0. Цель работы

Изучить методы проектирования и приобрести практические навыки по настройке схем подавления продольных и поперечных помех, возникающих при регистрации и исследовании электрических сигналов.

0. Содержание работы

0. Расчет и исследование схемы подавления

синфазных помех

Соберите схему рис. 8.12 для подавления синфазных помех, не подключая к схеме U_вх и U_cф.

Рисунок 8.12

1. Выберите величины сопротивлений

R₀=R₃=100 кОм; R₁=R₂=20 кОм.

Источник U_сф и переменные резисторы R₄, R₅ играют роль эквивалентной схемы источника синфазных помех, источник U_вх – роль полезного сигнала.

2. Настройте U_вх и U_cф по частоте и амплитуде соответственно вашему варианту задания, включите питание схемы и далее подключите источник входного сигнала.

3. Определите коэффициент передачи входного сигнала по формуле

К_вх= U_вых/ U_вх.

4. Отключите источник входного сигнала. Поставьте резисторе R₄, R₅ в положение наибольшего сопротивления и замкните ключи К₁ и К₂. Определите коэффициент передачи синфазного сигнала по формуле

К_сф= U_вых/ U_сф.

Рассчитайте величину коэффициента ослабления синфазного сигнала

К_осс=20lg(К_вх/К_сф) [дБ]

5. Переведите движки потенциометров R₄ и R₅ в положение нулевого сопротивления и вновь определите величину К . Объясните причину разницы в величинах К_осс и К .

6. Выключите питание макета и соберите схему рис. 8.13, приняв все постоянные резисторы, равные 20 кОм, а U_вх и U_cф оставьте прежними.

7. Для схемы рис.8.13 повторите пункты 2-5 задания. Сравните и объясните разницу в работе схем рис. 8.12 – 8.13.

8. Отключите U_вх, переведите потенциометр R_g в среднее положение и определите коэффициент передачи синфазного сигнала. Определите для этого варианта величину К_осс.

9. Отключите U_cф и определите амплитуду выходного полезного сигнала U_c от U_вх. Отключите U_вх, а подключите U_cф и определите амплитуду сигнала помехи U_П от сигнала помехи U_cф. Определите отношение сигнал/шум на выходе схемы рис. 8.13 по формуле

К_сшу=U /U . (8.13)

Рисунок 8.13

Выключите питание макета, не разбирая схемы.

8.3.2. Расчет и исследование комбинированной схемы

подавления помех

Частотные спектры U_вх и U_cф по вашим вариантам заданий различны, поэтому для дальнейшего подавления помех могут быть использованы схемы активных фильтров, подключаемые к выходу схемы рис. 8.13. В работе предлагается использовать фильтры Саллена и Кея, тип которого задается в варианте задания. Если частота полезного сигнала ƒ_вх ниже частоты помехи ƒ_сф(ƒ_вх<ƒ_сф), то выбираете фильтр нижних частот, в противном случае – фильтр верхних частот. Для обоих типов фильтров определяют частоту ƒ_здб по ориентировочной формуле ƒ_здб= , поскольку в данной работе частоты сигнала и помехи достаточно удалены и фиксированы.

8.3.2.1 Расчет фильтра нижних частот производим

по следующей методике

Схема фильтра Саллена и Кея нижних частот второго порядка приведена на рис. 8.14.

рисунок 8.14

Каждая из RC цепей вносит наклон 6 дБ на октаву на переходном участке. Сопротивления R_A и R_B определяют коэффициент затухания. Характеристика вблизи края полосы пропускания формируется за счет обратной связи через конденсатор С₁. Если R₁=R₂ и С₁=С₂, то методика расчета фильтра достаточно проста. Синтез фильтра начинается с выбора его типа и определения величины ƒ_ср.

1. Из таблицы 8.1 для заданного типа фильтра выбираем отношение ƒ_здб/ƒ_ср=d и определяем величину ƒ_ср/ƒ_здб/d.

2. Выбираем величину С=С₁=С₂ и рассчитываем величину R из соотношения

ƒ_ср=1/2πRC, R=R₁=R₂,

при этом пункты 1 и 2 возможно придется повторить, чтобы величина R и С лежала в разумных пределах (имелись номиналы в макете).

3. Из таблицы 8.1 находим величину коэффициента затухания.

4. Выбираем подходящее значение R_д, равное R и находим величину R_в=(2-α)R_a.

5. Находим коэффициент усиления в полосе пропускания по формуле

К_П=R_в/R_A+1.