Kopling Sinyal

BAGIAN DAN BAHAN

• Baterai 6 volt
• Satu kapasitor, 0,22 F (Katalog Radio Shack # 272-1070 atau setara)
• Satu kapasitor, 0,047 F (Katalog Radio Shack # 272-134 atau setara)
• Motor kecil “hobi”, tipe magnet permanen (Katalog Radio Shack #273-223 atau yang setara)
• Detektor audio dengan headphone
• Panjang kabel telepon, beberapa kaki (Katalog Radio Shack #278-872)

Kabel telepon juga tersedia dari toko perangkat keras. Kabel multikonduktor tanpa pelindung akan cukup untuk percobaan ini. Kabel dengan konduktor tipis (kabel telepon biasanya berukuran 24-gauge) menghasilkan efek yang lebih nyata.

REFERENSI SILANG

Pelajaran Dalam Rangkaian Listrik , Volume 2, bab 7:“Sinyal AC Frekuensi Campuran”

Pelajaran Dalam Rangkaian Listrik , Volume 2, bab 8:“Filter”

TUJUAN PEMBELAJARAN

• Untuk mempelajari cara "menggabungkan" sinyal AC dan memblokir sinyal DC ke alat ukur
• Untuk mempelajari bagaimana stray coupling terjadi pada kabel
• Untuk menentukan teknik meminimalkan sambungan antar kabel

DIAGRAM SKEMATIK

ILUSTRASI

INSTRUKSI

Hubungkan motor ke baterai menggunakan dua dari empat konduktor kabel telepon. Motor harus berjalan, seperti yang diharapkan. Sekarang, sambungkan detektor sinyal audio melintasi terminal motor, dengan kapasitor 0,047 F secara seri, seperti ini:

Anda seharusnya dapat mendengar “buzz” atau “whine” di headphone, yang menunjukkan tegangan “noise” AC yang dihasilkan oleh motor saat sikat membuat dan memutuskan kontak dengan batang komutator yang berputar.

Tujuan kapasitor seri adalah untuk bertindak sebagai filter lolos tinggi sehingga detektor hanya menerima tegangan AC di terminal motor, bukan tegangan DC. Inilah tepatnya bagaimana osiloskop menyediakan fitur “AC coupling” untuk mengukur konten AC dari sinyal tanpa tegangan bias DC:kapasitor dihubungkan secara seri dengan satu probe uji.

Idealnya, orang tidak mengharapkan apa pun selain tegangan DC murni pada terminal motor, karena motor terhubung langsung secara paralel dengan baterai. Karena terminal motor secara elektrik sama dengan terminal masing-masing baterai, dan sifat baterai adalah untuk mempertahankan tegangan DC yang konstan, tidak ada apa pun selain tegangan DC yang akan muncul di terminal motor, bukan?

Nah, karena resistansi internal baterai dan sepanjang panjang konduktor, pulsa arus yang ditarik oleh motor menghasilkan tegangan osilasi “turun” di terminal motor, menyebabkan “suara” AC terdengar oleh detektor:

Gunakan detektor audio untuk mengukur tegangan "kebisingan" langsung di baterai. Karena derau AC dihasilkan di sirkuit ini dengan tegangan yang berdenyut turun di sepanjang resistansi nyasar, semakin kecil resistansi yang kita ukur, semakin sedikit tegangan derau yang harus kita deteksi:

Anda juga dapat mengukur tegangan kebisingan yang turun di sepanjang salah satu konduktor kabel telepon yang memasok daya ke motor, dengan menghubungkan detektor audio di antara kedua ujung konduktor kabel tunggal. Noise yang terdeteksi di sini berasal dari pulsa arus melalui resistansi kabel:

Sekarang kita telah menetapkan bagaimana kebisingan AC dibuat dan didistribusikan di sirkuit ini, mari kita jelajahi bagaimana hal itu digabungkan ke kabel yang berdekatan di kabel. Gunakan detektor audio untuk mengukur tegangan antara salah satu terminal motor dan salah satu kabel yang tidak digunakan di kabel telepon. Kapasitor 0,047 F tidak diperlukan dalam latihan ini, karena tidak ada tegangan DC di antara titik-titik ini untuk dideteksi oleh detektor:

Tegangan noise yang terdeteksi di sini adalah karena kapasitansi nyasar antara konduktor kabel yang berdekatan menciptakan "jalur" arus AC di antara kabel. Ingatlah bahwa tidak ada arus yang benar-benar mengalir melalui kapasitansi, tetapi tindakan pengisian dan pengosongan alternatif dari kapasitansi, apakah itu disengaja atau tidak disengaja, memberikan bergantian saat ini semacam jalur.

Jika kita mencoba dan menghantarkan sinyal tegangan antara salah satu kabel yang tidak digunakan dan titik yang sama dengan motor, sinyal itu akan tercemar oleh tegangan noise dari motor. Ini bisa sangat merugikan, tergantung pada seberapa banyak noise yang digabungkan antara dua sirkuit dan seberapa sensitif satu sirkuit terhadap noise yang lain.

Karena fenomena kopling utama di sirkuit ini bersifat kapasitif, tegangan noise frekuensi tinggi digabungkan lebih kuat daripada voltase noise frekuensi rendah.

Jika sinyal tambahan adalah sinyal DC, tanpa AC yang diharapkan di dalamnya, kita dapat mengurangi masalah kebisingan yang digabungkan dengan "melepaskan" kebisingan AC dengan kapasitor yang relatif besar yang terhubung melintasi konduktor sinyal DC. Gunakan kapasitor 0,22 F untuk tujuan ini, seperti yang ditunjukkan:

kapasitor decoupling bertindak sebagai korsleting praktis untuk tegangan kebisingan AC apa pun, sementara tidak mempengaruhi sinyal tegangan DC di antara kedua titik itu sama sekali. Selama nilai kapasitor decoupling secara signifikan lebih besar daripada kapasitansi “coupling” nyasar antara konduktor kabel, tegangan noise AC akan dijaga agar tetap minimum.

Cara lain untuk meminimalkan kebisingan yang digabungkan dalam kabel adalah dengan menghindari dua sirkuit berbagi konduktor yang sama. Sebagai ilustrasi, sambungkan detektor audio di antara dua kabel yang tidak digunakan dan dengarkan sinyal derau:

Harus ada jauh lebih sedikit kebisingan yang terdeteksi antara dua konduktor yang tidak digunakan daripada antara satu konduktor yang tidak digunakan dan satu yang digunakan di sirkuit motor. Alasan penurunan drastis dalam kebisingan ini adalah kapasitansi yang menyimpang antara konduktor kabel cenderung berpasangan sama tegangan kebisingan ke keduanya konduktor yang tidak digunakan dalam proporsi yang kira-kira sama.

Jadi, saat mengukur tegangan antara kedua konduktor tersebut, detektor hanya “melihat” perbedaan antara dua sinyal noise yang hampir identik.