PRZEMIANA CZĘSTOTLIWOŚCI (wkładka DPC)

Transkrypt

1 PZEMANA ZĘSOLWOŚ (wkładka DP) WSĘP elem ćwczena jet zapoznane ę z loczynową metodą przemany czętotlwośc ynał armonczneo ynał armonczneo zmodlowaneo ampltdowo, wyznaczene wzmocnena przemany oraz zbadane wpływ ynał ltrzaneo.. OPS EOEYZNY KŁAD MESZAZA SAA kład mezacza SAA frmy Plp Semcondctor toje ę mędzy nnym w telefon bezprzewodowej, przenośnyc tacjonarnyc radoodbornkac, tranceverac VHF (kłady nadajnk-odbornk), łączac danyc czętotlwośc radowyc, odbornkac telekomnkacyjnyc, zerokopamowyc lokalnyc ecac dotępowyc, konwerterac czętotlwośc HF VHF, ytemac onarów. kład SAA jet calonym podwójne zrównoważonym mezaczem małej mocy, przeznaczonym łowne do pracy w zakree VHF (czętotlwość ynał do 00MHz). Wewnątrz kład znajdje ę także wzmacnacz możlwający bdowę eneratora eterodyny tablzator napęca (kład może być zalany ze źródła napęca 4. 8 V. Scemat blokowy kład przetawa ry.. y.. Scemat blokowy kład SAA W oparc o wewnętrzny wzmacnacz można zbdować enerator eterodyny o czętotlwośc do 00MHz. kład możlwa także podłączene zewnętrzneo eneratora eterodyny przez wewnętrzny wtórnk, jednakże jeo napęce m zawerać ę w przedzale mv p-p. Generator m być podłączony przez pojemność przęającą do kład, aby ne zabrzyć wewnętrznej polaryzacj. Scemat deowy kład SAA przedtawono na ry.. Przemana czętotlwośc Strona z 4

2 4 3 wy E y.. Scemat deowy mezacza SAA. olę mezacza pełn czteroćwartkowy kład mnożący Glberta. Bazy tranzytorów ą zalane z kład kompenowaneo termczne (na cemace z ry. wdoczne jako blok polaryzacyjne BAS). Poneważ zalane tranzytorów zotało zapewnone wewnątrz kład caloneo, aby ne zakłócać polaryzacj, źródło ynał żyteczneo eterodyny należy pojemnoścowo przęnąć z kładem calonym. Jet to koneczne dla zapewnena poprawnej pracy kład! ANALZA PAY KŁAD Synał eterodyny jet podany aymetryczne na wejśce kład, zatem należy rozważyć wpływ kładowej różncowej teo ynał, oraz kładowej macyjnej,.wyprowadzone wejśca możlwają zarówno ymetryczne jak aymetryczne podawane ynał. W ćwczen ynał jet podany aymetryczne, zatem w tym przypadk należy rozważyć wpływ kładowej różncowej, oraz kładowej macyjnej,. Dlateo analzę pracy kład przedtawmy rozważając wpływy pozczeólnyc kładowyc zakładając, że ampltdy rozważanyc ynałów, ą małe, co możlwa toowane analzy małoynałowej. a. prądy tranzytorów Prądy tranzytorów można oblczyć w oparc o cematy dla kładowej różncowej kładowej macyjnej przedtawone na ry.3. Przemana czętotlwośc Strona z 4

3 a) m m b) E E E E y.3. Scematy zatępcze a dla kładowej różncowej, b kładowej macyjnej wzmacnacza różncoweo. Prądy kolektorów tranzytorów określone ą zależnoścam: { E m { E m dze: jet kładową tałą prąd tranzytorów. b. prądy tranzytorów oraz 3 4 Analoczne jak poprzedno prądy tranzytorów można oblczyć na podtawe cematów dla kładowej różncowej kładowej macyjnej przedtawonyc na ry.4. (założono, że bfor (ry..) ma wzmocnene napęcowe równe ). a) m m b) r r r r y.4. Scematy zatępcze a dla kładowej różncowej, b kładowej macyjnej wzmacnacza różncoweo. Zakładając nekończene welką rezytancję r wdzaną z kolektora przez tranzytory ( r ) wpływ kładkowej macyjnej ynał eterodyny jet do pomnęca. Przy tym założen prądy kolektorów tranzytorów wynozą: { m Przemana czętotlwośc Strona 3 z 4

