close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Mitrofanov

код для вставкиСкачать
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ
ТЕОРИЯ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СВЯЗИ
Методические указания
к выполнению лабораторных работ № 1?9
Санкт-Петербург
2004
ель: А. И. Тимофеев
Составитель И. С. Митрофанов
Рецензент канд. техн. наук А. П. Абрамов
Методические указания содержат описание лабораторных работ,
порядок выполнения, требования к отчету и контрольные вопросы к
лабораторным работам по дисциплине ?Теория электрической связи? для студентов специальностей 071700 и 201201.
Цикл лабораторных работ по дисциплине ?Теория электрической связи? предназначен для закрепления знаний теоретического
курса, ознакомления с принципами работы элементов связных систем и обработки радиотехнических сигналов, а также для приобретения студентами навыков научного исследования с применением
новейших компьютерных программ.
Методические указания подготовлены кафедрой телекоммуникаций и рекомендованы к изданию редакционно-издательским советом Санкт-Петербургского университета аэрокосмического приборостроения.
Редактор Г. Д. Бакастова
Компьютерная верстка А. Н. Колешко
Сдано в набор 14.09.04. Подписано к печати 24.09.04. Формат 60Ч84 1/16. Бумага офсетная.
Печать офсетная. Усл. печ. л. 3,49. Усл. кр.-отт. 3,54. Уч. -изд. л. 3,3. Тираж 100 экз. Заказ №
Редакционно-издательский отдел
Отдел электронных публикаций и библиографии библиотеки
Отдел оперативной полиграфии
СПбГУАП
190000, Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 67
© ГОУ ВПО ?Санкт-Петербургский
государственный университет
аэрокосмического приборостроения?,
2004
2
ПОРЯДОК РАБОТЫ В ЛАБОРАТОРИИ
Подготовка к работе
При подготовке к работе следует:
? по конспектам лекций и рекомендованной литературе изучить теоретический материал, относящийся к лабораторной работе;
? изучить применяемые для исследований и расчетов компьютерные
программы Multisim и MathCad;
? ознакомиться с описанием выполняемой работы и продумать ответы на контрольные вопросы.
Выполнение работ в лаборатории
Лабораторные работы выполняются в дисплейном классе индивидуально каждым студентом. При этом студент должен выполнить все требования, изложенные выше.
Работа в лаборатории считается законченной только после просмотра и утверждения полученных результатов преподавателем.
По окончании работы студент обязан привести рабочее место в порядок.
Техника безопасности при проведении работ
В связи с тем, что электропитание компьютеров осуществляется от
сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц, в процессе
выполнения лабораторных работ может возникнуть поражение электрическим током или пожар. Поэтому студенты допускаются к выполнению лабораторных работ только после проведения инструктажа по технике безопасности. Инструктаж проводится преподавателем и подтверждается личной подписью студента в специальном журнале.
Лица, не выполняющие правила техники безопасности или допускающие их нарушение в отношении других лиц, от работы отстраняются и привлекаются к ответственности.
3
При выполнении лабораторных работ запрещается:
? выполнять работы без инструктажа по технике безопасности;
? выполнять работы без преподавателя или лаборанта;
? самостоятельно включать и выключать компьютеры;
? оставлять без наблюдения включенный компьютер;
? совершать любые действия, которые могут привести к поломке
компьютера или повреждению установленных программ и файлов;
? копировать содержащуюся в компьютерах информацию на любые
виды собственных носителей;
? загромождать рабочее место портфелями и другими предметами.
При нарушении изоляции соединительных кабелей компьютера или
его ?зависании ? следует немедленно прекратить работу и сообщить о
случившемся лаборанту или преподавателю.
Если произошел несчастный случай, то необходимо немедленно:
? отключить сеть переменного тока;
? сообщить лаборанту или преподавателю;
? оказать первую медицинскую помощь пострадавшему;
? при необходимости вызвать «Скорую помощь» по телефону 03.
Оформление отчета и защита работы
Отчет о выполненной работе должен быть подготовлен индивидуально в электронном виде и храниться в персональной папке на ?жестком? диске компьютера дисплейного класса. При подготовке отчета следует применять прилагаемые к каждой лабораторной работе электронные формы.
Зачет по работе студент получает после представления отчета и успешного ответа на предложенные преподавателем вопросы, связанные
с тематикой защищаемой лабораторной работы.
Рекомендуемая литература
1. Карлащук В. И. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа
Electronics Workbench и ее применение. М.: Солон-Р, 2003.
2. Очков В. Ф. MathCad 7 Pro для студентов и инженеров. М.: Компьютер
Пресс, 1998.
3. Каганов В. И. РАДИОТЕХНИКА+КОМПЬЮТЕР+MATHCAD. М.: Горячая линия-Телеком, 2001.
4
Лабораторная работа № 1
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДИСКРЕТИЗАЦИИ
И КВАНТОВАНИЯ СИГНАЛОВ
Цель работы: исследование процесса дискретизации и квантования
сигналов.
1. ОПИСАНИЕ СХЕМЫ
Функциональный
генератор
Осциллограф 1
Электронный ключ
Генератор
стохастического
сигнала
Осциллограф 2
Генератор
управляющего
сигнала
Рис. 1. Структурная схема исследования процесса дискретизации
и квантования сигналов
Функциональный генератор ? создает гармонический сигнал, а также сигналы треугольной и прямоугольной формы.
Генератор стохастического сигнала ? создает стохастический сигнал. Основан на источнике полиномиального сигнала, в котором моделируется взаимодействие АМ, ЧМ и гармонического колебаний.
Генератор управляющего сигнала ? создает последовательность прямоугольных импульсов с заданной скважностью.
Период следования данных импульсов является периодом дискретизации ?t, а их длительность Tи определяет относительную погрешность преобразования ?.
Согласно теореме Котельникова значение периода дискретизации
должно удовлетворять условию:
?t ? 1/2?fв,
где fв ? верхняя частота преобразования сигнала.
Относительная погрешность преобразования определяется выражением:
?, % = 200?fв Tи.
5
Электронный ключ ? на полевом транзисторе типа BF245A.
Осциллограф ? применяется виртуальный двухлучевой осциллограф. В данной работе рекомендуется устанавливать параметры развертки и делителей напряжения так, чтобы на его экране регистрировалось
от 1 до 2 периодов сигнала без ограничения по амплитуде.
2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. Перед выполнением работы подготовить проект отчета о лабораторной работе, включающий в себя:
? титульный лист с указанием наименования работы, номер варианта задания, Ф.И.О. студента, номер группы и даты выполнения работы;
? листы для копирования измерительных схем, регистрации результатов измерений, расчетных данных и выводов.
Вариант задания определяется преподавателем.
При подготовке проекта отчета использовать форму из файла
otchet.doc.
2. В программе Multisim создать модель для исследования процесса
дискретизации и квантования сигналов в соответствии с принципиальной электрической схемой, приведенной на рис. 2.
3. Установить параметры генератора управляющего сигнала V4 в соответствии с вариантом задания, указанным преподавателем и табл. 1.
Таблица 1
Варианты заданий параметров генератора управляющего сигнала V4
Номер
варианта
Частота
(Frequency), Гц
Амплитуда
(Amplitude), В
Kоэффициент заполнения
(Duty Cycle), %
1
1000
5
20
2
1100
5
25
6
3
1300
5
15
4
900
5
30
5
1050
5
10
6
950
5
10
7
1150
5
20
8
1200
5
25
9
1250
5
30
10
1350
5
15
7
FM
U3
U2
POLY
U1
V3
1
1V 1000Hz 0Deg
5V 1000Hz 100Hz
A1
Key = Space
B
G
T
A
V4
1000Hz 5V
D1
1N4148
Q1
BF245A
C1
20nF
A
XSC1
G
T
R1
47kohm
B
XSC2
C2
120pF
Рис. 2. Принципиальная электрическая схема исследования процесса дискретизации и квантования сигналов
V2
V1
1V 1000Hz 100Hz
AM
J1
XFG1
4. Установить частоту функционального генератора XFG1 равной
100 Гц, а амплитуду ? 1 В в режиме гармонического сигнала.
5. Установить следующие параметры источника V1 АМ-сигналов:
? амплитуда VC = 0,5 В;
? несущая частота FC = 100 Гц;
? частота модуляции FM = 10 Гц.
6. Установить следующие параметры источника V2 ЧМ-сигналов:
? амплитуда Voltage Amplitude = 0,5 В;
? несущая частота Carrier Frequency = 100 Гц;
? частота девиации Signal Frequency = 10 Гц.
7. Установить следующие параметры источника гармонических сигналов V3:
? амплитуда Voltage Amplitude = 0,5 В;
? частота Frequency = 100 Гц;
? фазовый сдвиг Phase = 90° .
8. Установить коэффициенты полиномиального источника F = 1,
G = 1, I = 1.
9. Представить собранную модель лаборанту или преподавателю для
проверки.
10. Нажатием правой кнопки мыши на черном поле модели вызвать
соответствующую вкладку и установить цвет всех компонентов модели
? красный. Копировать принципиальную электрическую схему модели
в соответствующий раздел отчета.
Изучение процесса дискретизации гармонического сигнала
11. Включить модель и наблюдать сигналы на входах А и В осциллографа 1, а также на входе А осциллографа 2 (в режиме DC), установив
необходимые значения длительности развертки (Timebase) и делителей
напряжения (Scale).
12. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
13. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue. Расположить окно графика в нижнем левом углу монитора таким образом, чтобы изображение схемы модели
было доступно.
14. Копировать графики в соответствующий раздел отчета.
Изучение процесса дискретизации сигнала треугольной формы
15. Установить функциональный генератор XFG1 в режим сигнала
треугольной формы.
8
16. Включить модель и наблюдать сигналы на входах А и В осциллографа 1, а также на входе А осциллографа 2 (в режиме DC), установив
необходимые значения длительности развертки (Timebase) и делителей
напряжения (Scale).
17. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
18. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
19. Копировать графики в соответствующий раздел отчета.
Изучение процесса дискретизации сигнала прямоугольной формы
20. Установить функциональный генератор XFG1 в режим сигнала
прямоугольной формы.
21. Включить модель и наблюдать сигналы на входах А и В осциллографа 1, а также на входе А осциллографа 2 (в режиме DC), установив
необходимые значения длительности развертки (Timebase) и делителей
напряжения (Scale).
22. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
23. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
24. Копировать графики в соответствующий раздел отчета.
Изучение влияния частоты выборки на процесс дискретизации
25. Установить частоту генератора управляющего сигнала V4 равной 100 Гц.
26. Установить функциональный генератор XFG1 в режим гармонического сигнала.
27. Включить модель и наблюдать сигналы на входах А и В осциллографа 1, а также на входе А осциллографа 2 (в режиме DC), установив
необходимые значения длительности развертки (Timebase) и делителей
напряжения (Scale).
28. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
29. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
30. Копировать графики в соответствующий раздел отчета.
9
Изучение процесса дискретизации стохастического сигнала
31. Подключить генератор стохастического сигнала нажатием клавиши Space на клавиатуре компьютера.
32. Включить модель и наблюдать сигналы на входах А и В осциллографа 1, а также на входе А осциллографа 2 (в режиме DC), установив необходимые значения длительности развертки (Timebase) и делителей напряжения (Scale). Время наблюдения должно составлять
не менее 2 минут.
33. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
34. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
35. Копировать графики в соответствующий раздел отчета.
36. Установить частоту генератора управляющего сигнала V4 в соответствии с определенным вариантом задания (табл. 1).
37. Включить модель и наблюдать сигналы на входах А и В осциллографа 1, а также на входе А осциллографа 2 (в режиме DC), установив
необходимые значения длительности развертки (Timebase) и делителей
напряжения (Scale). Время наблюдения должно составлять не менее 2
минут.
38. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
39. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
40. Копировать графики в соответствующий раздел отчета.
41. Представить результаты измерений преподавателю для проверки.
42. Закрыть окно программы Multisim без сохранения изменений
в файле Circuit 1.
43. Используя полученные данные, подготовить отчет в редакторе
Word, включающий в себя:
? титульный лист;
? цель работы;
? принципиальную электрическую схему исследования;
? графики осциллограмм;
? расчеты максимального периода дискретизации ?t и относительной погрешности преобразования ? для конкретного варианта задания
параметров генератора управляющего сигнала V4;
? выводы.
10
44. Сохранить отчет в персональной папке, применяя исключительно путь Файл (File)?Сохранить как (Save as). Имя сохраняемого файла
должно содержать номер варианта задания.
Например: otchet1-8.
45. Представить отчет к защите преподавателю.
3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. В чем заключается процесс дискретизации непрерывных сигналов? Как его записать аналитически?
2. Как изменяется спектр сигнала в результате его дискретизации?
3. Приведите примеры практического использования дискретизации сигналов в системах связи.
4. Сформулируйте теорему отсчетов.
5. Из каких соображений выбирается частота дискретизации непрерывных сигналов?
6. Каким образом и с помощью какого функционального устройства обеспечивается восстановление сигнала по его отсчетам?
7. Укажите причины погрешностей восстановления непрерывного
сигнала по его отсчетам.
8. Напишите выражение сигнала в виде ряда Котельникова.
9. Какой базис используется при разложении сигналов в ряд Котельникова?
10. Как определяется коэффициент разложения сигналов в ряд Котельникова?
Рекомендуемая литература
1. Теория электрической связи / Под ред. проф. Д. Д. Кловского. М.: Радио и связь, 1998. С. 44?48.
2. Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высш. шк.,
2000. С. 14?22, 122?126, 382?396.
Справочные данные о диоде сигнальном типа 1N4148:
Uобр.макс = 75 B; Iобр = 5 мкА; Uпр = 0,6 B; Iпр = 10 мА; tвосст.Rобр =
= 4 нс; C = 1,3 пФ.
Справочные данные о полевом транзисторе типа BF245A:
UЗИ пор = 40 B; Iс нач. мин = 2,5 мА; Iс нач. макс = 7,5 мА; Uотс. мин = 1,8 B;
Uотс. макс = 5 B; CЗИ = 25 пФ; Cзc = 5 пФ.
