UKŁADY Z PĘTLĄ SPRZĘŻENIA FAZOWEGO (wkładki DA171A i DA171B) 1. OPIS TECHNICZNY UKŁADÓW BADANYCH

Podobne dokumenty
WZMACNIACZ OPERACYJNY

Synteza częstotliwości z pętlą PLL

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Pętla fazowa

Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki Katedra Elektroniki

Demodulowanie sygnału AM demodulator obwiedni

CHARAKTERYSTYKI BRAMEK CYFROWYCH TTL

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Generator relaksacyjny

ELEKTRONIKA WYPOSAŻENIE LABORATORIUM DYDAKTYCZNEGO POMOC DYDAKTYCZNA DLA STUDENTÓW WYDZIAŁU ELEKTRYCZNEGO SERIA: PODSTAWY ELEKTRONIKI

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

10. Demodulatory synchroniczne z fazową pętlą sprzężenia zwrotnego

Politechnika Białostocka

Laboratorium Analogowych Układów Elektronicznych Laboratorium 6

PRZEŁĄCZANIE DIOD I TRANZYSTORÓW

Podstawy Elektroniki dla Teleinformatyki. Generator relaksacyjny

ZASTOSOWANIA WZMACNIACZY OPERACYJNYCH

ELEMENTY ELEKTRONICZNE. Układy polaryzacji i stabilizacji punktu pracy tranzystora

Modulatory PWM CELE ĆWICZEŃ PODSTAWY TEORETYCZNE

WZMACNIACZ OPERACYJNY W UKŁADACH LINIOWYCH

Modulacja i kodowanie - labolatorium. Modulacje cyfrowe. Kluczowane częstotliwości (FSK)

Zapoznanie z przyrządami stanowiska laboratoryjnego. 1. Zapoznanie się z oscyloskopem HAMEG-303.

12. Demodulatory synchroniczne z fazową pętlą sprzężenia zwrotnego

Laboratorium Przyrządów Półprzewodnikowych Laboratorium 1

PRZERZUTNIKI BI- I MONO-STABILNE

Wzmacniacze napięciowe z tranzystorami komplementarnymi CMOS

LABORATORIUM Sygnałów, Modulacji i Systemów ĆWICZENIE 2: Modulacje analogowe

Statyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Generator relaksacyjny z elementami pętli fazowej

1. Definicja i przeznaczenie przerzutnika monostabilnego.

ELEKTRONIKA WYPOSAŻENIE LABORATORIUM DYDAKTYCZNEGO POMOC DYDAKTYCZNA DLA STUDENTÓW WYDZIAŁU ELEKTRYCZNEGO SERIA: PODSTAWY ELEKTRONIKI

Ćwiczenie 3: Pomiar parametrów przebiegów sinusoidalnych, prostokątnych i trójkątnych. REGIONALNE CENTRUM EDUKACJI ZAWODOWEJ W BIŁGORAJU

WZMACNIACZE OPERACYJNE Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

Rys.1. Układy przełączników tranzystorowych

Badanie właściwości multipleksera analogowego

Ćwiczenie nr 11. Projektowanie sekcji bikwadratowej filtrów aktywnych

GENERATORY SINUSOIDALNE RC, LC i KWARCOWE

WZMACNIACZ NAPIĘCIOWY RC

Wzmacniacz operacyjny

STABILIZATORY NAPIĘCIA I PRĄDU STAŁEGO O DZIAŁANIU CIĄGŁYM Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych

Wzmacniacze operacyjne

Politechnika Białostocka

Ćwiczenie 23. Cyfrowe pomiary czasu i częstotliwości.

1. Nadajnik światłowodowy

Politechnika Białostocka

TRANZYSTOROWY UKŁAD RÓŻNICOWY (DN 031A)

Ćw. 7 Przetworniki A/C i C/A

Temat ćwiczenia: Przekaźniki półprzewodnikowe

BADANIE PRZERZUTNIKÓW ASTABILNEGO, MONOSTABILNEGO I BISTABILNEGO

U 2 B 1 C 1 =10nF. C 2 =10nF

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Wzmacniacze operacyjne

GENERATOR FUNKCYJNY FG-2

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

Generatory przebiegów niesinusoidalnych

Ćwiczenie 23. Cyfrowe pomiary czasu i częstotliwości.

