Surdyka Edyta Rzeszów, 07.12.2015
Nizioł Magdalena
Pachołek Tomasz
ET-DI-3
L2

ANALOGOWE UKŁADY ELEKTRONICZNE – LABORATORIUM

UKŁADY MNOŻENIA BEZPOŚREDNIEGO

1. Cel ćwiczenia

Tematyka zagadnienia związana jest z zastosowaniem układów mnożenia Ćwiczenie opiera się na badaniu zasad pracy i właściwości toru transmisji z modulacją amplitudy i fazy.

1. Wykorzystana aparatura:

- wkładki DA 091A, DA091B, DA 171A

- generator sygnałów synfazowych SN3112

- regulowane źródło napięcia stałego SA1321

- generator HP 203A
- generator 5621
- generator METEX
- oscyloskop cyfrowy

1. Schematy pomiarowe

Schemat ideowy wkładki DA091A

Schemat ideowy wkładki DA 091B

Schemat ideowy wkładki DA 171A

1. Wyniki pomiarów

1. Obserwacja działania układu mnożącego w dziedzinie częstotliwości.

4 Schemat układu pomiarowego

Wyniki obserwacji na oscyloskopie

Na wejście podano sygnały o częstotliwościach ok. 610Hz oraz 2,3kHz. Z uwagi na małą dokładność elementów odpowiadających za regulację częstotliwości wartości te nie są dokładnie takie jak odczytane.

W otrzymanym widmie widać dwa główne prążki na częstotliwościach będących różnicą i sumą częstotliwości sygnałów wejściowych.

Odczytano przy pomocy kursorów:
f₁ = 1,75 kHz
f₂ = 2,966 kHz

Początkowo dało się również zauważyć trzeci prążek, ponieważ układ nie mnoży stricte sygnałów u₁ i u₂. Mnożone były sygnały u₁ i (u₂ + ∆) co w efekcie dało wyrażenie (u₁u₂ + u₁∆) i trzecią wartość częstotliwości.

1. Pomiary modulatora amplitudowego.

6 Schemat układu pomiarowego

Projekt dla wartości m = 0,7 U_n = 2V:

$${m = \frac{U_{\max} - U_{\min}}{2U_{n}}\backslash n}{U_{\max} - U_{\min} = 2mU_{n} = 2,8\ V}$$

7 Wyniki obserwacji na oscyloskopie

Obliczenia na podstawie schematu wkładki:

$${I_{9} = 0,2mA\backslash n}{U_{B3} = - I_{9}R_{9} - U_{BET3} + U_{B6} = - 4,2V\backslash n}{I_{E} = \frac{U_{B3} - U_{BET3} + U_{D}}{R_{17}} = 0,33mA\backslash n}{u_{6} = U_{we2} \bullet \frac{R_{8}||R_{5}}{R_{1} + R_{8}||R_{5}} = 0,508 \bullet U_{we2} = U_{17ac}\backslash n}{m = \frac{U_{17ac}}{U_{17DC}} = \frac{0,508 \bullet U_{we2}}{I_{E} \bullet R_{E}} = 0,789}$$

$${U_{\text{wy}} = U_{we1} \bullet k_{\text{ur}} = 0,01 \bullet 10k \bullet 20i_{E} \bullet U_{we1} = U_{we1} \bullet 2000\left( I_{E} + \frac{U_{17ac}}{R_{17}} \right) = 0,66{\bullet U}_{we1} + 0,26 \bullet U_{we1} \bullet U_{we2}\backslash n}{U_{we1} = U_{n}\backslash n}{U_{we2} = U_{m}\backslash n}{U_{\text{wy}} = 0,66 \bullet U_{n} + 0,26 \bullet U_{n} \bullet U_{m}}$$

Pomiary charakterystyki dynamicznej:

Umax - Umin	m	Um
0,906	0,2265	1,219
1,094	0,2735	1,656
1,206	0,3015	1,969
1,781	0,44525	2,656
2,281	0,57025	3,281
2,781	0,69525	4,001
3,219	0,80475	4,625
3,531	0,88275	5,25

1. Badanie toru z modulacją amplitudy

8 Schemat układu pomiarowego

9 Wyniki obserwacji na oscyloskopie – odpowiednio z odłączonym i dołączonym filtrem.

Uwy	Un
1,012	1,531
1,225	2,359
1,427	2,375
1,587	2,406
1,725	2,531
1,847	2,719
2,119	2,841
2,371	2,969
2,617	3,562
2,825	3,906
3,267	4,969
3,607	5,812
4,015	6,625

Współczynnik skuteczności modulacji – wartość współczynnika kierunkowego prostej aproksymującej zmierzoną charakterystykę.

$$\gamma = \frac{U_{\text{wy}}}{U_{n}} \approx 0,24$$

1. Iloczynowy detektor FM

10 Schemat blokowy detektora i charakterystyka fazowa.

11 Schemat układu pomiarowego.

Wyniki obserwacji na oscyloskopie

f	Uwy	Uwe
104	368	675
164	331,2	656,2
201	315,6	650
264	287,5	650
301	275	656,2
359	250	650
409	234,4	656
460	215,6	650
513	203,2	650
560	187,5	650
604	184,5	668,7
705	168,7	668,7
755	156,2	668,7
797	150	665,6
865	140,6	665,6
944	129,7	665,6
1000	125	665,6
1290	100	665,6
1630	82,81	662,5
2580	57,81	678,1
4000	39,06	687,5

1. Wnioski i spostrzeżenia

Ćwiczenie pozwoliło zapoznać się z układami mnożenia bezpośredniego, poznać zasady ich pracy oraz właściwości torów transmisji.

Obserwacja zachowania układu mnożenia w dziedzinie częstotliwości opierała się na analizie widma sygnału wyjściowego.
W trakcie zmian częstotliwości widmo ulegało zmianom. Znaczenie w tym przypadku miał jednak fakt, która częstotliwość jest zmieniana. Zmiana częstotliwości w pierwszym generatorze powodowała zmianę odległości pomiędzy prążkami, zaś zmiana w generatorze drugim przesunięcie prążków w lewo bądź prawo.

Badanie modulatora amplitudowego i wykreślenie zależności współczynnika głębokości modulacji od napięcia U_m pokazało, iż współczynnik ten rośnie wraz ze wzrostem napięcia modulującego.

Charakterystyka wyznaczona w trakcie badania toru z modulacją amplitudy powinna przebiegać liniowo. Wykonane pomiary pozwoliły uzyskać kształt nieco odbiegający od zamierzonego. Należy mieć jednak na uwadze niedokładność przyrządów, niedoskonałość elementów w badanym układzie oraz niedoskonałość metody pomiarowej, co poniekąd usprawiedliwia otrzymane odchylenia.

Z uwagi na niedostateczną ilość czasu ćwiczenie zakończyło się na wstępnym badaniu iloczynowego detektora FM. Dokonanie pomiarów napięć na wejściu i wyjściu układu w zależności od częstotliwości pozwoliło zauważyć, iż przy niemalże stałym napięciu na wejściu, napięcie wejściowe wraz ze wzrostem częstotliwości maleje.