Instituto Universitario PolitcnicoSantiago MarioExtensin Porlamar

Seales y

Formas de Ondas

REALIZADO POR:

Luis vicent

C.I:26.087.170

Julio de 2015

Seales y formas de ondas

En forma muy general, se puede decir, que una seal es un estmulo externo que condiciona el comportamiento de un sistema.

Desde un punto de vista ms matemtico, se puede decir que una seal se define como una funcin univaluada del tiempo; es decir, a cada instante de tiempo asignado (definida como variable independiente) corresponde un nico valor de la funcin (variable dependiente). Como ejemplo podemos ver la figura #2, la cual muestra una senoide como seal.

Figura #2

Como regla se puede establecer que el mensaje producido por una fuente no es elctrico y, por lo tanto, es necesario un transductor de entrada. Este transductor convierte el mensaje en una seal elctrica variable, tal como un voltaje o una corriente.La descripcin de una seal v(t) usualmente existe en el dominio del tiempo, donde la variable independiente es t. Pero para el trabajo de comunicaciones, a menudo es ms conveniente describir las seales en el dominio de la frecuencia, donde la variable independiente es w o f (w = 2f ). El anlisis espectral est basado en el uso de las series y transformadas de Fourier como herramientas.En la figura #3 se muestra la representacin espectral (dominio de la frecuencia) de varias seales con sus correspondientes rep[resentacion en el dominio del tiempo.

Clasificacin de las seales.

Se pueden clasificar las ondas en los cuatro tipos siguientes: Ondas senoidales Ondas cuadradas y rectangulares Ondas triangulares y en diente de sierra. Pulsos y flancos escalones.Ondas senoidalesSon las ondas fundamentales y eso por varias razones: Poseen unas propiedades matemticas muy interesantes (por ejemplo con combinaciones de seales senoidales de diferente amplitud y frecuencia se puede reconstruir cualquier forma de onda), la seal que se obtiene de las tomas de corriente de cualquier casa tienen esta forma, las seales de test producidas por los circuitos osciladores de un generador de seal son tambin senoidales, la mayora de las fuentes de potencia en AC (corriente alterna) producen seales senoidales.La seal senoidal amortiguada es un caso especial de este tipo de ondas y se producen en fenomenos de oscilacin, pero que no se mantienen en el tiempo.

Ondas cuadradas y rectangularesLas ondas cuadradas son bsicamente ondas que pasan de un estado a otro de tensin, a intervalos regulares, en un tiempo muy reducido. Son utilizadas usualmente para probar amplificadores (esto es debido a que este tipo de seales contienen en si mismas todas las frecuencias). La televisin, la radio y los ordenadores utilizan mucho este tipo de seales, fundamentalmente como relojes y temporizadores.Las ondas rectangulares se diferencian de las cuadradas en no tener iguales los intervalos en los que la tensin permanece a nivel alto y bajo. Son particularmente importantes para analizar circuitos digitales.

Ondas triangulares y en diente de sierraSe producen en circuitos diseados para controlar voltajes linealmente, como pueden ser, por ejemplo, el barrido horizontal de un osciloscopio analgico el barrido tanto horizontal como vertical de una televisin. Las transiciones entre el nivel mnimo y mximo de la seal cambian a un ritmo constante. Estas transiciones se denominanrampas.La onda en diente de sierra es un caso especial de seal triangular con una rampa descendente de mucha ms pendiente que la rampa ascendente.

Pulsos y flancos o escalonesSeales, como los flancos y los pulsos, que solo se presentan una sola vez, se denominan sealestransitorias. Un flanco o escaln indica un cambio repentino en el voltaje, por ejemplo cuando se conecta un interruptor de alimentacin. El pulso indicaria, en este mismo ejemplo, que se ha conectado el interruptor y en un determinado tiempo se ha desconectado. Generalmente el pulso representa un bit de informacin atravesando un circuito de un ordenador digital tambin un pequeo defecto en un circuito (por ejemplo un falso contacto momentneo). Es comn encontrar seales de este tipo en ordenadores, equipos de rayos X y de comunicaciones.