4 Przemana czętotlwośc Strona 4 z 4 { m Przeprowadzając analoczną analzę dla kład różncoweo 3,4 otrzymjemy: { 3 3 m { 4 4 m c. napęca wyjścowe Oblczamy prądy rezytorów. E ( ) E Stąd potencjały kolektorów 4 ( 4 ) oraz,3 ( ) wynozą: ( ) ( ) E E

5 3 ( 3 ) 4 E 4 ( ) 4 E 4 Wyjścowe napęce kład jet równe potencjałow 4 pozbawonem przez pojemność przęającą kładowej tałej: wy 4 E 4 tnene, zatem w ynale wyjścowym kładowej zależnej od ynał wejścoweo ( w wdme ampltdowym ynał wyjścoweo przy armoncznym 4E ynale o czętotlwośc f pojaw ę prążek o tej czętotlwośc) jet konekwencją aymetryczneo podana ynał. Podając ynał ymetryczne albo tojąc wyjśce ymetryczne można zapobec obecnośc ynał w ynale wyjścowym. Zatem w wdme ampltdowym ynał wyjścoweo przy zatoowanym wyjśc przy armoncznyc ynałac pojawą ę prążk o czętotlwoścac f, f -f, f f. Jeżel w ynale wejścowym pojaw ę zakłócene o czętotlwośc, do której dotrojony jet jż fltr pośrednej czętotlwośc znajdjący ę za mezaczem ( f -f, albo f f ), to zakłócene to pojaw ę także na wyjśc aymetrycznym mezacza ne będze tłmone przez fltr p.cz. Stąd tneje koneczność toowana w takm wypadk elmnatora p.cz. w torze ynał wejścoweo przed mezaczem. Przemana czętotlwośc Strona z 4

6 . OPS EHNZNY BADANYH KŁADÓW.. Dydaktyczna wkładka przemany czętotlwośc (wkładka DP) Wkładka DP zawera calony kład mezacza SAA. Scemat deowy wkładk przedtawony jet na ry., natomat wdok płyty czołowej na ry.. V eterodyna DP Przemana zętotlwośc WE SYGNAŁ WE HEEODYNA WY MESZAZ ynał wyjce y.. Scemat deowy wkładk DP (na cemace pomnęto zalane kład caloneo) KAEDA ELEKONK AGH y.. Płyta czołowa wkładk DP.. Wkładka DWO Wkładka DW0 zawera wzmacnacz operacyjny oraz zetaw dzewętnat odpowedno rozmezczonyc połączonyc zacków. Zack te możlwają dołączene do wzmacnacza operacyjneo różnyc elementów zewnętrznyc: rezytorów, kondenatorów zwór. Scemat deowy wkładk przedtawono na ry.7. ozmezczene zacków na rynk jet take amo, jak na płytce drkowanej w wdok od trony elementów. Przełącznk wakowy możlwa dołączene zack 3 do may lb do wejśca y.7. Wyląd płytk drkowanej wkładk DWO Przemana czętotlwośc Strona z 4

7 odwracająceo wzmacnacza operacyjneo. ezytory zmnejzają oddzaływane przewodów połączenowyc na pracę kład wynk pomarów, natomat rezytory 3 4 tanową dzelnk napęcowy, zabezpeczający przed przekroczenem dopzczalneo zakre napęć wejścowyc przetwornka wartośc zczytowej ac-dc przetwornka kątnapęce. ynek 8 przedtawa wyląd płyty czołowej wkładk wzmacnacza operacyjneo. y.8. Płyta czołowa wkładk DWO.3. Dydaktyczna wkładka fltrów aktywnyc trójnóżkowyc (wkładka DFA) Dydaktyczna wkładka fltrów aktywnyc ceramcznyc możlwa zbdowane różneo rodzaj fltrów dolnoprzeptowyc, órnoprzeptowyc środkowoprzeptowyc zarówno tyc najprotzyc jak bardzej złożonyc z welokrotnym przężenam zwrotnym MFB, a także fltrów Sallen-Key a. Wkładka DFA zawera wzmacnacz operacyjny oraz zetaw dzewętnat odpowedno rozmezczonyc połączonyc zacków. Zack te możlwają dołączene do wzmacnacza operacyjneo różnyc elementów zewnętrznyc: rezytorów, kondenatorów zwór. Scemat deowy wkładk przedtawono na ry.0. ozmezczene zacków na rynk jet take amo, jak na płytce drkowanej w wdok od trony elementów. Przełącznk wakowe możlwają dołączene wejśca odwracająceo lb neodwracająceo do WE wkładk. Wdok płyty czołowej przedtawa ry.9 ( FL A fltr aktywny, FL B fltr trójnóżkowy). DFA WE FL A WE FL B WY WY KAEDA ELEKONK AGH y. 9. Płyta czołowa wkładk DFA Przemana czętotlwośc Strona 7 z 4

