În lumea analogică, frecvența semnalului este măsurată în Hz sau cicluri pe secundă. Dar sistemul digital folosește adesea o frecvență digitală, care este raportul dintre frecvența analogică și frecvența de eșantionare:

frecvența digitală = frecvența analogică/frecvența de eșantionare

Această frecvență digitală este cunoscută ca frecvența normalizată. Unitățile sale sunt cicluri/eșantion.

Unele dintre VI-urile generatoare de semnal utilizează un control al frecvenței de intrare, f, care se presupune că utilizează unități de frecvență normalizate de cicluri pe eșantion. Această frecvență variază de la 0,0 la 1,0, ceea ce corespunde unui interval real de frecvență de la 0 la frecvența de eșantionare fs. Această frecvență se înfășoară și în jurul valorii de 1,0, astfel încât o frecvență normalizată de 1,1 este echivalentă cu 0,1.
De exemplu, un semnal care este eșantionat la rata Nyquist (fs/2) înseamnă că este eșantionat de două ori pe ciclu (adică două eșantioane/ciclu). Aceasta va corespunde unei frecvențe normalizate de 1/2 (0,5) cicluri/eșantion. Inversa frecvenței normalizate, 1/f, dă numărul de câte ori semnalul este eșantionat într-un singur ciclu.

Când utilizați un VI care necesită frecvența normalizată ca intrare, trebuie să vă convertiți unitățile de frecvență la unitățile normalizate de cicluri/eșantion. Trebuie să utilizați aceste unități normalizate cu următoarele VI-uri.

• Sine Wave
• Square Wave
• Sawtooth Wave
• Triangle Wave
• Arbitrary Wave
• Chirp Pattern

Dacă sunteți obișnuiți să lucrați în cicluri ca unități de frecvență, le puteți converti în cicluri/eșantion prin împărțirea ciclurilor cu numărul de eșantioane generate. Următoarea ilustrație prezintă Sine Wave VI, care este utilizat pentru a genera două cicluri de undă sinusoidală.

Următoarea ilustrație prezintă schema bloc pentru conversia ciclurilor în cicluri/eșantion.

Trebuie doar să împărțiți frecvența (în cicluri) cu numărul de eșantioane. În exemplul de mai sus, frecvența de 2 cicluri este împărțită la 50 de eșantioane, rezultând o frecvență normalizată de f = 1/25 cicluri/eșantion. Aceasta înseamnă că este nevoie de 25 de eșantioane (inversul lui f) pentru a genera un ciclu de undă sinusoidală.

Totuși, poate fi necesar să utilizați unități de frecvență în Hz (cicluri/secundă). Dacă trebuie să convertiți din Hertz (sau cicluri/secundă) în cicluri/eșantion, împărțiți frecvența în cicluri/secundă cu rata de eșantionare dată în eșantioane/ secundă.

Următoarea ilustrație arată Sine Wave VI utilizat pentru a genera un semnal sinus de 60 Hz.

Mai jos este o diagramă bloc pentru generarea unui semnal sinus de 60 Hz. Împărțiți frecvența de 60 Hz cu rata de eșantionare de 1000 Hz pentru a obține frecvența normalizată de f = 0,06 cicluri/eșantion. Prin urmare, este nevoie de aproape 17 (1/0,06) eșantioane pentru a genera un ciclu de undă sinus.

VI-urile pentru generarea de semnal creează multe semnale comune necesare pentru analiza și simularea rețelelor. De asemenea, puteți utiliza VI-uri generatoare de semnal în conjuncție cu hardware-ul National Instruments pentru a genera semnale de ieșire analogice.

Exercițiul 2-1

Obiectiv: Înțelegerea conceptului de frecvență normalizată.

1. Construiți panoul frontal și diagrama bloc ale VI-ului prezentate mai jos.

Panoul frontal

Diagrama bloc

2. Selectați o frecvență de 2 cicluri (frecvența = 2 și tipul f = cicluri) și numărul de eșantioane = 100. Rulați VI-ul. Rețineți că graficul va afișa 2 cicluri. (Indicatorul de frecvență normalizat vă indică frecvența normalizată.)

3. Creșteți numărul de eșantioane la 150, 200 și 250. Câte cicluri vedeți?

4. Păstrați acum numărul de eșantioane = 100. Măriți numărul de cicluri la 3, 4 și 5. Câte cicluri vedeți?

Astfel, atunci când alegeți frecvența în termeni de cicluri, veți observa acele multe cicluri ale undei de intrare pe graph. Rețineți că rata de eșantionare este irelevantă în acest caz.

5. Schimbați tipul f la Hz și rata de eșantionare (Hz) la 1000.

6. Păstrați numărul de eșantioane fixat la 100, schimbați frecvența la 10, 20, 30 și 40. Câte cicluri ale formei de undă vedeți pe grafic pentru fiecare caz? Explicați observațiile.

7. Repetați pasul de mai sus păstrând frecvența fixată la 10 și modificați numărul de eșantioane la 100, 200, 300 și 400. Câte cicluri ale formei de undă vedeți pe grafic pentru fiecare caz?

Explicați observațiile.

8. Păstrați frecvența fixată la 20 și numărul de eșantioane fixat la 200. Modificați rata de eșantionare (Hz) la 500, 1000 și 2000. Asigurați-vă că ați înțeles rezultatele.

9. Salvați VI-ul ca Frecvență normalizată.vi în biblioteca Lvspcex.llb.

Sfârșitul exercițiului 2-1

2.2 VI-uri Wave și Pattern