Formas de onda

Las magnitudes fundamentales que se van a calcular en un circuito son tensiones y corrientes. Estas magnitudes son provocadas por los elementos activos existentes en el circuito y su valor depender de la funcin que siga la tensin en las fuentes de tensin (o la intensidad en las fuentes de intensidad), adems del resto de elementos pasivos que constituyan el circuito.

A estas magnitudes le llamaremos seales, as tendremos seales de tensin y seales de corriente. Estas seales que pueden tomarse directamente de las fuentes, o de cualquier punto del circuito estarn constituidas por valores de tensin o de corriente que variarn con el tiempo, cuya representacin dar lugar a una curva que obedecer a una funcin ms o menos compleja. A la forma de esa curva es a lo que llamaremos forma de onda de la seal.Las formas de onda que se pueden presentar en un circuito pueden ser infinitas, pero las podemos agrupar en tres grandes grupos, en los que podremos distinguir las particularidades que aparecen en los circuitos en funcin del tipo de forma de onda que presenten los generadores del circuito.

Seales con forma de onda constante

Las fuentes que presentan una seal constante en el tiempo, reciben el nombre de fuentes de continua. As mismo a los circuitos que solo tengan fuentes de continua, les llamaremos circuitos de continua, en los que todas las corrientes ytensiones sern constantes en el tiempo. En este tipo de circuitos solo tendremos resistencias como elementos pasivos.

Seales con forma de onda peridica

A las seales que no son constantes les llamaremos seales variables en el tiempo, las cuales tendrn su correspondiente forma de onda. De las cuales destacaremos en primer lugar las que cumple la condicin de ser peridicas, es decir, hay un intervalo de tiempo y por tanto una porcin de la onda que se repite continuamente.

Ejemplos de formas de onda peridicas se muestran en la fig. 1.5.Fig. 1.5

Figura 1.5

Una caracterstica de las seales peridicas es el concepto de alternancia, de modo que diremos que una seal o funcin es alterna cuando su forma de onda va tomando valores positivos y negativos alternadamente. Por ejemplo, las seales a, b, c, h, i, j y m de la fig. 1.5. De las seales peridicas, mencin especial tienen las que responden a la funcin seno o coseno. Las fuentes que proporcionan esta forma de onda reciben el nombre de fuentes de alterna o generadores de alterna, llamados tambin alternadores. Esta seal es la que proporciona la mquina elctrica generadora bsica y su forma se debe al ser generada por un elemento rotativo de la mquina, que estudiaremos en el siguiente tema. En los centros de produccin de energa elctrica se utiliza este sistema, por lo que la forma de onda de la tensin en los sistemas de suministro, transporte y consumo es peridica, alterna y senoidal. Este tipo de seales son la a y la m de la fig. 1.5, aunque de distinta frecuencia.

A los circuitos que solo tengan fuentes de alterna, les llamaremos circuitos de alterna, en los que todas las corrientes y tensiones sern de este tipo. Debido a la importancia de este tipo de circuitos, ser con estos con los que estudiaremostodos los mtodos de anlisis.

En los circuitos en los que exista una fuente con forma de onda peridica pero no senoidal, aplicaremos un mtodo de anlisis en el que la funcin peridica se puede descomponer en seales senoidales superpuestas, aplicando a cada unade ellas los mtodos estudiados. Hay un tema dedicado a este tipo de seales.