8 WY WE WE WY y.0. Wyląd płytk drkowanej wkładk DFA 3. SPZĘ NEZBĘDNY DO WYKONANA ĆWZENA DP DFA fltr B DA A DWO GFG-30 GFG-8A GFG-30 SA 7 SA ocylokop cyfrowy z FF ocylokop analoowy modł przemany czętotlwośc, z kładem calonym SAA wkładka fltr pośrednej czętotlwośc: f p 470kHz wkładka wzmacnacza pośrednej czętotlwośc z fltrem A3 (f p 4kHz) z detektorem AM wkładka wzmacnacza operacyjneo enerator ynał żyteczneo f albo ltrzaneo f l wkładka eneratora ynał żyteczneo f wkładka eneratora ynał eterodyny f wkładka ynałów zmodlowanyc AM z matorem wkładka wzmacnacza mocy 4. ZĘŚĆ POJEKOWA ĆWZENA 4.. Naryj teoretyczne wdma ynałów z ry. a,b,c (pnkt..) oraz z ry.3 a,b,c (pnkt..3) podając czętotlwośc prążków oczywśce po przednm zapoznan ę z treścą pnkt Przypomnj Sobe obłę ocylokop cyfroweo z opcją FF. Przemana czętotlwośc Strona 8 z 4

9 . ZEŚĆ DOŚWADZALNA ĆWEZENA.. Pomary wzmocnena przemany oraz oberwacje pomary wdm ampltdowyc kład przemany czętotlwośc ynał armonczneo....wpływ czętotlwośc ynał na wdmo ampltdowe ynał wyjścoweo mezacza. Oberwacj dokonjemy korzytając z kład zbdowaneo w oparc o cemat przedtawony na ry.. Jednakże zanm podłączyz kład pomarowy to taw zadane parametry eneratorów (potrzeżene to dotyczy także wzytkc natępnyc pnktów tej ntrkcj). waa: Zbyt dże ampltdy ynałów moą doprowadzć do zkodzena mezacza!!! y.. Scemat pomarowy do badana wpływ czętotlwośc f na wdmo ampltdowe ynał wyjścoweo kład przemany czętotlwośc. Zmenając czętotlwość ynał f zaoberwj zmanę położena prążków w wdme ampltdowym mezacza. Jake zależnośc mzą pełnać czętotlwośc f f aby w wdme były wdoczne dwa prążk? Zwękz czętotlwość ynał ponad czętotlwość Nyqta. Prawa ranca wdma na ekrane ocylokop odpowada tej czętotlwośc. Zaoberwj w ten poób pojawene ę prążków pocodzącyc od kładowyc tożamanyc, czyl zaoberwjez zjawko alan.... Wdmo ampltdowe ynał wyjścoweo mezacza pomar wzmocnena przemany. Pomarów dokonjemy korzytając z kład zbdowaneo w oparc o cemat przedtawony na ry.. Zanm podłączyz kład pomarowy taw ampltdę czętotlwość ynał żyteczneo eterodyny wedł tabel. Przemana czętotlwośc Strona 9 z 4

