Lab. Pętla synchronizacji fazy cz. 1 (PDF 232 kB)

laboratorium Wstępu do Telekomunikacji
Pętla synchronizacji fazy Część I/II
temat ćwiczenia:
skład grupy:
data wykonania ćwiczenia:
ćwiczenie nr 5 cykl 1
data oddania sprawozdania:
Obserwacja sygnału na wyjściu generatora VCO w stanie jałowym
W ćwiczeniu korzystać będziemy z modułów,
które zaznaczone są na modelu płyty laboratoryjnej
przedstawionej
na
rys.1.
Przed
przystąpieniem
do wyznaczania charakterystyki generatora VCO będącego
źródłem sygnału wejściowego pętli synchronizacji fazy,
poczyniono obserwacje sygnału na jego wyjściu w stanie
jałowym. Schemat blokowy układu w którym dokonano
obserwacji przedstawiono na rysunku 2. Wynik obserwacji
na rysunku 3.
rys. 1
GENERATOR
VCO
DETEKTOR
FAZY
numer 1
FILTR
DOLNO PRZEPUSTOWY
+12
GENERATOR
VCO
numer 2
GND
-12
OSCYLOSKOP
GENERATOR
VCO
wy FM
HAMEG
30MHz
HM 303-4
input CH I
rys. 2
Wyznaczanie charakterystyki przestrajania generatora VCO będącego źródłem sygnału wejściowego
pętli synchronizacji fazy.
WOLTOMIERZ
Dla zakresu napięć przestrajających : -3V do +3V
wykonano odczyty częstotliwości sygnału na wyjściu VCO
STEROWANE
numer 1 (patrz oznaczenia na rys. 1). Układ do pomiaru
ŹRÓDŁO
NAPIĘCIA
zmontowano według schematu przedstawionego na rys. 4.
Zebrane wyniki przedstawiono w tabeli 1. Na rysunku 5
CZĘSTOŚCIOMIERZ
GENERATOR
przedstawiono graficznie otrzymaną charakterystykę
VCO
rys. 4
numer 1
18,06
19,71
21,55
23,12
24,68
26,40
27,65
29,40
31,52
32,75
34,36
36,06
37,73
39,06
40,88
42,44
Charakterystyka przestrajania VCO
60
50
40
30
20
10
0
03
-2 70
,4
97
-2 0
,0
1
-1 10
,5
54
-0 0
,9
5
-0 20
,5
11
-0 0
,0
14
0, 0
50
3
1, 0
02
0
1, 0
51
2
1, 0
99
1
2, 0
52
1
3, 0
00
00
częstotliwość [kHz]
-3,037
-2,870
-2,497
-2,235
-2,011
-1,747
-1,554
-1,287
-0,952
-0,763
-0,511
-0249
-0,014
0,250
0,503
0,752
częstotliwość [kHz]
napięcie wejściowe [V]
-3
,
1.
rys. 5
napięcie w ejściow e [V]
(C) 2004 STUDENT.NET.PL :: Wszelkie prawa zastrzeżone
1,020
1,269
1,512
1,728
1,991
2,246
2,521
2,755
3,000
2.
44,15
45,78
47,30
48,67
50,35
51,59
53,75
55,28
56,99
Wyznaczanie charakterystyki chwytania i trzymania synchronizacji układu pętli synchronizacji fazy.
Do kontroli synchronizmu wykorzystane zostaną figury Lissajous. Schemat podany w instrukcji uległ
nieznacznej modyfikacji i został przedstawiony na rysunku 6
Wchodzący w skład zmontowanego
DETEKTOR
FILTR
układu
moduł
filtru GENERATOR
DOLNOFAZY
VCO
PRZEPUSTOWY
numer 1
dolnoprzepustowego realizuję funkcję 3
różnych filtrów (w zależności od
wybranych wejść i wyjść modułu).
