P ę tla synchronizacji fazowej I. Schemat blokowy układu

W O J S K O W A
A K A D E M I A
T E C H N I C ZN A
WYDZIAŁ ELEKTRONIKI
lato
LABORATORIUM UKŁADÓW ANALOGOWYCH
Data wykonania ćwiczenia:
Data oddania sprawozdania:
...........................................
...........................................
G r u p a : ..............…........................
Imię:.....................................................
Ćwiczenie prowadził:
Nazwisko:.............................................
...................................................
P
R O T O K Ó Ł
Temat:
P
O M I A R O W Y
/ S
Podpis:
.............................................
P R A W O Z D A N I E
Pętla synchronizacji fazowej
I. Schemat blokowy układu pomiarowego
G3
P2
P3
1
C2
R2
2k
330n
C3
R3
G1
0
5k1
R4
EMS-1
4
R1
Sumator 1
-12V
1
2
10k
Detektor fazy
330n
51k
P1
G1
U1
UA741
0
G6
6
3
Sumator 2
7
R6
10k
5
1
G2
+12V
G2
G4
10k
R5
-12V
Filtr dolnoprzepustowy
Przestrajanie
VCO
R7
22k
-12V
Separator
G5
Generator przestrajany
napięciem
II. Spis przyrządów
N AZWA P RZYRZĄDU
T YP
F IRMA
*)
III. Tabele pomiarowe
1. Pomiar charakterystyki przestrajania generatora VCO
W celu wykonania pomiaru należy :
− otworzyć pętlę;
− potencjometrem (wyprowadzonym na przednią płytę modelu laboratoryjnego) przestrajać generator
VCO w dostępnym zakresie. Częstotliwość generatora VCO mierzyć częstościomierzem podłączonym
do gniazda G2. Napięcie Ug przestrajające generator mierzyć woltomierzem DC podłączonym do
gniazda G5;
− wyniki pomiarów zamieścić w tabeli 1;
− wykreślić charakterystykę przestrajania generatora VCO, jako funkcję fg = f(Ug) oraz określić
częstotliwość spoczynkową pracy generatora f0 – po środku zakresu liniowego tej charakterystyki.
fg0 = .................... kHz
Ug
V
fg
kHz
Tabela 1.
2. Obserwacja działania detektora fazy
W celu wykonania obserwacji należy:
− otworzyć pętlę;
− przy pomocy potencjometru wyprowadzonego na przednią płytę modelu laboratoryjnego ustawić
częstotliwość generatora VCO równą f0 (wyznaczoną w poprzednim punkcie pomiarowym);
− ustawić napięcie źródłowe generatora synchronizującego Us = 140 mV i jego częstotliwość równą f0;
− podłączyć oscyloskop do gniazda G3;
− przestrajając generator synchronizujący wokół częstotliwości f0 obserwować przebieg na ekranie
oscyloskopu oraz wskazania częstościomierzy;
− zanotować spostrzeżenia.
...................................................................................................
...................................................................................................
...................................................................................................
...................................................................................................
...................................................................................................
...................................................................................................
3. Pomiar charakterystyki detektora fazy
W celu wykonania pomiaru należy:
− ustawić wartość napięcia generatora synchronizującego Us1 = 70 mV oraz jego częstotliwość równą f0;
− wejście A miernika wzmocnienia i fazy dołączyć do gniazda G1, wejście B do gniazda G2. W ten
sposób miernik będzie pokazywał różnicę faz między sygnałem synchronizującym, a przebiegiem z
generatora VCO. Do gniazda G4 (wyjście filtru dolnoprzepustowego) dołączyć woltomierz DC.
Zamiast miernika wzmocnienia i fazy można użyć oscyloskopu dwukanałowego;
str. 2 z 4
...............................
podpis
− przy otwartej pętli ustawić częstotliwość generatora VCO równą f0;
− wyłączyć filtr dolnoprzepustowy (P2-0) i zamknąć pętlę;
− przestrajać generator synchronizujący (utrzymując pętlę w stanie synchronizmu) pomierzyć
charakterystykę detektora fazy, notując w tabeli 2 wskazania woltomierza DC na wyjściu filtru
dolnoprzepustowego oraz wskazania miernika amplitudy i fazy w zakresie od ok. ∆ϕ = 20o do ok.
∆ϕ = 160o rozpoczynając od przesunięcia fazowego ∆ϕ = 90o;
− pomiary powtórzyć dla napięcia generatora synchronizującego Us2 = 140 mV.
Tabela 2.
