Программа Jigrein. Частотная характеристика системы
с УВХ и с аппроксиматором УВХ

Экстраполятор нулевого порядка (блок S&H) или он же – устройство выборки-хранения (УВХ) является одним из ключевых модулей, встречающихся в импульсных и в цифровых системах. Например любой модуль, позволяющий компьютеру обрабатывать непрерывные сигналы, будь то звуковая карта, аналоговый модем, или плата сбора данных имеет микросхему АЦП, преобразующую аналоговый сигнал в цифровой код. Для правильного функционирования АЦП, напряжение на его входе нужно "заморозить" на некоторое время. Эту функцию выполняет либо встроенное, либо выполненное в виде отдельной микросхемы УВХ.

Дискретные системы являются нелинейными. В общем случае частотные характеристики нелинейных систем неоднозначны. Согласно распространенной методике, при частотном анализе дискретных систем, на их входе или выходе нужно установить экстраполятор нулевого порядка. Это устройство имеет линеаризованный аппроксиматор (фильтр скользящего среднего). Для вычисления линеаризованной ЧХ библиотека анализа любой моделирующей программы подменяет экстраполятор линеаризованным аппроксиматором. По этой причине важно знать свойства как самого экстраполятора, так и его аппроксиматора – фильтра скользящего среднего.

На чертеже представлена модель импульсной системы с экстраполятором нулевого порядка и его аппроксиматором. Меняя управляющий сигнал на мультиплексоре можно включать либо экстраполятор, либо его аппроксиматор. Сценарий экспериментов с моделью предполагает изучение свойств экстраполятора и аппроксиматора как во временном домене, так и в частотном. Во временном домене отличия видны на осциллограмме. В частотной области отличий нет (библиотека анализа осуществляет подмену экстраполятора на аппроксиматор). Истинные частотные свойства экстраполятора продемонстрировать, с помощью какой либо модели, пока затруднительно.

Примечание: Кроме непрерывного аппроксиматора – "s-S&H" можно составить дискретный аппроксиматор – "z-S&H". Экспериментируя с моделью можно подключить датчик библиотеки анализа (блок Out) непосредственно к выходу мультиплексора. Периодичность частотных свойств экстраполятора и аппроксиматоров лучше наблюдать, активировав линейный масштаб для оси частот.

6.08.2007