Схема передачи дифференциального сигнала по двухпроводной линии
Передающая часть схемы Приемная часть схемы
Рис. 5.3. Схема передачи сигнала по двухпроводной линии с
применением дифференциального сигнала
В схеме передачи сигнала по двухпроводной линии, изображенной на рис. 5.3, входной сигнал подается на вход неинвертирующего усилителя с коэффициентом усиления, равным единице (повторитель напряжения). С выхода повторителя сигнал подается на один из проводов двухпроводной линии, а также на вход инвертирующего усилителя с коэффициентом передачи, равным единице. С выхода инвертирующего усилителя с коэффициентом усиления Кy = –1, сигнал подается на второй провод двухпроводной линии. Таким образом, сигналы подаются на провода линии в противофазе относительно общего провода. При этом общий провод в линии передачи отсутствует.
Прием сигнала на выходном конце двухпроводной линии осуществляется с помощью схемы усилителя дифференциального сигнала на ОУ. При этом напряжение сигнала на выходе приемного усилителя относительно общего провода (относительно «земли») равно:
Uвых = U С2 – U С1 = Uвх – (– Uвх) = 2Uвх.
Таким образом, сигнал на выходе имеет удвоенную амплитуду.
Рассмотрим, как реагирует данная схема на внешние индустриальные помехи, причиной которых служат скачки тока и искры при включении и выключении мощных устройств. В результате электромагнитной индукции эти скачки наводят ЭДС на обоих проводах в одинаковой фазе, так как провода расположены рядом, и практически на одинаковом расстоянии от источника помех. При передаче помех, наведенных на каждый из проводов, с входа на выход приемного дифференциального каскада наведенные напряжения вычитаются. Таким образом, в случае применения подобной схемы происходит подавление (существенное уменьшение уровня) внешних помех индустриального типа.
1. Исследовать дифференциальный усилитель (усилитель разности сигналов)
Собрать схему усилитель разности сигналов (рис. 5.1).
1.1. Подать на вход Uвх1, Uвх2 сигнал 1mv1Khz/0 Deq. Посмотреть выход (осциллограф Вход А) в точках 1, 2, 3. Синхронизация осциллографа вход В
Объяснить результаты измерений.
1.2. Подать на вход Uвх1, сигнал 2mv, 3mv, 4mv. (Сигнал Uвх2 оставить прежним 1mv1Khz/0 Deq) .
Посмотреть выход (осциллограф Вход А) в точках 1, 2, 3. Синхронизация осциллографа вход В.
Объяснить результаты измерений.
1.3. Подать на вход Uвх2, сигнал 2mv, 3mv, 4mv. (Сигнал Uвх1 оставить прежним 1mv1Khz/0 Deq).
Посмотреть выход (осциллограф Вход А) в точках 1, 2, 3. Синхронизация осциллографа вход В.
Объяснить результаты измерений.
1.4. Подать на вход Uвх2 сигнал 1mv1Khz/180 Deq (45 Deq, 90 Deq). (Сигнал Uвх1 оставить прежним 1mv1Khz/0 Deq). Посмотреть выход (осциллограф Вход А) в точках 1, 2, 3. Синхронизация осциллографа вход В.
Объяснить результаты измерений.
1.5. Подать на вход Uвх1, Uвх2 сигнал 1mv1Khz/0 Deq. Посмотреть выход (осциллограф Вход А) в точках 1, 2, 3.Синхронизация осциллографа вход В.
Изменим характеристику транзистора Т1 (тир 2N222).
(Выберем Models-2n-(Model) 2N222-OK).
Посмотреть выход (осциллограф Вход А) в точках 1, 2, 3. Синхронизация осциллографа вход В.
Объяснить результаты измерений.
2. Исследовать инвертирующий усилитель
Рис. 5.4. Инвертирующий усилитель
Рис. 5.5. Схема инвертирующего усилителя в EWB 5.12
2.1. Собрать схему рис. 5.5.
Проверка выполнения соотношения Iвх = Iос + Iоу:
а) подать на вход усилителя гармонический сигнал с частотой 100 Гц и амплитудой 1 В (эффективное значение 0,7 В);
б) с помощью амперметров (в режиме измерения переменного тока – АС), измерить токи Iвх, Iос, Iоу;
в) проверить соотношение Iвх = Iос + Iоу.
2.2. Проверить выполнение условия «виртуального замыкания» входов ОУ.
2.3. Экспериментально определить коэффициент усиления (Кu) инвертирующего усилителя, где Кu=Uвых/Uвх;
а) измерения Кu проводить на частоте 100 Гц при амплитуде входного сигнала 1 В;
б) сравнить результаты эксперимента с расчетом.
2.4. Зарисовать временные диаграммы входного и выходного сигналов инвертирующего усилителя.
Для получения устойчивой картины на экране осциллографа эксперимент проводить в режиме внутренней синхронизации.
Объяснить результаты измерений.
3. Исследовать неинвертирующий усилитель
Рис. 5.6. Неинвертирующий усилитель
3.1. Собрать схему неинвентирующего усилителя по схеме рис 5.5.
3.2. Повторить выполнение пунктов задания 2.2–2.4.
Объяснить результаты измерений.
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
1. Структурные схемы устройств на основе ОУ исследуемых в заданиях.
2. Результаты измерений, расчеты и графики.
3. Выводы и сопоставление результатов измерений и теоретических расчетов.
Контрольные вопросы
1. Схема и основные соотношения для неинвертирующего усилителя на ОУ.
2. Схема и основные соотношения для инвертирующего усилителя на ОУ.
3. Схема и основные соотношения для дифференциального усилителя на ОУ.
4. Основные параметры и характеристики ОУ.
5. Понятие об идеальном ОУ.
6. Классификация ОУ.
7. Условия, при которых реальный ОУ можно считать идеальным.
8. Какими мерами можно обеспечить устойчивость ОУ с глубокой обратной связью.
9. В чем заключаются достоинства ОУ, благодаря которым они широко применяются
Лабораторная работа № 6