11
Лабораторная работа № 2
ИССЛЕДОВАНИЕ СИГНАЛОВ И ИХ СПЕКТРОВ
Цель работы: исследование непрерывных и Т-финитных сигналов и
их спектров.
1. ОПИСАНИЕ СХЕМЫ
Осциллограф
Генератор
сигналов
Измерительная
нагрузка
Анализатор
Фурье
Рис. 1. Структурная схема исследования сигналов и их спектров
Генератор сигналов ? создает гармонический сигнал, а также сигналы треугольной и прямоугольной формы.
Измерительная нагрузка ? резистор или полупроводниковый диод с
резистором.
Осциллограф ? применяется виртуальный двухлучевой осциллограф. В данной работе рекомендуется устанавливать параметры развертки и делителей напряжения так, чтобы на его экране регистрировалось
от 1 до 2 периодов сигнала без ограничения по амплитуде.
Анализатор Фурье ? применяется виртуальный анализатор Фурье
программы Multisim.
Для периодической функции вида:
? (t) = ? (t ± nT),
где T = 2?/? ? период колебаний; n ? любое положительное целое число; ? ? круговая частота, используется ряд Фурье, составленный из
ортогональных тригонометрических функций:
? (t ) =
a0 n
+ ? (an cos k? t + bn sin k? t),
2 k=1
где
T /2
a0 =
12
2
?(t)dt;
T ?T?/2
T /2
ak =
2
?(t) cos k? tdt;
T ?T?/2
bk =
2
?(t) sin k? tdt.
T ?T?/2
T /2
Для одиночного импульса (T ? ?):
? (t ) =
?
?
1
? j? t
j? t
? S(?)e d?, S (?) = ? ?(t)e dt.
2? ??
??
Комплексное выражение для спектральной плотности:
S (?) = A (?) ? jB (?) = ?S (?) ?ejj (w),
где
?
?
0
0
A ( ? ) = ? ?(t) cos ? tdt; B ( ? ) = ? ?(t) sin ? tdt.
Амплитуда и фаза спектральной плотности:
S ( ? ) = [ A(?)]2 + [B(?)]2 ,
? (?) = ?arctg [B (?)/A (?)].
2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. Перед выполнением работы подготовить проект отчета о лабораторной работе, включающий в себя:
? титульный лист с указанием наименования работы, номер варианта задания, Ф.И.О. студента, номер группы и даты выполнения работы;
? листы для копирования измерительных схем, регистрации результатов измерений, расчетных данных и выводов.
Вариант задания определяется преподавателем.
При подготовке проекта отчета использовать форму из файла
otchet.doc.
2. В программе Multisim создать модель для исследования сигналов
и их спектров в соответствии с принципиальной электрической схемой,
приведенной на рис. 2.
13
XFG1
XSC1
G
A
B
T
J1
Key = Space
D1
1N4148
R1
1.8kohm
R2
510kohm
Рис. 2. Принципиальная электрическая схема исследования сигналов
и их спектров
3. Щелкнуть левой кнопкой мыши на табло Options и на появившейся вкладке щелкнуть левой кнопкой мыши на табло Preferences.
4. На вкладке Preferences установить флажок в строке Show node
names и нажать кнопку ОК.
5. Щелкнуть левой кнопкой мыши на табло Simulate и на появившейся вкладке выбрать путь Analyses ? Fourier analyses. После щелчка на последнем табло должна появиться папка установок Фурьеанализа.
6. Установить на вкладке Analysis Parameters частоту (Frequency
resolution) и число гармоник (Number of harmonics) в соответствии с
вариантом задания, указанным преподавателем и табл. 1.
7. Установить на вкладке Analysis Parameters время анализа
(Stopping time for sampling), равное 0,1 с.
8. В строке Display установить режим Graph.
9. Открыть вкладку Output variables и в появившемся левом окне
выделить номер исследуемого узла схемы, к которому подключен + генератора XFG1. Перенести указанный номер в правое окно нажатием
кн. Plot during simulation.
10. Нажать кнопку Accept.
14
Таблица 1
Номер
варианта
Частота
(Frequency), Гц
Амплитуда
(Amplitude), В
Число гармоник
(Number of harmonics)
1
100
6
9
2
250
8
5
3
125
7
7
4
150
11
9
5
80
9
5
6
110
10
7
7
280
12
9
8
420
15
5
9
500
14
7
10
350
16
9
11. Установить частоту и амплитуду генератора сигналов XFG1
в соответствии с табл. 1.
12. Представить собранную модель лаборанту или преподавателю
для проверки.
13. Нажатием правой кнопки мыши на черном поле модели вызвать
соответствующую вкладку и установить цвет всех компонентов модели
? красный. Копировать принципиальную электрическую схему модели
в соответствующий раздел отчета.
Изучение гармонического сигнала и его спектра
14. Включить модель и наблюдать гармонический сигнал на входе
осциллографа А (в режиме DC), установив необходимые значения длительности развертки (Timebase) и делителей напряжения (Scale).
15. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
16. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue. Расположить окно графика в нижнем левом углу монитора таким образом,чтобы изображение схемы модели
было доступно.
17. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
18. Щелкнуть левой кнопкой мыши на табло Simulate и на появившейся вкладке выбрать путь Analyses ? Fourier analyses. После
15
щелчка на последнем табло должна появиться папка установок Фурье-анализа.
19. Нажать кнопку Simulate. В течение 1 минуты на мониторе должны появиться результаты моделирования в виде графиков. Если этого
не произошло, обратиться к лаборанту или преподавателю.
20. Копировать график амплитудного спектра в соответствующий
раздел отчета.
21. Закрыть окно Analysis Graphs.
Изучение сигнала колоколообразной формы и его спектра
22. Подключить к выходу генератора диод нажатием клавиши Space
на клавиатуре компьютера.
23. Включить модель и наблюдать сигнал колоколообразной формы на
входе осциллографа B (в режиме DC), установив необходимые значения
длительности развертки (Timebase) и делителей напряжения (Scale).
24. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
25. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
26. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
27. Щелкнуть левой кнопкой мыши на табло Simulate и на появившейся вкладке выбрать путь Analyses ? Fourier analyses. После
щелчка на последнем табло должна появиться папка установок Фурье-анализа.
28. Открыть вкладку Output variables и в появившемся правом окне
выделить номер исследуемого ранее узла схемы. Перенести указанный
номер в левое окно нажатием кнопки Remove.
29. В левом окне выделить номер исследуемого узла схемы, к которому подключен анод диода D1. Перенести указанный номер в правое
окно нажатием кнопки Plot during simulation.
30. Нажать кнопку Simulate. В течение 1 минуты на мониторе должны появиться результаты моделирования в виде графиков.
31. Копировать график амплитудного спектра в соответствующий
раздел отчета.
Изучение сигнала треугольной формы и его спектра
32. Переключить генератор в режим сигнала треугольной формы.
33. Установить коэффициент заполнения генератора сигнала треугольной формы в соответствии с вариантом задания, указанным преподавателем и табл. 2.
16
Таблица 2
Варианты заданий коэффициента заполнения сигналов
Номер варианта
Kоэффициент заполнения (Duty Cycle), %
1
50
2
30
3
25
4
35
5
65
6
70
7
45
8
20
9
40
10
60
34. Щелкнуть левой кнопкой мыши на черном поле модели, свободном от каких-либо компонентов.
35. Включить модель и наблюдать сигнал треугольной формы на
входе осциллографа B (в режиме DC), установив необходимые значения
длительности развертки (Timebase) и делителей напряжения (Scale).
36. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
37. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
38. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
39. Щелкнуть левой кнопкой мыши на табло Simulate и на появившейся вкладке выбрать путь Analyses ? Fourier analyses. После щелчка на последнем табло должна появиться папка установок Фурье-анализа.
40. Нажать кнопку Simulate. В течение 1 минуты на мониторе должны появиться результаты моделирования в виде графиков.
41. Копировать график амплитудного спектра в соответствующий
раздел отчета.
Изучение сигнала прямоугольной формы и его спектра
42. Переключить генератор в режим сигнала прямоугольной формы.
43. Щелкнуть левой кнопкой мыши на черном поле модели, свободном от каких-либо компонентов.
17
44. Включить модель и наблюдать сигнал прямоугольной формы на
входе осциллографа B (в режиме DC), установив необходимые значения
длительности развертки (Timebase) и делителей напряжения (Scale).
45. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
46. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
47. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
48. Щелкнуть левой кнопкой мыши на табло Simulate и на появившейся вкладке выбрать путь Analyses ? Fourier analyses. После щелчка на
последнем табло должна появиться папка установок Фурье-анализа.
49. Нажать кнопку Simulate. В течение 1 минуты на мониторе должны появиться результаты моделирования в виде графиков.
50. Копировать график амплитудного спектра в соответствующий
раздел отчета.
51. Представить результаты измерений преподавателю для проверки.
52. Закрыть окно программы Multisim без сохранения изменений
в файле Circuit 1.
53. Используя полученные данные, подготовить отчет в редакторе
Word, включающий в себя:
? титульный лист;
? цель работы;
? принципиальную электрическую схему исследования спектров
сигналов;
? графики осциллограмм;
? графики спектров исследуемых сигналов;
? расчеты и графики спектров единичных импульсов прямоугольной, колоколообразной и треугольной формы, применяя программу
MathCad,приведенную в файле Spectr.mcd;
? выводы.
54. Сохранить отчет в персональной папке, применяя исключительно путь Файл (File)?Сохранить как (Save as). Имя сохраняемого файла
должно содержать номер варианта задания.
Например: otchet2-3.
55. Представить отчет к защите преподавателю.
3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Дайте определение понятия периодического сигнала. Приведите
примеры физических процессов, для которых модель периодического
сигнала является точным способом описания.
18
2. Как возникает понятие ?отрицательной? частоты?
3. Какими свойствами обладает спектральная плотность вещественного сигнала?
4. Как изменится спектр периодического сигнала, если период следования стремится к бесконечности?
5. Как найти распределение мощности и энергии в спектре периодического сигнала?
6. Как влияет изменение длительности импульса и периода повторения на спектр периодической последовательности импульсов?
7. Каковы особенности спектра ?-импульса?
8. Какова связь между длительностью импульса и шириной его спектра?
9. Как определить число гармонических составляющих в спектре
импульсного сигнала?
10. Как найти распределение мощности и энергии в спектре непериодического сигнала?
11. Какая доля общей энергии прямоугольного импульса содержится в пределах основного лепестка спектральной диаграммы?
Рекомендуемая литература
1. Теория электрической связи / Под ред. проф. Д. Д. Кловского. М.: Радио и связь, 1998. С. 36?44, 88?90.
2. Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высш. шк.,
2000. С. 38?60.
Справочные данные о диоде сигнальном типа 1N4148:
Uобр.макс = 75 B; Iобр = 5 мкА; Uпр = 0,6 B; Iпр = 10 мА; tвосст.Rобр = 4 нс;
C = 1,3 пФ.
19
Лабораторная работа № 3
ИССЛЕДОВАНИЕ СТАЦИОНАРНЫХ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ
Цель работы: исследование стационарных случайных процессов.
1. ОПИСАНИЕ СХЕМЫ
Осциллограф 2
Генератор
прямоугольных
импульсов
Uв (t) Смеситель 1
Генератор
стохастического
сигнала
Интегратор
Uo (t)
Генератор
опорных
импульсов
Детектор
B (?)
Гетеродин
Смеситель 2
Осциллограф 1
Осциллограф 3
Рис. 1. Структурная схема исследования стационарных случайных процессов
Генератор прямоугольных импульсов ? создает последовательность
импульсов прямоугольной формы.
Генератор стохастического сигнала ? создает стохастический сигнал. Основан на источнике полиномиального сигнала в котором моделируется взаимодействие АМ, ЧМ и гармонического колебаний.
Генератор опорных импульсов ? создает опорные импульсы прямоугольной формы.
Смеситель 1 ? производит перемножение входного и опорного сигнала. При этом опорный импульс перемещается во времени относительно входных импульсов с шагом t.
Интегратор ? применяется интегрирующая RC цепь.
Детектор ? применяется детектор на полупроводниковом диоде
типа 1N4148. На выходе детектора снимается сигнал соответствующий корреляционной функции:
B (?) =
20
T /2
1
Uв(t)Uо(t + ?)dt.
T ?T?/2
Энергетический спектр случайного сигнала определяется выражением:
?
W ( f ) = 4 ? B(?) cos2?f ?d?.
0
Гетеродин ? применяется источник гармонического сигнала.
Смеситель 2 ? производит перемножение сигналов корреляционной
функции и гетеродина. На выходе образуется сигнал свертки.
Осциллографы 1?3 ? применяется виртуальный двухлучевой осциллограф. В данной работе рекомендуется устанавливать параметры развертки и делителей напряжения так, чтобы на его экране регистрировалось от 1 до 2 периодов сигнала без ограничения по амплитуде.
2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. Перед выполнением работы подготовить проект отчета о лабораторной работе, включающий в себя:
? титульный лист с указанием наименования работы, номер варианта задания, Ф.И.О. студента, номер группы и даты выполнения
работы;
? листы для копирования измерительных схем, регистрации результатов измерений, расчетных данных и выводов.
Вариант задания определяется преподавателем.
При подготовке проекта отчета использовать форму из файла
otchet.doc.
2. В программе Multisim создать модель для исследования стационарных случайных процессов в соответствии с принципиальной электрической схемой, приведенной на рис. 2.
4. Установить параметры генератора опорных импульсов V1 и генератора прямоугольных импульсов V2 в соответствии с вариантом задания, указанным преподавателем и табл. 1 и 2.
4. Установить следующие параметры источника гармонических сигналов V3:
? частота Frequency = 1 МГц;
? фазовый сдвиг Phase = 90°.
5. Установить следующие параметры источника V4 АМ-сигналов:
? несущая частота FC = 100 кГц;
? частота модуляции FM = 10 кГц.
6. Установить следующие параметры источника V5 ЧМ-сигналов:
? амплитуда Voltage Amplitude = 1В;
? несущая частота Carrier Frequency = 100 кГц;
? частота девиации Signal Frequency = 10 кГц.
