6.2.1 Содержание практикума

Необходимо исследовать характеристики трех наиболее распространенных схем передачи цифровых данных, приведенных на рисунках 6.5, 6.6, 6.7: коэффициенты передачи линий, искажения фронтов, спадов и вершин входного и выходного сигналов.

Для работы с линиями средней длины при достаточно высоком быстродействии применяют несимметричные схемы с ТТЛ вентилями (рисунок 6.5).

Рисунок 6.5 – Несимметричная линия с ТТЛ вентилями

Рисунок 6.6 – Симметричная линия с дифференциальным приемником

Схема, приведенная на рисунке 6.6, отличается очень высокой помехоустойчивостью. Помехоустойчивость достигается, благодаря передаче парафазного сигнала по витой паре в сочетании с дифференциальным приемником. Схема обеспечивает высокую степень подавления синфазных помех и хорошо восстанавливает логические уровни сигналов, искаженные при передаче по линии связи. Форма сигналов, показанных на рисунке, позволяет понять, за счет чего обеспечивается относительно неискаженная передача. Если в качестве выходных формирователей использовать коммутируемые токовые вентили (рисунок 6.7), то получится шина "токовая петля".

Данная схема использует симметричный коаксиальный кабель или низкоомную витую пару. При импедансе 50 Ом такая "токовая петля" обеспечивает скорость передач 1 Мбит в 1 с на расстояние до 500 м или 10 Мбит/с на расстояние до 100 м.

Рисунок 6.7 – Линия типа "токовая петля"

6.2.2 Выполнение практикума

Необходимое оборудование: лабораторный стенд "Схемотехника интерфейсов", осциллограф, частотомер, омметр. Проведите цикл измерений в следующей последовательности:

1) подключите осциллограф к выходу "f" генератора стенда и измерьте основные параметры выходных импульсов генератора: амплитуду, задний и передний фронты, спад вершины импульса. Зарисуйте осциллограмму импульсов генератора. Подключите к генератору длинную линию;

2) измерьте волновое сопротивление длинной линии, а также параметры входных и выходных импульсов на линии и ее коэффициент передачи. Для этого соберите на стенде схему рисунка 6.8, предварительно установив с помощью омметра сопротивление на переменном резисторе R2 равным 200-300 Ом;

Рисунок 6.8 – Схема измерения волнового сопротивления длинной линии, согласованной на конце

3) подключите осциллограф к переменному резистору R2 и, плавным изменением сопротивления резистора R2, добейтесь на выходе линии минимальных искажений временных и амплитудных параметров импульсов, измерьте осциллографом эти параметры и зарисуйте осциллограмму. Также измерьте параметры импульсов на входе длинной линии (на выходе генератора "f"). Отключите R2 от линии и измерьте его сопротивление, значение которого будет равно волновому сопротивлению линии. Вычислите коэффициент передачи линии по формуле:

Кл = А2 / А1 ,

где: А2 и А1 -амплитуды импульсов соответственно на выходе и входе линии;

4) измерьте волновое сопротивление длинной линии и ее коэффициент передачи в случае согласования линии на входе и выходе. С этой целью соберите схему рисунка 6.9 и повторите измерения по п.3. При этом добивайтесь минимальных искажений входных и выходных импульсов на линии плавным изменением как R2, так и R1;

Рисунок 6.9 – Схема измерения волнового сопротивления длинной линии, согласованной в начале и конце линии

5) измерьте осциллографом параметры входных и выходных импульсов на линии, разомкнутой на конце, отключив резистор R2 в схеме рисунка 6.9.

6) измерьте осциллографом параметры входных и выходных импульсов на короткозамкнутой линии, закоротив перемычкой резистор R2 в схеме рисунка 6.9.

7) занесите результаты измерений по п.п. 1, 3, 4, 5, 6 в таблицу. Сравните параметры входных и выходных импульсов, измеренных по п.п. 3, 4, 5, 6 с параметрами импульсов с генератора, измеренных по п. 1, а также сравните коэффициенты передачи линии для всех схем включения. Объясните причины искажений формы импульсов и затухания амплитуды импульсов в линии.

8) измерьте осциллографом параметры входных и выходных импульсов и коэффициенты передачи линий, собирая последовательно схемы рисунков 6.5, 6.6, 6.7 и подавая на входы каждой из схем импульсы с генератора "f". Занесите результаты измерений в таблицу. Сравните параметры входных и выходных импульсов, измеренных в схемах рисунков 6.5, 6.6, 6.7 с параметрами импульсов с генератора, измеренных по п.1, а также сравните коэффициенты передачи линий для всех схем включения. Объясните причины искажений формы импульсов и затухания амплитуды импульсов в линии;

9) оформите отчет.