Ćwicz. 4 Elementy wykonawcze EWA/PP

Ćwiczenie 2a. Pomiar napięcia z izolacją galwaniczną Doświadczalne badania charakterystyk układów pomiarowych CZUJNIKI POMIAROWE I ELEMENTY WYKONAWCZE

LABORATORIUM ELEKTRONIKA I ENERGOELEKTRONIKA BADANIE GENERATORÓW PRZEBIEGÓW PROSTOKĄTNYCH I GENERATORÓW VCO

Podstawowe zastosowania wzmacniaczy operacyjnych

GENERATORY SINUSOIDALNE RC, LC i KWARCOWE

TRANZYSTOROWY UKŁAD RÓŻNICOWY

WZMACNIACZE RÓŻNICOWE

Przebieg sygnału w czasie Y(fL

PRACOWNIA ELEKTRONIKI

Wzmacniacze napięciowe z tranzystorami komplementarnymi CMOS

1. Opis płyty czołowej multimetru METEX MS Uniwersalne zestawy laboratoryjne typu MS-9140, MS-9150, MS-9160 firmy METEX

Modulacja z kluczowaniem amplitudy ASK i częstotliwości FSK

Politechnika Białostocka

Pomiary napięć i prądów zmiennych

Modulacje analogowe AM/FM

14 Modulatory FM CELE ĆWICZEŃ PODSTAWY TEORETYCZNE Podstawy modulacji częstotliwości Dioda pojemnościowa (waraktor)

1 Badanie aplikacji timera 555

Dynamiczne badanie wzmacniacza operacyjnego- ćwiczenie 8

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Tranzystory unipolarne MOS

Ćwiczenie 7 PARAMETRY MAŁOSYGNAŁOWE TRANZYSTORÓW BIPOLARNYCH

Przetwarzanie AC i CA

Spis treści Przełączanie złożonych układów liniowych z pojedynczym elementem reaktancyjnym 28

Systemy i architektura komputerów

Ćwiczenie - 9. Wzmacniacz operacyjny - zastosowanie nieliniowe

Generatory impulsowe przerzutniki

ELEMENTY ELEKTRONICZNE TS1C

BADANIE MODULATORÓW I DEMODULATORÓW AMPLITUDY (AM)

UKŁADY POLARYZACJI I STABILIZACJI PUNKTU PRACY

ĆWICZENIE NR 1 TEMAT: Wyznaczanie parametrów i charakterystyk wzmacniacza z tranzystorem unipolarnym

Ćw. 5 Wzmacniacze operacyjne

Tranzystory bipolarne. Podstawowe układy pracy tranzystorów.

Politechnika Białostocka


1 Układy wzmacniaczy operacyjnych

Ćwiczenie 3 LABORATORIUM ELEKTRONIKI POLITECHNIKA ŁÓDZKA KATEDRA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH I OPTOELEKTRONICZNYCH

Ćw. 8 Bramki logiczne

Ćwiczenie nr 65. Badanie wzmacniacza mocy

Tranzystor bipolarny LABORATORIUM 5 i 6

Laboratorium układów elektronicznych Ćwiczenie 7: Pętla synchronizacji fazowej PLL

UNIWERSALNE ZESTAWY LABORATORYJNE. Dokumentacja. Katedra Systemów Telekomunikacyjnych i Optoelektroniki Politechnika Poznańska

Ćw. 3: Wzmacniacze operacyjne

Ćwiczenie - 8. Generatory

Ćwiczenie 22. Temat: Przerzutnik monostabilny. Cel ćwiczenia

Laboratorium Przyrządów Półprzewodnikowych test kompetencji zagadnienia

TRANZYSTORY BIPOLARNE

Przetwarzanie A/C i C/A

Transkrypt:

UKŁADY Z PĘTLĄ SPRZĘŻENIA FAZOWEGO (wkładki DA171A i DA171B) WSTĘP Układy z pętlą sprzężenia fazowego (ang. phase-locked loop, skrót PLL) tworzą dynamicznie rozwijającą się klasę układów, stosowanych głównie do modulacji, detekcji, przetwarzania częstotliwości i filtracji sygnałów. Zasada pracy układów PLL jest stosunkowo prosta, natomiast ich realizacja złożona. Dlatego też masowe stosowanie układów PLL stało się możliwe dopiero po wykonaniu ich w formie scalonej. Pętla sprzężenia fazowego jest w ćwiczeniu badana jako pewna całość pod kątem zasady pracy i możliwości zastosowań. Dlatego w ćwiczeniu nie występuje projektowanie fragmentów układów wchodzących w skład pętli, a ich badanie ograniczone jest do charakterystyk zaciskowych, istotnych z punktu widzenia możliwości wykorzystania całej pętli. W trakcie ćwiczenia badane są natomiast układy skonstruowane z użyciem pętli PLL, takie jak: demodulator częstotliwościowy oraz dzielniki i powielacze częstotliwości. Celem ćwiczenia jest zilustrowanie zasady działania pętli sprzężenia fazowego oraz przedstawienie niektórych możliwości jej zastosowań. 1. OPIS TECHNICZNY UKŁADÓW BADANYCH 1.1 Detektor fazy z filtrem dolnoprzepustowym (wkładka DA171A) Wkładka DA171A zawiera koincydencyjny detektor fazy (rys.2) w postaci czteroćwiartkowego układu mnożącego (tranzystory T 3 T 11 ). Tranzystory T 6 T 11 pracują jako klucze prądowe nienasycone. Mogą one być sterowane przebiegami o różnych kształtach; ważne jest jednak, aby napięcia na bazach tranzystorów można było w okolicy poziomu przełączania aproksymować przebiegiem o współczynniku wypełnienia 0,5. Ze względu na nienasycanie tranzystorów przełączających, maksymalna wartość międzyszczytowa napięć wejściowych nie powinna przekraczać 5 V. Detektor fazy DA171A może pracować w zakresie częstotliwości sygnałów wejściowych od 10 khz do 110 khz. Płytę czołową wkładki DA171A pokazano na rys. 1 Rys. 1. Płyta czołowa detektora fazy (wkładka DA171A) Układy Z Pętlą Sprzężenia Fazowego Strona 1 z 7

