Detector de envolvente

Un detector de envolvente (a veces llamado detector de pico ) es un circuito electrónico que toma como entrada una señal de frecuencia (relativamente) alta y produce como salida la envolvente de la señal original.

Detector de diodo simple. ^{[ 1 ]} Un voltaje de entrada (la señal AM verde ) es rectificado primero por el diodo . El voltaje de salida (rojo) presenta ondulaciones justo por debajo de la envolvente superior de la entrada debido a la carga y descarga del condensador .

Un detector de envolvente simple utilizado en detectores de radio es el detector de diodo . Su salida se aproxima a una versión desplazada por voltaje de la envolvente superior de la entrada. Entre la entrada y la salida del circuito hay un diodo polarizado directamente que realiza una rectificación de media onda , permitiendo un flujo de corriente sustancial solo cuando el voltaje de entrada es aproximadamente una caída de diodo mayor que el terminal de salida. Dado que el habla y la música tienen rangos de amplitud de voltaje positivo y negativo aproximadamente iguales, el condensador solo necesita cargarse hasta el valor pico. La constante de tiempo RC se elige para evitar una descarga demasiado rápida o demasiado lenta. ^{[ 1 ]}

La salida está conectada a un condensador de valor${\displaystyle C}$y resistencia de valor${\displaystyle R}$en paralelo a tierra . El condensador se carga a medida que el voltaje de entrada se acerca a sus picos positivos. En otros momentos, el condensador se descarga gradualmente a través de la resistencia . La resistencia y el condensador forman un filtro paso bajo de primer orden , que atenúa las frecuencias más altas a una tasa de -6 dB por octava por encima de su frecuencia de corte de${\displaystyle {\tfrac {1}{2\pi RC}}}$La constante de tiempo RC del filtro${\displaystyle (\tau {=}RC)}$debe ser lo suficientemente pequeño como para seguir las pendientes de la envolvente que caen rápidamente y "rellenar" el voltaje de la envolvente en cada pico para evitar el recorte de picos negativos . ^{[ 2 ]}

La mayoría de los detectores de envolvente prácticos utilizan la rectificación de media onda o de onda completa para convertir la señal de audio de CA en una señal de CC pulsada . La rectificación de onda completa detecta tanto los picos positivos como los negativos de la envolvente. La rectificación de media onda ignora los picos negativos, lo cual puede ser aceptable según la aplicación, especialmente si la señal de entrada es simétrica respecto al eje horizontal. Para el seguimiento de envolventes muy pequeñas, pueden ser preferibles los diodos de bajo umbral (por ejemplo, de germanio o Schottky ).

El filtrado para suavizar el resultado final rara vez es perfecto y es probable que quede cierta ondulación en la salida, especialmente para entradas de baja frecuencia como las de un instrumento de bajo . Reducir la frecuencia de corte del filtro proporciona una salida más suave, pero los diseñadores deben sacrificar la respuesta de alta frecuencia del circuito.

Cualquier señal AM o FM${\displaystyle x(t)}$se puede escribir de la siguiente forma

${\displaystyle x(t)=R(t)\cos(\omega t+\varphi (t))\,}$

En el caso de AM, φ( t ) (el componente de fase de la señal) es constante y puede ignorarse. En AM, la frecuencia portadora${\displaystyle \omega }$también es constante. Por lo tanto, toda la información en la señal AM está en R ( t ). R ( t ) se llama la envolvente de la señal. Por lo tanto, una señal AM viene dada por la función

${\displaystyle x(t)=(C+m(t))\cos(\omega t)\,}$

donde m ( t ) representa el mensaje de audiofrecuencia original, C la amplitud de la portadora y R ( t ) es igual a C + m ( t ). Por lo tanto, si se puede extraer la envolvente de la señal AM, se puede recuperar el mensaje original.

En el caso de FM, la transmisión${\displaystyle x(t)}$tiene una envolvente constante R ( t ) = R y puede ignorarse. Sin embargo, muchos receptores de FM miden la envolvente de todos modos para la indicación de la intensidad de la señal recibida .

También se puede construir un detector de envolvente utilizando un rectificador de precisión conectado a un filtro de paso bajo .

El detector de envolvente tiene varios inconvenientes:

• La señal de entrada al detector debe filtrarse paso banda alrededor de la señal deseada; de lo contrario, el detector demodulará simultáneamente varias señales. El filtrado puede realizarse con un filtro sintonizable o, de forma más práctica, con un receptor superheterodino.
• Es más susceptible al ruido que un detector de productos.
• Si la señal está sobremodulada (es decir, índice de modulación > 1), se producirá distorsión.

La mayoría de estos inconvenientes son relativamente menores y suelen ser compensaciones aceptables por la simplicidad y el bajo coste de utilizar un detector de envolvente.

En el ámbito musical , a un detector de envolvente se le suele llamar seguidor de envolvente . Su uso se sigue empleando para detectar las variaciones de amplitud de una señal de entrada y generar una señal de control que reproduzca dichas variaciones. Sin embargo, en este caso, la señal de entrada está compuesta por frecuencias audibles.

Los detectores de envolvente suelen formar parte de otros circuitos, como un compresor , un auto-wah o un filtro seguidor de envolvente. En estos circuitos, el seguidor de envolvente forma parte de lo que se conoce como " cadena lateral ", un circuito que describe alguna característica de la señal de entrada, en este caso su volumen.

Tanto los expansores como los compresores utilizan la tensión de salida de la envolvente para controlar la ganancia de un amplificador. El auto-wah utiliza dicha tensión para controlar la frecuencia de corte de un filtro. El filtro controlado por tensión de un sintetizador analógico es un circuito similar.

Se pueden implementar seguidores de sobre modernos:

1. directamente como hardware electrónico ,
2. o como software que utiliza un procesador de señal digital (DSP) o
3. en una CPU de propósito general.

• Señal analítica
• envolvente de ataque-decaimiento-sostenimiento-liberación

• Detector de envolvente
• Sobres y recuperación de sobres