Seales con forma de onda no peridica

Las fuentes que presentan una seal variable pero no peridica, corresponden a formas de onda complejas, de las que se pueden distinguir formas simples, como cambios de la seal en un tiempo breve. Estos cambios breves provocaran Seal o funcin peridica.- Es aquella cuya forma de onda va tomando valores que se repiten en el tiempo cada cierto intervalo llamado periodo T. f (t) = f (t +T) = f (t + nT) n = nmero entero Forma de onda.- Es la curva que representa en cada instante la evolucin de la tensin (o la intensidad).respuestas en los circuitos que veremos al estudiar el rgimen transitorio de los circuitos elctricos. Como ejemplo de este tipo de seales son: la seal pulso, el escaln, la rampa, etc.

Ondas de seal: onda alterna senoidal

Hasta ahora, hemos analizado las caractersticas de los elementos y el comportamiento de sus conexiones. En este tema vamos a iniciar el estudio de las seales (tensin e intensidad de la corriente elctrica) y los mtodos que se utilizan para describir y cuantificar sus caractersticas. La seal tensin o intensidad de la corriente es, generalmente, una magnitud que vara con el tiempo, la representacin de esta variacin o la ecuacin que lo describe recibe el nombrede "Forma de ONDA" u ONDA.

UNA ONDA ES UNA GRFICA O ECUACIN QUE DA UNA DESCRIPCINCOMPLETA DE LA SEAL EN FUNCIN DEL TIEMPO

En las figuras siguientes se muestran algunas formas de onda de uso frecuente:

Tipos de ondas

. Existen distintos tipos de ondas, de acuerdo el criterio que se tome, encontramos las siguientes:Segn el medio en que se propagan1) Ondas electromagnticas: estas ondas no necesitan de un medio para propagarse en el espacio, lo que les permite hacerlo en el vaco a velocidad constante, ya que son producto de oscilaciones de un campo elctrico que se relaciona con uno magntico asociado.

2) Ondas mecnicas: a diferencia de las anteriores, necesitan un medio material, ya sea elstico o deformable para poder viajar. Este puede ser slido, lquido o gaseoso y es perturbado de forma temporal aunque no se transporta a otro lugar.

3) Ondas gravitacionales: estas ondas son perturbaciones que afectan la geometra espacio-temporal que viaja a travs del vaco. Su velocidad es equivalente a la de la luz.------------------------------------Segn su propagacin:1) Ondasunidimensionales:estas ondas, como su nombre indica, viajan en una nica direccin espacial. Es por esto que sus frentes son planos y paralelos.

2) Ondas bidimensionales: estas ondas, en cambio, viajan en dos direcciones cualquieras de una determinada superficie.

3) Ondas tridimensionales: estas ondas viajan en tres direcciones conformando un frente de esfrico que emanan de la fuente de perturbacin desplazndose en todas las direcciones.

Segn su direccin:1) Ondas transversales: las partculas por las que se transporta la onda se desplazan de manera perpendicular a la direccin en que la onda se propaga.

2) Ondas longitudinales: en este caso, las molculas se desplazan paralelamente a la direccin en que la onda viaja.

Segn su periodicidad:3) Ondas no peridicas: estas ondas son causadas por una perturbacin de manera aislada o, si las perturbaciones se dan de manera repetida, estas tendrn cualidades diferentes.

Caractersticas de ondas.Todo movimiento ondulatorio, al transmitirse presenta las siguientes caractersticas:

La posicin ms alta con respecto a la posicin de equilibrio se llama cresta. El ciclo es una oscilacin, o viaje completo de ida y vuelta. La posicin ms baja con respecto a la posicin de equilibrio se llama valle El mximo alejamiento de cada partcula con respecto a la posicin de equilibrio se llama amplitud de onda. El periodo es el tiempo transcurrido entre la emisin de dos ondas consecutivas. Al nmero de ondas emitidas en cada segundo se le denomina frecuencia. La distancia que hay entre cresta y cresta, o valle y valle, se llama longitud de onda. Nodo es el punto donde la onda cruza la lnea de equilibrio. Elongacin es la distancia que hay, en forma perpendicular, entre un punto de la onda y la lnea de equilibrio.

SISTEMA

ESTIMULO

RESPUESTA