Un detector de envolvente (a veces llamado detector de pico ) es un circuito electrónico que toma una señal de frecuencia (relativamente) alta como entrada y emite la envolvente de la señal original.
Una forma sencilla de detector de envolvente utilizado en los detectores de las primeras radios es el detector de diodos . 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 que realiza una rectificación de media onda , lo que permite un flujo de corriente sustancial solo cuando el voltaje de entrada está alrededor de una caída de diodo más alta que la terminal de salida.
La salida está conectada a un condensador de valor y una resistencia de valor en paralelo a tierra . El condensador se carga a medida que el voltaje de entrada se acerca a sus picos positivos. En otras ocasiones, el condensador se descarga gradualmente a través de la resistencia . La resistencia y el condensador forman un filtro de 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 . La constante de tiempo RC del filtro debe ser lo suficientemente pequeña como para rastrear las pendientes de la envolvente que caen rápidamente y "recargar" el voltaje de la envolvente en cada pico para evitar el recorte de pico negativo . [1]
Los detectores de envolvente se pueden utilizar para demodular una señal de amplitud modulada (AM). Este tipo de dispositivo se utiliza a menudo para demodular señales de radio AM porque la envolvente de la señal modulada es equivalente a la señal de banda base . Para atenuar suficientemente la frecuencia de la onda portadora , la frecuencia de corte del filtro de paso bajo debe estar muy por debajo de la frecuencia de la onda portadora. Para evitar el recorte de pico negativo, la señal original que se modula suele limitarse a una frecuencia máxima para limitar la tasa máxima de caída de la señal AM. Para minimizar las distorsiones tanto de la ondulación como del recorte de pico negativo, se debe observar la siguiente desigualdad: [1]
A continuación, para filtrar el componente de CC, la salida podría pasar a través de un filtro de paso alto simple, como un condensador de bloqueo de CC.
La mayoría de los detectores de envolventes más prácticos utilizan rectificación de media onda o de onda completa de la señal para convertir la entrada de audio de CA en una señal de CC pulsada . La rectificación de onda completa rastrea tanto los picos positivos como los negativos de la envolvente. La rectificación de media onda ignora los picos negativos, lo que puede ser aceptable según la aplicación, en particular si la señal de entrada es simétrica respecto del eje horizontal. Los diodos de voltaje de umbral bajo (por ejemplo, diodos de germanio o Schottky ) pueden ser preferibles para rastrear envolventes muy pequeñas.
El filtrado para suavizar el resultado final rara vez es perfecto y es probable que quede algo de "ondulación" en la salida, en particular para entradas de baja frecuencia, como la de un instrumento de bajo . Reducir la frecuencia de corte del filtro proporciona una salida más suave, pero los diseñadores deben hacer concesiones a esta para tener en cuenta la respuesta de alta frecuencia del circuito.
Cualquier señal AM o FM se puede escribir de la siguiente forma
En el caso de AM, φ( t ) (el componente de fase de la señal) es constante y se puede ignorar. En AM, la frecuencia portadora también es constante. Por lo tanto, toda la información en la señal AM está en R ( t ). R ( t ) se denomina envolvente de la señal. Por lo tanto, una señal AM está dada por la función
donde m ( t ) representa el mensaje de audiofrecuencia original, C la amplitud de la portadora y R ( t ) 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 señal transmitida tiene una envolvente constante R ( t ) = R y se puede ignorar. Sin embargo, muchos receptores de FM miden la envolvente de todos modos para indicar la intensidad de la señal recibida .
También se puede construir un detector de envolvente utilizando un rectificador de precisión que se alimenta a un filtro de paso bajo .
El detector de envolvente tiene varias desventajas:
La mayoría de estos inconvenientes son relativamente menores y suelen ser compensaciones aceptables por la simplicidad y el bajo costo de utilizar un detector de envolvente.
En entornos musicales , a veces se hace referencia a un detector de envolvente como seguidor de envolvente . Todavía se utiliza para detectar las variaciones de amplitud de una señal entrante y producir una señal de control que se asemeje a esas variaciones. Sin embargo, en este caso la señal de entrada está compuesta por frecuencias audibles.
Los detectores de envolvente suelen ser un componente de otros circuitos, como un compresor o un auto-wah o un filtro de seguimiento 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 entrada, en este caso su volumen.
Tanto los expansores como los compresores utilizan el voltaje de salida de la envolvente para controlar la ganancia de un amplificador. El autowah utiliza el voltaje para controlar la frecuencia de corte de un filtro. El filtro controlado por voltaje de un sintetizador analógico es un circuito similar.
Los seguidores de envolvente modernos se pueden implementar:
