Una línea de retardo analógica es una red de componentes eléctricos conectados en cascada , donde cada elemento individual crea una diferencia de tiempo entre su entrada y salida. Funciona con señales analógicas cuya amplitud varía continuamente. En el caso de una señal periódica, la diferencia de tiempo se puede describir en términos de un cambio en la fase de la señal. Un ejemplo de una línea de retardo analógica es un dispositivo de brigada de cubo . [1]
Otros tipos de línea de retardo incluyen dispositivos de ondas acústicas (generalmente ultrasónicas ), magnetoestrictivas y de superficie . Una serie de circuitos resistor-capacitor (circuitos RC ) se pueden conectar en cascada para formar un retardo. Una línea de transmisión larga también puede proporcionar un elemento de retraso. El tiempo de retardo de una línea de retardo analógica puede ser de solo unos pocos nanosegundos o varios milisegundos, limitado por el tamaño práctico del medio físico utilizado para retardar la señal y la velocidad de propagación de los impulsos en el medio.
Las líneas de retardo analógicas se aplican en muchos tipos de circuitos de procesamiento de señales; por ejemplo, el estándar de televisión PAL utiliza una línea de retardo analógica para almacenar una línea de exploración de vídeo completa . Las líneas de retardo acústicas y electromecánicas se utilizan para proporcionar un efecto de " reverberación " en amplificadores de instrumentos musicales o para simular un eco. Los osciloscopios de alta velocidad usaban una línea de retardo analógica para permitir la observación de formas de onda justo antes de algún evento de activación.
Con el uso creciente de técnicas de procesamiento de señales digitales, las formas digitales de retardo son prácticas y eliminan algunos de los problemas con la disipación y el ruido en los sistemas analógicos.
Historia
Las redes de escalera de inductor - condensador se utilizaron como líneas de retardo analógicas en la década de 1920. Por ejemplo, la patente del buscador de dirección del sonar de Francis Hubbard presentada en 1921. [2] Hubbard se refirió a esto como una línea de transmisión artificial . En 1941, Gerald Tawney de Sperry Gyroscope Company solicitó una patente sobre un empaque compacto de una red de escalera de inductor-capacitor a la que se refirió explícitamente como una línea de retardo de tiempo . [3]
En 1924, Robert Mathes de Bell Telephone Laboratories presentó una patente amplia que cubría esencialmente todas las líneas de retardo electromecánico, pero se centró en las líneas de retardo acústico donde una columna de aire confinada a una tubería servía como medio mecánico, y un auricular de teléfono en un extremo y un teléfono transmisor en el otro extremo sirvió como transductores electromecánicos. [4] Mathes estaba motivado por el problema de la supresión de eco en las líneas telefónicas de larga distancia, y su patente explicaba claramente la relación fundamental entre las redes de escalera inductor-capacitor y las líneas mecánicas de retardo elásticas como su línea acústica.
En 1938, William Spencer Percival de Electrical & Musical Industries (más tarde EMI ) solicitó una patente sobre una línea de retardo acústico que utiliza transductores piezoeléctricos y un medio líquido. Usó agua o queroseno , con una frecuencia portadora de 10 MHz, con múltiples deflectores y reflectores en el tanque de retardo para crear una larga trayectoria acústica en un tanque relativamente pequeño. [5]
En 1939, Laurens Hammond aplicó líneas de retardo electromecánico al problema de crear una reverberación artificial para su órgano Hammond . [6] Hammond usó resortes helicoidales para transmitir ondas mecánicas entre transductores de bobina móvil .
El problema de suprimir la interferencia de trayectos múltiples en la recepción de televisión motivó a Clarence Hansell de RCA a utilizar líneas de retardo en su solicitud de patente de 1939. Usó "cables de retardo" para esto, trozos relativamente cortos de cable coaxial usados como líneas de retardo, pero reconoció la posibilidad de usar líneas de retardo magnetoestrictivas o piezoeléctricas . [7]
En 1943, se idearon líneas de retardo compactas con capacitancia e inductancia distribuidas. Los primeros diseños típicos implicaban enrollar un cable aislado con esmalte en un núcleo aislante y luego rodearlo con una chaqueta conductora conectada a tierra. Richard Nelson de General Electric presentó una patente para tal línea ese año. [8] Otros empleados de GE, John Rubel y Roy Troell, concluyeron que el cable aislado podría enrollarse alrededor de un núcleo conductor para lograr el mismo efecto. [9] Gran parte del desarrollo de las líneas de retardo durante la Segunda Guerra Mundial fue motivado por los problemas encontrados en los sistemas de radar .