10 a) b) f f f c) f p f -f p f f f f p f -f f y.. Scemat pomarowy do badana kład przemany czętotlwośc (mezacza) dealne wdma ampltdowe: a) ynałów wejścowyc mezacza, b) ynałów wyjścowyc mezacza, c) ynał na wyjśc fltra p.cz. a. Dla ampltdy ynał żyteczneo ampltdy eterodyny określonyc ponżzą tabelą dotrój precyzyjne czętotlwość eterodyny tak, aby ampltda (merzona ocylokopem analoowym) ynał wyjścoweo fltra p.cz. była makymalna. abela. Nr zepoł 3 4 f [khz] [mv] f [khz] [mv] l [mv] b. Dołączając ocylokop cyfrowy do odpowedneo nazda wkładk DP albo DFA przeryj do prawozdana wdma ampltdowe ynał wejścoweo, ynał eterodyny oraz ynałów wyjścowyc mezacza fltra merząc czętotlwośc wartośc prążków znaczącyc. ównocześne zaoberwj kztałt ynał ocylokopem analoowym, któreo wdmo w danej cwl badaz. W prawozdan opz prążk w wartoścac c ampltd (ocylokop cyfrowy podaje wartość kteczną w db, przyjmjąc wartość V jako pozom 0dB). W nawaac podaj wartośc oblczone teoretyczne w pnkce 4.. Zdentyfkj pozotałe prążk jako pro- Przemana czętotlwośc Strona 0 z 4

11 dkty przemany kładowyc ynał ze kładowym eterodyny. Jako wynk dentyfkacj pod rynkem wdma ampltdoweo ynał wyjścoweo mezacza oraz pod rynkem wdma ynał wyjścoweo fltr zameść tabelę porządzoną wedł ponżzeo wzor. Wpz do nc tylko czętotlwośc tyc prążków, które znałeś za znaczące zmerzyłeś. W nawae obok czętotlwośc podaj ampltdy tyc prążków. abela. f. ( ) f -f ( ) f. ( ) f f f kładowe ynał. ( ). ( ). ( ) wejścoweo f f ( ) f. ( )... kładowe ynał eterodyny c. Pomar wzmocnena przemany. Wzmocnene przemany jet to tonek ampltdy p napęca wyjścoweo o czętotlwośc pośrednej f p (zakładając, ze fltr p.cz. ne tłm teo ynał, pomar p dokonaj na wyjśc fltra p.cz.) do ampltdy ynał wejścoweo przy tałej ampltdze napęca eterodyny (zadanej powyżzą tabelą) k p cont Pomar ampltd S, P dokonaj ocylokopem cyfrowym. Sporządź wykre zależnośc kf( )...3. Badane wpływ ynał ltrzaneo Wpływ ynał ltrzaneo na pracę mezacza można zbadać połjąc ę kładem przedtawonym na ry. 3.Zanm podłączyz kład pomarowy wykonaj polecena a. oraz a. zawarte w kolejnym pnkce op przebe ćwczena a.wykonaj czynnośc wtępne. Przemana czętotlwośc Strona z 4

12 GFG-8A,f Generator ynał żyteczneo GFG-30 Generator ynał ltrzaneo l,f l DWO -( L S ) Smator Ocylokop cyfrowy FF H H GFG-30 Generator ynał eterodyny,f DP Mezacz DFA fltr B Fltr p,f p pośrednej czętotlwośc Ocylokop analoowy H H a) l b) f f f l f c) f p f -f f p f l -f f f f l f f p f p f -f f p f l -f f y.3. Scemat kład pomaroweo do wyznaczena wpływ ynał ltrzaneo na pracę mezacza dealne wdma ampltdowe a) ynałów wejścowyc mezacza, b) ynałów wyjścowyc mezacza, c) ynał wyjścoweo fltr p.cz. a. Wykonaj natępjące czynnośc wtępne: (a.) prawdź poprawność pracy matora ynałów, (a.) taw zadane tabelą wartośc ampltd ynałów wzytkc eneratorów, (a.3) włącz ynał S H, wyłącz ynał L, dotrój precyzyjne czętotlwość eterodyny f, aby na wyjśc fltra p.cz. otrzymać ampltdę ynał o makymalnej wartośc (ocylokop analoowy), (a.4) włącz ynał L H, wyłącz ynał S, dotrój precyzyjne czętotlwość ynał ltrzaneo f l, aby na wyjśc fltra p.cz otrzymać ampltdę ynał o makymalnej wartośc (ocylokop analoowy), (a.) włącz wzytke ynały S, H, L. Przemana czętotlwośc Strona z 4

