di acquisizione dati ha anche il D/A, implementa il metodo 4 (cioè quello proposto in [3]), che fai prima.

DirtyDeeds ha scritto:La risposta in frequenza di un sistema è il rapporto tra la trasformata di Fourier della risposta e la trasformata di Fourier dello stimolo.

Scusa avevo saltato un passaggio (sarà stato che mi ero appena svegliata..). La risposta in frequenza di un sistema è la trasformata di Fourier della risposta all'impulso. Questo intendevo..

DirtyDeeds ha scritto:La risposta in frequenza di un sistema è il rapporto tra la trasformata di Fourier della risposta e la trasformata di Fourier dello stimolo

..il che equivale a questa definizione. Se per stimolo intendo un impulso, automaticamente ottengo la risposta in frequenza per tutte le frequenze (a banda infinita, idealmente). Se per stimolo intendo una sinusoide, ottengo la risposta in frequenza alla frequenza della sinusoide. Se per stimolo intendo un altro segnale, ottengo la risposta in frequenza nella banda di quel segnale..

Ok, quindi in assenza di un analizzatore di segnale implementerò il metodo 4: dando come ingresso al circuito un segnale a banda larga, misuro ingresso e uscita e ne calcolo le rispettive FFT (funzioni complesse). Facendo il rapporto tra le due FFT ottengo la risposta in frequenza, nella banda dell' ingresso, funzione complessa dalla quale ricavo modulo (guadagno del circuito) e fase (sfasamento introdotto dal circuito).


Grazie!

E per il segnale a banda larga cosa usi ?

Peccato che non sia affatto facile, almeno per me, realizzare generatori di rumore bianco in lab: chiedevo appunto che circuito si pensa nel pratico pratico di usare.

e se utilizzassi un'onda quadra, con frequenza pari alla minima di mio interesse
così la posso generare col mio generatore di funzioni..
EDIT: uhm..però credo sia moolto difficile che contenga TUTTE le frequenze di mio interesse..