sprawozdanie - szumy

Temat:
Szumy Nazwisko i Imię
Pitala Andrzej
Data wykonania:
19 i 26. III.2003
wydz. EAIiE, Elektronika i Telekomunikacja, II rok, gr 6, środa, godz: 17 00 1.1 Obserwacja zakłóceń zasilania wnoszonych do pojedynczego układu scalonego poprzez ścieżki do prowadzenia masy i zasilania. Obserwację przeprowadzono osobno dla każdego z dwóch układów TTL 74175 wpiętych w płytkę pomiarową. Układ 1 miał doprowadzenie zasilania oraz masy poprzez ścieżki szerokie, zaś układ 2 poprzez ścieżki wąskie (duża rezystancja źródła napięcia). Dla żadnego z układów scalonych nie zaobserwowano na ekranie oscyloskopu istotnych zakłóceń wnoszonych przez rezystancję doprowadzeń.
Dla pojedynczego układu scalonego małej skali integracji oraz stosunkowo małej szybkości działania rezystancja doprowadzeń nie wprowadza istotnych zakłóceń w działaniu tego układu.
Rysunki 1 i 2 dołączone na końcu sprawozdania przedstawiają zaobserwowane zakłócenia. Rysunek 1 dla układu 1, natomiast rysunek 2 dla układu 2.
Zaobserwowane zakłócenia są niemal identyczne w obu przypadkach. W przypadku zasilania pojedynczego układu scalonego małej i średniej skali integracji szerokość i długość doprowadzeń masy i zasilania nie jest szczególnie istotna. Dzieje się tak dlatego, gdyż:
Układ jest pojedynczy, tj. nawet stosunkowo duża rezystancja wyjściowa źródła zasilania nie powoduje szkodliwych sprzężeń pomiędzy innymi układami na płytce.
Układ jest układem cyfrowym, tj. momenty przełączeń są stosunkowo krótkie. Warto wspomnieć, że stosowanie takich samych ścieżek zasilania w układzie analogowym (dyskretnym czy scalonym) jaki jest na przykład wzmacniacz szerokopasmowy spowodowałoby np. zmniejszenie równomierności jego charakterystyki przenoszenia lub też pracę wzmacniacza jako generatora w.cz.. 1.2 Obserwacja i eliminacja zakłóceń wytwarzanych przez układy cyfrowe na doprowadzeniach zasilania. Następnie wybrano układ 1 (z szerokimi ścieżkami) w celu obserwacji i eliminacji zakłóceń na doprowadzeniach zasilania. Do układu zasilanie zostało podłączone poprzez opornik o wartości 10 Ω . Występujące w tym przypadku zakłócenia przedstawia rysunek 3. Następnie należało podjąć próbę ich eliminacji poprzez dołączenie odpowiednich kondensatorów. Najmniejszy kondensator nie zmieniający wartości międzyszczytowej ustaliliśm y na 4,7  F. Kondensator 100  F zmniejszał tę wartość do około 7mV. Te przebiegi również przedstawiono na rysunku 3. Następnie zamiast rezystora 10 Ω dołączono cewkę 85  H. Niestety nie udało nam się zaobserwować właściwych przebiegów napięcia (najprawdopodobniej obserwowaliśmy zbyt mały przedział czasu, i niewielkie zakłócenia - o amplitudzie rzędu 2mV - wzięliśmy za poprawny wynik), które umożliwiłyby dokonanie właściwych pomiarów. Można jednak spróbować dokonać obliczeń teoretycznych. Z pierwszego pomiaru obliczymy prąd płynący w doprowadzeniu układu:

(…)

… zakłócających na wyjściach poszczególnych wzmacniaczy przy wykorzystaniu wyprowadzeń punktów pomiarowych. Uzyskane w ten sposób na ekranie oscyloskopu przebiegi zilustrowano na rysunku 5.
Z przeprowadzonych obserwacji da się zauważyć, że położenie ma istotny wpływ na poziom szumów na wyjściach wzmacniaczy operacyjnych. Jest on największy dla układu nr 3, a najmniejszy dla układu nr 1, gdzie rezystory są położone równolegle do cewki wpiętej w układ multiwibratora z tranzystorami przeciwstawnymi. Możemy również zauważyć, że wpięcie większych rezystorów w tor sprzężenia powoduje zwiększenie poziomu napięcia wyjściowego. Związane jest to z tym, iż występowanie rezystora o dużej wartości w obwodzie wejściowym wzmacniacza powoduje powstawanie większego zakłócającego napięcia wejściowego w wyniku przepływu…
…:
Czyli przy cewce o indukcyjności 85H (inna nie była dostępna) powinno pojawić się pasożytnicze napięcie rzędu:
Można zatem wyciągnąć wnioski, że zastosowanie odpowiednio dobranych kondensatorów jest w stanie skutecznie wyeliminować pojawiające się szumy, natomiast wykonanie doprowadzeń o dużej indukcyjności drastyczne zwiększa amplitudę zakłóceń.
2. Badanie wpływu zakłóceń na pracę wzmacniaczy operacyjnych…
… uniedogodnienie to pogorszenie ostrości obrazu. Jeśli jednak amplituda zakłóceń staje się porównywalna z amplitudą mierzonego sygnału, wtedy pomiar może być obarczony błędem. Wartość tego błędu będzie oczywiści tym większa im większa będzie amplituda sygnału zakłócającego.
4.1 Pomiar wartości skutecznej szumu.
Ze względu na fakt, iż metoda pomiaru wartości skutecznej szumów, którą posługiwaliśmy się w ćwiczeniu…
... zobacz całą notatkę