Rys. 2. Schemat ideowy detektora fazy (wkładka DA171A) Rys.3. Schemat ideowy generatora przestrajanego sygnałem lub ręcznie (wkładka DA171B) Układy Z Pętlą Sprzężenia Fazowego Strona 2 z 7

1.2. Generator przestrajany napięciem (wkładka DA171B) Generator przestrajany napięciem (ang. voltage controlled illator, skrót VCO) jest przerzutnikiem astabilnym z tranzystorami przeciwstawnymi (rys.3.17.3). Generator można przestrajać w zakresie częstotliwości od 10 khz do 110 khz napięciem stałym, o wartościach od 0 V do +10 V, podanym na wejście oznaczone input (rys.3.17.4). Wzrost potencjału bazy tranzystora T 1 powoduje zmniejszenie natężenia prądu emitera tego tranzystora oraz wzrost natężenia prądu emitera tranzystora T 2, a tym samym wzrost częstotliwości generowanych przebiegów. Układ ma dwa wyjścia: jedno impulsów prostokątnych w standardzie TTL oznaczone TTL out oraz drugie, oznaczone lin out - przebiegu liniowego (piłokształtnego). Częstotliwość pracy generatora można również po ustawieniu przełącznika suwakowego VCO man w pozycji prawej regulować w podanym wyżej zakresie, za pomocą pokrętła potencjometru oznaczonego frequency. Rys.4. Płyta czołowa wkładki DA171B 2. SPRZĘT NIEZBĘDNY DO KONANIA ĆWICZENIA 2.1.Cześć pomiarowa ćwiczenia DA171A detektor fazy z filtrem dolnoprzepustowym; DA 171B generator przestrajany napięciem (w ćwiczeniu wykorzystywane są dwa generatory DA171B jeden jako układ VCO a drugi jako źródło sygnału sterującego); SA1321 regulowane źródło napięcia stałego 0-10V; SA9311 dzielnik częstotliwości. generator funkcyjny pełniący rolę częstościomierza (w ćwiczeniu używane są dwa częstościomierze) GFG-8255A; yloskop cyfrowy. 2.2.Cześć obserwacyjna ćwiczenia (punkty 4.4, 4.6, 4.7) DA171A detektor fazy z filtrem dolnoprzepustowym; DA 171B generator przestrajany napięciem (w ćwiczeniu wykorzystywane są dwa generatory DA171B jeden jako układ VCO a drugi jako źródło sygnału sterującego); SA9411 generator szumu z sumatorem; generator funkcyjny (wykorzystywane są dwa generatory) GFG-3015 yloskop cyfrowy. Układy Z Pętlą Sprzężenia Fazowego Strona 3 z 7