GENERATOR
Obraz widoczny na oscyloskopie bez
VCO
numer 2
synchronizacji
pętli
fazowej
przedstawiony został na rysunku 7. Dla
kolejnych
filtrów
zaobserwowano
OSCYLOSKOP
następujące częstotliwości chwytania i
kanał
kanał
trzymania synchronizacji – tabela 2.
rys. 6
X
Y
CZĘSTOŚCIOMIERZ
pierwszy filtr
chwytanie
od dołu
od góry
trzymanie
od góry
od dołu
W tabeli 2 zamieszczone zostały wartości częstotliwości
środkowej dla zakresu chwytania dla przypadków
wymienionych w punkcie 2.
4.
Przebiegi sygnału na wyjściu detektora fazy, filtru
dolnoprzepustowego oraz na oscyloskopie.
W punktach oznaczonych na rys. 8 jako 1, 2 i 3
zaobserwowano przebiegi sygnału. Zostały one przedstawione
odpowiednio na rys. 9.1, 9.2 oraz 9.3
1
2
38,55 kHz środek przedziału:
42,45 kHZ 40,17
37,15 kHz
43,19 kHZ
drugi filtr
chwytanie
od dołu
od góry
trzymanie
od góry
od dołu
3.
37,14 kHz
43,19 kHZ
36,74 kHz środek przedziału:
43,52 kHZ 40,13
GENERATOR
VCO
numer 1
DETEKTOR
FAZY
FILTR
DOLNOPRZEPUSTOWY
trzeci filtr
chwytanie
od dołu
od góry
trzymanie
od góry
od dołu
38,50 kHz
43,38 kHZ
38,18 kHz środek przedziału:
43,68 kHZ 40,93
3
GENERATOR
VCO
numer 2
OSCYLOSKOP
kanał
1
kanał
2
(C) 2004 STUDENT.NET.PL :: Wszelkie prawa zastrzeżone
rys. 8
5.
Wyznaczanie podstawowych parametrów poszczególnych bloków pętli synchronizacji fazy.
a) nachylenie charakterystyki detektora fazy o charakterystyce trójkątnej K = ∆U 1
D
∆ϕ
b) wzmocnienie filtru pętlowego FDP1 K F = ∆U 2
∆U 1
c)
nachylenie charakterystyki generatora przestrajanego napięciem KG = ∆f
∆U 2
(C) 2004 STUDENT.NET.PL :: Wszelkie prawa zastrzeżone
Pomiary wykonano w warunkach synchronizmu dla dwóch częstotliwości sygnału wejściowego
wynoszących: 37,26 kHz i 42.15 kHz. Wyjaśnienie oznaczeń użytych w obliczeniach znajduje się na rys.
10.Obrazy krzywych Lissajous którymi posłużono się przy obliczaniu przesunięcia fazowego punkcie 5.a)
zamieszczono na rys. 11 a) i b)
∆U1
∆U2
Mierzone wielkości miały wartość:
DETEKTOR
FILTR
dla częstotliwości VCO1 równej GENERATOR
DOLNOFAZY
VCO
PRZEPUSTOWY
numer 1
37.26 kHz
U11 = 0,873 V
∆ϕ
U12 = 2,215 V
GENERATOR
dla częstotliwości VCO1 równej
VCO
numer 2
∆ϕ
42.15 kHz
U11 = 0,768 V
OSCYLOSKOP
U12 = 1,600 V
kanał
X
kanał
Y
CZĘSTOŚCIOMIERZ
6.
Obliczanie stałej czasowej dla filtru FDP1.
1
1
τ= =
k K D ⋅ K F ⋅ KG
7.
Obliczanie stałej czasowej filtru.
WE
1k
WY
a)
(C) 2004 STUDENT.NET.PL :: Wszelkie prawa zastrzeżone
rys. 10
b)
WE
510 kΩ
WY
510 kΩ
c)
WE
510 kΩ
WY
51 kΩ
(C) 2004 STUDENT.NET.PL :: Wszelkie prawa zastrzeżone