21
22
B
FM
1
U3
U2
POLY
U1
U3
U2
POLY
U1
A1
1
1V 1000Hz 0Deg
V6
5V 1000Hz 100Hz
A2
G
T
A
R1
G
T
1.0kohm
B
XSC2
G
T
R2
1.0kohm
B
1V 1000Hz 0Deg
V3
1N4148
C1
3.0nF
D1
A
XSC3
1V/V 0V
C2
5.1nF
Y
K*XY
X
A3
Рис. 2. Принципиальная электрическая схема исследования стационарных случайных процессов
V5
V4
1V 1000Hz 100Hz
AM
V2
PULSE
0V 5V 1000Hz
0V 5V 1000Hz
PULSE
V1
A
XSC1
Таблица 1
Варианты заданий параметров генератора импульсов V1
Номер
варианта
Время задержки
(Delay Time), нс
Длительность импульса Tо
(PulseWidth), нс
Период следования
(Period), нс
1
976
488
1480
2
976
490
1480
3
976
495
1480
4
976
500
1480
5
976
505
1480
6
976
510
1480
7
976
515
1480
8
976
485
1480
9
976
480
1480
10
976
520
1480
Таблица 2
Варианты заданий параметров генератора импульсов V2
Номер
варианта
Время задержки
(Delay Time), нс
Длительность импульса Tв
(PulseWidth), нс
Период следования
(Period), нс
1
500
488
1500
2
500
490
1500
3
500
495
1500
4
500
500
1500
5
500
505
1500
6
500
510
1500
7
500
515
1500
8
500
485
1500
9
500
480
1500
10
500
520
1500
7. Установить следующие параметры источника гармонических сигналов V6:
? частота Frequency = 100 кГц;
23
? фазовый сдвиг Phase = 90°.
8. Установить коэффициенты полиномиального источника A1 равными A = 0, F = 1.
9. Установить коэффициенты полиномиального источника A2 равными F = 1, G = 1, I = 1.
10. Представить собранную модель лаборанту или преподавателю
для проверки.
11. Нажатием правой кнопки мыши на черном поле модели вызвать
соответствующую вкладку и установить цвет всех компонентов модели
? красный. Копировать принципиальную электрическую схему модели
в соответствующий раздел отчета.
Изучение корреляционной функции и свертки
импульсов равной длительности
12. Включить модель и наблюдать сигналы на входах А и В осциллографа XSC1 (в режиме DC), установив необходимые значения длительности развертки (Timebase) и делителей напряжения (Scale).
13. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
14. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue. Расположить окно графика в нижнем левом углу монитора таким образом,чтобы изображение схемы модели
было доступно.
15. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
16. Включить модель и наблюдать сигнал корреляционной функции на
входе В осциллографа XSC2 (в режиме DC), установив необходимые значения
длительности развертки (Timebase) и делителей напряжения (Scale).
17. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
18. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
19. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
20. Включить модель и наблюдать сигнал свертки на входе осциллографа XSC3 В (в режиме DC), установив необходимые значения длительности развертки (Timebase) и делителей напряжения (Scale).
21. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
22. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
24
23. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
Изучение корреляционной функции
и свертки импульсов при Tв > Tо
24. Установить длительность входных импульсов генератора V2 равной 2Tв (где Tв ? значение из табл. 2 для заданного варианта).
25. Включить модель и наблюдать сигнал корреляционной функции
на входе В осциллографа XSC2 (в режиме DC), установив необходимые
значения длительности развертки (Timebase) и делителей напряжения
(Scale).
26. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
27. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
28. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
29. Включить модель и наблюдать сигнал свертки на входе В осциллографа XSC3 (в режиме DC), установив необходимые значения длительности развертки (Timebase) и делителей напряжения (Scale).
30. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
31. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
32. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
Изучение корреляционной функции
и свертки импульсов при Tв< Tо
33. Установить длительность входных импульсов генератора V2 равной 0,5Tв (где Tв ? значение из табл. 2 для заданного варианта).
34. Включить модель и наблюдать сигнал корреляционной функции
на входе В осциллографа XSC2 (в режиме DC), установив необходимые
значения длительности развертки (Timebase) и делителей напряжения
(Scale).
35. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
36. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
37. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
25
38. Включить модель и наблюдать сигнал свертки на входе В осциллографа XSC3 (в режиме DC), установив необходимые значения
длительности развертки (Timebase) и делителей напряжения (Scale).
39. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
40. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
41. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
Выделение последовательности
импульсов из шумоподобного сигнала
42. Установить длительность входных импульсов генератора V2 равной Tв (где Tв ? значение из табл. 2 для заданного варианта).
43. Установить коэффициенты полиномиального источника A1 равными D = 0,5, K = 1.
44. Включить модель и наблюдать сигнал на входе A осциллографа
XSC2 (в режиме DC), установив необходимые значения длительности
развертки (Timebase) и делителей напряжения (Scale).
45. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
46. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
47. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
48. Включить модель и наблюдать сигнал свертки на входе В осциллографа XSC3 (в режиме DC), установив необходимые значения длительности развертки (Timebase) и делителей напряжения (Scale).
49. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
50. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
51. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
52. Представить результаты измерений преподавателю для проверки.
53. Закрыть окно программы Multisim без сохранения изменений
в файле Circuit 1.
54. Используя полученные данные, подготовить отчет в редакторе
Word, включающий в себя:
? титульный лист;
26
? цель работы;
? принципиальную электрическую схему исследования;
? графики осциллограмм;
? расчеты энергетического спектра сигнала по корреляционной функции, полученной в п. 16;
? выводы.
55. Сохранить отчет в персональной папке, применяя исключительно путь Файл (File)?Сохранить как (Save as). Имя сохраняемого файла
должно содержать номер варианта задания.
Например: otchet3-1.
56. Представить отчет к защите преподавателю.
3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Дайте определение корреляционной функции сигнала B (t).
2. Дайте определение спектральной плотности энергии W (f) и мощности G (f) сигналов.
3. Каковы размерности B (t), W (f) и G (f) и их свойства?
4. Как вычисляют спектр произведения сигналов?
5. Как изменяется спектр сигнала в результате его умножения на
гармоническое колебание?
Рекомендуемая литература
1. Теория электрической связи / Под ред. проф. Д. Д. Кловского. М.: Радио и связь,1998. С. 49?59.
2. Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высш. шк.,
2000. С. 164?170.
3. Каганов В. И. РАДИОТЕХНИКА+КОМПЬЮТЕР+MATHCAD. М.: Горячая линия ? Телеком, 2001. С. 30?39.
Справочные данные о диоде сигнальном типа 1N4148:
Uобр.макс = 75 B; Iобр = 5 мкА; Uпр = 0,6 B; Iпр = 10 мА; tвосст.Rобр = 4 нс;
C = 1,3 пФ.
27
Лабораторная работа № 4
ИССЛЕДОВАНИЕ УСИЛИТЕЛЯ СИГНАЛОВ В ЛИНЕЙНОМ
И НЕЛИНЕЙНОМ РЕЖИМАХ
Цель работы: исследование апериодического и резонансного усилителей в различных режимах работы.
1. ОПИСАНИЕ СХЕМЫ
Источник
АМ-сигнала
Усилитель
Осциллограф
Рис. 1. Структурная схема исследования усилителя сигналов
Источник АМ сигнала ? создает АМ-сигнал вида:
SАМ = А0[1+M cos (?t+?)] cos?0t.
Полная ширина спектра сигнала = 2?; коэффициент модуляции, (%)
= 100М =
Amax ? Amin
Ч 100%.
Amax + Amin
Усилитель сигналов ? на основе биполярного транзистора типа
2N2222A, включенного по схеме с ОЭ.
Переключение из апериодического режима работы в резонансный
производится путем замены резистора R4 на контур L1C2.
Добротность контура на резонансной частоте
Q = ?резL/R,
где R ? импеданс кон??ура.
Полоса пропускания по уровню минус 3 дБ (0,707)
?f?3дБ = ?рез/Q.
Осциллограф ? применяется виртуальный двухлучевой осциллограф. В данной работе рекомендуется устанавливать параметры развертки и делителей напряжения так, чтобы на его экране регистрировалось
более 2 периодов сигнала без ограничения по амплитуде.
2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. Перед выполнением работы подготовить проект отчета о лабораторной работе, включающий в себя:
28
? титульный лист с указанием наименования работы, номер варианта задания, Ф.И.О. студента, номер группы и даты выполнения работы;
? листы для копирования измерительных схем, регистрации результатов измерений, расчетных данных и выводов.
Вариант задания определяется преподавателем.
При подготовке проекта отчета использовать форму из файла
otchet.doc.
2. В программе Multisim создать модель для исследования усилителя сигналов в соответствии с принципиальной электрической схемой,
приведенной на рис. 2.
3. Установить параметры источника V1 (АМ-сигнала) VC, FС, M,
FM и значений L1, C2, R5 в соответствии с вариантом задания, указанным преподавателем и табл. 1.
Таблица 1
Варианты заданий
Номер Амплитуда
варианта
(VC), В
Несущая
частота
(FС), кГц
Kоэффициент
модуляции
(M)
Частота
модуляции
(FM), кГц
L1 ,
мкГн
C2,
нФ
R5,
Ом
1
0,1
295
0,7
5
62
4,7
1
2
0,1
155
0,9
3
300
3,6
12
3
0,1
180
0,6
4
150
5,1
1,5
4
0,1
200
0,4
5
620
1,0
51
5
0,1
405
0,5
6
150
1,0
6,2
6
0,1
450
0,8
7
62
2,0
3
7
0,1
515
0,7
8
62
1,5
2
8
0,1
610
0,5
5
30
2,2
1
9
0,1
185
0,6
4
620
1,2
47
10
0,1
255
0,8
7
300
1,3
27
4. Представить собранную модель лаборанту или преподавателю для
проверки.
5. Нажатием правой кнопки мыши на черном поле модели вызвать
соответствующую вкладку и установить цвет всех компонентов модели
? красный. Копировать принципиальную электрическую схему модели
в соответствующий раздел отчета.
29
30
B
C1
100nF
R2
10kohm
R1
110kohm
R4
1.0kohm
Q1
2N2222A
J2
Key = Space
R3
10kohm
C2
1.6nF
R5
2.0ohm
L1
82uH
Рис. 2. Принципиальная электрическая схема исследования усилителя сигналов
V2
1V 1000Hz 0Deg
Key = C
J1
V1
AM
1V 1000Hz 100Hz
A
G
T
XSC1
12V
V3
Определение АЧХ апериодического усилителя
6. Установить амплитуду источника гармонического сигнала V2 ?
0,1 В.
7. Установить частоту источника гармонического сигнала V2 ?
125 Гц.
8. Включить модель и наблюдать гармонический сигнал на входе
осциллографа В (в режиме AC), установив необходимые значения длительности развертки (Timebase) и делителей напряжения (Scale).
9. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
10. Измерить амплитуду сигнала с помощью визиров осциллографа.
Данные измерений занести в табл. 1 отчета.
11. Повторить измерения по пп. 8?10, увеличивая частоту источника V2 от 250 Гц до 10 МГц для следующих значений: F = 250; 500 Гц; 5;
50; 500 кГц; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10 Мгц.
Определение АЧХ резонансного усилителя
12. Подключить контур L1С2 в коллекторную цепь транзистора нажатием клавиши Space.
13. Установить частоту источника гармонического сигнала V2 = (FC?
10 кГц).
14. Включить модель и наблюдать гармонический сигнал на входе
осциллографа В (в режиме AC), установив необходимые значения длительности развертки (Timebase) и делителей напряжения (Scale).
15. Дождаться установившегося режима работы резонансного усилителя, наблюдая за процессом в окне графика MathCad (вызывается
на монитор путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export
Simulation Results to MathCad?Continue). Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
16. Измерить амплитуду сигнала с помощью визиров осциллографа.
Данные измерений занести в табл. 2 отчета.
17. Повторить измерения по пп. 14?16, увеличивая частоту источника V2 от (FC?9 кГц) до (FC+10 кГц) с шагом 1 кГц.
Определение воздействия АМ-сигнала на апериодический
и резонансный усилители в линейном режиме
18. Подключить к конденсатору С1 источник АМ-сигнала нажатием клавиши С.
19. Подключить резистор R3 в коллекторную цепь транзистора нажатием клавиши Space.
31
20. Включить модель и наблюдать АМ-сигнал на входе осциллографа A (в режиме AC), установив необходимые значения длительности
развертки (Timebase) и делителей напряжения (Scale).
21. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
22. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
23. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
24. Включить модель и наблюдать АМ-сигнал на входе осциллографа В (в режиме AC), установив необходимые значения длительности
развертки (Timebase) и делителей напряжения (Scale).
25. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
26. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
27. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
28. Подключить контур L1С2 в коллекторную цепь транзистора нажатием клавиши Space.
29. Включить модель и наблюдать АМ-сигнал на входе осциллографа В (в режиме AC), установив необходимые значения длительности
развертки (Timebase) и делителей напряжения (Scale).
30. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
31. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
32. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
Определение воздействия сигналов на апериодический
и резонансный усилители в нелинейном режиме
33. Установить частоту источника гармонического сигнала V2 = FC
и амплитуду сигнала 0,5 В.
34. Подключить к конденсатору С1 источник сигнала V2 нажатием
клавиши С.
35. Изменить номинал резистора R2 на 2,7 кОм.
36. Подключить резистор R3 в коллекторную цепь транзистора нажатием клавиши Space.
37. Включить модель и наблюдать сигнал на входе осциллографа В
(в режиме AC), установив необходимые значения длительности развертки (Timebase) и делителей напряжения (Scale).
32
38. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
39. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
40. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
41. Подключить к конденсатору С1 источник АМ-сигнала V1 нажатием клавиши С.
42. Установить амплитуду источника АМ-сигнала V1 равной 0,5 В.
43. Включить модель и наблюдать АМ-сигнал на входе осциллографа В (в режиме AC), установив необходимые значения длительности
развертки (Timebase) и делителей напряжения (Scale).
44. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
45. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
46. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
47. Подключить контур L1С2 в коллекторную цепь транзистора нажатием клавиши Space.
