Esercitazione 4: Generatore di rumore

Esercitazione 4: Generatore di rumore
Vogliamo simulare una situazione in cui il segnale che ci interessa è sovrapposto a rumore
abbastanza intenso. Questo ci consentirà di apprezzare l’effetto di opportuni filtraggi per
estrarre nel miglior modo possibile l’informazione associata al segnale.
Generatore di rumore
Prima di tutto dobbiamo artificiosamente creare del rumore. Questo può essere ottenuto
con il circuito riportato in Fig 1. I due transistor sono uniti attraverso le basi e connessi
alla stessa alimentazione; uno riceve l’alimentazione sul collettore ed ha l’emettitore a
massa, l’altro la riceve dall’emettitore ed ha il collettore volante. Questo crea in pratica
una giunzione pn in una situazione simile ad un diodo Zener nella regione di breakdown.
Osservando con l’oscillografo l’uscita v0 si vedrà un debole rumore bianco, ovvero abbastanza uniforme in tutto lo spettro di frequenza.
Figura 1: Generatore di rumore
Amplificatore invertente
Il passo successivo è quello di amplificare il debole rumore ottenuto. Lo si può fare con
un amplificatore operazionale (si consiglia il TL082) montato in configurazione invertente
(Fig 2); è opportuno avere un’amplificazione di circa 100.
All’uscita v1 si osserverà ora un rumore con ampiezze dell’ordine delle decine di mV .
Circuito completo
A questo punto possiamo miscelare il rumore con un segnale (per esempio un’onda sinusoidale) proveniente dal generatore di funzioni: possiamo farlo con un semplice sommatore
invertente (vedi Fig 3) con amplificazione unitaria. Si potrà osservare l’effetto all’uscita
v2 . Si consiglia una frequenza fra 50 e 100 kHz e un’ampiezza di 50 − 100 mV .
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Figura 2: Amplificazione del rumore
Infine si cercherà di ripulire il segnale. Occorre quindi progettare un idoneo filtro passabanda ottenuto con due filtri Sallen-Key, un passa-alto e un passa-basso, in modo da
selezionare una banda di attorno alla frequenza del segnale di interesse.
Dopo aver progettato e montato i due filtri si vedrà l’effetto all’uscita: si dovrebbe ottenere
un segnale molto più pulito con un residuo di rumore abbastanza piccolo.
Analisi
Si deve analizzare il comportamento del circuito studiando la tensione delle varie uscite
(v0 ...v4 ) sia con l’oscillografo, sia con l’analizzatore di spettro, variando l’ampiezza del
segnale e la frequenza del segnale.
Infine si può anche valutare il comportamento del circuito con un segnale tipo onda quadra.
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Figura 3: Circuito completo
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