2.3.Cześć obserwacyjna ćwiczenia (punkty 4.5) DA171A detektor fazy z filtrem dolnoprzepustowym; DA 171B generator przestrajany napięciem (w ćwiczeniu wykorzystywane są dwa generatory DA171B jeden jako układ VCO a drugi jako źródło sygnału sterującego); DW01 wkładka dydaktyczna wzmacniacza operacyjnego (wykorzystywane są dwie wkładki). generator funkcyjny GFG-3015 yloskop cyfrowy. 3. CZĘŚĆ PROJEKTOWA ĆWICZENIA Zaprojektuj i narysuj w protokole schematy układów pomiarowych niezbędnych dla przeprowadzenia pomiarów wymienionych w punktach 4.1, 4.2, 4.3 opierając się na opisach wkładek i rysunkach płyt czołowych. 4. CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA ĆWICZENIA 4.1. Pomiar charakterystyki przestrajania generatora DA171B Zmierz charakterystykę przestrajania generatora DA171B f VCO =F 1 (U S ). Do sterowania generatora użyj źródła napięcia stałego SA1321 (precyzyjnego regulatora napięcia). 4.2. Pomiary charakterystyki pętli sprzężenia fazowego Zmontuj układ pętli fazowej. Zmierz równocześnie charakterystyki: - przestrajania pętli fazowej f VCO =F 2 (f IN ) - zależność napięcia wyjściowego detektora fazy od częstotliwości sygnału wejściowego U D =F 3 (F IN ). Charakterystyki te należy zmierzyć dwukrotnie : przy zwiększaniu i przy zmniejszeniu częstotliwości sygnału wejściowego. 4.3. Badanie dzielnika lub powielacza częstotliwości Zmontuj dzielnik lub powielacz częstotliwości wykorzystując wkładkę SA9311. Sprawdź poprawność działania układu przez pomiar częstotliwości f IN oraz f VCO w stanie synchronizacji. Zagadnienia: a) uzasadnić potrzebę stosowania dzielników częstotliwości z pętlą sprzężenia fazowego, zawierających dzielniki cyfrowe. Czy nie wystarczy sam dzielnik cyfrowy? b) wyjaśnić, od którego układu pętli PLL zależy kształt napięcia wyjściowego pętli? Układy Z Pętlą Sprzężenia Fazowego Strona 4 z 7

4.4. Obserwacja działania pętli fazowej jako demodulatora częstotliwości Zmontuj układ według schematu pomiarowego przedstawionego na rys.5. Rys.5. Demodulator częstotliwości Do obserwacji sygnałów zdemodulowanego użyj kabla BNC-dc. W yloskopie włącz sprzężenie dc. Ustaw następujące parametry sygnałów: nośnego : amplituda U n =2,5 V, częstotliwość f n =40 khz modulującego : amplituda U m =2,5 V, częstotliwość f m =10 Hz Nie zapomnij o załączeniu modulacji FM sygnałem zewnętrznym w generatorze sygnału nośnego. Zaobserwuj wpływ kształtu, amplitudy i częstotliwości sygnału nośnego i modulującego na parametry sygnału zdemodulowanego. 4.5. Obserwacja działania pętli fazowej jako modulatora fazy Zmontuj układ według schematu pomiarowego przestawionego na rys.6 i dobierz częstotliwość sygnału wejściowego tak, aby pętla była w stanie synchronizacji. a) TTL Generator sygnału nośnego GFG-3015 MAIN Detektor fazy DA171A WE1 WE2 Generator sygnału modulującego GFG-3015 MAIN u M u Sumator WE1 3 WE2 u I VCO DA171B LIN TTL WE u VCO Układy Z Pętlą Sprzężenia Fazowego Strona 5 z 7

b) Rys. 6. Modulator fazy: a) schemat układu pomiarowego, b) schemat sumatora. Ustaw następujące parametry sygnału modulującego: amplituda 0,15V (dla prostokąta), 1 V (dla sinusa i trójkąta), częstotliwość: 5-10Hz składowa stała 0V Na ekranie yloskopu obejrzyj przebiegi u I (t), u VCO (t) oraz u M (t), u(t) (ustaw w yloskopie sprzężenie dc). Zbadaj wpływ kształtu sygnału, amplitudy, częstotliwości i składowej stałej sygnału modulującego u M (t) na proces modulacji. 4.6. Obserwacja charakterystyki u D (f IN ) pętli fazowej Zmontuj układ według schematu pomiarowego przedstawionego na rys. 7. Rys. 7. Układ do obserwacji charakterystyki u D (f IN ) pętli fazowej Do podłączenia napięcia wyjściowego detektora fazy u D użyj kabla BNC-dc. W yloskopie włącz sprzężenie i wyzwalanie dc (tryb XY). Ustaw następujące parametry sygnału przemiatającego: Przebieg wyjściowy : sinus Amplituda wyjściowa : 2,5V Charakterystyka przemiatania: liniowa Szybkość przemiatania: 10Hz Częstotliwość początkowa przemiatania : 2kHz Częstotliwość końcowa przemiatania : 110kHz Układy Z Pętlą Sprzężenia Fazowego Strona 6 z 7

Symetria sygnału przemiatania : 50% Nie zapomnij o włączeniu przemiatania częstotliwości. Zaobserwuj wpływ parametrów sygnału przemiatającego na kształt badanej charakterystyki. 4.7. Obserwacja działania pętli fazowej jako eliminatora szumu Zmontuj układ według schematu pomiarowego przedstawionego na rys.8. Dobierz częstotliwość sygnału wejściowego tak, aby pętla była w stanie synchronizacji. Rys.8. Eliminator szumu Na ekranie yloskopu obserwuj przebiegu u S, u S + n, u VCO. Zbadaj wpływ zmian stosunku sygnału do szumu (pokrętło gain ) na pracę układu. Układy Z Pętlą Sprzężenia Fazowego Strona 7 z 7