48. Включить модель и наблюдать АМ-сигнал на входе осциллографа В (в режиме AC), установив необходимые значения длительности
развертки (Timebase) и делителей напряжения (Scale).
49. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
50. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
51. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
52. Представить результаты измерений преподавателю для проверки.
53. Закрыть окно программы Multisim без сохранения изменений
в файле Circuit 1.
54. Используя полученные данные, подготовить отчет в редакторе
Word, включающий в себя:
? титульный лист;
? цель работы;
? принципиальную электрическую схему исследования усилителя;
? АЧХ апериодического усилителя (по данным табл. 1) и резонансного усилителя (по данным табл. 2) в логарифмическом масштабе по
оси X;
33
? графики осциллограмм;
? расчеты добротности и импеданса LC-контура на основе измеренной АЧХ резонансного усилителя;
? выводы.
55. Сохранить отчет в персональной папке, применяя исключительно путь Файл (File)?Сохранить как (Save as). Имя сохраняемого файла
должно содержать номер варианта задания.
Например: otchet4-7.
56. Представить отчет к защите преподавателю.
3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Дайте определение усилительного устройства.
2. Назовите особенности линейного режима работы усилителя.
3. Объясните понятие ?рабочая точка? и как она выбирается.
4. Как рассчитывается коэффициент усиления и отчего он зависит?
5. Особенности нелинейного режима работы усилителя.
6. Определите угол отсечки и порядок его расчета.
7. Как рассчитывается коэффициент усиления резонансного усилителя в нелинейном режиме и отчего он зависит?
8. Принципы выбора полосы пропускания резонансного усилителя.
9. Причины искажений сигнала при прохождении через системы
связи.
Рекомендуемая литература
1. Теория электрической связи / Под ред. проф. Д. Д. Кловского. М.: Радио и связь, 1998. С. 82?89.
2. Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высш. шк.,
2000. С. 200?208, 283?291.
Справочные данные о транзисторе типа 2N2222:
Uкэ.макс = 30 B; Iк.макс = 600 мА; Iк = 150 мА; h21э = 150; Cкб = 5 пФ;
fср = 300 МГц.
34
Лабораторная работа № 5
ИССЛЕДОВАНИЕ АМПЛИТУДНОГО МОДУЛЯТОРА
Цель работы: исследование амплитудного модулятора в различных
режимах работы.
1. ОПИСАНИЕ СХЕМЫ
Генератор сигнала
частоты
модулирования
Генератор
сигнала
несущей
частоты
Осциллограф
Амплитудный модулятор
Анализатор
спектра
Рис. 1. Структурная схема исследования амплитудного модулятора
Источники сигналов несущей и частоты модулирования ? создают
гармонические сигналы вида:
Sнес = А0cos?0t,
Sмод = Амод cos?t.
Амплитудный модулятор ? на основе биполярного транзистора типа
2N2222A, включенного по схеме с ОЭ:
SАМ = А0 (1+M cos ?t) cos?0t =
= А0 [cos?0t + 0,5 M cos (?0 + ?)t + 0,5 M cos (?0 ? ?)t ].
Полная ширина спектра сигнала = 2?.
Коэффициент модуляции, % = 100М =
Amax ? Amin
Ч 100%.
Amax + Amin
Осциллограф ? применяется виртуальный двухлучевой осциллограф. Рекомендуется установить параметры развертки и делителей напряжения так, чтобы на его экране регистрировалось более 2 периодов
сигнала без ограничения по амплитуде.
Анализатор спектра ? применяется виртуальный анализатор спектра.
35
2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. Перед выполнением работы подготовить проект отчета о лабораторной работе, включающий в себя:
? титульный лист с указанием наименования работы, номер варианта задания, Ф.И.О. студента, номер группы и даты выполнения работы;
? листы для копирования измерительных схем, регистрации результатов измерений, расчетных данных и выводов.
Вариант задания определяется преподавателем.
При подготовке проекта отчета использовать форму из файла
otchet.doc.
2. В программе Multisim создать модель для исследования амплитудного модулятора в соответствии с принципиальной электрической
схемой, приведенной на рис. 2.
3. Установить параметры источников сигналов V1, V2 и значений
L1, C2, R5 в соответствии с вариантом задания, указанным преподавателем и табл. 1.
Таблица 1
Варианты заданий
Номер
варианта
Амплитуда
источника
V1 , В
Частота
источника
V1 , кГц
Амплитуда
источника
V2, В
Частота
источника
V2, кГц
L1 ,
мкГн
C2,
нФ
R5,
Ом
1
0,5
155
0,1
3
300
3,6
12
2
0,5
200
0,1
5
620
1,0
51
3
0,5
450
0,1
7
62
2,0
3
4
0,5
610
0,1
3
30
2,2
1
5
0,5
255
0,1
7
300
1,3
27
6
0,5
185
0,1
4
620
1,2
47
7
0,5
515
0,1
8
62
1,5
2
8
0,5
405
0,1
6
150
1,0
6,2
9
0,5
180
0,1
2,5
150
5,1
1,5
10
0,5
295
0,1
2
62
47
1
4. Представить собранную модель лаборанту или преподавателю для
проверки.
36
37
B
C1
100nF
G
T
R2
2.7kohm
R1
110kohm
T1
R4
TS_RF
1.0kohm
Q1
2N2222A
Key = Space
J1
R3
10kohm
C2
2.2nF
R5
1.0ohm
L1
30uH
12V
V2
1V 1000Hz 0Deg
Рис. 2. Принципиальная электрическая схема исследования амплитудного модулятора
V1
1V 1000Hz 0Deg
A
XSC1
V3
5. Нажатием правой кнопки мыши на черном поле модели вызвать
соответствующую вкладку и установить цвет всех компонентов модели
? красный. Копировать принципиальную электрическую схему модели
в соответствующий раздел отчета.
Определение влияния амплитуды источника V2
на коэффициент модуляции
6. Включить модель и наблюдать АМ-сигнал на входе осциллографа
В (в режиме AC), установив необходимые значения длительности развертки (Timebase) и делителей напряжения (Scale).
7. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
8. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
9. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
10. Повторить измерения по пп. 6?9, увеличивая амплитуду источника V2 для следующих значений: V2 = 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5; 3 и 5 В.
Определение влияния амплитуды источника V1
на форму АМ-сигнала
11. Установить амплитуду источника гармонического сигнала V2=
= 0,5 В.
12. Установить амплитуду источника гармонического сигнала V1 =
=1 В.
13. Включить модель и наблюдать АМ-сигнал на входе осциллографа В (в режиме AC), установив необходимые значения длительности
развертки (Timebase) и делителей напряжения (Scale).
14. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
15. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
16. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
17. Повторить измерения по пп. 13?16, увеличивая амплитуду источника V1 для следующих значений: V1 = 1,5; 2; 2,5 В.
Определение спектрального состава выходного сигнала
при нелинейном режиме работы усилителя
18. Установить амплитуду источника гармонического сигнала V1 =
= 0,5 В.
38
19. Подключить резистор R3 в коллекторную цепь транзистора нажатием клавиши Space.
20. Включить модель и наблюдать АМ-сигнал на входе осциллографа В (в режиме AC), установив необходимые значения длительности
развертки (Timebase) и делителей напряжения (Scale).
21. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
22. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
23. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
24. Подключить к коллектору транзистора анализатор спектра.
25. Включить модель и определить спектр выходного сигнала.
26. Выключить модель.
27. Включить транспонирование данных в графики MathCad путем
последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation Results
to MathCad?Continue.
28. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
Определение спектрального состава
выходного сигнала модулятора
29. Подключить контур L1С2 в коллекторную цепь транзистора нажатием клавиши Space.
30. Включить модель и определить спектр выходного сигнала.
31. Выключить модель.
32. Включить транспонирование данных в графики MathCad путем
последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation Results
to MathCad?Continue.
33. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
34. Представить результаты измерений преподавателю для проверки.
35. Закрыть окно программы Multisim без сохранения изменений
в файле Circuit 1.
Используя полученные данные, подготовить отчет в редакторе Word,
включающий в себя:
? титульный лист;
? цель работы;
? принципиальную электрическую схему исследования амплитудного модулятора;
? графики осциллограмм и спектров сигналов;
? расчеты коэффициентов модуляции по полученным данным и график зависимости М = f (V2), подготовленный в программе MathCad;
39
? выводы.
37. Сохранить отчет в персональной папке, применяя исключительно путь Файл (File)?Сохранить как (Save as). Имя сохраняемого файла
должно содержать номер варианта задания.
Например: otchet 5-7.
38. Представить отчет к защите преподавателю.
3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Дайте определение модуляции как одного из радиотехнических
процессов.
2. Принцип работы амплитудного модулятора.
3. Объясните необходимость работы в режиме с отсечкой.
4. Как выбирается добротность контура модулятора?
5. Как регулируется глубина модуляции выходного сигнала?
6. Как повысить эффективность выходного сигнала с АМ.
7. Принцип действия балансного модулятора.
8. Принцип действия частотного модулятора.
9. Объясните принцип действия частотного модулятора на основе
балансного модулятора.
Рекомендуемая литература
1. Теория электрической связи / Под ред. проф. Д. Д. Кловского. М.: Радио и связь, 1998. С. 88?94.
2. Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высш. шк.,
2000. С. 291?300.
Справочные данные о транзисторе типа 2N2222:
Uкэ.макс = 30 B; Iк.макс = 600 мА; Iк = 150 мА; h21э = 150; Cкб = 5 пФ;
fср = 300 МГц.
40
Лабораторная работа № 6
ИССЛЕДОВАНИЕ АМПЛИТУДНОГО ДЕТЕКТОРА
Цель работы: исследование работы амплитудного детектора в различных режимах.
1. ОПИСАНИЕ СХЕМЫ
Детектор
Источник
АМ-сигнала
Нелинейный
элемент
ФНЧ
Осциллограф
Рис. 1 Структурная схема исследования амплитудного детектора
Источник АМ-сигнала ? создает АМ-сигнал вида:
SАМ = А0[1+M cos (?t+?)] cos?0t.
Полная ширина спектра сигнала = 2?.
Amax ? Amin
Ч 100%.
Коэффициент модуляции, % = 100 М = A
max + Amin
Нелинейный элемент ? полупроводниковый диод типа 1N4148.
ФНЧ ? фильтр нижних частот 1-го порядка на RC-цепи.
Частота среза ФНЧ по уровню ?3 дБ:
fср =
1
.
2?RC
Осциллограф ? применяется виртуальный двухлучевой осциллограф. В данной работе рекомендуется устанавливать параметры развертки и делителей напряжения так, чтобы на его экране регистрировалось
от 1 до 2 периодов сигнала без ограничения по амплитуде.
2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. Перед выполнением работы подготовить проект отчета о лабораторной работе, включающий в себя:
? титульный лист с указанием наименования работы, номер варианта задания, Ф.И.О. студента, номер группы и даты выполнения работы;
41
? листы для копирования измерительных схем, регистрации результатов измерений, расчетных данных и выводов.
Вариант задания определяется преподавателем.
При подготовке проекта отчета использовать форму из файла
otchet.doc.
2. В программе Multisim создать модель для исследования амплитудного детектора в соответствии с принципиальной электрической схемой, приведенной на рис. 2.
3. Установить параметры источника АМ-сигнала VC, FС, M, FM
в соответствии с вариантом задания, указанным преподавателем и
табл. 1.
Таблица 1
Варианты заданий
Номер
Амплитуда
варианта
(VC), В
Несущая частота
(FС), МГц
Kоэффициент
модуляции (M)
Частота модуляции
(FM), кГц
1
6
1
0,7
10
2
8
1
0,9
8
3
7
1
0,6
9
4
11
1
0,4
12
5
9
1
0,5
11
6
10
1
0,8
8
7
12
1
0,7
10
8
15
1
0,5
9
9
14
1
0,6
11
10
16
1
0,8
12
4. Представить собранную модель лаборанту или преподавателю для
проверки.
5. Нажатием правой кнопки мыши на черном поле модели вызвать
соответствующую вкладку и установить цвет всех компонентов модели
? красный. Копировать принципиальную электрическую схему модели
в соответствующий раздел отчета.
Изучение входного АМ-сигнала
6. Включить модель и наблюдать АМ-сигнал на входе осциллографа
А (в режиме DC), установив необходимые значения длительности развертки (Timebase) и делителей напряжения (Scale).
42
43
1V 1000Hz 100Hz
AM
V1
B
G
T
1N4148
D1
R1
3.0kohm
J1
Key = C
R2
300kohm
C1
3.3nF
C2
110pF
J2
Key = Space
Рис. 2. Принципиальная электрическая схема исследования амплитудного детектора
A
XSC1
7. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
8. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
Расположить окно графика в нижнем левом углу монитора таким
образом,чтобы изображение схемы модели было доступно.
9. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
Изучение детектированного сигнала
10. Включить модель и наблюдать детектированный сигнал на входе В осциллографа (в режиме DC).
11. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
12. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
Изучение процесса детектирования АМ-сигнала
при изменении частоты среза ФНЧ
13. Подключить конденсатор С2 нажатием клавиши Space.
14. Включить модель и наблюдать детектированный сигнал на входе В осциллографа (в режиме DC).
15. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
16. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
17. Подключить конденсатор С1 нажатием клавиши Space.
18. Подключить резистор R2 нажатием клавиши C.
19. Включить модель и наблюдать детектированный сигнал на входе В осциллографа (в режиме DC).
20. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
21. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
Изучение процесса детектирования АМ-сигнала
при перемодуляции
22. Подключить резистор R1 нажатием клавиши C.
23. Установить величину коэффициента модуляции М = 1,2.
24. Включить модель и наблюдать детектированный сигнал на входе В осциллографа (в режиме DC).
25. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
26. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
44
27. Представить результаты измерений преподавателю для проверки.
28. Закрыть окно программы Multisim без сохранения изменений
в файле Circuit 1.
29. Используя полученные данные, подготовить отчет в редакторе
Word, включающий в себя:
? титульный лист;
? цель работы;
? принципиальную электрическую схему исследования амплитудного детектора;
? графики осциллограмм;
? расчеты частот среза ФНЧ для всех применяемых сочетаний RC;
? выводы.
