A la fig. 1 s'indica l'esquemàtic bàsic.

Diem tensió diferencial    v_d   a la diferència entre les tensions d'entrada: 

                                                                       v_d = v₁ - v₂     (4)

          Diem tensió comuna   v_c  -de seguida veurem perquè- a la mitjana aritmètica de les tensions d'entrada:

                                                                     v_c = (v₁+v₂) / 2     (5)

            Del sistema d'equacions (4) i (5) separem   v₁   i   v₂   i s'obté:

el que suggereix un circuit equivalent per a les tensions d'entrada, en funció de   v_d    i   v_c ,  com s'indica a la fig. 2.

           En general interessa només amplificar la diferència de tensions   v_d   ja que la tensió comuna   v_c   pot ser un senyal de soroll pertorbador que afecta a les dues entrades de l'amplificador, per la qual cosa el guany en mode comú hauria de ser cero. Observant la (9) això es pot aconseguir fent que el seu numerador valgui zero, és a dir, fent que es compleixi:  R₁R₄ = R₂R₃   o bé:

i substituint (11) a (10) tindrem el valor del guany en mode diferencial en aquestes condicions, que resulta   A_d = -K   (12).

            Es defineix el factor de rebuig del mode comú -en anglès CMRR, inicials de Common Mode Rejection Ratio-  com  el  quocient  de  guanys:    CMRR = A_d /A_c (13)  o  bé  en  forma logarítmica:  CMRR(dB) = 20·log₁₀(A_d / A_c)  (14).  El cas ideal fóra que es pogués aconseguir exactament  A_c = 0  amb la qual cosa el factor de rebuig del mode comú seria infinit.

            A la fig. 3 s'indica el circuit a assajar on les tensions diferencial a amplificar   v_d   i pertorbadora  v_c  a rebutjar, s'aconsegueixen mitjançant dos generadors de funcions i un transformador de baixa freqüència, per exemple un transformador d'àudio o un petit transformador d'alimentació, un bobinat dels quals disposi d'una presa central. Per preparar aquesta pràctica s'ha optat per emprar un transformador d'alimentació  T  ja que és més fàcil d'aconseguir que no pas un transformador d'àudio.

            Observar les polaritats de referència de les tensions del transformador per constatar que la situació correspon al circuit de la fig. 2.

            A la fig. 4 s'indica la planificació del muntatge i a la fig. 5 una fotografia, on es veu que el transformador està, simplement, col·locat damunt de la protoboard .

             Relació de components:

            Les resistències fixes són de  0,25W  de dissipació.

              Procediment

            • A l'oscil·loscopi seleccioneu una base de temps de  2ms/div  i una sensibilitat de  0,5V/div. En el generador de funcions que proporciona el senyal   v_d   -el generador connectat al primari del transformador- seleccioneu forma d'ona sinusoïdal i una freqüència de  2kHz.  Engegueu únicament aquest generador i ajusteu el seu nivell de sortida de manera que a la pantalla de l'oscil·loscopi es vegi el senyal amb una amplitud aproximadament com la indicada a la fig. 6.

               • Situeu el cursor de la resistència variable en un extrem de la resistència.  En el generador de funcions que proporciona el senyal pertorbador   v_c , seleccioneu forma d'ona sinusoïdal o triangular, ajusteu la freqüència a  100Hz i el seu nivell de sortida al mínim.  Engegueu-lo i augmenteu el seu nivell de sortida fins que a la pantalla de l'oscil·loscopi es vegi un senyal aproximadament com l'indicat a la fig. 7, on es veu que el CMRR és molt baix i, en conseqüència,  el senyal pertorbador   v_c   afecta en gran manera al senyal   v_d .

             • Moveu el cursor de la resistència cap al centre d'aquesta fins aconseguir, afinant al màxim, tornar a veure el senyal de la fig. 6.  Augmenteu al màxim el nivell de sortida del generador que proporciona   v_c   per poder afinar més, si cal, en l'anul·lació d'aquest senyal pertorbador.

             • Pareu la font d'alimentació i els generadors. Extraieu les resistències   R₁   i   R₂   del circuit i mesureu els seus valors reals amb el multímetre, i surt, per exemple:  R₁ = 9,93kΩ   i   R₂ = 98kΩ , llavors el guany en mode diferencial val:  K = 98/9,93 = 9,87.

           • Extraieu les resistències   R₃   i les dues   R₄   i mesureu els seus valors reals amb el multímetre, i surt, per exemple: R₃ = 14,96kΩ  i  R₄ =147,4kΩ , llavors el guany diferencial val:  K = 147,4/14,96 = 9,85  i, com era d'esperar, ambdós valors de  K  pràcticament coincideixen.

            Observacions:

            • Proveu amb altres freqüències. Per a que apareguin senyals immòbils a la pantalla, la freqüència més alta ha de ser múltiple de la freqüència més baixa (raoneu-ho).

Escriure un comentari