13 b. Dołączając ocylokop cyfrowy do odpowedneo nazda wkładk DP albo DFA przeryj do prawozdana wdma ampltdowe ynałów wyjścowyc mezacza fltra, merząc czętotlwośc wartośc prążków znaczącyc (f p, f l, f, f, f f l, f f ). W prawozdan opz prążk w wartoścac c ampltd. W nawaac podaj wartośc oblczone teoretyczne w pnkce 4.. Przeryj przebe napęca wyjścoweo fltra przy włączonym wyłączonym ynale ltrzanym. Zadane: Wyjaśnj, dlaczeo ampltda prążka o czętotlwośc fp newele zmena ę przy obecnośc neobecnośc (porównaj z pomarem dokonywanym w pnkce...b) ynał ltrzaneo natomat kztałt przebe na wyjśc fltr jet przy obecnośc ynał ltrzaneo różny od nodalneo...3. Pomar carakterytyk ampltdowo czętotlwoścowej fltr p.cz. arakterytykę fltr zbadaj połjąc ę cematem pomarowym przedtawonym na ry.4. Ocylokop GFG-30 we DFA fltr B Fltr H H Generator ynał pośrednej czętotlwośc y.4. Scemat kład do pomar carakterytyk ampltdowo-czętotlwoścowej fltry p.cz. Dokonaj pomar natępjącyc parametrów carakterytyk ampltdowej: a. f wy 0 ( f ) max 0 we b. wy ( f ) max we f 0 c. 3dB d. f0db Na podtawe przeprowadzonyc pomarów oblcz dobroć fltr Q wpółczynnk protokątnośc p. wy.. Oberwacje wdm ampltdowyc w kładze przemany czętotlwośc wraz z torem pośrednej czętotlwośc zmodlowaneo ampltdowo ynał armonczneo. Oberwacj wdm ampltdowyc c pomarów dokonjemy korzytając ze cemat przedtawoneo na ry.. Przemana czętotlwośc Strona 3 z 4

14 y.. Scemat pomarowy kład do badana przemany czętotlwośc ynałów zmodlowanyc ampltdowo. Wkładka SA7 zawera dwa neynfazowe eneratory przebeów AM o relowanyc czętotlwoścac nośnyc wraz z matorem c ynałów wyjścowyc (wkładka ta, a także wkładk DAA oraz SA ą żywane w ćwczen wzmacnacze elektywne L) We wkładce DAA włącz fltr A3 wmontj pojemność 00nF. Fltr A3 jet poprzedno badanym fltrem o czętotlwośc rezonanowej 4kHz. a. Wykonaj natępjące czynnośc wtępne: (a.) dotrój czętotlwość nośną eneratora wkładk SA7 (przy wyłączonym eneratorze ) do czętotlwośc 470 khz. Dotrojena dokonaj oberwjąc wdmo ynał eneratora na ocylokope cyfrowym, (a.) taw ampltdę eneratora eterodyny równą 0mV, (a.3) dotrój precyzyjne czętotlwość eterodyny tak, aby zadzałał łcowy detektor ynał demodlowaneo, zmerz jej wartość na tej podtawe oblcz czętotlwość ltrzaną, (a.4) wyłącz enerator wkładk SA7, włącz enerator, (a.) dotrój precyzyjne czętotlwość nośną f l ynał ltrzaneo eneratora, tak aby zadzałał łcowy detektor ynał demodlowaneo, zmerz wartość f l, oberwjąc wdmo ynał. b. Zaoberwj na ocylokope ynał wyjścowy ( po detekcj) przy włączonym tylko eneratorze, przy włączonym tylko eneratorze przy włączonyc ob eneratorac.. LEAA. S. Kta, G. Krajewk, J. Jaelk kłady elektronczne, Wydawnctwa AGH, 994. M. Nedźweck, M. akewcz Nelnowe elektronczne kłady analoowe, WN 3. ntrkcja obł ocylokop cyfroweo ektronx z er DS000 DS000. Przemana czętotlwośc Strona 4 z 4