30. Сохранить отчет в персональной папке, применяя исключительно путь Файл (File)?Сохранить как (Save as). Имя сохраняемого файла
должно содержать номер варианта задания.
Например: otchet6-10.
31. Представить отчет к защите преподавателю.
3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Объясните различия в форме сигналов, полученных по пп. 10 и 14.
2. Объясните форму сигнала, полученного по п. 19.
3. Объясните причину искажений сигнала при коэффициенте модуляции М = 1,2 (п. 24).
4. Определение процесса детектирования.
5. Особенности детектирования АМ-сигналов с одной боковой полосой (ОБП) частот.
6. Особенности детектирования АМ-сигналов с подавленной несущей.
7. Определение коэффициента детектирования.
8. Особенности взаимодействия сигнала и помехи в АМ-детекторе.
9. Особенности прохождения случайных сигналов через АМ-детектор.
Рекомендуемая литература
1. Теория электрической связи / Под ред. проф. Д. Д. Кловского. М.: Радио и связь, 1998. С. 88?94.
2. Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высш. шк.,
2000. С. 294?300.
Справочные данные о диоде сигнальном типа 1N4148:
Uобр.макс = 75 B; Iобр = 5 мкА; Uпр = 0,6 B; Iпр = 10 мА; tвосст.Rобр =
= 4 нс; C = 1,3 пФ.
45
Лабораторная работа № 7
ИССЛЕДОВАНИЕ ЧАСТОТНОГО ДЕТЕКТОРА
Цель работы: исследование работы частотного детектора на LC-контуре.
1. ОПИСАНИЕ СХЕМЫ
Детектор
Источник
ЧМ-сигнала
Измеритель
АЧХ и ФЧХ
LC-контур
Осциллограф
Рис. 1. Структурная схема исследования частотного детектора
Источник ЧМ-сигнала ? создает ЧМ-сигнал вида:
SЧМ = А0 sin[?t+ (??/?)sin?t],
где А0 ? амплитуда несущей; ?? ? диапазон частотного отклонения (девиации) несущей.
Индекс модуляции М = ??/ ?.
Детектор ? на основе LC-контура.
Добротность контура на резонансной частоте
Q = ?резL/R,
где R ? импеданс контура.
Полоса пропускания по уровню ?3 дБ (0,707): ?f?3дБ = ?рез/Q.
Измеритель АЧХ и ФЧХ (Bode Plotter) ? применяется виртуальный
измеритель АЧХ и ФЧХ.
Осциллограф ? применяется виртуальный двухлучевой осциллограф. В данной работе рекомендуется устанавливать параметры развертки и делителей напряжения так, чтобы на его экране регистрировалось
от 1 до 2 периодов сигнала без ограничения по амплитуде.
2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. Перед выполнением работы подготовить проект отчета о лабораторной работе, включающий в себя:
? титульный лист с указанием наименования работы, номер варианта
задания, Ф.И.О. студента, номер группы и даты выполнения работы;
46
? листы для копирования измерительных схем, регистрации результатов измерений, расчетных данных и выводов.
Вариант задания определяется преподавателем.
При подготовке проекта отчета использовать форму из файла
otchet.doc.
2. В программе Multisim создать модель для исследования частотного детектора в соответствии с принципиальной электрической схемой,
приведенной на рис. 2.
XSC1
XBP1
in
G
A
B
out
T
R1
30kohm
XFG1
L1
620uH
V1
5V 1000Hz 100Hz
FM
C1
1.0nF
R2
51ohm
Рис. 2. Принципиальная электрическая
схема исследования частотного детектора
3. Установить параметры источника ЧМ-сигнала V1 в соответствии
с вариантом задания, указанным преподавателем и табл. 1.
4. Установить L1, C1, R2 в соответствии с вариантом задания, указанным преподавателем и табл. 2.
5. Представить собранную модель лаборанту или преподавателю для
проверки.
47
Таблица 1
Варианты заданий параметров источника ЧМ-сигнала V1
Номер
варианта
Амплитуда
(Voltage
Amplitude), В
1
6
Индекс
Частота модуляции
Несущая частота
модуляции
(Signal Frequency),
(Carrier Frequency)
(Modulation Index)
кГц
Fc, кГц
200
4
10
2
8
250
5
10
3
7
400
5
10
4
11
540
6
10
5
9
300
5
10
6
10
240
8
10
7
12
480
6
10
8
15
450
6
10
9
14
140
7
10
10
16
250
5
10
Таблица 2
Варианты заданий L1, C1, R2
Номер варианта
L1 , мкГн
C1 , нФ
R2, Ом
1
300
3,6
12
2
620
1,0
51
3
62
2,0
3
4
30
2,2
1
5
300
1,3
27
6
620
1,2
47
7
62
1,5
2
8
150
1,0
6,2
9
150
5,1
1,5
10
62
47
1
6. Нажатием правой кнопки мыши на черном поле модели вызвать
соответствующую вкладку и установить цвет всех компонентов модели
? красный. Копировать принципиальную электрическую схему модели
в соответствующий раздел отчета.
48
Определение АЧХ контура L1C1
7. Щелкнуть левой кнопкой мыши по изображению измерителя
АЧХ и ФЧХ (XBP1) и на появившемся интерфейсе прибора установить
по горизонтальной оси развертки линейный режим и необходимый частотный диапазон:
Horizontal
Lin
F = Fc+100 кГц
I = Fc ? 100 кГц
где Fc ? значение несущей частоты заданного варианта из табл. 1.
8. Включить модель и наблюдать АЧХ контура, установив необходимые значения F и I на вертикальной оси развертки измерителя АЧХ и
ФЧХ.
9. Выключить модель.
10. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
Расположить окно графика в нижнем левом углу монитора таким
образом,чтобы изображение схемы модели было доступно.
11. Копировать график АЧХ в соответствующий раздел отчета.
12. Удалить генератор XFG1 из модели (выделив его щелчком левой
кнопки мыши, нажать кнопку Delete на клавиатуре.)
Определение девиации несущей частоты ЧМ-сигнала
13. Включить модель и наблюдать ЧМ-сигнал на входе А осциллографа (в режиме DC), установив необходимые значения длительности
развертки (Timebase) и делителей напряжения (Scale).
14. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
15. Измерить минимальный и максимальный периоды сигнала с помощью визиров осциллографа. Записать полученные значения в соответствующую таблицу отчета.
16. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
17. Копировать график осциллограммы в соответствующий раздел
отчета.
49
Изучение процесса детектирования ЧМ-сигнала
18. Включить модель и наблюдать сигналы на входах А и В осциллографа (в режиме DC).
19. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
20. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
21. Копировать график осциллограмм в соответствующий раздел
отчета.
Определение коэффициента передачи ЧМ-детектора
22. Включить модель и наблюдать АМ-сигнал на входе В осциллографа (в режиме DC).
23. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
24. Измерить минимальную и максимальную амплитуды сигнала с
помощью визиров осциллографа. Записать полученные значения в соответствующую таблицу отчета.
25. Представить результаты измерений преподавателю для проверки.
26. Закрыть окно программы Multisim без сохранения изменений
в файле Circuit 1.
27. Используя полученные данные, подготовить отчет в редакторе
Word, включающий в себя:
? титульный лист;
? цель работы;
? принципиальную электрическую схему исследования частотного
детектора;
? графики АЧХ и осциллограмм;
? расчеты девиации несущей частоты, коэффициента передачи детектора и крутизны рабочей части АЧХ резонансного контура;
? выводы.
28. Сохранить отчет в персональной папке, применяя исключительно путь Файл (File)?Сохранить как (Save as). Имя сохраняемого файла
должно содержать номер варианта задания.
Например: otchet7-2.
29. Представить отчет к защите преподавателю.
3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. В каких устройствах используются частотные детекторы (ЧД) ?
50
2. Какой основной алгоритм преобразования сигналов используется
при построении частотных детекторов?
3. Определение частотной модуляции.
4. Определение индекса модуляции и девиации частоты.
5. Как определить практическую ширину спектра ЧМ-сигнала ?
6. Нарисуйте схему детектора с расстроенными контурами и объясните принцип ее работы.
7. Напишите аналитическое выражение характеристики детектирования ЧД с расстроенными контурами, нарисуйте и объясните ее
форму.
8. Проведите сравнительный анализ частотных детекторов различных типов.
Рекомендуемая литература
1. Теория электрической связи / Под ред. проф. Д. Д. Кловского. М.: Радио и связь, 1998. С. 96?102.
2. Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высш. шк.,
2000. С. 299?300.
51
Лабораторная работа № 8
ИССЛЕДОВАНИЕ ФАЗОВОГО ДЕТЕКТОРА
Цель работы: исследование работы фазового детектора.
1. ОПИСАНИЕ СХЕМЫ
Детектор
Генератор
сигналов
Диодный
мост
ФНЧ
Интегратор
Осциллограф
Генератор
опорного
сигнала
Рис. 1. Структурная схема исследования фазового детектора
Генератор сигналов ? создает сигнал синусоидальной формы с заданным сдвигом по фазе.
Генератор опорного сигнала ? создает опорные сигналы синусоидальной или прямоугольной формы.
Диодный мост ? на основе диодов типа 1N4148, соединенных по
балансной схеме.
ФНЧ ? фильтр нижних частот 1-го порядка на RC-цепи.
Частота среза ФНЧ по уровню ?3дБ:
fср =
1
.
2?RC
Интегратор ? применяется виртуальный интегратор.
Осциллограф ? применяется виртуальный двухлучевой осциллограф. В данной работе рекомендуется устанавливать параметры развертки и делителей напряжения так, чтобы на его экране регистрировалось
от 1 до 2 периодов сигнала без ограничения по амплитуде.
2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. Перед выполнением работы подготовить проект отчета о лабораторной работе, включающий в себя:
52
? титульный лист с указанием наименования работы, номер варианта задания, Ф.И.О. студента, номер группы и даты выполнения работы;
? листы для копирования измерительных схем, регистрации результатов измерений, расчетных данных и выводов.
Вариант задания определяется преподавателем.
При подготовке проекта отчета использовать форму из файла
otchet.doc.
2. В программе Multisim создать модель для исследования частотного детектора в соответствии с принципиальной электрической схемой,
приведенной на рис. 2.
3. Установить параметры генераторов сигналов V1 и V2 в соответствии с вариантом задания, указанным преподавателем и табл. 1.
Таблица 1
Варианты заданий параметров генераторов сигналов V1 и V2
Номер
варианта
Амплитуда V1
(Voltage
Amplitude), В
Частота V1
(Frequency), кГц
Амплитуда V2
(Voltage
Amplitude), В
Частота V2
(Frequency), кГц
1
0,5
100
0,5
10
2
0,6
100
0,6
10
3
0,7
100
0,7
10
4
0,8
100
0,8
10
5
0,9
100
0,9
10
6
1
100
1
10
7
1,1
100
1,1
10
8
1,2
100
1,2
10
9
1,3
100
1,3
10
10
1,4
100
1,4
10
4. Установить коэффициент передачи Gain (K) интегратора A1 равным 100 V/V.
5. Представить собранную модель лаборанту или преподавателю для
проверки.
6. Нажатием правой кнопки мыши на черном поле модели вызвать
соответствующую вкладку и установить цвет всех компонентов модели ? красный. Копировать принципиальную электрическую схему
модели в соответствующий раздел отчета.
53
54
D3
1.1kohm
R4
510ohm
R5
A
C1
1.0uF
B
G
T
R6
1.1kohm
Рис. 2. Принципиальная электрическая схема исследования фазового детектора
47ohm
1N4148
1N4148
R3
D4
V2 1N4148
1V 1000Hz 0Deg
47ohm
R2
D2
R1
1N4148
510ohm
D1
V1
1V 1000Hz 0Deg
XSC1
1V/V
A1
Определение характеристики ФД
при опорном сигнале синусоидальной формы
7. Включить модель и наблюдать сигналы на входах А и В осциллографа (в режиме DC), установив необходимые значения длительности
развертки (Timebase) и делителей напряжения (Scale).
8. Выключить модель после окончания переходного процесса на конденсаторе С1 (для разности фаз источников V1 и V2, равной 0, на выходе интегратора сигнал должен отсутствовать).
9. Измерить значение напряжения на выходе интегратора с помощью визира осциллографа. Занести его в соответствующую таблицу
отчета.
10. Повторить измерения по пп. 7?9 для следующих значений сдвига по фазе (Phase) источника V1: 5; 10; 15; 20; 30; 45; 60; 90°.
11. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
Расположить окно графика в нижнем левом углу монитора таким
образом, чтобы изображение схемы модели было доступно.
12. Копировать графики осциллограмм для сдвига по фазе 90° в соответствующий раздел отчета.
Определение характеристики ФД
при опорном сигнале прямоугольной формы (меандр)
13. Заменить источник сигнала синусоидальной формы V2 на источник прямоугольных импульсов типа меандр (Clock Source), соблюдая
установленную ранее полярность напряжения.
14. Установить частоту (Frequency) источника импульсов равной
10 кГц, а амплитуду (Amplitude) 0,6 В.
15. Установить сдвиг по фазе источника V1 равным 0.
16. Включить модель и наблюдать сигналы на входах А и В осциллографа (в режиме DC).
17. Выключить модель после окончания переходного процесса на
конденсаторе С1 (для разности фаз источников V1 и V2, равной 0, на
выходе интегратора сигнал должен отсутствовать).
18. Зафиксировать значение напряжения на выходе интегратора в
соответствующую таблицу отчета.
19. Повторить измерения по пп. 16?18 для следующих значений
сдвига по фазе (Phase) источника V1: 5; 10; 15; 20; 30; 45; 60; 90°.
20. Представить результаты измерений преподавателю для проверки.
55
21. Закрыть окно программы Multisim без сохранения изменений
в файле Circuit 1.