En 1944, Madison G. Nicholson solicitó una patente general sobre líneas de retardo magnetoestrictivas . Recomendó su uso para aplicaciones que requieren retrasos o medición de intervalos en el rango de tiempo de 10 a 1000 microsegundos. [10]
En 1945, Gordon D. Forbes y Herbert Shapiro presentaron una patente para la línea de retardo de mercurio con transductores piezoeléctricos . [11] Esta tecnología de línea de retardo desempeñaría un papel importante, ya que serviría como base de la memoria de línea de retardo utilizada en varias computadoras de primera generación .
En 1946, David Arenberg presentó patentes que cubrían el uso de transductores piezoeléctricos unidos a líneas de retardo sólidas de cristal único. Intentó usar cuarzo como medio de retardo e informó que la anisotropía en los cristales de cuarzo causaba problemas. Informó de éxito con monocristales de bromuro de litio , cloruro de sodio y aluminio . [12] [13] Arlenberg desarrolló la idea de un plegado complejo bidimensional y tridimensional de la trayectoria acústica en el medio sólido para empaquetar retrasos largos en un cristal compacto. [14] Las líneas de retardo utilizadas para decodificar señales de televisión PAL siguen el esquema de esta patente, utilizando vidrio de cuarzo como medio en lugar de un solo cristal.
Ver también
- Línea de retardo digital
- Memoria de línea de retardo
- Retardo de propagación
- Dispositivo de carga acoplada
Referencias
- ^ JB Calvert (13 de enero de 2002). "Dispositivos de retardo analógico" . Consultado el 28 de enero de 2012 .
- ^ Francis A. Hubbard, Sistema para determinar la dirección de propagación de la energía de las olas, Patente estadounidense 1.641.432 , concedida el 6 de septiembre de 1927.
- ^ Gereld L. Tawney, Línea de retardo de tiempo eléctrico, Patente de Estados Unidos 2.390.563 , concedida el 11 de diciembre de 1945.
- ^ Robert C. Mathes, Wave Transmission System, Patente de Estados Unidos 1.696.315 , concedida el 25 de diciembre de 1928.
- ^ William S. Percival, Dispositivo de retardo para uso en la transmisión de oscilaciones, Patente de Estados Unidos 2.263.902 , 25 de noviembre de 1941.
- ^ Laurens Hammond, Instrumento musical eléctrico, patente estadounidense 2.230.836 , concedida el 4 de febrero de 1941.
- ^ Clarence W. Hansell, Método y medios para reducir múltiples señales, Patente de Estados Unidos 2.310.692 , concedida el 9 de febrero de 1943.
- ^ Richard B. Nelson, Línea de transmisión artificial, Patente estadounidense 2.420.559 , concedida el 13 de mayo de 1947.
- ^ John H. Rubel y Roy E. Troell, línea de retardo ajustable, patente estadounidense 2.467.857 , concedida el 19 de abril de 1949.
- ^ Madison G. Nicholson Jr., Aparato de retardo de tiempo, patente estadounidense 2.401.094 , concedida el 28 de mayo de 1946.
- ^ Gordon D. Forbes y Herbert Shapiro, Línea de transmisión, Patente estadounidense 2.423.306 , concedida el 1 de julio de 1947.
- ↑ David L. Arenberg, Delay Means, Patente estadounidense 2.512.130 , concedida el 20 de junio de 1950.
- ↑ David L. Arlenberg, Compressional Wave Delay Means, Patente estadounidense 2.505.515 , concedida el 25 de abril de 1950.
- ^ David L.Arenberg, Solid Delay Line, Patente de Estados Unidos 2.624.804 , concedida el 6 de enero de 1953.