∆ϕ [°]
Us1 =
70 mV
UwyFDP
[mV]
Us2 =
140 mV
UwyFDP
[mV]
20
30
40
50
60
70
80
90
100 110 120 130 140 150 160
Sprawdzić, czy częstotliwość fg dla ∆ϕ = 90o jest równa częstotliwości f0 wyznaczonej w pkt. 1 –
wyciągnąć wnioski.
4. Obserwacja działania pętli
W celu wykonania obserwacji należy:
− ustalić częstotliwość generatora VCO równą f0 oraz częstotliwość generatora synchronizującego na
ok. 50 kHz mniejszą od f0;
− wyłączyć filtr dolnoprzepustowy i zamknąć pętlę;
− zwiększając częstotliwość generatora synchronizującego obserwować na oscyloskopie przebieg na
wyjściu filtru dolnoprzepustowego (gniazdo G4). Jednocześnie obserwować wskazania
częstościomierzy podłączonych do generatora synchronizującego i VCO;
− zinterpretować oglądane zjawiska, zwłaszcza przesuwanie składowej stałej na ekranie oscyloskopu
w czasie, gdy pętla znajduje się w synchronizmie;
− jaka jest zbieżność pomiędzy wskazaniami częstościomierzy, a przebiegiem na ekranie oscyloskopu?
.............................................................................................................
.............................................................................................................
.............................................................................................................
.............................................................................................................
.............................................................................................................
.............................................................................................................
.............................................................................................................
.............................................................................................................
5. Pomiar charakterystyk statycznych pętli
W celu wykonania pomiaru należy:
− postępując podobnie jak w punkcie poprzednim określić wartości częstotliwości oraz napięć na
wyjściu FDP (G4) dla momentów, w których pętla wchodzi i wychodzi z synchronizmu;
− pomiary przeprowadzić dla wszystkich typów filtrów zastosowanych w ćwiczeniu oraz dwóch
wartości napięcia generatora synchronizującego Us1 = 70 mV oraz Us2 = 140 mV;
str. 3 z 4
...............................
podpis
− w okolicach częstotliwości, dla których pętla „wchodzi” lub „wychodzi z synchronizmu”
częstotliwość generatora synchronizującego zmieniać bardzo powoli, tak ażeby jak najdokładniej
uchwycić wartości częstotliwości charakterystycznych oraz wartości odpowiadających im napięć;
− wyniki pomiarów zanotować w tabeli 3.
Tabela 3.
Kierunek
przestrajania
Us
Filtr
„w górę”
fc1
[kHz]
Ud1
[mV]
ft2
[kHz]
„w dół”
Ud2
[mV]
fc2
[kHz]
Ud3
[mV]
ft1
[kHz]
Ud4
[mV]
70 mV
P2-0
P2-1
P3-0
P2-1
P3-1
o p c j o n a l n i e
140 mV
P2-0
P2-1
P3-0
P2-1
P3-1
o p c j o n a l n i e
IV. Opracowanie wyników pomiarów
Na podstawie przeprowadzonych pomiarów należy:
1. Wykreślić charakterystykę przestrajania generatora VCO pomierzoną w pkt. 1 oraz określić jej
nachylenie kg w otoczeniu częstotliwości f0.
2. Na podstawie pomiarów z pkt. 3 wykreślić (na wspólnym wykresie) charakterystyki detektora fazy
oraz wyznaczyć ich nachylenia kd1 i kd2.
3. Obliczyć wzmocnienia pętli K1 oraz K2 dla dwóch wartości napięcia generatora synchronizującego.
4. Wykreślić charakterystyki statyczne pętli na jednym arkuszu (pionowo), na jednej osi częstotliwości
nanosząc kierunek „w górę” i „w dół”, wykorzystując dane z tabeli 3 oraz wyznaczyć zakresy
trzymania i chwytania (pamiętając, że ∆ωt = K). Cztery wykresy (bez opcjonalnych) umieszczone
pionowo pod sobą umożliwią porównanie zakresów chwytania i trzymania pętli. Porównać obliczone
wartości wzmocnień pętli z wartościami zmierzonymi w pkt. 5 (dla układu pętli bez filtru).
5. Porównać i wyjaśnić różnice parametrów pętli dla dwóch wartości napięcia sygnału synchronizującego.
6. Korzystając z zależności przedstawionych w opisie teoretycznym ćwiczenia, wyznaczyć wartości
zakresów chwytania ∆fc (dla pętli drugiego rzędu) i porównać je z wartościami pomierzonymi.
str. 4 z 4
...............................
podpis