22. Используя полученные данные, подготовить отчет в редакторе
Word, включающий в себя:
? титульный лист;
? цель работы;
? принципиальную электрическую схему исследования фазового детектора;
? графики осциллограмм для ?? = 90°;
? графики характеристик фазового детектора для двух видов опорного сигнала в диапазоне сдвига по фазе ?90 ... +90° (отрицательная
ветвь характеристики повторяет положительную со знаком минус);
? расчет частоты среза ФНЧ;
? выводы.
23. Сохранить отчет в персональной папке, применяя исключительно путь Файл (File)?Сохранить как (Save as). Имя сохраняемого файла
должно содержать номер варианта задания.
Например: otchet8-2.
24. Представить отчет к защите преподавателю.
3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. В каких устройствах используются фазовые детекторы фазового
детектора?
2. Определение частотной модуляции.
3. Как определить практическую ширину спектра ФМ-сигнала?
4. Нарисуйте схему ФД. Какой вид имеет его характеристика детектирования?
5. Каким образом можно с помощью частотного модулятора получить ФМ-сигнал?
Рекомендуемая литература
1. Теория электрической связи / Под ред. проф. Д. Д. Кловского. М.: Радио и связь, 1998. С. 96?102.
2. Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высш. шк.,
2000. С. 298?299.
Справочные данные о диоде сигнальном типа 1N4148:
Uобр.макс = 75 B; Iобр = 5 мкА; Uпр = 0,6 B; Iпр = 10 мА; tвосст.Rобр =
= 4 нс; C = 1,3 пФ.
56
Лабораторная работа № 9
ИССЛЕДОВАНИЕ АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
СИГНАЛОВ
Цель работы: исследование аналого-цифрового преобразования сигналов.
1. ОПИСАНИЕ СХЕМЫ
Функциональ
ный генератор
Генератор
стохастического сигнала
АЦП
с источниками
опорного
напряжения
ЦАП
Осциллограф
Логический
анализатор
Генератор
импульсов
синхронизации
Рис. 1. Структурная схема исследования процесса аналого-цифрового
преобразования сигналов
Функциональный генератор ? создает гармонический сигнал, а также сигналы треугольной и прямоугольной формы.
Генератор стохастического сигнала ? создает стохастический сигнал. Основан на источнике полиномиального сигнала, в котором моделируется взаимодействие АМ, ЧМ и гармонического колебаний.
Генератор импульсов синхронизации ? создает импульсы синхронизации для управления АЦП.
АЦП (аналого-цифровой преобразователь) ? применяется 8-разрядный аналого-цифрового преобразователь программы Multisim.
ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь) ? применяется 8-разрядный цифро-аналоговый преобразователь программы Multisim.
Логический анализатор ? применяется виртуальный 8-разрядный
логический анализатор.
Осциллограф ? применяется виртуальный двухлучевой осциллограф. В данной работе рекомендуется устанавливать параметры развертки и делителей напряжения так, чтобы на его экране регистрировалось от 1 до 2 периодов сигнала без ограничения по амплитуде.
57
2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. Перед выполнением работы подготовить проект отчета о лабораторной работе, включающий в себя:
? титульный лист с указанием наименования работы, номер варианта
задания, Ф.И.О. студента, номер группы и даты выполнения работы;
? листы для копирования измерительных схем, регистрации результатов измерений, расчетных данных и выводов.
Вариант задания определяется преподавателем.
При подготовке проекта отчета использовать форму из файла otchet-.doc.
2. В программе Multisim создать модель для исследования аналогоцифрового преобразования сигналов, соответствии с принципиальной
электрической схемой, приведенной на рис. 2.
3. Установить величину Voltage источников опорного напряжения
V1, V2, равной 3 В.
4. Установить параметры генератора импульсов синхронизации V3
в соответствии с вариантом задания, указанным преподавателем табл. 1.
Таблица 1
Варианты задания параметров генератора импульсов синхронизации V3
Номер варианта
Частота
(Frequency), кГц
Скважность (Duty
Cycle), %
Амплитуда
(Amplitude), В
1
8
20
5
2
7
25
5
3
9
15
5
4
10
30
5
5
8
10
5
6
7
10
5
7
9
20
5
8
10
25
5
9
8
30
5
10
7
15
5
5. Установить частоту функционального генератора XFG1 равной
1000 Гц, а амплитуду 2 В в режиме гармонического сигнала.
6. Установить следующие параметры источника V4 АМ-сигналов:
? амплитуда VC = 0,5 В;
? несущая частота FC = 950 Гц;
? частота модуляции FM = 95 Гц.
58
59
U2
POLY
U1
EOC
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
U3
V6
1
1V 1000Hz 0Deg
A3
ADC
SOC
OE
V5 5V 1000Hz 100Hz
FM
A1
VREF+
VREF?
VIN
V4
1V 1000Hz 100Hz
AM
1000Hz 5V
V3
12V
12V
V2
Key = Space
V1
J1
A2
VDAC
D0D1 D2 D3 D4D5 D6D7
+
VDAC
?
A
B
XSC1
G
T
F
C Q T
1
XLA1
Рис. 2. Принципиальная электрическая схема исследования аналого-цифрового преобразования сигналов
XFG1
7. Установить следующие параметры источника V5 ЧМ-сигналов:
? амплитуда Voltage Amplitude = 0,5 В;
? несущая частота Carrier Frequency = 1100 Гц;
? частота девиации Signal Frequency = 110 Гц.
8. Установить следующие параметры источника гармонических сигналов V6:
? амплитуда Voltage Amplitude = 0,5 В;
? частота Frequency = 1050 Гц;
? фазовый сдвиг Phase = 45°.
9. Установить коэффициенты полиномиального A3 источника F =
= 1, G = 1, I = 1.
10. Представить собранную модель лаборанту или преподавателю
для проверки.
11. Нажатием правой кнопки мыши на черном поле модели вызвать
соответствующую вкладку и установить цвет всех компонентов модели
? красный. Копировать принципиальную электрическую схему модели
в соответствующий раздел отчета.
Изучение аналого-цифрового преобразования
гармонического сигнала
12. Включить модель и наблюдать сигналы на входах осциллографа
А и (в режиме DC), установив необходимые значения длительности развертки (Timebase) и делителей напряжения (Scale),а также на входах
логического анализатора.
13. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
14. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
Расположить окно графика в нижнем левом углу монитора таким
образом,чтобы изображение схемы модели было доступно.
15. Копировать графики в соответствующий раздел отчета.
Изучение процесса дискретизации сигнала треугольной формы
16.Установить функциональный генератор XFG1 в режим сигнала
треугольной формы.
17. Включить модель и наблюдать сигналы на входах А и В осциллографа (в режиме DC), установив необходимые значения длительности развертки (Timebase) и делителей напряжения (Scale),а также на
входах логического анализатора.
18. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
60
19. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
20. Копировать графики в соответствующий раздел отчета.
Изучение процесса дискретизации сигнала прямоугольной формы
21. Установить генератор функциональный XFG1 в режим сигнала
прямоугольной формы.
22. Включить модель и наблюдать сигналы на входах А и В осциллографа (в режиме DC), установив необходимые значения длительности развертки (Timebase) и делителей напряжения (Scale), а также на
входах логического анализатора.
23. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
24. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
25. Копировать графики в соответствующий раздел отчета.
Изучение процесса дискретизации стохастического сигнала
26. Подключить генератор стохастического сигнала нажатием клавиши Space на клавиатуре компьютера.
27. Включить модель и наблюдать сигналы на входах А и В осциллографа 1, а также на входе А осциллографа 2 (в режиме DC), установив
необходимые значения длительности развертки (Timebase) и делителей
напряжения (Scale). Время наблюдения должно составлять не менее 2
минут.
28. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
29. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
30. Копировать графики в соответствующий раздел отчета.
31. Представить результаты измерений преподавателю для проверки.
32. Закрыть окно программы Multisim без сохранения изменений
в файле Circuit 1.
33. Используя полученные данные, подготовить отчет в редакторе
Word, включающий в себя:
? титульный лист;
? цель работы;
? принципиальную электрическую схему исследования аналого-цифрового преобразования сигналов;
61
? графики осциллограмм;
? расчеты максимального периода дискретизации ?t и относительной погрешности преобразования ? для конкретного варианта задания
параметров генератора импульсов синхронизации V3;
? выводы.
34. Сохранить отчет в персональной папке, применяя исключительно путь Файл (File)?Сохранить как (Save as). Имя сохраняемого файла
должно содержать номер варианта задания.
Например: otchet9-5.
35. Представить отчет к защите преподавателю.
3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Определение аналого-цифрового преобразования.
2. Что такое шаг дискретизации?
3. Определение процесса квантования.
4. Чем различаются следящий и периодический режимы квантования?
5. Поясните отличия последовательных, параллельных и последовательно-параллельных АЦП.
6. Основные характеристики АЦП.
7. Принцип действия АЦП прямого преобразования, в каких устройствах его целесообразно использовать.
8. Принцип действия интегрального таймера.
9. Принцип действия АЦП с опорными источниками тока.
Рекомендуемая литература
1. Карлащук В. И. Электронная лаборатория на IBM PC.Программа Electronics
Workbench и ее применение. М.: Солон-Р, 2003. С. 375?386, 678?683.
2. Уйандер С. Справочник по технологиям и средствам связи. М.: Мир,
2000. С. 191?197.
62
Содержание
Порядок работы в лаборатории ...............................................
Лабораторная работа № 1 ......................................................
Исследование процесса дискретизации и квантования
сигналов .....................................................................
Лабораторная работа № 2 ......................................................
Исследование сигналов и их спектров ...............................
Лабораторная работа № 3 ......................................................
Исследование стационарных случайных процессов .............
Лабораторная работа № 4 ......................................................
Исследование усилителя сигналов в линейном
и нелинейном режимах ..................................................
Лабораторная работа № 5 ......................................................
Исследование амплитудного модулятора ..........................
Лабораторная работа № 6 ......................................................
Исследование амплитудного детектора .............................
Лабораторная работа № 7 ......................................................
Исследование частотного детектора .................................
Лабораторная работа № 8 ......................................................
Исследование фазового детектора ....................................
Лабораторная работа № 9 ......................................................
Исследование аналого-цифрового преобразования сигналов .
3
5
5
12
12
20
20
28
28
35
35
41
41
46
46
52
52
57
57
63
? наблюдать АМ-сигнал на входе осциллографа В (в режиме AC), установив необходимые значения длительности
развертки (Timebase) и делителей напряжения (Scale).
49. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
50. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
51. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
52. Представить результаты измерений преподавателю для проверки.
53. Закрыть окно программы Multisim без сохранения изменений
в файле Circuit 1.
54. Используя полученные данные, подготовить отчет в редакторе
Word, включающий в себя:
? титульный лист;
? цель работы;
? принципиальную электрическую схему исследования усилителя;
? АЧХ апериодического усилителя (по данным табл. 1) и резонансного усилителя (по данным табл. 2) в логарифмическом масштабе по
оси X;
33
? графики осциллограмм;
? расчеты добротности и импеданса LC-контура на основе измеренной АЧХ резонансного усилителя;
? выводы.
55. Сохранить отчет в персональной папке, применяя исключительно путь Файл (File)?Сохранить как (Save as). Имя сохраняемого файла
должно содержать номер варианта задания.
Например: otchet4-7.
56. Представить отчет к защите преподавателю.
3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Дайте определение усилительного устройства.
2. Назовите особенности линейного режима работы усилителя.
3. Объясните понятие ?рабочая точка? и как она выбирается.
4. Как рассчитывается коэффициент усиления и отчего он зависит?
5. Особенности нелинейного режима работы усилителя.
6. Определите угол отсечки и порядок его расчета.
7. Как рассчитывается коэффициент усиления резонансного усилителя в нелинейном режиме и отчего он зависит?
8. Принципы выбора полосы пропускания резонансного усилителя.
9. Причины искажений сигнала при прохождении через системы
связи.
Рекомендуемая литература
1. Теория электрической связи / Под ред. проф. Д. Д. Кловского. М.: Радио и связь, 1998. С. 82?89.
2. Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высш. шк.,
2000. С. 200?208, 283?291.
Справочные данные о транзисторе типа 2N2222:
Uкэ.макс = 30 B; Iк.макс = 600 мА; Iк = 150 мА; h21э = 150; Cкб = 5 пФ;
fср = 300 МГц.
34
Лабораторная работа № 5
ИССЛЕДОВАНИЕ АМПЛИТУДНОГО МОДУЛЯТОРА
Цель работы: исследование амплитудного модулятора в различных
режимах работы.
1. ОПИСАНИЕ СХЕМЫ
Генератор сигнала
частоты
модулирования
Генератор
сигнала
несущей
частоты
Осциллограф
Амплитудный модулятор
Анализатор
спектра
Рис. 1. Структурная схема исследования амплитудного модулятора
Источники сигналов несущей и частоты модулирования ? создают
гармонические сигналы вида:
Sнес = А0cos?0t,
Sмод = Амод cos?t.
Амплитудный модулятор ? на основе биполярного транзистора типа
2N2222A, включенного по схеме с ОЭ:
SАМ = А0 (1+M cos ?t) cos?0t =
= А0 [cos?0t + 0,5 M cos (?0 + ?)t + 0,5 M cos (?0 ? ?)t ].
Полная ширина спектра сигнала = 2?.
Коэффициент модуляции, % = 100М =
Amax ? Amin
Ч 100%.
Amax + Amin
Осциллограф ? применяется виртуальный двухлучевой осциллограф. Рекомендуется установить параметры развертки и делителей напряжения так, чтобы на его экране регистрировалось более 2 периодов
сигнала без ограничения по амплитуде.
Анализатор спектра ? применяется виртуальный анализатор спектра.
35
2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. Перед выполнением работы подготовить проект отчета о лабораторной работе, включающий в себя:
? титульный лист с указанием наименования работы, номер варианта задания, Ф.И.О. студента, номер группы и даты выполнения работы;
? листы для копирования измерительных схем, регистрации результатов измерений, расчетных данных и выводов.
Вариант задания определяется преподавателем.
При подготовке проекта отчета использовать форму из файла
otchet.doc.
2. В программе Multisim создать модель для исследования амплитудного модулятора в соответствии с принципиальной электрической
схемой, приведенной на рис. 2.
