W O J S K O W A A K A D E M I A T E C H N I C Z N A

W

Y D Z I A Ł

E

L E K T R O N I K I

l a t o

L

A B O R A T O R I U M

U

K Ł A D Ó W

A

N A L O G O W Y C H

G r u p a :

..............…........................

Data wykonania ćwiczenia:

Data oddania sprawozdania:

Imię:.....................................................

Nazwisko:.............................................

...........................................

...........................................

Ćwiczenie prowadził:

Podpis:

...................................................

.............................................

P

R O T O K Ó Ł

P

O M I A R O W Y

/ S

P R A W O Z D A N I E

*)

T e m a t : P ę t l a s y n c h r o n i z a c j i f a z o w e j

I. Schemat blokowy układu pomiarowego

G1

G1

G2

G2

G5

R7

22k

-12V

G6

G4

P1

G3

Przestrajanie

Separator

Sumator 1

Sumator 2

Generator przestrajany

napi

ęciem

Detektor fazy

EMS-1

0

1

VCO

R6

10k

R1

10k

R4

51k

-12V

3

2

6

7

4

5

1

U1
UA741

-12V

C3

330n

C2

330n

Filtr dolnoprzepustowy

+12V

P3

P2

R2

2k

R3

5k1

0

1

R5

10k

II. Spis przyrządów

N

AZWA

P

R ZYR ZĄDU

T

YP

F

IR MA

str. 2 z 4

...............................

podpis

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 U

g

przestrajające generator mierzyć woltomierzem DC podłączonym do

gniazda G5;

−

wyniki pomiarów zamieścić w tabeli 1;

−

wykreślić charakterystykę przestrajania generatora VCO, jako funkcję f

g

= f(U

g

) oraz określić

częstotliwość spoczynkową pracy generatora f

0

– po środku zakresu liniowego tej charakterystyki.

f

g0

= .................... kHz

Tabela 1.

U

g

V

f

g

kHz

2. Obserwacja dzia

łania detektora fazy

W celu wykonania obserwacji należy:

−

otworzyć pętlę;

−

przy pomocy potencjometru wyprowadzonego na przednią płytę modelu laboratoryjnego ustawić

częstotliwość generatora VCO równą f

0

(wyznaczoną w poprzednim punkcie pomiarowym);

−

ustawić napięcie źródłowe generatora synchronizującego U

s

= 140 mV i jego częstotliwość równą f

0

;

−

podłączyć oscyloskop do gniazda G3;

−

przestrajając generator synchronizujący wokół częstotliwości f

0

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 U

s1

= 70 mV oraz jego częstotliwość równą f

0

;

−

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. 3 z 4

...............................

podpis

−

przy otwartej pętli ustawić częstotliwość generatora VCO równą f

0

;

−

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 = 20

o

do ok.

∆

ϕ = 160

o

rozpoczynając od przesunięcia fazowego

∆

ϕ = 90

o

;

−

pomiary powtórzyć dla napięcia generatora synchronizującego U

s2

= 140 mV.

Tabela 2.

∆ϕ [°]

20

30

40

50

60

70

80

90 100 110 120 130 140 150 160

U

s1

=

70 mV

U

wyFDP

[mV]

U

s2

=

140 mV

U

wyFDP

[mV]

Sprawdzić, czy częstotliwość f

g

dla

∆ϕ

= 90

o

jest równa częstotliwości f

0

wyznaczonej w pkt. 1 –

wyciągnąć wnioski.

4. Obserwacja dzia

łania pętli

W celu wykonania obserwacji należy:

−

ustalić częstotliwość generatora VCO równą f

0

oraz częstotliwość generatora synchronizującego na

ok. 50 kHz mniejszą od f

0

;

−

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 p

ętli

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 U

s1

= 70 mV oraz U

s2

= 140 mV;

str. 4 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

„w górę”

„w dół”

U

s

Filtr

f

c1

[kHz]

U

d1

[mV]

f

t2

[kHz]

U

d2

[mV]

f

c2

[kHz]

U

d3

[mV]

f

t1

[kHz]

U

d4

[mV]

70

mV

P2-0

P2-1
P3-0

P2-1
P3-1

140

mV

P2-0

P2-1
P3-0

P2-1
P3-1

IV. Opracowanie wyników pomiarów

Na podstawie przeprowadzonych pomiarów należy:

1. Wykreślić charakterystykę przestrajania generatora VCO pomierzoną w pkt. 1 oraz określić jej

nachylenie k

g

w otoczeniu częstotliwości f

0

.

2. Na podstawie pomiarów z pkt. 3 wykreślić (na wspólnym wykresie) charakterystyki detektora fazy

oraz wyznaczyć ich nachylenia k

d1

i k

d2

.

3. Obliczyć wzmocnienia pętli K

1

oraz K

2

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

∆ω

t

= 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

∆f

c

(dla pętli drugiego rzędu) i porównać je z wartościami pomierzonymi.

o p c j o n a l n i e

o p c j o n a l n i e