신호 커플링

부품 및 재료

<울>

6볼트 배터리

1개의 커패시터, 0.22μF(Radio Shack 카탈로그 # 272-1070 또는 동급)

1개의 커패시터, 0.047µF(Radio Shack 카탈로그 # 272-134 또는 동급)

소형 "취미" 모터, 영구 자석 유형(Radio Shack 카탈로그 번호 273-223 또는 동급)

헤드폰이 있는 오디오 감지기

전화 케이블 길이, 몇 피트 길이(Radio Shack 카탈로그 번호 278-872)

전화 케이블은 철물점에서도 구입할 수 있습니다. 이 실험에는 차폐되지 않은 다심 케이블이면 충분합니다. 얇은 도체가 있는 케이블(전화 케이블은 일반적으로 24게이지)이 더 뚜렷한 효과를 냅니다.

상호 참조

전기 회로의 교훈 , 2권, 7장:"혼합 주파수 AC 신호"

전기 회로의 교훈 , 2권, 8장:"필터"

학습 목표

<울>

AC 신호를 "결합"하고 DC 신호를 측정 기기에 차단하는 방법을 배우려면

케이블에서 표유 결합이 어떻게 발생하는지 알아보기

케이블 간 결합을 최소화하기 위한 기술 결정

개략도

그림

지침

전화 케이블의 4개 도체 중 2개를 사용하여 모터를 배터리에 연결합니다. 모터는 예상대로 작동해야 합니다. 이제 다음과 같이 0.047μF 커패시터를 직렬로 사용하여 모터 단자에 오디오 신호 감지기를 연결합니다.

브러시가 회전하는 정류자 막대와 접촉을 하고 끊을 때 모터에서 생성되는 AC "노이즈" 전압을 나타내는 헤드폰에서 "윙윙거리는 소리" 또는 "윙윙거리는 소리"가 들릴 수 있어야 합니다.

직렬 커패시터의 목적은 검출기가 DC 전압이 아닌 모터 단자를 가로질러 AC 전압만 수신하도록 고역 통과 필터 역할을 하는 것입니다. 이것이 바로 오실로스코프가 DC 바이어스 전압 없이 신호의 AC 콘텐츠를 측정하기 위한 "AC 커플링" 기능을 제공하는 방법입니다. 커패시터는 하나의 테스트 프로브와 직렬로 연결됩니다.

이상적으로는 모터가 배터리와 병렬로 직접 연결되어 있기 때문에 모터 단자에서 순수한 DC 전압만 기대할 수 있습니다. 모터의 단자는 배터리의 각 단자와 전기적으로 공통이고, 배터리의 성질은 일정한 DC 전압을 유지하는 것이기 때문에 모터 단자에 DC 전압만 나와야 하는 것 아닙니까?

음, 배터리 내부와 도체 길이에 따른 저항 때문에 모터에서 끌어온 전류 펄스는 모터 단자에서 진동 전압 "강하"를 생성하여 감지기에서 들리는 AC "노이즈"를 유발합니다.

오디오 감지기를 사용하여 배터리에서 직접 "노이즈" 전압을 측정합니다. AC 노이즈는 표유 저항을 따라 전압 강하를 맥동하여 이 회로에서 생성되기 때문에 측정하는 저항이 적을수록 감지해야 하는 노이즈 전압이 줄어듭니다.

단일 케이블 도체의 양쪽 끝 사이에 오디오 감지기를 연결하여 모터에 전원을 공급하는 전화 케이블 도체 중 하나를 따라 떨어지는 노이즈 전압을 측정할 수도 있습니다. 여기에서 감지된 노이즈는 와이어의 저항을 통과하는 전류 펄스에서 발생합니다.

이제 이 회로에서 AC 노이즈가 생성되고 분산되는 방식을 설정했으므로 결합 방법을 살펴보겠습니다. 케이블의 인접한 와이어에 연결합니다. 오디오 감지기를 사용하여 모터 단자 중 하나와 전화 케이블에서 사용하지 않는 전선 중 하나 사이의 전압을 측정합니다. 이 실습에서는 0.047µF 커패시터가 필요하지 않습니다. 감지기가 어쨌든 감지할 수 있도록 이러한 지점 사이에 DC 전압이 없기 때문입니다.

여기에서 감지된 노이즈 전압은 와이어 사이에 AC 전류 "경로"를 생성하는 인접한 케이블 도체 사이의 표유 커패시턴스로 인한 것입니다. 어떤 전류도 실제로 통과하지 않는다는 것을 기억하십시오. 커패시턴스이지만 의도적이든 비의도적이든 커패시턴스의 대체 충전 및 방전 동작은 교대를 제공합니다. 일종의 현재 경로입니다.

사용하지 않는 전선 중 하나와 모터와 공통되는 지점 사이에 전압 신호를 전달하려고 하면 해당 신호가 모터의 노이즈 전압으로 오염될 것입니다. 이것은 두 회로 사이에 결합된 노이즈의 양과 한 회로가 다른 회로의 노이즈에 얼마나 민감한지에 따라 상당히 해로울 수 있습니다.

이 회로의 1차 결합 현상은 본질적으로 용량성이므로 고주파수 잡음 전압은 저주파 잡음 전압보다 더 강하게 결합된다.

추가 신호가 AC가 없는 DC 신호인 경우 DC 신호의 도체를 가로질러 연결된 비교적 큰 커패시터로 AC 잡음을 "분리"하여 결합 잡음 문제를 완화할 수 있습니다. 다음과 같이 0.22μF 커패시터를 사용하십시오.

감결합 커패시터 AC 노이즈 전압에 대한 실질적인 단락 회로 역할을 하며 두 지점 사이의 DC 전압 신호에는 전혀 영향을 미치지 않습니다. 디커플링 커패시터 값이 케이블 도체 사이의 표유 "커플링" 커패시턴스보다 훨씬 큰 한 AC 노이즈 전압은 최소로 유지됩니다.

케이블에서 결합된 노이즈를 최소화하는 또 다른 방법은 두 개의 회로가 공통 도체를 공유하지 않도록 하는 것입니다. 설명을 위해 사용하지 않는 두 전선 사이에 오디오 감지기를 연결하고 노이즈 신호를 수신합니다.

하나의 미사용 도체와 모터 회로에 사용된 도체 사이보다 미사용 도체 중 두 개 사이에서 감지된 노이즈가 훨씬 적어야 합니다. 노이즈가 크게 감소한 이유는 케이블 도체 사이의 표유 커패시턴스가 동일한 결합하는 경향이 있기 때문입니다. 둘 모두에 노이즈 전압 사용하지 않은 도체를 거의 같은 비율로 사용합니다.

따라서 사이 전압을 측정할 때 이 두 도체에서 감지기는 두 개의 거의 동일한 노이즈 신호 간의 차이만 "볼" 수 있습니다.