3. Установить параметры источников сигналов V1, V2 и значений
L1, C2, R5 в соответствии с вариантом задания, указанным преподавателем и табл. 1.
Таблица 1
Варианты заданий
Номер
варианта
Амплитуда
источника
V1 , В
Частота
источника
V1 , кГц
Амплитуда
источника
V2, В
Частота
источника
V2, кГц
L1 ,
мкГн
C2,
нФ
R5,
Ом
1
0,5
155
0,1
3
300
3,6
12
2
0,5
200
0,1
5
620
1,0
51
3
0,5
450
0,1
7
62
2,0
3
4
0,5
610
0,1
3
30
2,2
1
5
0,5
255
0,1
7
300
1,3
27
6
0,5
185
0,1
4
620
1,2
47
7
0,5
515
0,1
8
62
1,5
2
8
0,5
405
0,1
6
150
1,0
6,2
9
0,5
180
0,1
2,5
150
5,1
1,5
10
0,5
295
0,1
2
62
47
1
4. Представить собранную модель лаборанту или преподавателю для
проверки.
36
37
B
C1
100nF
G
T
R2
2.7kohm
R1
110kohm
T1
R4
TS_RF
1.0kohm
Q1
2N2222A
Key = Space
J1
R3
10kohm
C2
2.2nF
R5
1.0ohm
L1
30uH
12V
V2
1V 1000Hz 0Deg
Рис. 2. Принципиальная электрическая схема исследования амплитудного модулятора
V1
1V 1000Hz 0Deg
A
XSC1
V3
5. Нажатием правой кнопки мыши на черном поле модели вызвать
соответствующую вкладку и установить цвет всех компонентов модели
? красный. Копировать принципиальную электрическую схему модели
в соответствующий раздел отчета.
Определение влияния амплитуды источника V2
на коэффициент модуляции
6. Включить модель и наблюдать АМ-сигнал на входе осциллографа
В (в режиме AC), установив необходимые значения длительности развертки (Timebase) и делителей напряжения (Scale).
7. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
8. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
9. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
10. Повторить измерения по пп. 6?9, увеличивая амплитуду источника V2 для следующих значений: V2 = 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5; 3 и 5 В.
Определение влияния амплитуды источника V1
на форму АМ-сигнала
11. Установить амплитуду источника гармонического сигнала V2=
= 0,5 В.
12. Установить амплитуду источника гармонического сигнала V1 =
=1 В.
13. Включить модель и наблюдать АМ-сигнал на входе осциллографа В (в режиме AC), установив необходимые значения длительности
развертки (Timebase) и делителей напряжения (Scale).
14. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
15. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
16. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
17. Повторить измерения по пп. 13?16, увеличивая амплитуду источника V1 для следующих значений: V1 = 1,5; 2; 2,5 В.
Определение спектрального состава выходного сигнала
при нелинейном режиме работы усилителя
18. Установить амплитуду источника гармонического сигнала V1 =
= 0,5 В.
38
19. Подключить резистор R3 в коллекторную цепь транзистора нажатием клавиши Space.
20. Включить модель и наблюдать АМ-сигнал на входе осциллографа В (в режиме AC), установив необходимые значения длительности
развертки (Timebase) и делителей напряжения (Scale).
21. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
22. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
23. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
24. Подключить к коллектору транзистора анализатор спектра.
25. Включить модель и определить спектр выходного сигнала.
26. Выключить модель.
27. Включить транспонирование данных в графики MathCad путем
последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation Results
to MathCad?Continue.
28. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
Определение спектрального состава
выходного сигнала модулятора
29. Подключить контур L1С2 в коллекторную цепь транзистора нажатием клавиши Space.
30. Включить модель и определить спектр выходного сигнала.
31. Выключить модель.
32. Включить транспонирование данных в графики MathCad путем
последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation Results
to MathCad?Continue.
33. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
34. Представить результаты измерений преподавателю для проверки.
35. Закрыть окно программы Multisim без сохранения изменений
в файле Circuit 1.
Используя полученные данные, подготовить отчет в редакторе Word,
включающий в себя:
? титульный лист;
? цель работы;
? принципиальную электрическую схему исследования амплитудного модулятора;
? графики осциллограмм и спектров сигналов;
? расчеты коэффициентов модуляции по полученным данным и график зависимости М = f (V2), подготовленный в программе MathCad;
39
? выводы.
37. Сохранить отчет в персональной папке, применяя исключительно путь Файл (File)?Сохранить как (Save as). Имя сохраняемого файла
должно содержать номер варианта задания.
Например: otchet 5-7.
38. Представить отчет к защите преподавателю.
3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Дайте определение модуляции как одного из радиотехнических
процессов.
2. Принцип работы амплитудного модулятора.
3. Объясните необходимость работы в режиме с отсечкой.
4. Как выбирается добротность контура модулятора?
5. Как регулируется глубина модуляции выходного сигнала?
6. Как повысить эффективность выходного сигнала с АМ.
7. Принцип действия балансного модулятора.
8. Принцип действия частотного модулятора.
9. Объясните принцип действия частотного модулятора на основе
балансного модулятора.
Рекомендуемая литература
1. Теория электрической связи / Под ред. проф. Д. Д. Кловского. М.: Радио и связь, 1998. С. 88?94.
2. Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высш. шк.,
2000. С. 291?300.
Справочные данные о транзисторе типа 2N2222:
Uкэ.макс = 30 B; Iк.макс = 600 мА; Iк = 150 мА; h21э = 150; Cкб = 5 пФ;
fср = 300 МГц.
40
Лабораторная работа № 6
ИССЛЕДОВАНИЕ АМПЛИТУДНОГО ДЕТЕКТОРА
Цель работы: исследование работы амплитудного детектора в различных режимах.
1. ОПИСАНИЕ СХЕМЫ
Детектор
Источник
АМ-сигнала
Нелинейный
элемент
ФНЧ
Осциллограф
Рис. 1 Структурная схема исследования амплитудного детектора
Источник АМ-сигнала ? создает АМ-сигнал вида:
SАМ = А0[1+M cos (?t+?)] cos?0t.
Полная ширина спектра сигнала = 2?.
Amax ? Amin
Ч 100%.
Коэффициент модуляции, % = 100 М = A
max + Amin
Нелинейный элемент ? полупроводниковый диод типа 1N4148.
ФНЧ ? фильтр нижних частот 1-го порядка на RC-цепи.
Частота среза ФНЧ по уровню ?3 дБ:
fср =
1
.
2?RC
Осциллограф ? применяется виртуальный двухлучевой осциллограф. В данной работе рекомендуется устанавливать параметры развертки и делителей напряжения так, чтобы на его экране регистрировалось
от 1 до 2 периодов сигнала без ограничения по амплитуде.
2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. Перед выполнением работы подготовить проект отчета о лабораторной работе, включающий в себя:
? титульный лист с указанием наименования работы, номер варианта задания, Ф.И.О. студента, номер группы и даты выполнения работы;
41
? листы для копирования измерительных схем, регистрации результатов измерений, расчетных данных и выводов.
Вариант задания определяется преподавателем.
При подготовке проекта отчета использовать форму из файла
otchet.doc.
2. В программе Multisim создать модель для исследования амплитудного детектора в соответствии с принципиальной электрической схемой, приведенной на рис. 2.
3. Установить параметры источника АМ-сигнала VC, FС, M, FM
в соответствии с вариантом задания, указанным преподавателем и
табл. 1.
Таблица 1
Варианты заданий
Номер
Амплитуда
варианта
(VC), В
Несущая частота
(FС), МГц
Kоэффициент
модуляции (M)
Частота модуляции
(FM), кГц
1
6
1
0,7
10
2
8
1
0,9
8
3
7
1
0,6
9
4
11
1
0,4
12
5
9
1
0,5
11
6
10
1
0,8
8
7
12
1
0,7
10
8
15
1
0,5
9
9
14
1
0,6
11
10
16
1
0,8
12
4. Представить собранную модель лаборанту или преподавателю для
проверки.
5. Нажатием правой кнопки мыши на черном поле модели вызвать
соответствующую вкладку и установить цвет всех компонентов модели
? красный. Копировать принципиальную электрическую схему модели
в соответствующий раздел отчета.
Изучение входного АМ-сигнала
6. Включить модель и наблюдать АМ-сигнал на входе осциллографа
А (в режиме DC), установив необходимые значения длительности развертки (Timebase) и делителей напряжения (Scale).
42
43
1V 1000Hz 100Hz
AM
V1
B
G
T
1N4148
D1
R1
3.0kohm
J1
Key = C
R2
300kohm
C1
3.3nF
C2
110pF
J2
Key = Space
Рис. 2. Принципиальная электрическая схема исследования амплитудного детектора
A
XSC1
7. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
8. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
Расположить окно графика в нижнем левом углу монитора таким
образом,чтобы изображение схемы модели было доступно.
9. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
Изучение детектированного сигнала
10. Включить модель и наблюдать детектированный сигнал на входе В осциллографа (в режиме DC).
11. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
12. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
Изучение процесса детектирования АМ-сигнала
при изменении частоты среза ФНЧ
13. Подключить конденсатор С2 нажатием клавиши Space.
14. Включить модель и наблюдать детектированный сигнал на входе В осциллографа (в режиме DC).
15. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
16. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
17. Подключить конденсатор С1 нажатием клавиши Space.
18. Подключить резистор R2 нажатием клавиши C.
19. Включить модель и наблюдать детектированный сигнал на входе В осциллографа (в режиме DC).
20. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
21. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
Изучение процесса детектирования АМ-сигнала
при перемодуляции
22. Подключить резистор R1 нажатием клавиши C.
23. Установить величину коэффициента модуляции М = 1,2.
24. Включить модель и наблюдать детектированный сигнал на входе В осциллографа (в режиме DC).
25. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
26. Копировать график в соответствующий раздел отчета.
44
27. Представить результаты измерений преподавателю для проверки.
28. Закрыть окно программы Multisim без сохранения изменений
в файле Circuit 1.
29. Используя полученные данные, подготовить отчет в редакторе
Word, включающий в себя:
? титульный лист;
? цель работы;
? принципиальную электрическую схему исследования амплитудного детектора;
? графики осциллограмм;
? расчеты частот среза ФНЧ для всех применяемых сочетаний RC;
? выводы.
30. Сохранить отчет в персональной папке, применяя исключительно путь Файл (File)?Сохранить как (Save as). Имя сохраняемого файла
должно содержать номер варианта задания.
Например: otchet6-10.
31. Представить отчет к защите преподавателю.
3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Объясните различия в форме сигналов, полученных по пп. 10 и 14.
2. Объясните форму сигнала, полученного по п. 19.
3. Объясните причину искажений сигнала при коэффициенте модуляции М = 1,2 (п. 24).
4. Определение процесса детектирования.
5. Особенности детектирования АМ-сигналов с одной боковой полосой (ОБП) частот.
6. Особенности детектирования АМ-сигналов с подавленной несущей.
7. Определение коэффициента детектирования.
8. Особенности взаимодействия сигнала и помехи в АМ-детекторе.
9. Особенности прохождения случайных сигналов через АМ-детектор.
Рекомендуемая литература
1. Теория электрической связи / Под ред. проф. Д. Д. Кловского. М.: Радио и связь, 1998. С. 88?94.
2. Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высш. шк.,
2000. С. 294?300.
Справочные данные о диоде сигнальном типа 1N4148:
Uобр.макс = 75 B; Iобр = 5 мкА; Uпр = 0,6 B; Iпр = 10 мА; tвосст.Rобр =
= 4 нс; C = 1,3 пФ.
45
Лабораторная работа № 7
ИССЛЕДОВАНИЕ ЧАСТОТНОГО ДЕТЕКТОРА
Цель работы: исследование работы частотного детектора на LC-контуре.
1. ОПИСАНИЕ СХЕМЫ
Детектор
Источник
ЧМ-сигнала
Измеритель
АЧХ и ФЧХ
LC-контур
Осциллограф
Рис. 1. Структурная схема исследования частотного детектора
Источник ЧМ-сигнала ? создает ЧМ-сигнал вида:
SЧМ = А0 sin[?t+ (??/?)sin?t],
где А0 ? амплитуда несущей; ?? ? диапазон частотного отклонения (девиации) несущей.
Индекс модуляции М = ??/ ?.
Детектор ? на основе LC-контура.
Добротность контура на резонансной частоте
Q = ?резL/R,
где R ? импеданс контура.
Полоса пропускания по уровню ?3 дБ (0,707): ?f?3дБ = ?рез/Q.
Измеритель АЧХ и ФЧХ (Bode Plotter) ? применяется виртуальный
измеритель АЧХ и ФЧХ.
Осциллограф ? применяется виртуальный двухлучевой осциллограф. В данной работе рекомендуется устанавливать параметры развертки и делителей напряжения так, чтобы на его экране регистрировалось
от 1 до 2 периодов сигнала без ограничения по амплитуде.
2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. Перед выполнением работы подготовить проект отчета о лабораторной работе, включающий в себя:
? титульный лист с указанием наименования работы, номер варианта
задания, Ф.И.О. студента, номер группы и даты выполнения работы;
46
? листы для копирования измерительных схем, регистрации результатов измерений, расчетных данных и выводов.
Вариант задания определяется преподавателем.
При подготовке проекта отчета использовать форму из файла
otchet.doc.
2. В программе Multisim создать модель для исследования частотного детектора в соответствии с принципиальной электрической схемой,
приведенной на рис. 2.
XSC1
XBP1
in
G
A
B
out
T
R1
30kohm
XFG1
L1
620uH
V1
5V 1000Hz 100Hz
FM
C1
1.0nF
R2
51ohm
Рис. 2. Принципиальная электрическая
схема исследования частотного детектора
3. Установить параметры источника ЧМ-сигнала V1 в соответствии
с вариантом задания, указанным преподавателем и табл. 1.
4. Установить L1, C1, R2 в соответствии с вариантом задания, указанным преподавателем и табл. 2.
5. Представить собранную модель лаборанту или преподавателю для
проверки.
47
Таблица 1
Варианты заданий параметров источника ЧМ-сигнала V1
Номер
варианта
Амплитуда
(Voltage
Amplitude), В
1
6
Индекс
Частота модуляции
Несущая частота
модуляции
(Signal Frequency),
(Carrier Frequency)
(Modulation Index)
кГц
Fc, кГц
200
4
10
2
8
250
5
10
3
7
400
5
10
4
11
540
6
10
5
9
300
5
10
6
10
240
8
10
7
12
480
6
10
8
15
450
6
10
9
14
140
7
10
10
16
250
5
10
Таблица 2
Варианты заданий L1, C1, R2
Номер варианта
L1 , мкГн
C1 , нФ
R2, Ом
1
300
3,6
12
2
620
1,0
51
3
62
2,0
3
4
30
2,2
1
5
300
1,3
27
6
620
1,2
47
7
62
1,5
2
8
150
1,0
6,2
9
150
5,1
1,5
10
62
47
1
6. Нажатием правой кнопки мыши на черном поле модели вызвать
соответствующую вкладку и установить цвет всех компонентов модели
? красный. Копировать принципиальную электрическую схему модели
в соответствующий раздел отчета.
48
Определение АЧХ контура L1C1
7. Щелкнуть левой кнопкой мыши по изображению измерителя
АЧХ и ФЧХ (XBP1) и на появившемся интерфейсе прибора установить
по горизонтальной оси развертки линейный режим и необходимый частотный диапазон:
Horizontal
Lin
F = Fc+100 кГц
I = Fc ? 100 кГц
где Fc ? значение несущей частоты заданного варианта из табл. 1.
8. Включить модель и наблюдать АЧХ контура, установив необходимые значения F и I на вертикальной оси развертки измерителя АЧХ и
ФЧХ.
9. Выключить модель.
10. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
Расположить окно графика в нижнем левом углу монитора таким
образом,чтобы изображение схемы модели было доступно.
11. Копировать график АЧХ в соответствующий раздел отчета.
12. Удалить генератор XFG1 из модели (выделив его щелчком левой
кнопки мыши, нажать кнопку Delete на клавиатуре.)
Определение девиации несущей частоты ЧМ-сигнала
13. Включить модель и наблюдать ЧМ-сигнал на входе А осциллографа (в режиме DC), установив необходимые значения длительности
развертки (Timebase) и делителей напряжения (Scale).
14. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
15. Измерить минимальный и максимальный периоды сигнала с помощью визиров осциллографа. Записать полученные значения в соответствующую таблицу отчета.
16. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
17. Копировать график осциллограммы в соответствующий раздел
отчета.
49
Изучение процесса детектирования ЧМ-сигнала
18. Включить модель и наблюдать сигналы на входах А и В осциллографа (в режиме DC).
19. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
20. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
21. Копировать график осциллограмм в соответствующий раздел
отчета.
Определение коэффициента передачи ЧМ-детектора
22. Включить модель и наблюдать АМ-сигнал на входе В осциллографа (в режиме DC).
23. Выключить модель незадолго до момента полного хода луча осциллографа.
24. Измерить минимальную и максимальную амплитуды сигнала с
помощью визиров осциллографа. Записать полученные значения в соответствующую таблицу отчета.
25. Представить результаты измерений преподавателю для проверки.
26. Закрыть окно программы Multisim без сохранения изменений
в файле Circuit 1.
27. Используя полученные данные, подготовить отчет в редакторе
Word, включающий в себя:
? титульный лист;
? цель работы;
? принципиальную электрическую схему исследования частотного
детектора;
? графики АЧХ и осциллограмм;
? расчеты девиации несущей частоты, коэффициента передачи детектора и крутизны рабочей части АЧХ резонансного контура;
? выводы.
28. Сохранить отчет в персональной папке, применяя исключительно путь Файл (File)?Сохранить как (Save as). Имя сохраняемого файла
должно содержать номер варианта задания.
Например: otchet7-2.
29. Представить отчет к защите преподавателю.
3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. В каких устройствах используются частотные детекторы (ЧД) ?
50
2. Какой основной алгоритм преобразования сигналов используется
при построении частотных детекторов?
3. Определение частотной модуляции.
4. Определение индекса модуляции и девиации частоты.
5. Как определить практическую ширину спектра ЧМ-сигнала ?
6. Нарисуйте схему детектора с расстроенными контурами и объясните принцип ее работы.
7. Напишите аналитическое выражение характеристики детектирования ЧД с расстроенными контурами, нарисуйте и объясните ее
форму.
8. Проведите сравнительный анализ частотных детекторов различных типов.
Рекомендуемая литература
1. Теория электрической связи / Под ред. проф. Д. Д. Кловского. М.: Радио и связь, 1998. С. 96?102.
2. Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высш. шк.,
2000. С. 299?300.
51
Лабораторная работа № 8
ИССЛЕДОВАНИЕ ФАЗОВОГО ДЕТЕКТОРА
Цель работы: исследование работы фазового детектора.
1. ОПИСАНИЕ СХЕМЫ
Детектор
Генератор
сигналов
Диодный
мост
ФНЧ
Интегратор
Осциллограф
Генератор
опорного
сигнала
Рис. 1. Структурная схема исследования фазового детектора
Генератор сигналов ? создает сигнал синусоидальной формы с заданным сдвигом по фазе.
Генератор опорного сигнала ? создает опорные сигналы синусоидальной или прямоугольной формы.
Диодный мост ? на основе диодов типа 1N4148, соединенных по
балансной схеме.
ФНЧ ? фильтр нижних частот 1-го порядка на RC-цепи.
Частота среза ФНЧ по уровню ?3дБ:
fср =
1
.
2?RC
Интегратор ? применяется виртуальный интегратор.
Осциллограф ? применяется виртуальный двухлучевой осциллограф. В данной работе рекомендуется устанавливать параметры развертки и делителей напряжения так, чтобы на его экране регистрировалось
от 1 до 2 периодов сигнала без ограничения по амплитуде.
2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. Перед выполнением работы подготовить проект отчета о лабораторной работе, включающий в себя:
52
? титульный лист с указанием наименования работы, номер варианта задания, Ф.И.О. студента, номер группы и даты выполнения работы;
? листы для копирования измерительных схем, регистрации результатов измерений, расчетных данных и выводов.
Вариант задания определяется преподавателем.
При подготовке проекта отчета использовать форму из файла
otchet.doc.
2. В программе Multisim создать модель для исследования частотного детектора в соответствии с принципиальной электрической схемой,
приведенной на рис. 2.
3. Установить параметры генераторов сигналов V1 и V2 в соответствии с вариантом задания, указанным преподавателем и табл. 1.
Таблица 1
Варианты заданий параметров генераторов сигналов V1 и V2
Номер
варианта
Амплитуда V1
(Voltage
Amplitude), В
Частота V1
(Frequency), кГц
Амплитуда V2
(Voltage
Amplitude), В
Частота V2
(Frequency), кГц
1
0,5
100
0,5
10
2
0,6
100
0,6
10
3
0,7
100
0,7
10
4
0,8
100
0,8
10
5
0,9
100
0,9
10
6
1
100
1
10
7
1,1
100
1,1
10
8
1,2
100
1,2
10
9
1,3
100
1,3
10
10
1,4
100
1,4
10
4. Установить коэффициент передачи Gain (K) интегратора A1 равным 100 V/V.
5. Представить собранную модель лаборанту или преподавателю для
проверки.
6. Нажатием правой кнопки мыши на черном поле модели вызвать
соответствующую вкладку и установить цвет всех компонентов модели ? красный. Копировать принципиальную электрическую схему
модели в соответствующий раздел отчета.
53
54
D3
1.1kohm
R4
510ohm
R5
A
C1
1.0uF
B
G
T
R6
1.1kohm
Рис. 2. Принципиальная электрическая схема исследования фазового детектора
47ohm
1N4148
1N4148
R3
D4
V2 1N4148
1V 1000Hz 0Deg
47ohm
R2
D2
R1
1N4148
510ohm
D1
V1
1V 1000Hz 0Deg
XSC1
1V/V
A1
Определение характеристики ФД
при опорном сигнале синусоидальной формы
7. Включить модель и наблюдать сигналы на входах А и В осциллографа (в режиме DC), установив необходимые значения длительности
развертки (Timebase) и делителей напряжения (Scale).
8. Выключить модель после окончания переходного процесса на конденсаторе С1 (для разности фаз источников V1 и V2, равной 0, на выходе интегратора сигнал должен отсутствовать).
9. Измерить значение напряжения на выходе интегратора с помощью визира осциллографа. Занести его в соответствующую таблицу
отчета.
10. Повторить измерения по пп. 7?9 для следующих значений сдвига по фазе (Phase) источника V1: 5; 10; 15; 20; 30; 45; 60; 90°.
11. Включить транспонирование осциллограмм в графики MathCad
путем последовательного нажатия кнопок Transfer?Export Simulation
Results to MathCad?Continue.
Расположить окно графика в нижнем левом углу монитора таким
образом, чтобы изображение схемы модели было доступно.
12. Копировать графики осциллограмм для сдвига по фазе 90° в соответствующий раздел отчета.
Определение характеристики ФД
при опорном сигнале прямоугольной формы (меандр)
13. Заменить источник сигнала синусоидальной формы V2 на источник прямоугольных импульсов типа меандр (Clock Source), соблюдая
установленную ранее полярность напряжения.
14. Установить частоту (Frequency) источника импульсов равной
10 кГц, а амплитуду (Amplitude) 0,6 В.
15. Установить сдвиг по фазе источника V1 равным 0.
16. Включить модель и наблюдать сигналы на входах А и В осциллографа (в режиме DC).
17. Выключить модель после окончания переходного процесса на
конденсаторе С1 (для разности фаз источников V1 и V2, равной 0, на
выходе интегратора сигнал должен отсутствовать).
18. Зафиксировать значение напряжения на выходе интегратора в
соответствующую таблицу отчета.
19. Повторить измерения по пп. 16?18 для следующих значений
сдвига по фазе (Phase) источника V1: 5; 10; 15; 20; 30; 45; 60; 90°.
20. Представить результаты измерений преподавателю для проверки.
55
21. Закрыть окно программы Multisim без сохранения изменений
в файле Circuit 1.
22. Используя полученные данные, подготовить отчет в редакторе
Word, включающий в себя:
? титульный лист;
? цель работы;
? принципиальную электрическую схему исследования фазового детектора;
? графики осциллограмм для ?? = 90°;
? графики характеристик фазового детектора для двух видов опорного сигнала в диапазоне сдвига по фазе ?90 ... +90° (отрицательная
ветвь характеристики повторяет положительную со знаком минус);
? расчет частоты среза ФНЧ;
? выводы.
23. Сохранить отчет в персональной папке, применяя исключительно путь Файл (File)?Сохранить как (Save as). Имя сохраняемого файла
должно содержать номер варианта задания.
Например: otchet8-2.
24. Представить отчет к защите преподавателю.
3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. В каких устройствах используются фазовые детекторы фазового
детектора?
2. Определение частотной модуляции.
3. Как определить практическую ширину спектра ФМ-сигнала?
4. Нарисуйте схему ФД. Какой вид имеет его характеристика детектирования?
5. Каким образом можно с помощью частотного модулятора получить ФМ-сигнал?
Рекомендуемая литература
1. Теория электрической связи / Под ред. проф. Д. Д. Кловского. М.: Радио и связь, 1998. С. 96?102.
2. Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высш. шк.,
2000. С. 298?299.
Справочные данные о диоде сигнальном типа 1N4148:
Uобр.макс = 75 B; Iобр = 5 мкА; Uпр = 0,6 B; Iпр = 10 мА; tвосст.Rобр =
= 4 нс; C = 1,3 пФ.
56
Лабораторная работа № 9
ИССЛЕДОВАНИЕ АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
СИГНАЛОВ
Цель работы: исследование аналого-цифрового преобразования сигналов.
1. ОПИСАНИЕ СХЕМЫ
Функциональ
ный генератор
Генератор
стохастического сигнала
АЦП
с источниками
опорного
напряжения
ЦАП
Осциллограф
Логический
анализатор
Генератор
импульсов
синхронизации
Рис. 1. Структурная схема исследования процесса аналого-цифрового
преобразования сигналов
Функциональный генератор ? создает гармонический сигнал, а также сигналы треугольной и прямоугольной формы.
Генератор стохастического сигнала ? создает стохастический сигнал. Основан на источнике полиномиального сигнала, в котором моделируется взаимодействие АМ, ЧМ и гармонического колебаний.
Генератор импульсов синхронизации ? создает импульсы синхронизации для управления АЦП.
АЦП (аналого-цифровой преобразователь) ? применяется 8-разрядный аналого-цифрового преобразователь программы Multisim.
ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь) ? применяется 8-разрядный цифро-аналоговый преобразователь программы Multisim.
Логический анализатор ? применяется виртуальный 8-разрядный
логический анализатор.
Осциллограф ? применяется виртуальный двухлучевой осциллограф. В данной работе рекомендуется устанавливать параметры развертки и делителей напряжения так, чтобы на его экране регистрировалось от 1 до 2 периодов сигнала без ограничения по амплитуде.
57
2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. Перед выполнением работы подготовить проект отчета о лабораторной работе, включающий в себя:
? титульный лист с указанием наименования работы, номер варианта
задания, Ф.И.О. студента, номер группы и даты выполнения работы;
? листы для копирования измерительных схем, регистрации результатов измерений, расчетных данных и выводов.
Вариант задания определяется преподавателем.
При подготовке проекта отчета использовать форму из файла otchet-.doc.
2. В программе Multisim создать модель для исследования аналогоцифрового преобразования сигналов, соответствии с принципиальной
электрической схемой, приведенной на рис. 2.
3. Установить величину Voltage источников опорного напряжения
V1, V2, равной 3 В.
4. Установить параметры генератора импульсов синхронизации V3
в соответствии с вариантом задания, указанным преподавателем табл. 1.
Таблица 1
Варианты задания параметров генератора импульсов синхронизации V3
Номер варианта
Частота
(Frequency), кГц
Скважность (Duty
Cycle), %
Амплитуда
(Amplitude), В
1
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
276 Кб
Теги
mitrofanov
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа