Теория электрической связи: Методические указания к выполнению лабораторных работ N1-9

ÌÈÍÈÑÒÅÐÑÒÂÎ ÎÁÐÀÇÎÂÀÍÈß È ÍÀÓÊÈ ÐÎÑÑÈÉÑÊÎÉ ÔÅÄÅÐÀÖÈÈ

Ãîñóäàðñòâåííîå îáðàçîâàòåëüíîå ó÷ðåæäåíèå âûñøåãî ïðîôåññèîíàëüíîãî îáðàçîâàíèÿ ÑÀÍÊÒ-ÏÅÒÅÐÁÓÐÃÑÊÈÉ ÃÎÑÓÄÀÐÑÒÂÅÍÍÛÉ ÓÍÈÂÅÐÑÈÒÅÒ ÀÝÐÎÊÎÑÌÈ×ÅÑÊÎÃÎ ÏÐÈÁÎÐÎÑÒÐÎÅÍÈß

ÒÅÎÐÈß ÝËÅÊÒÐÈ×ÅÑÊÎÉ ÑÂßÇÈ Ìåòîäè÷åñêèå óêàçàíèÿ ê âûïîëíåíèþ ëàáîðàòîðíûõ ðàáîò ¹ 1–9

Ñàíêò-Ïåòåðáóðã 2004

åëü: À. È. Òèìîôååâ Ñîñòàâèòåëü È. Ñ. Ìèòðîôàíîâ Ðåöåíçåíò êàíä. òåõí. íàóê À. Ï. Àáðàìîâ

Ìåòîäè÷åñêèå óêàçàíèÿ ñîäåðæàò îïèñàíèå ëàáîðàòîðíûõ ðàáîò, ïîðÿäîê âûïîëíåíèÿ, òðåáîâàíèÿ ê îò÷åòó è êîíòðîëüíûå âîïðîñû ê ëàáîðàòîðíûì ðàáîòàì ïî äèñöèïëèíå “Òåîðèÿ ýëåêòðè÷åñêîé ñâÿçè” äëÿ ñòóäåíòîâ ñïåöèàëüíîñòåé 071700 è 201201. Öèêë ëàáîðàòîðíûõ ðàáîò ïî äèñöèïëèíå “Òåîðèÿ ýëåêòðè÷åñêîé ñâÿçè” ïðåäíàçíà÷åí äëÿ çàêðåïëåíèÿ çíàíèé òåîðåòè÷åñêîãî êóðñà, îçíàêîìëåíèÿ ñ ïðèíöèïàìè ðàáîòû ýëåìåíòîâ ñâÿçíûõ ñèñòåì è îáðàáîòêè ðàäèîòåõíè÷åñêèõ ñèãíàëîâ, à òàêæå äëÿ ïðèîáðåòåíèÿ ñòóäåíòàìè íàâûêîâ íàó÷íîãî èññëåäîâàíèÿ ñ ïðèìåíåíèåì íîâåéøèõ êîìïüþòåðíûõ ïðîãðàìì. Ìåòîäè÷åñêèå óêàçàíèÿ ïîäãîòîâëåíû êàôåäðîé òåëåêîììóíèêàöèé è ðåêîìåíäîâàíû ê èçäàíèþ ðåäàêöèîííî-èçäàòåëüñêèì ñîâåòîì Ñàíêò-Ïåòåðáóðãñêîãî óíèâåðñèòåòà àýðîêîñìè÷åñêîãî ïðèáîðîñòðîåíèÿ.

Ðåäàêòîð Ã. Ä. Áàêàñòîâà Êîìïüþòåðíàÿ âåðñòêà À. Í. Êîëåøêî Ñäàíî â íàáîð 14.09.04. Ïîäïèñàíî ê ïå÷àòè 24.09.04. Ôîðìàò 60×84 1/16. Áóìàãà îôñåòíàÿ. Ïå÷àòü îôñåòíàÿ. Óñë. ïå÷. ë. 3,49. Óñë. êð.-îòò. 3,54. Ó÷. -èçä. ë. 3,3. Òèðàæ 100 ýêç. Çàêàç ¹ Ðåäàêöèîííî-èçäàòåëüñêèé îòäåë Îòäåë ýëåêòðîííûõ ïóáëèêàöèé è áèáëèîãðàôèè áèáëèîòåêè Îòäåë îïåðàòèâíîé ïîëèãðàôèè ÑÏáÃÓÀÏ 190000, Ñàíêò-Ïåòåðáóðã, óë. Á. Ìîðñêàÿ, 67

© ÃÎÓ ÂÏÎ “Ñàíêò-Ïåòåðáóðãñêèé ãîñóäàðñòâåííûé óíèâåðñèòåò àýðîêîñìè÷åñêîãî ïðèáîðîñòðîåíèÿ”, 2004

2

ÏÎÐßÄÎÊ ÐÀÁÎÒÛ Â ËÀÁÎÐÀÒÎÐÈÈ Ïîäãîòîâêà ê ðàáîòå Ïðè ïîäãîòîâêå ê ðàáîòå ñëåäóåò: – ïî êîíñïåêòàì ëåêöèé è ðåêîìåíäîâàííîé ëèòåðàòóðå èçó÷èòü òåîðåòè÷åñêèé ìàòåðèàë, îòíîñÿùèéñÿ ê ëàáîðàòîðíîé ðàáîòå; – èçó÷èòü ïðèìåíÿåìûå äëÿ èññëåäîâàíèé è ðàñ÷åòîâ êîìïüþòåðíûå ïðîãðàììû Multisim è MathCad; – îçíàêîìèòüñÿ ñ îïèñàíèåì âûïîëíÿåìîé ðàáîòû è ïðîäóìàòü îòâåòû íà êîíòðîëüíûå âîïðîñû. Âûïîëíåíèå ðàáîò â ëàáîðàòîðèè Ëàáîðàòîðíûå ðàáîòû âûïîëíÿþòñÿ â äèñïëåéíîì êëàññå èíäèâèäóàëüíî êàæäûì ñòóäåíòîì. Ïðè ýòîì ñòóäåíò äîëæåí âûïîëíèòü âñå òðåáîâàíèÿ, èçëîæåííûå âûøå. Ðàáîòà â ëàáîðàòîðèè ñ÷èòàåòñÿ çàêîí÷åííîé òîëüêî ïîñëå ïðîñìîòðà è óòâåðæäåíèÿ ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ ïðåïîäàâàòåëåì. Ïî îêîí÷àíèè ðàáîòû ñòóäåíò îáÿçàí ïðèâåñòè ðàáî÷åå ìåñòî â ïîðÿäîê. Òåõíèêà áåçîïàñíîñòè ïðè ïðîâåäåíèè ðàáîò  ñâÿçè ñ òåì, ÷òî ýëåêòðîïèòàíèå êîìïüþòåðîâ îñóùåñòâëÿåòñÿ îò ñåòè ïåðåìåííîãî òîêà íàïðÿæåíèåì 220  ÷àñòîòîé 50 Ãö, â ïðîöåññå âûïîëíåíèÿ ëàáîðàòîðíûõ ðàáîò ìîæåò âîçíèêíóòü ïîðàæåíèå ýëåêòðè÷åñêèì òîêîì èëè ïîæàð. Ïîýòîìó ñòóäåíòû äîïóñêàþòñÿ ê âûïîëíåíèþ ëàáîðàòîðíûõ ðàáîò òîëüêî ïîñëå ïðîâåäåíèÿ èíñòðóêòàæà ïî òåõíèêå áåçîïàñíîñòè. Èíñòðóêòàæ ïðîâîäèòñÿ ïðåïîäàâàòåëåì è ïîäòâåðæäàåòñÿ ëè÷íîé ïîäïèñüþ ñòóäåíòà â ñïåöèàëüíîì æóðíàëå. Ëèöà, íå âûïîëíÿþùèå ïðàâèëà òåõíèêè áåçîïàñíîñòè èëè äîïóñêàþùèå èõ íàðóøåíèå â îòíîøåíèè äðóãèõ ëèö, îò ðàáîòû îòñòðàíÿþòñÿ è ïðèâëåêàþòñÿ ê îòâåòñòâåííîñòè. 3

Ïðè âûïîëíåíèè ëàáîðàòîðíûõ ðàáîò çàïðåùàåòñÿ: – âûïîëíÿòü ðàáîòû áåç èíñòðóêòàæà ïî òåõíèêå áåçîïàñíîñòè; – âûïîëíÿòü ðàáîòû áåç ïðåïîäàâàòåëÿ èëè ëàáîðàíòà; – ñàìîñòîÿòåëüíî âêëþ÷àòü è âûêëþ÷àòü êîìïüþòåðû; – îñòàâëÿòü áåç íàáëþäåíèÿ âêëþ÷åííûé êîìïüþòåð; – ñîâåðøàòü ëþáûå äåéñòâèÿ, êîòîðûå ìîãóò ïðèâåñòè ê ïîëîìêå êîìïüþòåðà èëè ïîâðåæäåíèþ óñòàíîâëåííûõ ïðîãðàìì è ôàéëîâ; – êîïèðîâàòü ñîäåðæàùóþñÿ â êîìïüþòåðàõ èíôîðìàöèþ íà ëþáûå âèäû ñîáñòâåííûõ íîñèòåëåé; – çàãðîìîæäàòü ðàáî÷åå ìåñòî ïîðòôåëÿìè è äðóãèìè ïðåäìåòàìè. Ïðè íàðóøåíèè èçîëÿöèè ñîåäèíèòåëüíûõ êàáåëåé êîìïüþòåðà èëè åãî “çàâèñàíèè ” ñëåäóåò íåìåäëåííî ïðåêðàòèòü ðàáîòó è ñîîáùèòü î ñëó÷èâøåìñÿ ëàáîðàíòó èëè ïðåïîäàâàòåëþ. Åñëè ïðîèçîøåë íåñ÷àñòíûé ñëó÷àé, òî íåîáõîäèìî íåìåäëåííî: – îòêëþ÷èòü ñåòü ïåðåìåííîãî òîêà; – ñîîáùèòü ëàáîðàíòó èëè ïðåïîäàâàòåëþ; – îêàçàòü ïåðâóþ ìåäèöèíñêóþ ïîìîùü ïîñòðàäàâøåìó; – ïðè íåîáõîäèìîñòè âûçâàòü «Ñêîðóþ ïîìîùü» ïî òåëåôîíó 03. Îôîðìëåíèå îò÷åòà è çàùèòà ðàáîòû Îò÷åò î âûïîëíåííîé ðàáîòå äîëæåí áûòü ïîäãîòîâëåí èíäèâèäóàëüíî â ýëåêòðîííîì âèäå è õðàíèòüñÿ â ïåðñîíàëüíîé ïàïêå íà “æåñòêîì” äèñêå êîìïüþòåðà äèñïëåéíîãî êëàññà. Ïðè ïîäãîòîâêå îò÷åòà ñëåäóåò ïðèìåíÿòü ïðèëàãàåìûå ê êàæäîé ëàáîðàòîðíîé ðàáîòå ýëåêòðîííûå ôîðìû. Çà÷åò ïî ðàáîòå ñòóäåíò ïîëó÷àåò ïîñëå ïðåäñòàâëåíèÿ îò÷åòà è óñïåøíîãî îòâåòà íà ïðåäëîæåííûå ïðåïîäàâàòåëåì âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ òåìàòèêîé çàùèùàåìîé ëàáîðàòîðíîé ðàáîòû. Ðåêîìåíäóåìàÿ ëèòåðàòóðà 1. Êàðëàùóê Â. È. Ýëåêòðîííàÿ ëàáîðàòîðèÿ íà IBM PC. Ïðîãðàììà Electronics Workbench è åå ïðèìåíåíèå. Ì.: Ñîëîí-Ð, 2003. 2. Î÷êîâ Â. Ô. MathCad 7 Pro äëÿ ñòóäåíòîâ è èíæåíåðîâ. Ì.: Êîìïüþòåð Ïðåññ, 1998. 3. Êàãàíîâ Â. È. ÐÀÄÈÎÒÅÕÍÈÊÀ+ÊÎÌÏÜÞÒÅÐ+MATHCAD. Ì.: Ãîðÿ÷àÿ ëèíèÿ-Òåëåêîì, 2001.

4

Ëàáîðàòîðíàÿ ðàáîòà ¹ 1 ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÀ ÄÈÑÊÐÅÒÈÇÀÖÈÈ È ÊÂÀÍÒÎÂÀÍÈß ÑÈÃÍÀËÎÂ Öåëü ðàáîòû: èññëåäîâàíèå ïðîöåññà äèñêðåòèçàöèè è êâàíòîâàíèÿ ñèãíàëîâ. 1. ÎÏÈÑÀÍÈÅ ÑÕÅÌÛ

Ôóíêöèîíàëüíûé ãåíåðàòîð

Îñöèëëîãðàô 1 Ýëåêòðîííûé êëþ÷

Ãåíåðàòîð ñòîõàñòè÷åñêîãî ñèãíàëà

Îñöèëëîãðàô 2

Ãåíåðàòîð óïðàâëÿþùåãî ñèãíàëà Ðèñ. 1. Ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà èññëåäîâàíèÿ ïðîöåññà äèñêðåòèçàöèè è êâàíòîâàíèÿ ñèãíàëîâ

Ôóíêöèîíàëüíûé ãåíåðàòîð – ñîçäàåò ãàðìîíè÷åñêèé ñèãíàë, à òàêæå ñèãíàëû òðåóãîëüíîé è ïðÿìîóãîëüíîé ôîðìû. Ãåíåðàòîð ñòîõàñòè÷åñêîãî ñèãíàëà – ñîçäàåò ñòîõàñòè÷åñêèé ñèãíàë. Îñíîâàí íà èñòî÷íèêå ïîëèíîìèàëüíîãî ñèãíàëà, â êîòîðîì ìîäåëèðóåòñÿ âçàèìîäåéñòâèå ÀÌ, ×Ì è ãàðìîíè÷åñêîãî êîëåáàíèé. Ãåíåðàòîð óïðàâëÿþùåãî ñèãíàëà – ñîçäàåò ïîñëåäîâàòåëüíîñòü ïðÿìîóãîëüíûõ èìïóëüñîâ ñ çàäàííîé ñêâàæíîñòüþ. Ïåðèîä ñëåäîâàíèÿ äàííûõ èìïóëüñîâ ÿâëÿåòñÿ ïåðèîäîì äèñêðåòèçàöèè ∆t, à èõ äëèòåëüíîñòü Tè îïðåäåëÿåò îòíîñèòåëüíóþ ïîãðåøíîñòü ïðåîáðàçîâàíèÿ δ. Ñîãëàñíî òåîðåìå Êîòåëüíèêîâà çíà÷åíèå ïåðèîäà äèñêðåòèçàöèè äîëæíî óäîâëåòâîðÿòü óñëîâèþ: ∆t ≤ 1/2πfâ, ãäå fâ – âåðõíÿÿ ÷àñòîòà ïðåîáðàçîâàíèÿ ñèãíàëà. Îòíîñèòåëüíàÿ ïîãðåøíîñòü ïðåîáðàçîâàíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ âûðàæåíèåì: δ, % = 200πfâ Tè. 5

Ýëåêòðîííûé êëþ÷ – íà ïîëåâîì òðàíçèñòîðå òèïà BF245A. Îñöèëëîãðàô – ïðèìåíÿåòñÿ âèðòóàëüíûé äâóõëó÷åâîé îñöèëëîãðàô.  äàííîé ðàáîòå ðåêîìåíäóåòñÿ óñòàíàâëèâàòü ïàðàìåòðû ðàçâåðòêè è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ òàê, ÷òîáû íà åãî ýêðàíå ðåãèñòðèðîâàëîñü îò 1 äî 2 ïåðèîäîâ ñèãíàëà áåç îãðàíè÷åíèÿ ïî àìïëèòóäå. 2. ÌÅÒÎÄÈ×ÅÑÊÈÅ ÓÊÀÇÀÍÈß

1. Ïåðåä âûïîëíåíèåì ðàáîòû ïîäãîòîâèòü ïðîåêò îò÷åòà î ëàáîðàòîðíîé ðàáîòå, âêëþ÷àþùèé â ñåáÿ: – òèòóëüíûé ëèñò ñ óêàçàíèåì íàèìåíîâàíèÿ ðàáîòû, íîìåð âàðèàíòà çàäàíèÿ, Ô.È.Î. ñòóäåíòà, íîìåð ãðóïïû è äàòû âûïîëíåíèÿ ðàáîòû; – ëèñòû äëÿ êîïèðîâàíèÿ èçìåðèòåëüíûõ ñõåì, ðåãèñòðàöèè ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèé, ðàñ÷åòíûõ äàííûõ è âûâîäîâ. Âàðèàíò çàäàíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ ïðåïîäàâàòåëåì. Ïðè ïîäãîòîâêå ïðîåêòà îò÷åòà èñïîëüçîâàòü ôîðìó èç ôàéëà otchet.doc. 2.  ïðîãðàììå Multisim ñîçäàòü ìîäåëü äëÿ èññëåäîâàíèÿ ïðîöåññà äèñêðåòèçàöèè è êâàíòîâàíèÿ ñèãíàëîâ â ñîîòâåòñòâèè ñ ïðèíöèïèàëüíîé ýëåêòðè÷åñêîé ñõåìîé, ïðèâåäåííîé íà ðèñ. 2. 3. Óñòàíîâèòü ïàðàìåòðû ãåíåðàòîðà óïðàâëÿþùåãî ñèãíàëà V4 â ñîîòâåòñòâèè ñ âàðèàíòîì çàäàíèÿ, óêàçàííûì ïðåïîäàâàòåëåì è òàáë. 1. Òàáëèöà 1 Âàðèàíòû çàäàíèé ïàðàìåòðîâ ãåíåðàòîðà óïðàâëÿþùåãî ñèãíàëà V4 Íîìåð âàðèàíòà

×àñòîòà (Frequency), Ãö

Àìïëèòóäà (Amplitude), Â

Kîýôôèöèåíò çàïîëíåíèÿ (Duty Cycle), %

1

1000

5

20

2

1100

5

25

6

3

1300

5

15

4

900

5

30

5

1050

5

10

6

950

5

10

7

1150

5

20

8

1200

5

25

9

1250

5

30

10

1350

5

15

7

FM

U3

U2

POLY U1

V3 1 1V 1000Hz 0Deg

5V 1000Hz 100Hz

A1

Key = Space

B

G T A

V4 1000Hz 5V

D1 1N4148

Q1 BF245A

C1 20nF

A

XSC1 G T

R1 47kohm

B

XSC2

C2 120pF

Ðèñ. 2. Ïðèíöèïèàëüíàÿ ýëåêòðè÷åñêàÿ ñõåìà èññëåäîâàíèÿ ïðîöåññà äèñêðåòèçàöèè è êâàíòîâàíèÿ ñèãíàëîâ

V2

V1 1V 1000Hz 100Hz AM

J1

XFG1

4. Óñòàíîâèòü ÷àñòîòó ôóíêöèîíàëüíîãî ãåíåðàòîðà XFG1 ðàâíîé 100 Ãö, à àìïëèòóäó – 1  â ðåæèìå ãàðìîíè÷åñêîãî ñèãíàëà. 5. Óñòàíîâèòü ñëåäóþùèå ïàðàìåòðû èñòî÷íèêà V1 ÀÌ-ñèãíàëîâ: – àìïëèòóäà VC = 0,5 Â; – íåñóùàÿ ÷àñòîòà FC = 100 Ãö; – ÷àñòîòà ìîäóëÿöèè FM = 10 Ãö. 6. Óñòàíîâèòü ñëåäóþùèå ïàðàìåòðû èñòî÷íèêà V2 ×Ì-ñèãíàëîâ: – àìïëèòóäà Voltage Amplitude = 0,5 Â; – íåñóùàÿ ÷àñòîòà Carrier Frequency = 100 Ãö; – ÷àñòîòà äåâèàöèè Signal Frequency = 10 Ãö. 7. Óñòàíîâèòü ñëåäóþùèå ïàðàìåòðû èñòî÷íèêà ãàðìîíè÷åñêèõ ñèãíàëîâ V3: – àìïëèòóäà Voltage Amplitude = 0,5 Â; – ÷àñòîòà Frequency = 100 Ãö; – ôàçîâûé ñäâèã Phase = 90° . 8. Óñòàíîâèòü êîýôôèöèåíòû ïîëèíîìèàëüíîãî èñòî÷íèêà F = 1, G = 1, I = 1. 9. Ïðåäñòàâèòü ñîáðàííóþ ìîäåëü ëàáîðàíòó èëè ïðåïîäàâàòåëþ äëÿ ïðîâåðêè. 10. Íàæàòèåì ïðàâîé êíîïêè ìûøè íà ÷åðíîì ïîëå ìîäåëè âûçâàòü ñîîòâåòñòâóþùóþ âêëàäêó è óñòàíîâèòü öâåò âñåõ êîìïîíåíòîâ ìîäåëè – êðàñíûé. Êîïèðîâàòü ïðèíöèïèàëüíóþ ýëåêòðè÷åñêóþ ñõåìó ìîäåëè â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. Èçó÷åíèå ïðîöåññà äèñêðåòèçàöèè ãàðìîíè÷åñêîãî ñèãíàëà 11. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ñèãíàëû íà âõîäàõ À è  îñöèëëîãðàôà 1, à òàêæå íà âõîäå À îñöèëëîãðàôà 2 (â ðåæèìå DC), óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàçâåðòêè (Timebase) è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ (Scale). 12. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 13. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå îñöèëëîãðàìì â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. Ðàñïîëîæèòü îêíî ãðàôèêà â íèæíåì ëåâîì óãëó ìîíèòîðà òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû èçîáðàæåíèå ñõåìû ìîäåëè áûëî äîñòóïíî. 14. Êîïèðîâàòü ãðàôèêè â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. Èçó÷åíèå ïðîöåññà äèñêðåòèçàöèè ñèãíàëà òðåóãîëüíîé ôîðìû 15. Óñòàíîâèòü ôóíêöèîíàëüíûé ãåíåðàòîð XFG1 â ðåæèì ñèãíàëà òðåóãîëüíîé ôîðìû. 8

16. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ñèãíàëû íà âõîäàõ À è  îñöèëëîãðàôà 1, à òàêæå íà âõîäå À îñöèëëîãðàôà 2 (â ðåæèìå DC), óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàçâåðòêè (Timebase) è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ (Scale). 17. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 18. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå îñöèëëîãðàìì â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. 19. Êîïèðîâàòü ãðàôèêè â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. Èçó÷åíèå ïðîöåññà äèñêðåòèçàöèè ñèãíàëà ïðÿìîóãîëüíîé ôîðìû 20. Óñòàíîâèòü ôóíêöèîíàëüíûé ãåíåðàòîð XFG1 â ðåæèì ñèãíàëà ïðÿìîóãîëüíîé ôîðìû. 21. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ñèãíàëû íà âõîäàõ À è  îñöèëëîãðàôà 1, à òàêæå íà âõîäå À îñöèëëîãðàôà 2 (â ðåæèìå DC), óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàçâåðòêè (Timebase) è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ (Scale). 22. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 23. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå îñöèëëîãðàìì â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. 24. Êîïèðîâàòü ãðàôèêè â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. Èçó÷åíèå âëèÿíèÿ ÷àñòîòû âûáîðêè íà ïðîöåññ äèñêðåòèçàöèè 25. Óñòàíîâèòü ÷àñòîòó ãåíåðàòîðà óïðàâëÿþùåãî ñèãíàëà V4 ðàâíîé 100 Ãö. 26. Óñòàíîâèòü ôóíêöèîíàëüíûé ãåíåðàòîð XFG1 â ðåæèì ãàðìîíè÷åñêîãî ñèãíàëà. 27. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ñèãíàëû íà âõîäàõ À è  îñöèëëîãðàôà 1, à òàêæå íà âõîäå À îñöèëëîãðàôà 2 (â ðåæèìå DC), óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàçâåðòêè (Timebase) è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ (Scale). 28. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 29. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå îñöèëëîãðàìì â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. 30. Êîïèðîâàòü ãðàôèêè â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà.

9

Èçó÷åíèå ïðîöåññà äèñêðåòèçàöèè ñòîõàñòè÷åñêîãî ñèãíàëà 31. Ïîäêëþ÷èòü ãåíåðàòîð ñòîõàñòè÷åñêîãî ñèãíàëà íàæàòèåì êëàâèøè Space íà êëàâèàòóðå êîìïüþòåðà. 32. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ñèãíàëû íà âõîäàõ À è  îñöèëëîãðàôà 1, à òàêæå íà âõîäå À îñöèëëîãðàôà 2 (â ðåæèìå DC), óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàçâåðòêè (Timebase) è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ (Scale). Âðåìÿ íàáëþäåíèÿ äîëæíî ñîñòàâëÿòü íå ìåíåå 2 ìèíóò. 33. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 34. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå îñöèëëîãðàìì â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. 35. Êîïèðîâàòü ãðàôèêè â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. 36. Óñòàíîâèòü ÷àñòîòó ãåíåðàòîðà óïðàâëÿþùåãî ñèãíàëà V4 â ñîîòâåòñòâèè ñ îïðåäåëåííûì âàðèàíòîì çàäàíèÿ (òàáë. 1). 37. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ñèãíàëû íà âõîäàõ À è  îñöèëëîãðàôà 1, à òàêæå íà âõîäå À îñöèëëîãðàôà 2 (â ðåæèìå DC), óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàçâåðòêè (Timebase) è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ (Scale). Âðåìÿ íàáëþäåíèÿ äîëæíî ñîñòàâëÿòü íå ìåíåå 2 ìèíóò. 38. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 39. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå îñöèëëîãðàìì â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. 40. Êîïèðîâàòü ãðàôèêè â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. 41. Ïðåäñòàâèòü ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé ïðåïîäàâàòåëþ äëÿ ïðîâåðêè. 42. Çàêðûòü îêíî ïðîãðàììû Multisim áåç ñîõðàíåíèÿ èçìåíåíèé â ôàéëå Circuit 1. 43. Èñïîëüçóÿ ïîëó÷åííûå äàííûå, ïîäãîòîâèòü îò÷åò â ðåäàêòîðå Word, âêëþ÷àþùèé â ñåáÿ: – òèòóëüíûé ëèñò; – öåëü ðàáîòû; – ïðèíöèïèàëüíóþ ýëåêòðè÷åñêóþ ñõåìó èññëåäîâàíèÿ; – ãðàôèêè îñöèëëîãðàìì; – ðàñ÷åòû ìàêñèìàëüíîãî ïåðèîäà äèñêðåòèçàöèè ∆t è îòíîñèòåëüíîé ïîãðåøíîñòè ïðåîáðàçîâàíèÿ δ äëÿ êîíêðåòíîãî âàðèàíòà çàäàíèÿ ïàðàìåòðîâ ãåíåðàòîðà óïðàâëÿþùåãî ñèãíàëà V4; – âûâîäû. 10

44. Ñîõðàíèòü îò÷åò â ïåðñîíàëüíîé ïàïêå, ïðèìåíÿÿ èñêëþ÷èòåëüíî ïóòü Ôàéë (File)–Ñîõðàíèòü êàê (Save as). Èìÿ ñîõðàíÿåìîãî ôàéëà äîëæíî ñîäåðæàòü íîìåð âàðèàíòà çàäàíèÿ. Íàïðèìåð: otchet1-8. 45. Ïðåäñòàâèòü îò÷åò ê çàùèòå ïðåïîäàâàòåëþ. 3. ÊÎÍÒÐÎËÜÍÛÅ ÂÎÏÐÎÑÛ

1.  ÷åì çàêëþ÷àåòñÿ ïðîöåññ äèñêðåòèçàöèè íåïðåðûâíûõ ñèãíàëîâ? Êàê åãî çàïèñàòü àíàëèòè÷åñêè? 2. Êàê èçìåíÿåòñÿ ñïåêòð ñèãíàëà â ðåçóëüòàòå åãî äèñêðåòèçàöèè? 3. Ïðèâåäèòå ïðèìåðû ïðàêòè÷åñêîãî èñïîëüçîâàíèÿ äèñêðåòèçàöèè ñèãíàëîâ â ñèñòåìàõ ñâÿçè. 4. Ñôîðìóëèðóéòå òåîðåìó îòñ÷åòîâ. 5. Èç êàêèõ ñîîáðàæåíèé âûáèðàåòñÿ ÷àñòîòà äèñêðåòèçàöèè íåïðåðûâíûõ ñèãíàëîâ? 6. Êàêèì îáðàçîì è ñ ïîìîùüþ êàêîãî ôóíêöèîíàëüíîãî óñòðîéñòâà îáåñïå÷èâàåòñÿ âîññòàíîâëåíèå ñèãíàëà ïî åãî îòñ÷åòàì? 7. Óêàæèòå ïðè÷èíû ïîãðåøíîñòåé âîññòàíîâëåíèÿ íåïðåðûâíîãî ñèãíàëà ïî åãî îòñ÷åòàì. 8. Íàïèøèòå âûðàæåíèå ñèãíàëà â âèäå ðÿäà Êîòåëüíèêîâà. 9. Êàêîé áàçèñ èñïîëüçóåòñÿ ïðè ðàçëîæåíèè ñèãíàëîâ â ðÿä Êîòåëüíèêîâà? 10. Êàê îïðåäåëÿåòñÿ êîýôôèöèåíò ðàçëîæåíèÿ ñèãíàëîâ â ðÿä Êîòåëüíèêîâà? Ðåêîìåíäóåìàÿ ëèòåðàòóðà 1. Òåîðèÿ ýëåêòðè÷åñêîé ñâÿçè / Ïîä ðåä. ïðîô. Ä. Ä. Êëîâñêîãî. Ì.: Ðàäèî è ñâÿçü, 1998. Ñ. 44–48. 2. Áàñêàêîâ Ñ. È. Ðàäèîòåõíè÷åñêèå öåïè è ñèãíàëû. Ì.: Âûñø. øê., 2000. Ñ. 14–22, 122–126, 382–396.

Ñïðàâî÷íûå äàííûå î äèîäå ñèãíàëüíîì òèïà 1N4148: Uîáð.ìàêñ = 75 B; Iîáð = 5 ìêÀ; Uïð = 0,6 B; Iïð = 10 ìÀ; tâîññò.Rîáð = = 4 íñ; C = 1,3 ïÔ. Ñïðàâî÷íûå äàííûå î ïîëåâîì òðàíçèñòîðå òèïà BF245A: UÇÈ ïîð = 40 B; Iñ íà÷. ìèí = 2,5 ìÀ; Iñ íà÷. ìàêñ = 7,5 ìÀ; Uîòñ. ìèí = 1,8 B; Uîòñ. ìàêñ = 5 B; CÇÈ = 25 ïÔ; Cçc = 5 ïÔ.

11

Ëàáîðàòîðíàÿ ðàáîòà ¹ 2 ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈÅ ÑÈÃÍÀËÎÂ È ÈÕ ÑÏÅÊÒÐÎÂ Öåëü ðàáîòû: èññëåäîâàíèå íåïðåðûâíûõ è Ò-ôèíèòíûõ ñèãíàëîâ è èõ ñïåêòðîâ. 1. ÎÏÈÑÀÍÈÅ ÑÕÅÌÛ

Îñöèëëîãðàô Ãåíåðàòîð ñèãíàëîâ

Èçìåðèòåëüíàÿ íàãðóçêà Àíàëèçàòîð Ôóðüå

Ðèñ. 1. Ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà èññëåäîâàíèÿ ñèãíàëîâ è èõ ñïåêòðîâ

Ãåíåðàòîð ñèãíàëîâ – ñîçäàåò ãàðìîíè÷åñêèé ñèãíàë, à òàêæå ñèãíàëû òðåóãîëüíîé è ïðÿìîóãîëüíîé ôîðìû. Èçìåðèòåëüíàÿ íàãðóçêà – ðåçèñòîð èëè ïîëóïðîâîäíèêîâûé äèîä ñ ðåçèñòîðîì. Îñöèëëîãðàô – ïðèìåíÿåòñÿ âèðòóàëüíûé äâóõëó÷åâîé îñöèëëîãðàô.  äàííîé ðàáîòå ðåêîìåíäóåòñÿ óñòàíàâëèâàòü ïàðàìåòðû ðàçâåðòêè è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ òàê, ÷òîáû íà åãî ýêðàíå ðåãèñòðèðîâàëîñü îò 1 äî 2 ïåðèîäîâ ñèãíàëà áåç îãðàíè÷åíèÿ ïî àìïëèòóäå. Àíàëèçàòîð Ôóðüå – ïðèìåíÿåòñÿ âèðòóàëüíûé àíàëèçàòîð Ôóðüå ïðîãðàììû Multisim. Äëÿ ïåðèîäè÷åñêîé ôóíêöèè âèäà: φ (t) = φ (t ± nT), ãäå T = 2π/ω – ïåðèîä êîëåáàíèé; n – ëþáîå ïîëîæèòåëüíîå öåëîå ÷èñëî; ω – êðóãîâàÿ ÷àñòîòà, èñïîëüçóåòñÿ ðÿä Ôóðüå, ñîñòàâëåííûé èç îðòîãîíàëüíûõ òðèãîíîìåòðè÷åñêèõ ôóíêöèé:

φ (t ) =

a0 n + ∑ (an cos kω t + bn sin kω t), 2 k=1

ãäå T /2

a0 =

12

2 φ(t)dt; T −T∫/2

T /2

ak =

2 φ(t) cos kω tdt; T −T∫/2

bk =

2 φ(t) sin kω tdt. T −T∫/2

T /2

Äëÿ îäèíî÷íîãî èìïóëüñà (T → ∞):

φ (t ) =

∞

∞

1 − jω t jω t ∫ S(ω)e dω, S (ω) = ∫ φ(t)e dt. 2π −∞ −∞

Êîìïëåêñíîå âûðàæåíèå äëÿ ñïåêòðàëüíîé ïëîòíîñòè: S (ω) = A (ω) – jB (ω) = ⎜S (ω) ⎜ejj (w), ãäå ∞

∞

0

0

A ( ω ) = ∫ φ(t) cos ω tdt; B ( ω ) = ∫ φ(t) sin ω tdt. Àìïëèòóäà è ôàçà ñïåêòðàëüíîé ïëîòíîñòè:

S ( ω ) = [ A(ω)]2 + [B(ω)]2 , ϕ (ω) = –arctg [B (ω)/A (ω)]. 2. ÌÅÒÎÄÈ×ÅÑÊÈÅ ÓÊÀÇÀÍÈß

1. Ïåðåä âûïîëíåíèåì ðàáîòû ïîäãîòîâèòü ïðîåêò îò÷åòà î ëàáîðàòîðíîé ðàáîòå, âêëþ÷àþùèé â ñåáÿ: – òèòóëüíûé ëèñò ñ óêàçàíèåì íàèìåíîâàíèÿ ðàáîòû, íîìåð âàðèàíòà çàäàíèÿ, Ô.È.Î. ñòóäåíòà, íîìåð ãðóïïû è äàòû âûïîëíåíèÿ ðàáîòû; – ëèñòû äëÿ êîïèðîâàíèÿ èçìåðèòåëüíûõ ñõåì, ðåãèñòðàöèè ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèé, ðàñ÷åòíûõ äàííûõ è âûâîäîâ. Âàðèàíò çàäàíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ ïðåïîäàâàòåëåì. Ïðè ïîäãîòîâêå ïðîåêòà îò÷åòà èñïîëüçîâàòü ôîðìó èç ôàéëà otchet.doc. 2.  ïðîãðàììå Multisim ñîçäàòü ìîäåëü äëÿ èññëåäîâàíèÿ ñèãíàëîâ è èõ ñïåêòðîâ â ñîîòâåòñòâèè ñ ïðèíöèïèàëüíîé ýëåêòðè÷åñêîé ñõåìîé, ïðèâåäåííîé íà ðèñ. 2. 13

XFG1 XSC1 G A

B

T

J1 Key = Space D1 1N4148 R1 1.8kohm

R2 510kohm

Ðèñ. 2. Ïðèíöèïèàëüíàÿ ýëåêòðè÷åñêàÿ ñõåìà èññëåäîâàíèÿ ñèãíàëîâ è èõ ñïåêòðîâ

3. Ùåëêíóòü ëåâîé êíîïêîé ìûøè íà òàáëî Options è íà ïîÿâèâøåéñÿ âêëàäêå ùåëêíóòü ëåâîé êíîïêîé ìûøè íà òàáëî Preferences. 4. Íà âêëàäêå Preferences óñòàíîâèòü ôëàæîê â ñòðîêå Show node names è íàæàòü êíîïêó ÎÊ. 5. Ùåëêíóòü ëåâîé êíîïêîé ìûøè íà òàáëî Simulate è íà ïîÿâèâøåéñÿ âêëàäêå âûáðàòü ïóòü Analyses – Fourier analyses. Ïîñëå ùåë÷êà íà ïîñëåäíåì òàáëî äîëæíà ïîÿâèòüñÿ ïàïêà óñòàíîâîê Ôóðüåàíàëèçà. 6. Óñòàíîâèòü íà âêëàäêå Analysis Parameters ÷àñòîòó (Frequency resolution) è ÷èñëî ãàðìîíèê (Number of harmonics) â ñîîòâåòñòâèè ñ âàðèàíòîì çàäàíèÿ, óêàçàííûì ïðåïîäàâàòåëåì è òàáë. 1. 7. Óñòàíîâèòü íà âêëàäêå Analysis Parameters âðåìÿ àíàëèçà (Stopping time for sampling), ðàâíîå 0,1 ñ. 8.  ñòðîêå Display óñòàíîâèòü ðåæèì Graph. 9. Îòêðûòü âêëàäêó Output variables è â ïîÿâèâøåìñÿ ëåâîì îêíå âûäåëèòü íîìåð èññëåäóåìîãî óçëà ñõåìû, ê êîòîðîìó ïîäêëþ÷åí + ãåíåðàòîðà XFG1. Ïåðåíåñòè óêàçàííûé íîìåð â ïðàâîå îêíî íàæàòèåì êí. Plot during simulation. 10. Íàæàòü êíîïêó Accept. 14

Òàáëèöà 1 Íîìåð âàðèàíòà

×àñòîòà (Frequency), Ãö

Àìïëèòóäà (Amplitude), Â

×èñëî ãàðìîíèê (Number of harmonics)

1

100

6

9

2

250

8

5

3

125

7

7

4

150

11

9

5

80

9

5

6

110

10

7

7

280

12

9

8

420

15

5

9

500

14

7

10

350

16

9

11. Óñòàíîâèòü ÷àñòîòó è àìïëèòóäó ãåíåðàòîðà ñèãíàëîâ XFG1 â ñîîòâåòñòâèè ñ òàáë. 1. 12. Ïðåäñòàâèòü ñîáðàííóþ ìîäåëü ëàáîðàíòó èëè ïðåïîäàâàòåëþ äëÿ ïðîâåðêè. 13. Íàæàòèåì ïðàâîé êíîïêè ìûøè íà ÷åðíîì ïîëå ìîäåëè âûçâàòü ñîîòâåòñòâóþùóþ âêëàäêó è óñòàíîâèòü öâåò âñåõ êîìïîíåíòîâ ìîäåëè – êðàñíûé. Êîïèðîâàòü ïðèíöèïèàëüíóþ ýëåêòðè÷åñêóþ ñõåìó ìîäåëè â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. Èçó÷åíèå ãàðìîíè÷åñêîãî ñèãíàëà è åãî ñïåêòðà 14. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ãàðìîíè÷åñêèé ñèãíàë íà âõîäå îñöèëëîãðàôà À (â ðåæèìå DC), óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàçâåðòêè (Timebase) è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ (Scale). 15. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 16. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå îñöèëëîãðàìì â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. Ðàñïîëîæèòü îêíî ãðàôèêà â íèæíåì ëåâîì óãëó ìîíèòîðà òàêèì îáðàçîì,÷òîáû èçîáðàæåíèå ñõåìû ìîäåëè áûëî äîñòóïíî. 17. Êîïèðîâàòü ãðàôèê â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. 18. Ùåëêíóòü ëåâîé êíîïêîé ìûøè íà òàáëî Simulate è íà ïîÿâèâøåéñÿ âêëàäêå âûáðàòü ïóòü Analyses – Fourier analyses. Ïîñëå 15

ùåë÷êà íà ïîñëåäíåì òàáëî äîëæíà ïîÿâèòüñÿ ïàïêà óñòàíîâîê Ôóðüå-àíàëèçà. 19. Íàæàòü êíîïêó Simulate.  òå÷åíèå 1 ìèíóòû íà ìîíèòîðå äîëæíû ïîÿâèòüñÿ ðåçóëüòàòû ìîäåëèðîâàíèÿ â âèäå ãðàôèêîâ. Åñëè ýòîãî íå ïðîèçîøëî, îáðàòèòüñÿ ê ëàáîðàíòó èëè ïðåïîäàâàòåëþ. 20. Êîïèðîâàòü ãðàôèê àìïëèòóäíîãî ñïåêòðà â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. 21. Çàêðûòü îêíî Analysis Graphs. Èçó÷åíèå ñèãíàëà êîëîêîëîîáðàçíîé ôîðìû è åãî ñïåêòðà 22. Ïîäêëþ÷èòü ê âûõîäó ãåíåðàòîðà äèîä íàæàòèåì êëàâèøè Space íà êëàâèàòóðå êîìïüþòåðà. 23. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ñèãíàë êîëîêîëîîáðàçíîé ôîðìû íà âõîäå îñöèëëîãðàôà B (â ðåæèìå DC), óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàçâåðòêè (Timebase) è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ (Scale). 24. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 25. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå îñöèëëîãðàìì â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. 26. Êîïèðîâàòü ãðàôèê â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. 27. Ùåëêíóòü ëåâîé êíîïêîé ìûøè íà òàáëî Simulate è íà ïîÿâèâøåéñÿ âêëàäêå âûáðàòü ïóòü Analyses – Fourier analyses. Ïîñëå ùåë÷êà íà ïîñëåäíåì òàáëî äîëæíà ïîÿâèòüñÿ ïàïêà óñòàíîâîê Ôóðüå-àíàëèçà. 28. Îòêðûòü âêëàäêó Output variables è â ïîÿâèâøåìñÿ ïðàâîì îêíå âûäåëèòü íîìåð èññëåäóåìîãî ðàíåå óçëà ñõåìû. Ïåðåíåñòè óêàçàííûé íîìåð â ëåâîå îêíî íàæàòèåì êíîïêè Remove. 29.  ëåâîì îêíå âûäåëèòü íîìåð èññëåäóåìîãî óçëà ñõåìû, ê êîòîðîìó ïîäêëþ÷åí àíîä äèîäà D1. Ïåðåíåñòè óêàçàííûé íîìåð â ïðàâîå îêíî íàæàòèåì êíîïêè Plot during simulation. 30. Íàæàòü êíîïêó Simulate.  òå÷åíèå 1 ìèíóòû íà ìîíèòîðå äîëæíû ïîÿâèòüñÿ ðåçóëüòàòû ìîäåëèðîâàíèÿ â âèäå ãðàôèêîâ. 31. Êîïèðîâàòü ãðàôèê àìïëèòóäíîãî ñïåêòðà â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. Èçó÷åíèå ñèãíàëà òðåóãîëüíîé ôîðìû è åãî ñïåêòðà 32. Ïåðåêëþ÷èòü ãåíåðàòîð â ðåæèì ñèãíàëà òðåóãîëüíîé ôîðìû. 33. Óñòàíîâèòü êîýôôèöèåíò çàïîëíåíèÿ ãåíåðàòîðà ñèãíàëà òðåóãîëüíîé ôîðìû â ñîîòâåòñòâèè ñ âàðèàíòîì çàäàíèÿ, óêàçàííûì ïðåïîäàâàòåëåì è òàáë. 2. 16

Òàáëèöà 2 Âàðèàíòû çàäàíèé êîýôôèöèåíòà çàïîëíåíèÿ ñèãíàëîâ Íîìåð âàðèàíòà

Kîýôôèöèåíò çàïîëíåíèÿ (Duty Cycle), %

1

50

2

30

3

25

4

35

5

65

6

70

7

45

8

20

9

40

10

60

34. Ùåëêíóòü ëåâîé êíîïêîé ìûøè íà ÷åðíîì ïîëå ìîäåëè, ñâîáîäíîì îò êàêèõ-ëèáî êîìïîíåíòîâ. 35. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ñèãíàë òðåóãîëüíîé ôîðìû íà âõîäå îñöèëëîãðàôà B (â ðåæèìå DC), óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàçâåðòêè (Timebase) è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ (Scale). 36. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 37. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå îñöèëëîãðàìì â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. 38. Êîïèðîâàòü ãðàôèê â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. 39. Ùåëêíóòü ëåâîé êíîïêîé ìûøè íà òàáëî Simulate è íà ïîÿâèâøåéñÿ âêëàäêå âûáðàòü ïóòü Analyses – Fourier analyses. Ïîñëå ùåë÷êà íà ïîñëåäíåì òàáëî äîëæíà ïîÿâèòüñÿ ïàïêà óñòàíîâîê Ôóðüå-àíàëèçà. 40. Íàæàòü êíîïêó Simulate.  òå÷åíèå 1 ìèíóòû íà ìîíèòîðå äîëæíû ïîÿâèòüñÿ ðåçóëüòàòû ìîäåëèðîâàíèÿ â âèäå ãðàôèêîâ. 41. Êîïèðîâàòü ãðàôèê àìïëèòóäíîãî ñïåêòðà â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. Èçó÷åíèå ñèãíàëà ïðÿìîóãîëüíîé ôîðìû è åãî ñïåêòðà 42. Ïåðåêëþ÷èòü ãåíåðàòîð â ðåæèì ñèãíàëà ïðÿìîóãîëüíîé ôîðìû. 43. Ùåëêíóòü ëåâîé êíîïêîé ìûøè íà ÷åðíîì ïîëå ìîäåëè, ñâîáîäíîì îò êàêèõ-ëèáî êîìïîíåíòîâ. 17

44. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ñèãíàë ïðÿìîóãîëüíîé ôîðìû íà âõîäå îñöèëëîãðàôà B (â ðåæèìå DC), óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàçâåðòêè (Timebase) è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ (Scale). 45. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 46. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå îñöèëëîãðàìì â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. 47. Êîïèðîâàòü ãðàôèê â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. 48. Ùåëêíóòü ëåâîé êíîïêîé ìûøè íà òàáëî Simulate è íà ïîÿâèâøåéñÿ âêëàäêå âûáðàòü ïóòü Analyses – Fourier analyses. Ïîñëå ùåë÷êà íà ïîñëåäíåì òàáëî äîëæíà ïîÿâèòüñÿ ïàïêà óñòàíîâîê Ôóðüå-àíàëèçà. 49. Íàæàòü êíîïêó Simulate.  òå÷åíèå 1 ìèíóòû íà ìîíèòîðå äîëæíû ïîÿâèòüñÿ ðåçóëüòàòû ìîäåëèðîâàíèÿ â âèäå ãðàôèêîâ. 50. Êîïèðîâàòü ãðàôèê àìïëèòóäíîãî ñïåêòðà â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. 51. Ïðåäñòàâèòü ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé ïðåïîäàâàòåëþ äëÿ ïðîâåðêè. 52. Çàêðûòü îêíî ïðîãðàììû Multisim áåç ñîõðàíåíèÿ èçìåíåíèé â ôàéëå Circuit 1. 53. Èñïîëüçóÿ ïîëó÷åííûå äàííûå, ïîäãîòîâèòü îò÷åò â ðåäàêòîðå Word, âêëþ÷àþùèé â ñåáÿ: – òèòóëüíûé ëèñò; – öåëü ðàáîòû; – ïðèíöèïèàëüíóþ ýëåêòðè÷åñêóþ ñõåìó èññëåäîâàíèÿ ñïåêòðîâ ñèãíàëîâ; – ãðàôèêè îñöèëëîãðàìì; – ãðàôèêè ñïåêòðîâ èññëåäóåìûõ ñèãíàëîâ; – ðàñ÷åòû è ãðàôèêè ñïåêòðîâ åäèíè÷íûõ èìïóëüñîâ ïðÿìîóãîëüíîé, êîëîêîëîîáðàçíîé è òðåóãîëüíîé ôîðìû, ïðèìåíÿÿ ïðîãðàììó MathCad,ïðèâåäåííóþ â ôàéëå Spectr.mcd; – âûâîäû. 54. Ñîõðàíèòü îò÷åò â ïåðñîíàëüíîé ïàïêå, ïðèìåíÿÿ èñêëþ÷èòåëüíî ïóòü Ôàéë (File)–Ñîõðàíèòü êàê (Save as). Èìÿ ñîõðàíÿåìîãî ôàéëà äîëæíî ñîäåðæàòü íîìåð âàðèàíòà çàäàíèÿ. Íàïðèìåð: otchet2-3. 55. Ïðåäñòàâèòü îò÷åò ê çàùèòå ïðåïîäàâàòåëþ. 3. ÊÎÍÒÐÎËÜÍÛÅ ÂÎÏÐÎÑÛ

1. Äàéòå îïðåäåëåíèå ïîíÿòèÿ ïåðèîäè÷åñêîãî ñèãíàëà. Ïðèâåäèòå ïðèìåðû ôèçè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, äëÿ êîòîðûõ ìîäåëü ïåðèîäè÷åñêîãî ñèãíàëà ÿâëÿåòñÿ òî÷íûì ñïîñîáîì îïèñàíèÿ. 18

2. Êàê âîçíèêàåò ïîíÿòèå “îòðèöàòåëüíîé” ÷àñòîòû? 3. Êàêèìè ñâîéñòâàìè îáëàäàåò ñïåêòðàëüíàÿ ïëîòíîñòü âåùåñòâåííîãî ñèãíàëà? 4. Êàê èçìåíèòñÿ ñïåêòð ïåðèîäè÷åñêîãî ñèãíàëà, åñëè ïåðèîä ñëåäîâàíèÿ ñòðåìèòñÿ ê áåñêîíå÷íîñòè? 5. Êàê íàéòè ðàñïðåäåëåíèå ìîùíîñòè è ýíåðãèè â ñïåêòðå ïåðèîäè÷åñêîãî ñèãíàëà? 6. Êàê âëèÿåò èçìåíåíèå äëèòåëüíîñòè èìïóëüñà è ïåðèîäà ïîâòîðåíèÿ íà ñïåêòð ïåðèîäè÷åñêîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè èìïóëüñîâ? 7. Êàêîâû îñîáåííîñòè ñïåêòðà δ-èìïóëüñà? 8. Êàêîâà ñâÿçü ìåæäó äëèòåëüíîñòüþ èìïóëüñà è øèðèíîé åãî ñïåêòðà? 9. Êàê îïðåäåëèòü ÷èñëî ãàðìîíè÷åñêèõ ñîñòàâëÿþùèõ â ñïåêòðå èìïóëüñíîãî ñèãíàëà? 10. Êàê íàéòè ðàñïðåäåëåíèå ìîùíîñòè è ýíåðãèè â ñïåêòðå íåïåðèîäè÷åñêîãî ñèãíàëà? 11. Êàêàÿ äîëÿ îáùåé ýíåðãèè ïðÿìîóãîëüíîãî èìïóëüñà ñîäåðæèòñÿ â ïðåäåëàõ îñíîâíîãî ëåïåñòêà ñïåêòðàëüíîé äèàãðàììû? Ðåêîìåíäóåìàÿ ëèòåðàòóðà 1. Òåîðèÿ ýëåêòðè÷åñêîé ñâÿçè / Ïîä ðåä. ïðîô. Ä. Ä. Êëîâñêîãî. Ì.: Ðàäèî è ñâÿçü, 1998. Ñ. 36–44, 88–90. 2. Áàñêàêîâ Ñ. È. Ðàäèîòåõíè÷åñêèå öåïè è ñèãíàëû. Ì.: Âûñø. øê., 2000. Ñ. 38–60.

Ñïðàâî÷íûå äàííûå î äèîäå ñèãíàëüíîì òèïà 1N4148: Uîáð.ìàêñ = 75 B; Iîáð = 5 ìêÀ; Uïð = 0,6 B; Iïð = 10 ìÀ; tâîññò.Rîáð = 4 íñ; C = 1,3 ïÔ.

19

Ëàáîðàòîðíàÿ ðàáîòà ¹ 3 ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈÅ ÑÒÀÖÈÎÍÀÐÍÛÕ ÑËÓ×ÀÉÍÛÕ ÏÐÎÖÅÑÑΠÖåëü ðàáîòû: èññëåäîâàíèå ñòàöèîíàðíûõ ñëó÷àéíûõ ïðîöåññîâ. 1. ÎÏÈÑÀÍÈÅ ÑÕÅÌÛ

Îñöèëëîãðàô 2 Ãåíåðàòîð ïðÿìîóãîëüíûõ èìïóëüñîâ

Uâ (t) Ñìåñèòåëü 1

Ãåíåðàòîð ñòîõàñòè÷åñêîãî ñèãíàëà

Èíòåãðàòîð

Uo (t) Ãåíåðàòîð îïîðíûõ èìïóëüñîâ

Äåòåêòîð B (τ)

Ãåòåðîäèí

Ñìåñèòåëü 2

Îñöèëëîãðàô 1 Îñöèëëîãðàô 3 Ðèñ. 1. Ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà èññëåäîâàíèÿ ñòàöèîíàðíûõ ñëó÷àéíûõ ïðîöåññîâ

Ãåíåðàòîð ïðÿìîóãîëüíûõ èìïóëüñîâ – ñîçäàåò ïîñëåäîâàòåëüíîñòü èìïóëüñîâ ïðÿìîóãîëüíîé ôîðìû. Ãåíåðàòîð ñòîõàñòè÷åñêîãî ñèãíàëà – ñîçäàåò ñòîõàñòè÷åñêèé ñèãíàë. Îñíîâàí íà èñòî÷íèêå ïîëèíîìèàëüíîãî ñèãíàëà â êîòîðîì ìîäåëèðóåòñÿ âçàèìîäåéñòâèå ÀÌ, ×Ì è ãàðìîíè÷åñêîãî êîëåáàíèé. Ãåíåðàòîð îïîðíûõ èìïóëüñîâ – ñîçäàåò îïîðíûå èìïóëüñû ïðÿìîóãîëüíîé ôîðìû. Ñìåñèòåëü 1 – ïðîèçâîäèò ïåðåìíîæåíèå âõîäíîãî è îïîðíîãî ñèãíàëà. Ïðè ýòîì îïîðíûé èìïóëüñ ïåðåìåùàåòñÿ âî âðåìåíè îòíîñèòåëüíî âõîäíûõ èìïóëüñîâ ñ øàãîì t. Èíòåãðàòîð – ïðèìåíÿåòñÿ èíòåãðèðóþùàÿ RC öåïü. Äåòåêòîð – ïðèìåíÿåòñÿ äåòåêòîð íà ïîëóïðîâîäíèêîâîì äèîäå òèïà 1N4148. Íà âûõîäå äåòåêòîðà ñíèìàåòñÿ ñèãíàë ñîîòâåòñòâóþùèé êîððåëÿöèîííîé ôóíêöèè:

B (τ) =

20

T /2

1 Uâ(t)Uî(t + τ)dt. T −T∫/2

Ýíåðãåòè÷åñêèé ñïåêòð ñëó÷àéíîãî ñèãíàëà îïðåäåëÿåòñÿ âûðàæåíèåì: ∞

W ( f ) = 4 ∫ B(τ) cos2πf τdτ. 0

Ãåòåðîäèí – ïðèìåíÿåòñÿ èñòî÷íèê ãàðìîíè÷åñêîãî ñèãíàëà. Ñìåñèòåëü 2 – ïðîèçâîäèò ïåðåìíîæåíèå ñèãíàëîâ êîððåëÿöèîííîé ôóíêöèè è ãåòåðîäèíà. Íà âûõîäå îáðàçóåòñÿ ñèãíàë ñâåðòêè. Îñöèëëîãðàôû 1–3 – ïðèìåíÿåòñÿ âèðòóàëüíûé äâóõëó÷åâîé îñöèëëîãðàô.  äàííîé ðàáîòå ðåêîìåíäóåòñÿ óñòàíàâëèâàòü ïàðàìåòðû ðàçâåðòêè è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ òàê, ÷òîáû íà åãî ýêðàíå ðåãèñòðèðîâàëîñü îò 1 äî 2 ïåðèîäîâ ñèãíàëà áåç îãðàíè÷åíèÿ ïî àìïëèòóäå. 2. ÌÅÒÎÄÈ×ÅÑÊÈÅ ÓÊÀÇÀÍÈß

1. Ïåðåä âûïîëíåíèåì ðàáîòû ïîäãîòîâèòü ïðîåêò îò÷åòà î ëàáîðàòîðíîé ðàáîòå, âêëþ÷àþùèé â ñåáÿ: – òèòóëüíûé ëèñò ñ óêàçàíèåì íàèìåíîâàíèÿ ðàáîòû, íîìåð âàðèàíòà çàäàíèÿ, Ô.È.Î. ñòóäåíòà, íîìåð ãðóïïû è äàòû âûïîëíåíèÿ ðàáîòû; – ëèñòû äëÿ êîïèðîâàíèÿ èçìåðèòåëüíûõ ñõåì, ðåãèñòðàöèè ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèé, ðàñ÷åòíûõ äàííûõ è âûâîäîâ. Âàðèàíò çàäàíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ ïðåïîäàâàòåëåì. Ïðè ïîäãîòîâêå ïðîåêòà îò÷åòà èñïîëüçîâàòü ôîðìó èç ôàéëà otchet.doc. 2.  ïðîãðàììå Multisim ñîçäàòü ìîäåëü äëÿ èññëåäîâàíèÿ ñòàöèîíàðíûõ ñëó÷àéíûõ ïðîöåññîâ â ñîîòâåòñòâèè ñ ïðèíöèïèàëüíîé ýëåêòðè÷åñêîé ñõåìîé, ïðèâåäåííîé íà ðèñ. 2. 4. Óñòàíîâèòü ïàðàìåòðû ãåíåðàòîðà îïîðíûõ èìïóëüñîâ V1 è ãåíåðàòîðà ïðÿìîóãîëüíûõ èìïóëüñîâ V2 â ñîîòâåòñòâèè ñ âàðèàíòîì çàäàíèÿ, óêàçàííûì ïðåïîäàâàòåëåì è òàáë. 1 è 2. 4. Óñòàíîâèòü ñëåäóþùèå ïàðàìåòðû èñòî÷íèêà ãàðìîíè÷åñêèõ ñèãíàëîâ V3: – ÷àñòîòà Frequency = 1 ÌÃö; – ôàçîâûé ñäâèã Phase = 90°. 5. Óñòàíîâèòü ñëåäóþùèå ïàðàìåòðû èñòî÷íèêà V4 ÀÌ-ñèãíàëîâ: – íåñóùàÿ ÷àñòîòà FC = 100 êÃö; – ÷àñòîòà ìîäóëÿöèè FM = 10 êÃö. 6. Óñòàíîâèòü ñëåäóþùèå ïàðàìåòðû èñòî÷íèêà V5 ×Ì-ñèãíàëîâ: – àìïëèòóäà Voltage Amplitude = 1Â; – íåñóùàÿ ÷àñòîòà Carrier Frequency = 100 êÃö; – ÷àñòîòà äåâèàöèè Signal Frequency = 10 êÃö. 21

22 B

FM

1

U3

U2

POLY U1

U3

U2

POLY U1

A1

1 1V 1000Hz 0Deg

V6

5V 1000Hz 100Hz

A2

G T A

R1

G T

1.0kohm

B

XSC2 G T

R2 1.0kohm

B

1V 1000Hz 0Deg

V3

1N4148 C1 3.0nF

D1

A

XSC3

1V/V 0V C2 5.1nF

Y

K*XY X

A3

Ðèñ. 2. Ïðèíöèïèàëüíàÿ ýëåêòðè÷åñêàÿ ñõåìà èññëåäîâàíèÿ ñòàöèîíàðíûõ ñëó÷àéíûõ ïðîöåññîâ

V5

V4 1V 1000Hz 100Hz AM

V2 PULSE 0V 5V 1000Hz

0V 5V 1000Hz PULSE

V1

A

XSC1

Òàáëèöà 1 Âàðèàíòû çàäàíèé ïàðàìåòðîâ ãåíåðàòîðà èìïóëüñîâ V1 Íîìåð âàðèàíòà

Âðåìÿ çàäåðæêè (Delay Time), íñ

Äëèòåëüíîñòü èìïóëüñà Tî (PulseWidth), íñ

Ïåðèîä ñëåäîâàíèÿ (Period), íñ

1

976

488

1480

2

976

490

1480

3

976

495

1480

4

976

500

1480

5

976

505

1480

6

976

510

1480

7

976

515

1480

8

976

485

1480

9

976

480

1480

10

976

520

1480

Òàáëèöà 2 Âàðèàíòû çàäàíèé ïàðàìåòðîâ ãåíåðàòîðà èìïóëüñîâ V2 Íîìåð âàðèàíòà

Âðåìÿ çàäåðæêè (Delay Time), íñ

Äëèòåëüíîñòü èìïóëüñà Tâ (PulseWidth), íñ

Ïåðèîä ñëåäîâàíèÿ (Period), íñ

1

500

488

1500

2

500

490

1500

3

500

495

1500

4

500

500

1500

5

500

505

1500

6

500

510

1500

7

500

515

1500

8

500

485

1500

9

500

480

1500

10

500

520

1500

7. Óñòàíîâèòü ñëåäóþùèå ïàðàìåòðû èñòî÷íèêà ãàðìîíè÷åñêèõ ñèãíàëîâ V6: – ÷àñòîòà Frequency = 100 êÃö; 23

– ôàçîâûé ñäâèã Phase = 90°. 8. Óñòàíîâèòü êîýôôèöèåíòû ïîëèíîìèàëüíîãî èñòî÷íèêà A1 ðàâíûìè A = 0, F = 1. 9. Óñòàíîâèòü êîýôôèöèåíòû ïîëèíîìèàëüíîãî èñòî÷íèêà A2 ðàâíûìè F = 1, G = 1, I = 1. 10. Ïðåäñòàâèòü ñîáðàííóþ ìîäåëü ëàáîðàíòó èëè ïðåïîäàâàòåëþ äëÿ ïðîâåðêè. 11. Íàæàòèåì ïðàâîé êíîïêè ìûøè íà ÷åðíîì ïîëå ìîäåëè âûçâàòü ñîîòâåòñòâóþùóþ âêëàäêó è óñòàíîâèòü öâåò âñåõ êîìïîíåíòîâ ìîäåëè – êðàñíûé. Êîïèðîâàòü ïðèíöèïèàëüíóþ ýëåêòðè÷åñêóþ ñõåìó ìîäåëè â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. Èçó÷åíèå êîððåëÿöèîííîé ôóíêöèè è ñâåðòêè èìïóëüñîâ ðàâíîé äëèòåëüíîñòè 12. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ñèãíàëû íà âõîäàõ À è  îñöèëëîãðàôà XSC1 (â ðåæèìå DC), óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàçâåðòêè (Timebase) è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ (Scale). 13. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 14. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå îñöèëëîãðàìì â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. Ðàñïîëîæèòü îêíî ãðàôèêà â íèæíåì ëåâîì óãëó ìîíèòîðà òàêèì îáðàçîì,÷òîáû èçîáðàæåíèå ñõåìû ìîäåëè áûëî äîñòóïíî. 15. Êîïèðîâàòü ãðàôèê â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. 16. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ñèãíàë êîððåëÿöèîííîé ôóíêöèè íà âõîäå  îñöèëëîãðàôà XSC2 (â ðåæèìå DC), óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàçâåðòêè (Timebase) è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ (Scale). 17. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 18. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå îñöèëëîãðàìì â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. 19. Êîïèðîâàòü ãðàôèê â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. 20. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ñèãíàë ñâåðòêè íà âõîäå îñöèëëîãðàôà XSC3  (â ðåæèìå DC), óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàçâåðòêè (Timebase) è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ (Scale). 21. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 22. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå îñöèëëîãðàìì â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. 24

23. Êîïèðîâàòü ãðàôèê â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. Èçó÷åíèå êîððåëÿöèîííîé ôóíêöèè è ñâåðòêè èìïóëüñîâ ïðè Tâ > Tî 24. Óñòàíîâèòü äëèòåëüíîñòü âõîäíûõ èìïóëüñîâ ãåíåðàòîðà V2 ðàâíîé 2Tâ (ãäå Tâ – çíà÷åíèå èç òàáë. 2 äëÿ çàäàííîãî âàðèàíòà). 25. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ñèãíàë êîððåëÿöèîííîé ôóíêöèè íà âõîäå  îñöèëëîãðàôà XSC2 (â ðåæèìå DC), óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàçâåðòêè (Timebase) è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ (Scale). 26. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 27. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå îñöèëëîãðàìì â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. 28. Êîïèðîâàòü ãðàôèê â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. 29. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ñèãíàë ñâåðòêè íà âõîäå  îñöèëëîãðàôà XSC3 (â ðåæèìå DC), óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàçâåðòêè (Timebase) è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ (Scale). 30. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 31. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå îñöèëëîãðàìì â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. 32. Êîïèðîâàòü ãðàôèê â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. Èçó÷åíèå êîððåëÿöèîííîé ôóíêöèè è ñâåðòêè èìïóëüñîâ ïðè Tâ< Tî 33. Óñòàíîâèòü äëèòåëüíîñòü âõîäíûõ èìïóëüñîâ ãåíåðàòîðà V2 ðàâíîé 0,5Tâ (ãäå Tâ – çíà÷åíèå èç òàáë. 2 äëÿ çàäàííîãî âàðèàíòà). 34. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ñèãíàë êîððåëÿöèîííîé ôóíêöèè íà âõîäå  îñöèëëîãðàôà XSC2 (â ðåæèìå DC), óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàçâåðòêè (Timebase) è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ (Scale). 35. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 36. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå îñöèëëîãðàìì â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. 37. Êîïèðîâàòü ãðàôèê â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. 25

38. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ñèãíàë ñâåðòêè íà âõîäå  îñöèëëîãðàôà XSC3 (â ðåæèìå DC), óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàçâåðòêè (Timebase) è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ (Scale). 39. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 40. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå îñöèëëîãðàìì â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. 41. Êîïèðîâàòü ãðàôèê â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. Âûäåëåíèå ïîñëåäîâàòåëüíîñòè èìïóëüñîâ èç øóìîïîäîáíîãî ñèãíàëà 42. Óñòàíîâèòü äëèòåëüíîñòü âõîäíûõ èìïóëüñîâ ãåíåðàòîðà V2 ðàâíîé Tâ (ãäå Tâ – çíà÷åíèå èç òàáë. 2 äëÿ çàäàííîãî âàðèàíòà). 43. Óñòàíîâèòü êîýôôèöèåíòû ïîëèíîìèàëüíîãî èñòî÷íèêà A1 ðàâíûìè D = 0,5, K = 1. 44. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ñèãíàë íà âõîäå A îñöèëëîãðàôà XSC2 (â ðåæèìå DC), óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàçâåðòêè (Timebase) è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ (Scale). 45. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 46. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå îñöèëëîãðàìì â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. 47. Êîïèðîâàòü ãðàôèê â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. 48. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ñèãíàë ñâåðòêè íà âõîäå  îñöèëëîãðàôà XSC3 (â ðåæèìå DC), óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàçâåðòêè (Timebase) è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ (Scale). 49. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 50. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå îñöèëëîãðàìì â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. 51. Êîïèðîâàòü ãðàôèê â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. 52. Ïðåäñòàâèòü ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé ïðåïîäàâàòåëþ äëÿ ïðîâåðêè. 53. Çàêðûòü îêíî ïðîãðàììû Multisim áåç ñîõðàíåíèÿ èçìåíåíèé â ôàéëå Circuit 1. 54. Èñïîëüçóÿ ïîëó÷åííûå äàííûå, ïîäãîòîâèòü îò÷åò â ðåäàêòîðå Word, âêëþ÷àþùèé â ñåáÿ: – òèòóëüíûé ëèñò; 26

– öåëü ðàáîòû; – ïðèíöèïèàëüíóþ ýëåêòðè÷åñêóþ ñõåìó èññëåäîâàíèÿ; – ãðàôèêè îñöèëëîãðàìì; – ðàñ÷åòû ýíåðãåòè÷åñêîãî ñïåêòðà ñèãíàëà ïî êîððåëÿöèîííîé ôóíêöèè, ïîëó÷åííîé â ï. 16; – âûâîäû. 55. Ñîõðàíèòü îò÷åò â ïåðñîíàëüíîé ïàïêå, ïðèìåíÿÿ èñêëþ÷èòåëüíî ïóòü Ôàéë (File)–Ñîõðàíèòü êàê (Save as). Èìÿ ñîõðàíÿåìîãî ôàéëà äîëæíî ñîäåðæàòü íîìåð âàðèàíòà çàäàíèÿ. Íàïðèìåð: otchet3-1. 56. Ïðåäñòàâèòü îò÷åò ê çàùèòå ïðåïîäàâàòåëþ. 3. ÊÎÍÒÐÎËÜÍÛÅ ÂÎÏÐÎÑÛ

1. Äàéòå îïðåäåëåíèå êîððåëÿöèîííîé ôóíêöèè ñèãíàëà B (t). 2. Äàéòå îïðåäåëåíèå ñïåêòðàëüíîé ïëîòíîñòè ýíåðãèè W (f) è ìîùíîñòè G (f) ñèãíàëîâ. 3. Êàêîâû ðàçìåðíîñòè B (t), W (f) è G (f) è èõ ñâîéñòâà? 4. Êàê âû÷èñëÿþò ñïåêòð ïðîèçâåäåíèÿ ñèãíàëîâ? 5. Êàê èçìåíÿåòñÿ ñïåêòð ñèãíàëà â ðåçóëüòàòå åãî óìíîæåíèÿ íà ãàðìîíè÷åñêîå êîëåáàíèå? Ðåêîìåíäóåìàÿ ëèòåðàòóðà 1. Òåîðèÿ ýëåêòðè÷åñêîé ñâÿçè / Ïîä ðåä. ïðîô. Ä. Ä. Êëîâñêîãî. Ì.: Ðàäèî è ñâÿçü,1998. Ñ. 49–59. 2. Áàñêàêîâ Ñ. È. Ðàäèîòåõíè÷åñêèå öåïè è ñèãíàëû. Ì.: Âûñø. øê., 2000. Ñ. 164–170. 3. Êàãàíîâ Â. È. ÐÀÄÈÎÒÅÕÍÈÊÀ+ÊÎÌÏÜÞÒÅÐ+MATHCAD. Ì.: Ãîðÿ÷àÿ ëèíèÿ – Òåëåêîì, 2001. Ñ. 30–39.

Ñïðàâî÷íûå äàííûå î äèîäå ñèãíàëüíîì òèïà 1N4148: Uîáð.ìàêñ = 75 B; Iîáð = 5 ìêÀ; Uïð = 0,6 B; Iïð = 10 ìÀ; tâîññò.Rîáð = 4 íñ; C = 1,3 ïÔ.

27

Ëàáîðàòîðíàÿ ðàáîòà ¹ 4 ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈÅ ÓÑÈËÈÒÅËß ÑÈÃÍÀËΠ ËÈÍÅÉÍÎÌ È ÍÅËÈÍÅÉÍÎÌ ÐÅÆÈÌÀÕ Öåëü ðàáîòû: èññëåäîâàíèå àïåðèîäè÷åñêîãî è ðåçîíàíñíîãî óñèëèòåëåé â ðàçëè÷íûõ ðåæèìàõ ðàáîòû. 1. ÎÏÈÑÀÍÈÅ ÑÕÅÌÛ

Èñòî÷íèê ÀÌ-ñèãíàëà

Óñèëèòåëü

Îñöèëëîãðàô

Ðèñ. 1. Ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà èññëåäîâàíèÿ óñèëèòåëÿ ñèãíàëîâ

Èñòî÷íèê ÀÌ ñèãíàëà – ñîçäàåò ÀÌ-ñèãíàë âèäà: SÀÌ = À0[1+M cos (Ωt+ϕ)] cosω0t. Ïîëíàÿ øèðèíà ñïåêòðà ñèãíàëà = 2Ω; êîýôôèöèåíò ìîäóëÿöèè, (%) = 100Ì =

Amax − Amin × 100%. Amax + Amin

Óñèëèòåëü ñèãíàëîâ – íà îñíîâå áèïîëÿðíîãî òðàíçèñòîðà òèïà 2N2222A, âêëþ÷åííîãî ïî ñõåìå ñ ÎÝ. Ïåðåêëþ÷åíèå èç àïåðèîäè÷åñêîãî ðåæèìà ðàáîòû â ðåçîíàíñíûé ïðîèçâîäèòñÿ ïóòåì çàìåíû ðåçèñòîðà R4 íà êîíòóð L1C2. Äîáðîòíîñòü êîíòóðà íà ðåçîíàíñíîé ÷àñòîòå Q = ωðåçL/R, ãäå R – èìïåäàíñ êîíòóðà. Ïîëîñà ïðîïóñêàíèÿ ïî óðîâíþ ìèíóñ 3 äÁ (0,707) ∆f–3äÁ = ωðåç/Q. Îñöèëëîãðàô – ïðèìåíÿåòñÿ âèðòóàëüíûé äâóõëó÷åâîé îñöèëëîãðàô.  äàííîé ðàáîòå ðåêîìåíäóåòñÿ óñòàíàâëèâàòü ïàðàìåòðû ðàçâåðòêè è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ òàê, ÷òîáû íà åãî ýêðàíå ðåãèñòðèðîâàëîñü áîëåå 2 ïåðèîäîâ ñèãíàëà áåç îãðàíè÷åíèÿ ïî àìïëèòóäå. 2. ÌÅÒÎÄÈ×ÅÑÊÈÅ ÓÊÀÇÀÍÈß

1. Ïåðåä âûïîëíåíèåì ðàáîòû ïîäãîòîâèòü ïðîåêò îò÷åòà î ëàáîðàòîðíîé ðàáîòå, âêëþ÷àþùèé â ñåáÿ:

28

– òèòóëüíûé ëèñò ñ óêàçàíèåì íàèìåíîâàíèÿ ðàáîòû, íîìåð âàðèàíòà çàäàíèÿ, Ô.È.Î. ñòóäåíòà, íîìåð ãðóïïû è äàòû âûïîëíåíèÿ ðàáîòû; – ëèñòû äëÿ êîïèðîâàíèÿ èçìåðèòåëüíûõ ñõåì, ðåãèñòðàöèè ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèé, ðàñ÷åòíûõ äàííûõ è âûâîäîâ. Âàðèàíò çàäàíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ ïðåïîäàâàòåëåì. Ïðè ïîäãîòîâêå ïðîåêòà îò÷åòà èñïîëüçîâàòü ôîðìó èç ôàéëà otchet.doc. 2.  ïðîãðàììå Multisim ñîçäàòü ìîäåëü äëÿ èññëåäîâàíèÿ óñèëèòåëÿ ñèãíàëîâ â ñîîòâåòñòâèè ñ ïðèíöèïèàëüíîé ýëåêòðè÷åñêîé ñõåìîé, ïðèâåäåííîé íà ðèñ. 2. 3. Óñòàíîâèòü ïàðàìåòðû èñòî÷íèêà V1 (ÀÌ-ñèãíàëà) VC, FÑ, M, FM è çíà÷åíèé L1, C2, R5 â ñîîòâåòñòâèè ñ âàðèàíòîì çàäàíèÿ, óêàçàííûì ïðåïîäàâàòåëåì è òàáë. 1. Òàáëèöà 1 Âàðèàíòû çàäàíèé Íîìåð Àìïëèòóäà âàðèàíòà (VC), Â

Íåñóùàÿ ÷àñòîòà (FÑ), êÃö

Kîýôôèöèåíò ìîäóëÿöèè (M)

×àñòîòà ìîäóëÿöèè (FM), êÃö

L1 , ìêÃí

C2, íÔ

R5, Îì

1

0,1

295

0,7

5

62

4,7

1

2

0,1

155

0,9

3

300

3,6

12

3

0,1

180

0,6

4

150

5,1

1,5

4

0,1

200

0,4

5

620

1,0

51

5

0,1

405

0,5

6

150

1,0

6,2

6

0,1

450

0,8

7

62

2,0

3

7

0,1

515

0,7

8

62

1,5

2

8

0,1

610

0,5

5

30

2,2

1

9

0,1

185

0,6

4

620

1,2

47

10

0,1

255

0,8

7

300

1,3

27

4. Ïðåäñòàâèòü ñîáðàííóþ ìîäåëü ëàáîðàíòó èëè ïðåïîäàâàòåëþ äëÿ ïðîâåðêè. 5. Íàæàòèåì ïðàâîé êíîïêè ìûøè íà ÷åðíîì ïîëå ìîäåëè âûçâàòü ñîîòâåòñòâóþùóþ âêëàäêó è óñòàíîâèòü öâåò âñåõ êîìïîíåíòîâ ìîäåëè – êðàñíûé. Êîïèðîâàòü ïðèíöèïèàëüíóþ ýëåêòðè÷åñêóþ ñõåìó ìîäåëè â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. 29

30

B

C1

100nF R2 10kohm

R1 110kohm

R4 1.0kohm

Q1 2N2222A

J2 Key = Space

R3 10kohm C2 1.6nF

R5 2.0ohm

L1 82uH

Ðèñ. 2. Ïðèíöèïèàëüíàÿ ýëåêòðè÷åñêàÿ ñõåìà èññëåäîâàíèÿ óñèëèòåëÿ ñèãíàëîâ

V2 1V 1000Hz 0Deg

Key = C

J1

V1 AM 1V 1000Hz 100Hz

A

G T

XSC1 12V

V3

Îïðåäåëåíèå À×Õ àïåðèîäè÷åñêîãî óñèëèòåëÿ 6. Óñòàíîâèòü àìïëèòóäó èñòî÷íèêà ãàðìîíè÷åñêîãî ñèãíàëà V2 – 0,1 Â. 7. Óñòàíîâèòü ÷àñòîòó èñòî÷íèêà ãàðìîíè÷åñêîãî ñèãíàëà V2 – 125 Ãö. 8. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ãàðìîíè÷åñêèé ñèãíàë íà âõîäå îñöèëëîãðàôà  (â ðåæèìå AC), óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàçâåðòêè (Timebase) è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ (Scale). 9. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 10. Èçìåðèòü àìïëèòóäó ñèãíàëà ñ ïîìîùüþ âèçèðîâ îñöèëëîãðàôà. Äàííûå èçìåðåíèé çàíåñòè â òàáë. 1 îò÷åòà. 11. Ïîâòîðèòü èçìåðåíèÿ ïî ïï. 8–10, óâåëè÷èâàÿ ÷àñòîòó èñòî÷íèêà V2 îò 250 Ãö äî 10 ÌÃö äëÿ ñëåäóþùèõ çíà÷åíèé: F = 250; 500 Ãö; 5; 50; 500 êÃö; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10 Ìãö. Îïðåäåëåíèå À×Õ ðåçîíàíñíîãî óñèëèòåëÿ 12. Ïîäêëþ÷èòü êîíòóð L1Ñ2 â êîëëåêòîðíóþ öåïü òðàíçèñòîðà íàæàòèåì êëàâèøè Space. 13. Óñòàíîâèòü ÷àñòîòó èñòî÷íèêà ãàðìîíè÷åñêîãî ñèãíàëà V2 = (FC– 10 êÃö). 14. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ãàðìîíè÷åñêèé ñèãíàë íà âõîäå îñöèëëîãðàôà  (â ðåæèìå AC), óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàçâåðòêè (Timebase) è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ (Scale). 15. Äîæäàòüñÿ óñòàíîâèâøåãîñÿ ðåæèìà ðàáîòû ðåçîíàíñíîãî óñèëèòåëÿ, íàáëþäàÿ çà ïðîöåññîì â îêíå ãðàôèêà MathCad (âûçûâàåòñÿ íà ìîíèòîð ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue). Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 16. Èçìåðèòü àìïëèòóäó ñèãíàëà ñ ïîìîùüþ âèçèðîâ îñöèëëîãðàôà. Äàííûå èçìåðåíèé çàíåñòè â òàáë. 2 îò÷åòà. 17. Ïîâòîðèòü èçìåðåíèÿ ïî ïï. 14–16, óâåëè÷èâàÿ ÷àñòîòó èñòî÷íèêà V2 îò (FC–9 êÃö) äî (FC+10 êÃö) ñ øàãîì 1 êÃö. Îïðåäåëåíèå âîçäåéñòâèÿ ÀÌ-ñèãíàëà íà àïåðèîäè÷åñêèé è ðåçîíàíñíûé óñèëèòåëè â ëèíåéíîì ðåæèìå 18. Ïîäêëþ÷èòü ê êîíäåíñàòîðó Ñ1 èñòî÷íèê ÀÌ-ñèãíàëà íàæàòèåì êëàâèøè Ñ. 19. Ïîäêëþ÷èòü ðåçèñòîð R3 â êîëëåêòîðíóþ öåïü òðàíçèñòîðà íàæàòèåì êëàâèøè Space. 31

20. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ÀÌ-ñèãíàë íà âõîäå îñöèëëîãðàôà A (â ðåæèìå AC), óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàçâåðòêè (Timebase) è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ (Scale). 21. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 22. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå îñöèëëîãðàìì â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. 23. Êîïèðîâàòü ãðàôèê â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. 24. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ÀÌ-ñèãíàë íà âõîäå îñöèëëîãðàôà  (â ðåæèìå AC), óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàçâåðòêè (Timebase) è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ (Scale). 25. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 26. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå îñöèëëîãðàìì â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. 27. Êîïèðîâàòü ãðàôèê â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. 28. Ïîäêëþ÷èòü êîíòóð L1Ñ2 â êîëëåêòîðíóþ öåïü òðàíçèñòîðà íàæàòèåì êëàâèøè Space. 29. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ÀÌ-ñèãíàë íà âõîäå îñöèëëîãðàôà  (â ðåæèìå AC), óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàçâåðòêè (Timebase) è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ (Scale). 30. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 31. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå îñöèëëîãðàìì â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. 32. Êîïèðîâàòü ãðàôèê â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. Îïðåäåëåíèå âîçäåéñòâèÿ ñèãíàëîâ íà àïåðèîäè÷åñêèé è ðåçîíàíñíûé óñèëèòåëè â íåëèíåéíîì ðåæèìå 33. Óñòàíîâèòü ÷àñòîòó èñòî÷íèêà ãàðìîíè÷åñêîãî ñèãíàëà V2 = FC è àìïëèòóäó ñèãíàëà 0,5 Â. 34. Ïîäêëþ÷èòü ê êîíäåíñàòîðó Ñ1 èñòî÷íèê ñèãíàëà V2 íàæàòèåì êëàâèøè Ñ. 35. Èçìåíèòü íîìèíàë ðåçèñòîðà R2 íà 2,7 êÎì. 36. Ïîäêëþ÷èòü ðåçèñòîð R3 â êîëëåêòîðíóþ öåïü òðàíçèñòîðà íàæàòèåì êëàâèøè Space. 37. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ñèãíàë íà âõîäå îñöèëëîãðàôà  (â ðåæèìå AC), óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàçâåðòêè (Timebase) è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ (Scale). 32

38. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 39. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå îñöèëëîãðàìì â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. 40. Êîïèðîâàòü ãðàôèê â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. 41. Ïîäêëþ÷èòü ê êîíäåíñàòîðó Ñ1 èñòî÷íèê ÀÌ-ñèãíàëà V1 íàæàòèåì êëàâèøè Ñ. 42. Óñòàíîâèòü àìïëèòóäó èñòî÷íèêà ÀÌ-ñèãíàëà V1 ðàâíîé 0,5 Â. 43. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ÀÌ-ñèãíàë íà âõîäå îñöèëëîãðàôà  (â ðåæèìå AC), óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàçâåðòêè (Timebase) è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ (Scale). 44. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 45. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå îñöèëëîãðàìì â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. 46. Êîïèðîâàòü ãðàôèê â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. 47. Ïîäêëþ÷èòü êîíòóð L1Ñ2 â êîëëåêòîðíóþ öåïü òðàíçèñòîðà íàæàòèåì êëàâèøè Space. 48. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ÀÌ-ñèãíàë íà âõîäå îñöèëëîãðàôà  (â ðåæèìå AC), óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàçâåðòêè (Timebase) è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ (Scale). 49. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 50. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå îñöèëëîãðàìì â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. 51. Êîïèðîâàòü ãðàôèê â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. 52. Ïðåäñòàâèòü ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé ïðåïîäàâàòåëþ äëÿ ïðîâåðêè. 53. Çàêðûòü îêíî ïðîãðàììû Multisim áåç ñîõðàíåíèÿ èçìåíåíèé â ôàéëå Circuit 1. 54. Èñïîëüçóÿ ïîëó÷åííûå äàííûå, ïîäãîòîâèòü îò÷åò â ðåäàêòîðå Word, âêëþ÷àþùèé â ñåáÿ: – òèòóëüíûé ëèñò; – öåëü ðàáîòû; – ïðèíöèïèàëüíóþ ýëåêòðè÷åñêóþ ñõåìó èññëåäîâàíèÿ óñèëèòåëÿ; – À×Õ àïåðèîäè÷åñêîãî óñèëèòåëÿ (ïî äàííûì òàáë. 1) è ðåçîíàíñíîãî óñèëèòåëÿ (ïî äàííûì òàáë. 2) â ëîãàðèôìè÷åñêîì ìàñøòàáå ïî îñè X; 33

– ãðàôèêè îñöèëëîãðàìì; – ðàñ÷åòû äîáðîòíîñòè è èìïåäàíñà LC-êîíòóðà íà îñíîâå èçìåðåííîé À×Õ ðåçîíàíñíîãî óñèëèòåëÿ; – âûâîäû. 55. Ñîõðàíèòü îò÷åò â ïåðñîíàëüíîé ïàïêå, ïðèìåíÿÿ èñêëþ÷èòåëüíî ïóòü Ôàéë (File)–Ñîõðàíèòü êàê (Save as). Èìÿ ñîõðàíÿåìîãî ôàéëà äîëæíî ñîäåðæàòü íîìåð âàðèàíòà çàäàíèÿ. Íàïðèìåð: otchet4-7. 56. Ïðåäñòàâèòü îò÷åò ê çàùèòå ïðåïîäàâàòåëþ. 3. ÊÎÍÒÐÎËÜÍÛÅ ÂÎÏÐÎÑÛ

1. Äàéòå îïðåäåëåíèå óñèëèòåëüíîãî óñòðîéñòâà. 2. Íàçîâèòå îñîáåííîñòè ëèíåéíîãî ðåæèìà ðàáîòû óñèëèòåëÿ. 3. Îáúÿñíèòå ïîíÿòèå ”ðàáî÷àÿ òî÷êà” è êàê îíà âûáèðàåòñÿ. 4. Êàê ðàññ÷èòûâàåòñÿ êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ è îò÷åãî îí çàâèñèò? 5. Îñîáåííîñòè íåëèíåéíîãî ðåæèìà ðàáîòû óñèëèòåëÿ. 6. Îïðåäåëèòå óãîë îòñå÷êè è ïîðÿäîê åãî ðàñ÷åòà. 7. Êàê ðàññ÷èòûâàåòñÿ êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ ðåçîíàíñíîãî óñèëèòåëÿ â íåëèíåéíîì ðåæèìå è îò÷åãî îí çàâèñèò? 8. Ïðèíöèïû âûáîðà ïîëîñû ïðîïóñêàíèÿ ðåçîíàíñíîãî óñèëèòåëÿ. 9. Ïðè÷èíû èñêàæåíèé ñèãíàëà ïðè ïðîõîæäåíèè ÷åðåç ñèñòåìû ñâÿçè. Ðåêîìåíäóåìàÿ ëèòåðàòóðà 1. Òåîðèÿ ýëåêòðè÷åñêîé ñâÿçè / Ïîä ðåä. ïðîô. Ä. Ä. Êëîâñêîãî. Ì.: Ðàäèî è ñâÿçü, 1998. Ñ. 82–89. 2. Áàñêàêîâ Ñ. È. Ðàäèîòåõíè÷åñêèå öåïè è ñèãíàëû. Ì.: Âûñø. øê., 2000. Ñ. 200–208, 283–291.

Ñïðàâî÷íûå äàííûå î òðàíçèñòîðå òèïà 2N2222: Uêý.ìàêñ = 30 B; Iê.ìàêñ = 600 ìÀ; Iê = 150 ìÀ; h21ý = 150; Cêá = 5 ïÔ; fñð = 300 ÌÃö.

34

Ëàáîðàòîðíàÿ ðàáîòà ¹ 5 ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈÅ ÀÌÏËÈÒÓÄÍÎÃÎ ÌÎÄÓËßÒÎÐÀ Öåëü ðàáîòû: èññëåäîâàíèå àìïëèòóäíîãî ìîäóëÿòîðà â ðàçëè÷íûõ ðåæèìàõ ðàáîòû. 1. ÎÏÈÑÀÍÈÅ ÑÕÅÌÛ

Ãåíåðàòîð ñèãíàëà ÷àñòîòû ìîäóëèðîâàíèÿ

Ãåíåðàòîð ñèãíàëà íåñóùåé ÷àñòîòû

Îñöèëëîãðàô Àìïëèòóäíûé ìîäóëÿòîð Àíàëèçàòîð ñïåêòðà

Ðèñ. 1. Ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà èññëåäîâàíèÿ àìïëèòóäíîãî ìîäóëÿòîðà

Èñòî÷íèêè ñèãíàëîâ íåñóùåé è ÷àñòîòû ìîäóëèðîâàíèÿ – ñîçäàþò ãàðìîíè÷åñêèå ñèãíàëû âèäà: Síåñ = À0cosω0t, Sìîä = Àìîä cosΩt. Àìïëèòóäíûé ìîäóëÿòîð – íà îñíîâå áèïîëÿðíîãî òðàíçèñòîðà òèïà 2N2222A, âêëþ÷åííîãî ïî ñõåìå ñ ÎÝ: SÀÌ = À0 (1+M cos Ωt) cosω0t = = À0 [cosω0t + 0,5 M cos (ω0 + Ω)t + 0,5 M cos (ω0 – Ω)t ]. Ïîëíàÿ øèðèíà ñïåêòðà ñèãíàëà = 2Ω. Êîýôôèöèåíò ìîäóëÿöèè, % = 100Ì =

Amax − Amin × 100%. Amax + Amin

Îñöèëëîãðàô – ïðèìåíÿåòñÿ âèðòóàëüíûé äâóõëó÷åâîé îñöèëëîãðàô. Ðåêîìåíäóåòñÿ óñòàíîâèòü ïàðàìåòðû ðàçâåðòêè è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ òàê, ÷òîáû íà åãî ýêðàíå ðåãèñòðèðîâàëîñü áîëåå 2 ïåðèîäîâ ñèãíàëà áåç îãðàíè÷åíèÿ ïî àìïëèòóäå. Àíàëèçàòîð ñïåêòðà – ïðèìåíÿåòñÿ âèðòóàëüíûé àíàëèçàòîð ñïåêòðà. 35

2. ÌÅÒÎÄÈ×ÅÑÊÈÅ ÓÊÀÇÀÍÈß

1. Ïåðåä âûïîëíåíèåì ðàáîòû ïîäãîòîâèòü ïðîåêò îò÷åòà î ëàáîðàòîðíîé ðàáîòå, âêëþ÷àþùèé â ñåáÿ: – òèòóëüíûé ëèñò ñ óêàçàíèåì íàèìåíîâàíèÿ ðàáîòû, íîìåð âàðèàíòà çàäàíèÿ, Ô.È.Î. ñòóäåíòà, íîìåð ãðóïïû è äàòû âûïîëíåíèÿ ðàáîòû; – ëèñòû äëÿ êîïèðîâàíèÿ èçìåðèòåëüíûõ ñõåì, ðåãèñòðàöèè ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèé, ðàñ÷åòíûõ äàííûõ è âûâîäîâ. Âàðèàíò çàäàíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ ïðåïîäàâàòåëåì. Ïðè ïîäãîòîâêå ïðîåêòà îò÷åòà èñïîëüçîâàòü ôîðìó èç ôàéëà otchet.doc. 2.  ïðîãðàììå Multisim ñîçäàòü ìîäåëü äëÿ èññëåäîâàíèÿ àìïëèòóäíîãî ìîäóëÿòîðà â ñîîòâåòñòâèè ñ ïðèíöèïèàëüíîé ýëåêòðè÷åñêîé ñõåìîé, ïðèâåäåííîé íà ðèñ. 2. 3. Óñòàíîâèòü ïàðàìåòðû èñòî÷íèêîâ ñèãíàëîâ V1, V2 è çíà÷åíèé L1, C2, R5 â ñîîòâåòñòâèè ñ âàðèàíòîì çàäàíèÿ, óêàçàííûì ïðåïîäàâàòåëåì è òàáë. 1. Òàáëèöà 1 Âàðèàíòû çàäàíèé Íîìåð âàðèàíòà

Àìïëèòóäà èñòî÷íèêà V1 , Â

×àñòîòà èñòî÷íèêà V1 , êÃö

Àìïëèòóäà èñòî÷íèêà V2, Â

×àñòîòà èñòî÷íèêà V2, êÃö

L1 , ìêÃí

C2, íÔ

R5, Îì

1

0,5

155

0,1

3

300

3,6

12

2

0,5

200

0,1

5

620

1,0

51

3

0,5

450

0,1

7

62

2,0

3

4

0,5

610

0,1

3

30

2,2

1

5

0,5

255

0,1

7

300

1,3

27

6

0,5

185

0,1

4

620

1,2

47

7

0,5

515

0,1

8

62

1,5

2

8

0,5

405

0,1

6

150

1,0

6,2

9

0,5

180

0,1

2,5

150

5,1

1,5

10

0,5

295

0,1

2

62

47

1

4. Ïðåäñòàâèòü ñîáðàííóþ ìîäåëü ëàáîðàíòó èëè ïðåïîäàâàòåëþ äëÿ ïðîâåðêè.

36

37

B

C1

100nF

G T

R2 2.7kohm

R1 110kohm

T1

R4 TS_RF 1.0kohm

Q1 2N2222A

Key = Space

J1

R3 10kohm

C2 2.2nF R5 1.0ohm

L1 30uH

12V

V2 1V 1000Hz 0Deg

Ðèñ. 2. Ïðèíöèïèàëüíàÿ ýëåêòðè÷åñêàÿ ñõåìà èññëåäîâàíèÿ àìïëèòóäíîãî ìîäóëÿòîðà

V1 1V 1000Hz 0Deg

A

XSC1

V3

5. Íàæàòèåì ïðàâîé êíîïêè ìûøè íà ÷åðíîì ïîëå ìîäåëè âûçâàòü ñîîòâåòñòâóþùóþ âêëàäêó è óñòàíîâèòü öâåò âñåõ êîìïîíåíòîâ ìîäåëè – êðàñíûé. Êîïèðîâàòü ïðèíöèïèàëüíóþ ýëåêòðè÷åñêóþ ñõåìó ìîäåëè â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. Îïðåäåëåíèå âëèÿíèÿ àìïëèòóäû èñòî÷íèêà V2 íà êîýôôèöèåíò ìîäóëÿöèè 6. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ÀÌ-ñèãíàë íà âõîäå îñöèëëîãðàôà  (â ðåæèìå AC), óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàçâåðòêè (Timebase) è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ (Scale). 7. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 8. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå îñöèëëîãðàìì â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. 9. Êîïèðîâàòü ãðàôèê â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. 10. Ïîâòîðèòü èçìåðåíèÿ ïî ïï. 6–9, óâåëè÷èâàÿ àìïëèòóäó èñòî÷íèêà V2 äëÿ ñëåäóþùèõ çíà÷åíèé: V2 = 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5; 3 è 5 Â. Îïðåäåëåíèå âëèÿíèÿ àìïëèòóäû èñòî÷íèêà V1 íà ôîðìó ÀÌ-ñèãíàëà 11. Óñòàíîâèòü àìïëèòóäó èñòî÷íèêà ãàðìîíè÷åñêîãî ñèãíàëà V2= = 0,5 Â. 12. Óñòàíîâèòü àìïëèòóäó èñòî÷íèêà ãàðìîíè÷åñêîãî ñèãíàëà V1 = =1 Â. 13. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ÀÌ-ñèãíàë íà âõîäå îñöèëëîãðàôà  (â ðåæèìå AC), óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàçâåðòêè (Timebase) è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ (Scale). 14. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 15. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå îñöèëëîãðàìì â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. 16. Êîïèðîâàòü ãðàôèê â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. 17. Ïîâòîðèòü èçìåðåíèÿ ïî ïï. 13–16, óâåëè÷èâàÿ àìïëèòóäó èñòî÷íèêà V1 äëÿ ñëåäóþùèõ çíà÷åíèé: V1 = 1,5; 2; 2,5 Â. Îïðåäåëåíèå ñïåêòðàëüíîãî ñîñòàâà âûõîäíîãî ñèãíàëà ïðè íåëèíåéíîì ðåæèìå ðàáîòû óñèëèòåëÿ 18. Óñòàíîâèòü àìïëèòóäó èñòî÷íèêà ãàðìîíè÷åñêîãî ñèãíàëà V1 = = 0,5 Â. 38

19. Ïîäêëþ÷èòü ðåçèñòîð R3 â êîëëåêòîðíóþ öåïü òðàíçèñòîðà íàæàòèåì êëàâèøè Space. 20. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ÀÌ-ñèãíàë íà âõîäå îñöèëëîãðàôà  (â ðåæèìå AC), óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàçâåðòêè (Timebase) è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ (Scale). 21. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 22. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå îñöèëëîãðàìì â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. 23. Êîïèðîâàòü ãðàôèê â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. 24. Ïîäêëþ÷èòü ê êîëëåêòîðó òðàíçèñòîðà àíàëèçàòîð ñïåêòðà. 25. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è îïðåäåëèòü ñïåêòð âûõîäíîãî ñèãíàëà. 26. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü. 27. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå äàííûõ â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. 28. Êîïèðîâàòü ãðàôèê â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. Îïðåäåëåíèå ñïåêòðàëüíîãî ñîñòàâà âûõîäíîãî ñèãíàëà ìîäóëÿòîðà 29. Ïîäêëþ÷èòü êîíòóð L1Ñ2 â êîëëåêòîðíóþ öåïü òðàíçèñòîðà íàæàòèåì êëàâèøè Space. 30. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è îïðåäåëèòü ñïåêòð âûõîäíîãî ñèãíàëà. 31. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü. 32. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå äàííûõ â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. 33. Êîïèðîâàòü ãðàôèê â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. 34. Ïðåäñòàâèòü ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé ïðåïîäàâàòåëþ äëÿ ïðîâåðêè. 35. Çàêðûòü îêíî ïðîãðàììû Multisim áåç ñîõðàíåíèÿ èçìåíåíèé â ôàéëå Circuit 1. Èñïîëüçóÿ ïîëó÷åííûå äàííûå, ïîäãîòîâèòü îò÷åò â ðåäàêòîðå Word, âêëþ÷àþùèé â ñåáÿ: – òèòóëüíûé ëèñò; – öåëü ðàáîòû; – ïðèíöèïèàëüíóþ ýëåêòðè÷åñêóþ ñõåìó èññëåäîâàíèÿ àìïëèòóäíîãî ìîäóëÿòîðà; – ãðàôèêè îñöèëëîãðàìì è ñïåêòðîâ ñèãíàëîâ; – ðàñ÷åòû êîýôôèöèåíòîâ ìîäóëÿöèè ïî ïîëó÷åííûì äàííûì è ãðàôèê çàâèñèìîñòè Ì = f (V2), ïîäãîòîâëåííûé â ïðîãðàììå MathCad; 39

– âûâîäû. 37. Ñîõðàíèòü îò÷åò â ïåðñîíàëüíîé ïàïêå, ïðèìåíÿÿ èñêëþ÷èòåëüíî ïóòü Ôàéë (File)–Ñîõðàíèòü êàê (Save as). Èìÿ ñîõðàíÿåìîãî ôàéëà äîëæíî ñîäåðæàòü íîìåð âàðèàíòà çàäàíèÿ. Íàïðèìåð: otchet 5-7. 38. Ïðåäñòàâèòü îò÷åò ê çàùèòå ïðåïîäàâàòåëþ. 3. ÊÎÍÒÐÎËÜÍÛÅ ÂÎÏÐÎÑÛ

1. Äàéòå îïðåäåëåíèå ìîäóëÿöèè êàê îäíîãî èç ðàäèîòåõíè÷åñêèõ ïðîöåññîâ. 2. Ïðèíöèï ðàáîòû àìïëèòóäíîãî ìîäóëÿòîðà. 3. Îáúÿñíèòå íåîáõîäèìîñòü ðàáîòû â ðåæèìå ñ îòñå÷êîé. 4. Êàê âûáèðàåòñÿ äîáðîòíîñòü êîíòóðà ìîäóëÿòîðà? 5. Êàê ðåãóëèðóåòñÿ ãëóáèíà ìîäóëÿöèè âûõîäíîãî ñèãíàëà? 6. Êàê ïîâûñèòü ýôôåêòèâíîñòü âûõîäíîãî ñèãíàëà ñ ÀÌ. 7. Ïðèíöèï äåéñòâèÿ áàëàíñíîãî ìîäóëÿòîðà. 8. Ïðèíöèï äåéñòâèÿ ÷àñòîòíîãî ìîäóëÿòîðà. 9. Îáúÿñíèòå ïðèíöèï äåéñòâèÿ ÷àñòîòíîãî ìîäóëÿòîðà íà îñíîâå áàëàíñíîãî ìîäóëÿòîðà. Ðåêîìåíäóåìàÿ ëèòåðàòóðà 1. Òåîðèÿ ýëåêòðè÷åñêîé ñâÿçè / Ïîä ðåä. ïðîô. Ä. Ä. Êëîâñêîãî. Ì.: Ðàäèî è ñâÿçü, 1998. Ñ. 88–94. 2. Áàñêàêîâ Ñ. È. Ðàäèîòåõíè÷åñêèå öåïè è ñèãíàëû. Ì.: Âûñø. øê., 2000. Ñ. 291–300.

Ñïðàâî÷íûå äàííûå î òðàíçèñòîðå òèïà 2N2222: Uêý.ìàêñ = 30 B; Iê.ìàêñ = 600 ìÀ; Iê = 150 ìÀ; h21ý = 150; Cêá = 5 ïÔ; fñð = 300 ÌÃö.

40

Ëàáîðàòîðíàÿ ðàáîòà ¹ 6 ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈÅ ÀÌÏËÈÒÓÄÍÎÃÎ ÄÅÒÅÊÒÎÐÀ Öåëü ðàáîòû: èññëåäîâàíèå ðàáîòû àìïëèòóäíîãî äåòåêòîðà â ðàçëè÷íûõ ðåæèìàõ. 1. ÎÏÈÑÀÍÈÅ ÑÕÅÌÛ

Äåòåêòîð Èñòî÷íèê ÀÌ-ñèãíàëà

Íåëèíåéíûé ýëåìåíò

ÔÍ×

Îñöèëëîãðàô

Ðèñ. 1 Ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà èññëåäîâàíèÿ àìïëèòóäíîãî äåòåêòîðà

Èñòî÷íèê ÀÌ-ñèãíàëà – ñîçäàåò ÀÌ-ñèãíàë âèäà: SÀÌ = À0[1+M cos (Ωt+ϕ)] cosω0t. Ïîëíàÿ øèðèíà ñïåêòðà ñèãíàëà = 2Ω.

Amax − Amin × 100%. Êîýôôèöèåíò ìîäóëÿöèè, % = 100 Ì = A max + Amin Íåëèíåéíûé ýëåìåíò – ïîëóïðîâîäíèêîâûé äèîä òèïà 1N4148. ÔÍ× – ôèëüòð íèæíèõ ÷àñòîò 1-ãî ïîðÿäêà íà RC-öåïè. ×àñòîòà ñðåçà ÔÍ× ïî óðîâíþ –3 äÁ:

fñð =

1 . 2πRC

Îñöèëëîãðàô – ïðèìåíÿåòñÿ âèðòóàëüíûé äâóõëó÷åâîé îñöèëëîãðàô.  äàííîé ðàáîòå ðåêîìåíäóåòñÿ óñòàíàâëèâàòü ïàðàìåòðû ðàçâåðòêè è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ òàê, ÷òîáû íà åãî ýêðàíå ðåãèñòðèðîâàëîñü îò 1 äî 2 ïåðèîäîâ ñèãíàëà áåç îãðàíè÷åíèÿ ïî àìïëèòóäå. 2. ÌÅÒÎÄÈ×ÅÑÊÈÅ ÓÊÀÇÀÍÈß

1. Ïåðåä âûïîëíåíèåì ðàáîòû ïîäãîòîâèòü ïðîåêò îò÷åòà î ëàáîðàòîðíîé ðàáîòå, âêëþ÷àþùèé â ñåáÿ: – òèòóëüíûé ëèñò ñ óêàçàíèåì íàèìåíîâàíèÿ ðàáîòû, íîìåð âàðèàíòà çàäàíèÿ, Ô.È.Î. ñòóäåíòà, íîìåð ãðóïïû è äàòû âûïîëíåíèÿ ðàáîòû; 41

– ëèñòû äëÿ êîïèðîâàíèÿ èçìåðèòåëüíûõ ñõåì, ðåãèñòðàöèè ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèé, ðàñ÷åòíûõ äàííûõ è âûâîäîâ. Âàðèàíò çàäàíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ ïðåïîäàâàòåëåì. Ïðè ïîäãîòîâêå ïðîåêòà îò÷åòà èñïîëüçîâàòü ôîðìó èç ôàéëà otchet.doc. 2.  ïðîãðàììå Multisim ñîçäàòü ìîäåëü äëÿ èññëåäîâàíèÿ àìïëèòóäíîãî äåòåêòîðà â ñîîòâåòñòâèè ñ ïðèíöèïèàëüíîé ýëåêòðè÷åñêîé ñõåìîé, ïðèâåäåííîé íà ðèñ. 2. 3. Óñòàíîâèòü ïàðàìåòðû èñòî÷íèêà ÀÌ-ñèãíàëà VC, FÑ, M, FM â ñîîòâåòñòâèè ñ âàðèàíòîì çàäàíèÿ, óêàçàííûì ïðåïîäàâàòåëåì è òàáë. 1. Òàáëèöà 1 Âàðèàíòû çàäàíèé Íîìåð Àìïëèòóäà âàðèàíòà (VC), Â

Íåñóùàÿ ÷àñòîòà (FÑ), ÌÃö

Kîýôôèöèåíò ìîäóëÿöèè (M)

×àñòîòà ìîäóëÿöèè (FM), êÃö

1

6

1

0,7

10

2

8

1

0,9

8

3

7

1

0,6

9

4

11

1

0,4

12

5

9

1

0,5

11

6

10

1

0,8

8

7

12

1

0,7

10

8

15

1

0,5

9

9

14

1

0,6

11

10

16

1

0,8

12

4. Ïðåäñòàâèòü ñîáðàííóþ ìîäåëü ëàáîðàíòó èëè ïðåïîäàâàòåëþ äëÿ ïðîâåðêè. 5. Íàæàòèåì ïðàâîé êíîïêè ìûøè íà ÷åðíîì ïîëå ìîäåëè âûçâàòü ñîîòâåòñòâóþùóþ âêëàäêó è óñòàíîâèòü öâåò âñåõ êîìïîíåíòîâ ìîäåëè – êðàñíûé. Êîïèðîâàòü ïðèíöèïèàëüíóþ ýëåêòðè÷åñêóþ ñõåìó ìîäåëè â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. Èçó÷åíèå âõîäíîãî ÀÌ-ñèãíàëà 6. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ÀÌ-ñèãíàë íà âõîäå îñöèëëîãðàôà À (â ðåæèìå DC), óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàçâåðòêè (Timebase) è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ (Scale). 42

43

1V 1000Hz 100Hz

AM

V1

B

G T

1N4148

D1

R1 3.0kohm

J1 Key = C

R2 300kohm

C1 3.3nF

C2 110pF

J2 Key = Space

Ðèñ. 2. Ïðèíöèïèàëüíàÿ ýëåêòðè÷åñêàÿ ñõåìà èññëåäîâàíèÿ àìïëèòóäíîãî äåòåêòîðà

A

XSC1

7. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 8. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå îñöèëëîãðàìì â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. Ðàñïîëîæèòü îêíî ãðàôèêà â íèæíåì ëåâîì óãëó ìîíèòîðà òàêèì îáðàçîì,÷òîáû èçîáðàæåíèå ñõåìû ìîäåëè áûëî äîñòóïíî. 9. Êîïèðîâàòü ãðàôèê â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. Èçó÷åíèå äåòåêòèðîâàííîãî ñèãíàëà 10. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü äåòåêòèðîâàííûé ñèãíàë íà âõîäå  îñöèëëîãðàôà (â ðåæèìå DC). 11. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 12. Êîïèðîâàòü ãðàôèê â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. Èçó÷åíèå ïðîöåññà äåòåêòèðîâàíèÿ ÀÌ-ñèãíàëà ïðè èçìåíåíèè ÷àñòîòû ñðåçà ÔÍ× 13. Ïîäêëþ÷èòü êîíäåíñàòîð Ñ2 íàæàòèåì êëàâèøè Space. 14. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü äåòåêòèðîâàííûé ñèãíàë íà âõîäå  îñöèëëîãðàôà (â ðåæèìå DC). 15. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 16. Êîïèðîâàòü ãðàôèê â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. 17. Ïîäêëþ÷èòü êîíäåíñàòîð Ñ1 íàæàòèåì êëàâèøè Space. 18. Ïîäêëþ÷èòü ðåçèñòîð R2 íàæàòèåì êëàâèøè C. 19. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü äåòåêòèðîâàííûé ñèãíàë íà âõîäå  îñöèëëîãðàôà (â ðåæèìå DC). 20. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 21. Êîïèðîâàòü ãðàôèê â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. Èçó÷åíèå ïðîöåññà äåòåêòèðîâàíèÿ ÀÌ-ñèãíàëà ïðè ïåðåìîäóëÿöèè 22. Ïîäêëþ÷èòü ðåçèñòîð R1 íàæàòèåì êëàâèøè C. 23. Óñòàíîâèòü âåëè÷èíó êîýôôèöèåíòà ìîäóëÿöèè Ì = 1,2. 24. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü äåòåêòèðîâàííûé ñèãíàë íà âõîäå  îñöèëëîãðàôà (â ðåæèìå DC). 25. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 26. Êîïèðîâàòü ãðàôèê â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. 44

27. Ïðåäñòàâèòü ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé ïðåïîäàâàòåëþ äëÿ ïðîâåðêè. 28. Çàêðûòü îêíî ïðîãðàììû Multisim áåç ñîõðàíåíèÿ èçìåíåíèé â ôàéëå Circuit 1. 29. Èñïîëüçóÿ ïîëó÷åííûå äàííûå, ïîäãîòîâèòü îò÷åò â ðåäàêòîðå Word, âêëþ÷àþùèé â ñåáÿ: – òèòóëüíûé ëèñò; – öåëü ðàáîòû; – ïðèíöèïèàëüíóþ ýëåêòðè÷åñêóþ ñõåìó èññëåäîâàíèÿ àìïëèòóäíîãî äåòåêòîðà; – ãðàôèêè îñöèëëîãðàìì; – ðàñ÷åòû ÷àñòîò ñðåçà ÔÍ× äëÿ âñåõ ïðèìåíÿåìûõ ñî÷åòàíèé RC; – âûâîäû. 30. Ñîõðàíèòü îò÷åò â ïåðñîíàëüíîé ïàïêå, ïðèìåíÿÿ èñêëþ÷èòåëüíî ïóòü Ôàéë (File)–Ñîõðàíèòü êàê (Save as). Èìÿ ñîõðàíÿåìîãî ôàéëà äîëæíî ñîäåðæàòü íîìåð âàðèàíòà çàäàíèÿ. Íàïðèìåð: otchet6-10. 31. Ïðåäñòàâèòü îò÷åò ê çàùèòå ïðåïîäàâàòåëþ. 3. ÊÎÍÒÐÎËÜÍÛÅ ÂÎÏÐÎÑÛ

1. Îáúÿñíèòå ðàçëè÷èÿ â ôîðìå ñèãíàëîâ, ïîëó÷åííûõ ïî ïï. 10 è 14. 2. Îáúÿñíèòå ôîðìó ñèãíàëà, ïîëó÷åííîãî ïî ï. 19. 3. Îáúÿñíèòå ïðè÷èíó èñêàæåíèé ñèãíàëà ïðè êîýôôèöèåíòå ìîäóëÿöèè Ì = 1,2 (ï. 24). 4. Îïðåäåëåíèå ïðîöåññà äåòåêòèðîâàíèÿ. 5. Îñîáåííîñòè äåòåêòèðîâàíèÿ ÀÌ-ñèãíàëîâ ñ îäíîé áîêîâîé ïîëîñîé (ÎÁÏ) ÷àñòîò. 6. Îñîáåííîñòè äåòåêòèðîâàíèÿ ÀÌ-ñèãíàëîâ ñ ïîäàâëåííîé íåñóùåé. 7. Îïðåäåëåíèå êîýôôèöèåíòà äåòåêòèðîâàíèÿ. 8. Îñîáåííîñòè âçàèìîäåéñòâèÿ ñèãíàëà è ïîìåõè â ÀÌ-äåòåêòîðå. 9. Îñîáåííîñòè ïðîõîæäåíèÿ ñëó÷àéíûõ ñèãíàëîâ ÷åðåç ÀÌ-äåòåêòîð. Ðåêîìåíäóåìàÿ ëèòåðàòóðà 1. Òåîðèÿ ýëåêòðè÷åñêîé ñâÿçè / Ïîä ðåä. ïðîô. Ä. Ä. Êëîâñêîãî. Ì.: Ðàäèî è ñâÿçü, 1998. Ñ. 88–94. 2. Áàñêàêîâ Ñ. È. Ðàäèîòåõíè÷åñêèå öåïè è ñèãíàëû. Ì.: Âûñø. øê., 2000. Ñ. 294–300.

Ñïðàâî÷íûå äàííûå î äèîäå ñèãíàëüíîì òèïà 1N4148: Uîáð.ìàêñ = 75 B; Iîáð = 5 ìêÀ; Uïð = 0,6 B; Iïð = 10 ìÀ; tâîññò.Rîáð = = 4 íñ; C = 1,3 ïÔ.

45

Ëàáîðàòîðíàÿ ðàáîòà ¹ 7 ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈÅ ×ÀÑÒÎÒÍÎÃÎ ÄÅÒÅÊÒÎÐÀ Öåëü ðàáîòû: èññëåäîâàíèå ðàáîòû ÷àñòîòíîãî äåòåêòîðà íà LC-êîíòóðå. 1. ÎÏÈÑÀÍÈÅ ÑÕÅÌÛ

Äåòåêòîð Èñòî÷íèê ×Ì-ñèãíàëà

Èçìåðèòåëü À×Õ è Ô×Õ

LC-êîíòóð Îñöèëëîãðàô

Ðèñ. 1. Ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà èññëåäîâàíèÿ ÷àñòîòíîãî äåòåêòîðà

Èñòî÷íèê ×Ì-ñèãíàëà – ñîçäàåò ×Ì-ñèãíàë âèäà: S×Ì = À0 sin[ωt+ (∆ω/Ω)sinΩt], ãäå À0 – àìïëèòóäà íåñóùåé; ∆ω – äèàïàçîí ÷àñòîòíîãî îòêëîíåíèÿ (äåâèàöèè) íåñóùåé. Èíäåêñ ìîäóëÿöèè Ì = ∆ω/ Ω. Äåòåêòîð – íà îñíîâå LC-êîíòóðà. Äîáðîòíîñòü êîíòóðà íà ðåçîíàíñíîé ÷àñòîòå Q = ωðåçL/R, ãäå R – èìïåäàíñ êîíòóðà. Ïîëîñà ïðîïóñêàíèÿ ïî óðîâíþ –3 äÁ (0,707): ∆f–3äÁ = ωðåç/Q. Èçìåðèòåëü À×Õ è Ô×Õ (Bode Plotter) – ïðèìåíÿåòñÿ âèðòóàëüíûé èçìåðèòåëü À×Õ è Ô×Õ. Îñöèëëîãðàô – ïðèìåíÿåòñÿ âèðòóàëüíûé äâóõëó÷åâîé îñöèëëîãðàô.  äàííîé ðàáîòå ðåêîìåíäóåòñÿ óñòàíàâëèâàòü ïàðàìåòðû ðàçâåðòêè è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ òàê, ÷òîáû íà åãî ýêðàíå ðåãèñòðèðîâàëîñü îò 1 äî 2 ïåðèîäîâ ñèãíàëà áåç îãðàíè÷åíèÿ ïî àìïëèòóäå. 2. ÌÅÒÎÄÈ×ÅÑÊÈÅ ÓÊÀÇÀÍÈß

1. Ïåðåä âûïîëíåíèåì ðàáîòû ïîäãîòîâèòü ïðîåêò îò÷åòà î ëàáîðàòîðíîé ðàáîòå, âêëþ÷àþùèé â ñåáÿ: – òèòóëüíûé ëèñò ñ óêàçàíèåì íàèìåíîâàíèÿ ðàáîòû, íîìåð âàðèàíòà çàäàíèÿ, Ô.È.Î. ñòóäåíòà, íîìåð ãðóïïû è äàòû âûïîëíåíèÿ ðàáîòû;

46

– ëèñòû äëÿ êîïèðîâàíèÿ èçìåðèòåëüíûõ ñõåì, ðåãèñòðàöèè ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèé, ðàñ÷åòíûõ äàííûõ è âûâîäîâ. Âàðèàíò çàäàíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ ïðåïîäàâàòåëåì. Ïðè ïîäãîòîâêå ïðîåêòà îò÷åòà èñïîëüçîâàòü ôîðìó èç ôàéëà otchet.doc. 2.  ïðîãðàììå Multisim ñîçäàòü ìîäåëü äëÿ èññëåäîâàíèÿ ÷àñòîòíîãî äåòåêòîðà â ñîîòâåòñòâèè ñ ïðèíöèïèàëüíîé ýëåêòðè÷åñêîé ñõåìîé, ïðèâåäåííîé íà ðèñ. 2.

XSC1

XBP1 in

G A

B

out

T

R1 30kohm

XFG1 L1 620uH

V1 5V 1000Hz 100Hz FM

C1 1.0nF R2 51ohm

Ðèñ. 2. Ïðèíöèïèàëüíàÿ ýëåêòðè÷åñêàÿ ñõåìà èññëåäîâàíèÿ ÷àñòîòíîãî äåòåêòîðà

3. Óñòàíîâèòü ïàðàìåòðû èñòî÷íèêà ×Ì-ñèãíàëà V1 â ñîîòâåòñòâèè ñ âàðèàíòîì çàäàíèÿ, óêàçàííûì ïðåïîäàâàòåëåì è òàáë. 1. 4. Óñòàíîâèòü L1, C1, R2 â ñîîòâåòñòâèè ñ âàðèàíòîì çàäàíèÿ, óêàçàííûì ïðåïîäàâàòåëåì è òàáë. 2. 5. Ïðåäñòàâèòü ñîáðàííóþ ìîäåëü ëàáîðàíòó èëè ïðåïîäàâàòåëþ äëÿ ïðîâåðêè. 47

Òàáëèöà 1 Âàðèàíòû çàäàíèé ïàðàìåòðîâ èñòî÷íèêà ×Ì-ñèãíàëà V1 Íîìåð âàðèàíòà

Àìïëèòóäà (Voltage Amplitude), Â

1

6

Èíäåêñ ×àñòîòà ìîäóëÿöèè Íåñóùàÿ ÷àñòîòà ìîäóëÿöèè (Signal Frequency), (Carrier Frequency) (Modulation Index) êÃö Fc, êÃö

200

4

10

2

8

250

5

10

3

7

400

5

10

4

11

540

6

10

5

9

300

5

10

6

10

240

8

10

7

12

480

6

10

8

15

450

6

10

9

14

140

7

10

10

16

250

5

10

Òàáëèöà 2 Âàðèàíòû çàäàíèé L1, C1, R2 Íîìåð âàðèàíòà

L1 , ìêÃí

C1 , íÔ

R2, Îì

1

300

3,6

12

2

620

1,0

51

3

62

2,0

3

4

30

2,2

1

5

300

1,3

27

6

620

1,2

47

7

62

1,5

2

8

150

1,0

6,2

9

150

5,1

1,5

10

62

47

1

6. Íàæàòèåì ïðàâîé êíîïêè ìûøè íà ÷åðíîì ïîëå ìîäåëè âûçâàòü ñîîòâåòñòâóþùóþ âêëàäêó è óñòàíîâèòü öâåò âñåõ êîìïîíåíòîâ ìîäåëè – êðàñíûé. Êîïèðîâàòü ïðèíöèïèàëüíóþ ýëåêòðè÷åñêóþ ñõåìó ìîäåëè â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. 48

Îïðåäåëåíèå À×Õ êîíòóðà L1C1 7. Ùåëêíóòü ëåâîé êíîïêîé ìûøè ïî èçîáðàæåíèþ èçìåðèòåëÿ À×Õ è Ô×Õ (XBP1) è íà ïîÿâèâøåìñÿ èíòåðôåéñå ïðèáîðà óñòàíîâèòü ïî ãîðèçîíòàëüíîé îñè ðàçâåðòêè ëèíåéíûé ðåæèì è íåîáõîäèìûé ÷àñòîòíûé äèàïàçîí: Horizontal Lin F = Fc+100 êÃö I = Fc – 100 êÃö ãäå Fc – çíà÷åíèå íåñóùåé ÷àñòîòû çàäàííîãî âàðèàíòà èç òàáë. 1. 8. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü À×Õ êîíòóðà, óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ F è I íà âåðòèêàëüíîé îñè ðàçâåðòêè èçìåðèòåëÿ À×Õ è Ô×Õ. 9. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü. 10. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå îñöèëëîãðàìì â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. Ðàñïîëîæèòü îêíî ãðàôèêà â íèæíåì ëåâîì óãëó ìîíèòîðà òàêèì îáðàçîì,÷òîáû èçîáðàæåíèå ñõåìû ìîäåëè áûëî äîñòóïíî. 11. Êîïèðîâàòü ãðàôèê À×Õ â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. 12. Óäàëèòü ãåíåðàòîð XFG1 èç ìîäåëè (âûäåëèâ åãî ùåë÷êîì ëåâîé êíîïêè ìûøè, íàæàòü êíîïêó Delete íà êëàâèàòóðå.) Îïðåäåëåíèå äåâèàöèè íåñóùåé ÷àñòîòû ×Ì-ñèãíàëà 13. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ×Ì-ñèãíàë íà âõîäå À îñöèëëîãðàôà (â ðåæèìå DC), óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàçâåðòêè (Timebase) è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ (Scale). 14. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 15. Èçìåðèòü ìèíèìàëüíûé è ìàêñèìàëüíûé ïåðèîäû ñèãíàëà ñ ïîìîùüþ âèçèðîâ îñöèëëîãðàôà. Çàïèñàòü ïîëó÷åííûå çíà÷åíèÿ â ñîîòâåòñòâóþùóþ òàáëèöó îò÷åòà. 16. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå îñöèëëîãðàìì â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. 17. Êîïèðîâàòü ãðàôèê îñöèëëîãðàììû â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. 49

Èçó÷åíèå ïðîöåññà äåòåêòèðîâàíèÿ ×Ì-ñèãíàëà 18. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ñèãíàëû íà âõîäàõ À è  îñöèëëîãðàôà (â ðåæèìå DC). 19. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 20. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå îñöèëëîãðàìì â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. 21. Êîïèðîâàòü ãðàôèê îñöèëëîãðàìì â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. Îïðåäåëåíèå êîýôôèöèåíòà ïåðåäà÷è ×Ì-äåòåêòîðà 22. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ÀÌ-ñèãíàë íà âõîäå  îñöèëëîãðàôà (â ðåæèìå DC). 23. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 24. Èçìåðèòü ìèíèìàëüíóþ è ìàêñèìàëüíóþ àìïëèòóäû ñèãíàëà ñ ïîìîùüþ âèçèðîâ îñöèëëîãðàôà. Çàïèñàòü ïîëó÷åííûå çíà÷åíèÿ â ñîîòâåòñòâóþùóþ òàáëèöó îò÷åòà. 25. Ïðåäñòàâèòü ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé ïðåïîäàâàòåëþ äëÿ ïðîâåðêè. 26. Çàêðûòü îêíî ïðîãðàììû Multisim áåç ñîõðàíåíèÿ èçìåíåíèé â ôàéëå Circuit 1. 27. Èñïîëüçóÿ ïîëó÷åííûå äàííûå, ïîäãîòîâèòü îò÷åò â ðåäàêòîðå Word, âêëþ÷àþùèé â ñåáÿ: – òèòóëüíûé ëèñò; – öåëü ðàáîòû; – ïðèíöèïèàëüíóþ ýëåêòðè÷åñêóþ ñõåìó èññëåäîâàíèÿ ÷àñòîòíîãî äåòåêòîðà; – ãðàôèêè À×Õ è îñöèëëîãðàìì; – ðàñ÷åòû äåâèàöèè íåñóùåé ÷àñòîòû, êîýôôèöèåíòà ïåðåäà÷è äåòåêòîðà è êðóòèçíû ðàáî÷åé ÷àñòè À×Õ ðåçîíàíñíîãî êîíòóðà; – âûâîäû. 28. Ñîõðàíèòü îò÷åò â ïåðñîíàëüíîé ïàïêå, ïðèìåíÿÿ èñêëþ÷èòåëüíî ïóòü Ôàéë (File)–Ñîõðàíèòü êàê (Save as). Èìÿ ñîõðàíÿåìîãî ôàéëà äîëæíî ñîäåðæàòü íîìåð âàðèàíòà çàäàíèÿ. Íàïðèìåð: otchet7-2. 29. Ïðåäñòàâèòü îò÷åò ê çàùèòå ïðåïîäàâàòåëþ. 3. ÊÎÍÒÐÎËÜÍÛÅ ÂÎÏÐÎÑÛ

1.  êàêèõ óñòðîéñòâàõ èñïîëüçóþòñÿ ÷àñòîòíûå äåòåêòîðû (×Ä) ?

50

2. Êàêîé îñíîâíîé àëãîðèòì ïðåîáðàçîâàíèÿ ñèãíàëîâ èñïîëüçóåòñÿ ïðè ïîñòðîåíèè ÷àñòîòíûõ äåòåêòîðîâ? 3. Îïðåäåëåíèå ÷àñòîòíîé ìîäóëÿöèè. 4. Îïðåäåëåíèå èíäåêñà ìîäóëÿöèè è äåâèàöèè ÷àñòîòû. 5. Êàê îïðåäåëèòü ïðàêòè÷åñêóþ øèðèíó ñïåêòðà ×Ì-ñèãíàëà ? 6. Íàðèñóéòå ñõåìó äåòåêòîðà ñ ðàññòðîåííûìè êîíòóðàìè è îáúÿñíèòå ïðèíöèï åå ðàáîòû. 7. Íàïèøèòå àíàëèòè÷åñêîå âûðàæåíèå õàðàêòåðèñòèêè äåòåêòèðîâàíèÿ ×Ä ñ ðàññòðîåííûìè êîíòóðàìè, íàðèñóéòå è îáúÿñíèòå åå ôîðìó. 8. Ïðîâåäèòå ñðàâíèòåëüíûé àíàëèç ÷àñòîòíûõ äåòåêòîðîâ ðàçëè÷íûõ òèïîâ. Ðåêîìåíäóåìàÿ ëèòåðàòóðà 1. Òåîðèÿ ýëåêòðè÷åñêîé ñâÿçè / Ïîä ðåä. ïðîô. Ä. Ä. Êëîâñêîãî. Ì.: Ðàäèî è ñâÿçü, 1998. Ñ. 96–102. 2. Áàñêàêîâ Ñ. È. Ðàäèîòåõíè÷åñêèå öåïè è ñèãíàëû. Ì.: Âûñø. øê., 2000. Ñ. 299–300.

51

Ëàáîðàòîðíàÿ ðàáîòà ¹ 8 ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈÅ ÔÀÇÎÂÎÃÎ ÄÅÒÅÊÒÎÐÀ Öåëü ðàáîòû: èññëåäîâàíèå ðàáîòû ôàçîâîãî äåòåêòîðà. 1. ÎÏÈÑÀÍÈÅ ÑÕÅÌÛ

Äåòåêòîð Ãåíåðàòîð ñèãíàëîâ

Äèîäíûé ìîñò

ÔÍ×

Èíòåãðàòîð

Îñöèëëîãðàô

Ãåíåðàòîð îïîðíîãî ñèãíàëà

Ðèñ. 1. Ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà èññëåäîâàíèÿ ôàçîâîãî äåòåêòîðà

Ãåíåðàòîð ñèãíàëîâ – ñîçäàåò ñèãíàë ñèíóñîèäàëüíîé ôîðìû ñ çàäàííûì ñäâèãîì ïî ôàçå. Ãåíåðàòîð îïîðíîãî ñèãíàëà – ñîçäàåò îïîðíûå ñèãíàëû ñèíóñîèäàëüíîé èëè ïðÿìîóãîëüíîé ôîðìû. Äèîäíûé ìîñò – íà îñíîâå äèîäîâ òèïà 1N4148, ñîåäèíåííûõ ïî áàëàíñíîé ñõåìå. ÔÍ× – ôèëüòð íèæíèõ ÷àñòîò 1-ãî ïîðÿäêà íà RC-öåïè. ×àñòîòà ñðåçà ÔÍ× ïî óðîâíþ –3äÁ:

fñð =

1 . 2πRC

Èíòåãðàòîð – ïðèìåíÿåòñÿ âèðòóàëüíûé èíòåãðàòîð. Îñöèëëîãðàô – ïðèìåíÿåòñÿ âèðòóàëüíûé äâóõëó÷åâîé îñöèëëîãðàô.  äàííîé ðàáîòå ðåêîìåíäóåòñÿ óñòàíàâëèâàòü ïàðàìåòðû ðàçâåðòêè è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ òàê, ÷òîáû íà åãî ýêðàíå ðåãèñòðèðîâàëîñü îò 1 äî 2 ïåðèîäîâ ñèãíàëà áåç îãðàíè÷åíèÿ ïî àìïëèòóäå. 2. ÌÅÒÎÄÈ×ÅÑÊÈÅ ÓÊÀÇÀÍÈß

1. Ïåðåä âûïîëíåíèåì ðàáîòû ïîäãîòîâèòü ïðîåêò îò÷åòà î ëàáîðàòîðíîé ðàáîòå, âêëþ÷àþùèé â ñåáÿ:

52

– òèòóëüíûé ëèñò ñ óêàçàíèåì íàèìåíîâàíèÿ ðàáîòû, íîìåð âàðèàíòà çàäàíèÿ, Ô.È.Î. ñòóäåíòà, íîìåð ãðóïïû è äàòû âûïîëíåíèÿ ðàáîòû; – ëèñòû äëÿ êîïèðîâàíèÿ èçìåðèòåëüíûõ ñõåì, ðåãèñòðàöèè ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèé, ðàñ÷åòíûõ äàííûõ è âûâîäîâ. Âàðèàíò çàäàíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ ïðåïîäàâàòåëåì. Ïðè ïîäãîòîâêå ïðîåêòà îò÷åòà èñïîëüçîâàòü ôîðìó èç ôàéëà otchet.doc. 2.  ïðîãðàììå Multisim ñîçäàòü ìîäåëü äëÿ èññëåäîâàíèÿ ÷àñòîòíîãî äåòåêòîðà â ñîîòâåòñòâèè ñ ïðèíöèïèàëüíîé ýëåêòðè÷åñêîé ñõåìîé, ïðèâåäåííîé íà ðèñ. 2. 3. Óñòàíîâèòü ïàðàìåòðû ãåíåðàòîðîâ ñèãíàëîâ V1 è V2 â ñîîòâåòñòâèè ñ âàðèàíòîì çàäàíèÿ, óêàçàííûì ïðåïîäàâàòåëåì è òàáë. 1. Òàáëèöà 1 Âàðèàíòû çàäàíèé ïàðàìåòðîâ ãåíåðàòîðîâ ñèãíàëîâ V1 è V2 Íîìåð âàðèàíòà

Àìïëèòóäà V1 (Voltage Amplitude), Â

×àñòîòà V1 (Frequency), êÃö

Àìïëèòóäà V2 (Voltage Amplitude), Â

×àñòîòà V2 (Frequency), êÃö

1

0,5

100

0,5

10

2

0,6

100

0,6

10

3

0,7

100

0,7

10

4

0,8

100

0,8

10

5

0,9

100

0,9

10

6

1

100

1

10

7

1,1

100

1,1

10

8

1,2

100

1,2

10

9

1,3

100

1,3

10

10

1,4

100

1,4

10

4. Óñòàíîâèòü êîýôôèöèåíò ïåðåäà÷è Gain (K) èíòåãðàòîðà A1 ðàâíûì 100 V/V. 5. Ïðåäñòàâèòü ñîáðàííóþ ìîäåëü ëàáîðàíòó èëè ïðåïîäàâàòåëþ äëÿ ïðîâåðêè. 6. Íàæàòèåì ïðàâîé êíîïêè ìûøè íà ÷åðíîì ïîëå ìîäåëè âûçâàòü ñîîòâåòñòâóþùóþ âêëàäêó è óñòàíîâèòü öâåò âñåõ êîìïîíåíòîâ ìîäåëè – êðàñíûé. Êîïèðîâàòü ïðèíöèïèàëüíóþ ýëåêòðè÷åñêóþ ñõåìó ìîäåëè â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. 53

54 D3 1.1kohm R4 510ohm

R5

A

C1 1.0uF

B

G T

R6 1.1kohm

Ðèñ. 2. Ïðèíöèïèàëüíàÿ ýëåêòðè÷åñêàÿ ñõåìà èññëåäîâàíèÿ ôàçîâîãî äåòåêòîðà

47ohm

1N4148

1N4148 R3

D4

V2 1N4148 1V 1000Hz 0Deg

47ohm

R2

D2

R1 1N4148 510ohm

D1

V1 1V 1000Hz 0Deg

XSC1

1V/V

A1

Îïðåäåëåíèå õàðàêòåðèñòèêè ÔÄ ïðè îïîðíîì ñèãíàëå ñèíóñîèäàëüíîé ôîðìû 7. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ñèãíàëû íà âõîäàõ À è  îñöèëëîãðàôà (â ðåæèìå DC), óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàçâåðòêè (Timebase) è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ (Scale). 8. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü ïîñëå îêîí÷àíèÿ ïåðåõîäíîãî ïðîöåññà íà êîíäåíñàòîðå Ñ1 (äëÿ ðàçíîñòè ôàç èñòî÷íèêîâ V1 è V2, ðàâíîé 0, íà âûõîäå èíòåãðàòîðà ñèãíàë äîëæåí îòñóòñòâîâàòü). 9. Èçìåðèòü çíà÷åíèå íàïðÿæåíèÿ íà âûõîäå èíòåãðàòîðà ñ ïîìîùüþ âèçèðà îñöèëëîãðàôà. Çàíåñòè åãî â ñîîòâåòñòâóþùóþ òàáëèöó îò÷åòà. 10. Ïîâòîðèòü èçìåðåíèÿ ïî ïï. 7–9 äëÿ ñëåäóþùèõ çíà÷åíèé ñäâèãà ïî ôàçå (Phase) èñòî÷íèêà V1: 5; 10; 15; 20; 30; 45; 60; 90°. 11. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå îñöèëëîãðàìì â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. Ðàñïîëîæèòü îêíî ãðàôèêà â íèæíåì ëåâîì óãëó ìîíèòîðà òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû èçîáðàæåíèå ñõåìû ìîäåëè áûëî äîñòóïíî. 12. Êîïèðîâàòü ãðàôèêè îñöèëëîãðàìì äëÿ ñäâèãà ïî ôàçå 90° â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. Îïðåäåëåíèå õàðàêòåðèñòèêè ÔÄ ïðè îïîðíîì ñèãíàëå ïðÿìîóãîëüíîé ôîðìû (ìåàíäð) 13. Çàìåíèòü èñòî÷íèê ñèãíàëà ñèíóñîèäàëüíîé ôîðìû V2 íà èñòî÷íèê ïðÿìîóãîëüíûõ èìïóëüñîâ òèïà ìåàíäð (Clock Source), ñîáëþäàÿ óñòàíîâëåííóþ ðàíåå ïîëÿðíîñòü íàïðÿæåíèÿ. 14. Óñòàíîâèòü ÷àñòîòó (Frequency) èñòî÷íèêà èìïóëüñîâ ðàâíîé 10 êÃö, à àìïëèòóäó (Amplitude) 0,6 Â. 15. Óñòàíîâèòü ñäâèã ïî ôàçå èñòî÷íèêà V1 ðàâíûì 0. 16. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ñèãíàëû íà âõîäàõ À è  îñöèëëîãðàôà (â ðåæèìå DC). 17. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü ïîñëå îêîí÷àíèÿ ïåðåõîäíîãî ïðîöåññà íà êîíäåíñàòîðå Ñ1 (äëÿ ðàçíîñòè ôàç èñòî÷íèêîâ V1 è V2, ðàâíîé 0, íà âûõîäå èíòåãðàòîðà ñèãíàë äîëæåí îòñóòñòâîâàòü). 18. Çàôèêñèðîâàòü çíà÷åíèå íàïðÿæåíèÿ íà âûõîäå èíòåãðàòîðà â ñîîòâåòñòâóþùóþ òàáëèöó îò÷åòà. 19. Ïîâòîðèòü èçìåðåíèÿ ïî ïï. 16–18 äëÿ ñëåäóþùèõ çíà÷åíèé ñäâèãà ïî ôàçå (Phase) èñòî÷íèêà V1: 5; 10; 15; 20; 30; 45; 60; 90°. 20. Ïðåäñòàâèòü ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé ïðåïîäàâàòåëþ äëÿ ïðîâåðêè. 55

21. Çàêðûòü îêíî ïðîãðàììû Multisim áåç ñîõðàíåíèÿ èçìåíåíèé â ôàéëå Circuit 1. 22. Èñïîëüçóÿ ïîëó÷åííûå äàííûå, ïîäãîòîâèòü îò÷åò â ðåäàêòîðå Word, âêëþ÷àþùèé â ñåáÿ: – òèòóëüíûé ëèñò; – öåëü ðàáîòû; – ïðèíöèïèàëüíóþ ýëåêòðè÷åñêóþ ñõåìó èññëåäîâàíèÿ ôàçîâîãî äåòåêòîðà; – ãðàôèêè îñöèëëîãðàìì äëÿ ∆ϕ = 90°; – ãðàôèêè õàðàêòåðèñòèê ôàçîâîãî äåòåêòîðà äëÿ äâóõ âèäîâ îïîðíîãî ñèãíàëà â äèàïàçîíå ñäâèãà ïî ôàçå –90 ... +90° (îòðèöàòåëüíàÿ âåòâü õàðàêòåðèñòèêè ïîâòîðÿåò ïîëîæèòåëüíóþ ñî çíàêîì ìèíóñ); – ðàñ÷åò ÷àñòîòû ñðåçà ÔÍ×; – âûâîäû. 23. Ñîõðàíèòü îò÷åò â ïåðñîíàëüíîé ïàïêå, ïðèìåíÿÿ èñêëþ÷èòåëüíî ïóòü Ôàéë (File)–Ñîõðàíèòü êàê (Save as). Èìÿ ñîõðàíÿåìîãî ôàéëà äîëæíî ñîäåðæàòü íîìåð âàðèàíòà çàäàíèÿ. Íàïðèìåð: otchet8-2. 24. Ïðåäñòàâèòü îò÷åò ê çàùèòå ïðåïîäàâàòåëþ. 3. ÊÎÍÒÐÎËÜÍÛÅ ÂÎÏÐÎÑÛ

1.  êàêèõ óñòðîéñòâàõ èñïîëüçóþòñÿ ôàçîâûå äåòåêòîðû ôàçîâîãî äåòåêòîðà? 2. Îïðåäåëåíèå ÷àñòîòíîé ìîäóëÿöèè. 3. Êàê îïðåäåëèòü ïðàêòè÷åñêóþ øèðèíó ñïåêòðà ÔÌ-ñèãíàëà? 4. Íàðèñóéòå ñõåìó ÔÄ. Êàêîé âèä èìååò åãî õàðàêòåðèñòèêà äåòåêòèðîâàíèÿ? 5. Êàêèì îáðàçîì ìîæíî ñ ïîìîùüþ ÷àñòîòíîãî ìîäóëÿòîðà ïîëó÷èòü ÔÌ-ñèãíàë? Ðåêîìåíäóåìàÿ ëèòåðàòóðà 1. Òåîðèÿ ýëåêòðè÷åñêîé ñâÿçè / Ïîä ðåä. ïðîô. Ä. Ä. Êëîâñêîãî. Ì.: Ðàäèî è ñâÿçü, 1998. Ñ. 96–102. 2. Áàñêàêîâ Ñ. È. Ðàäèîòåõíè÷åñêèå öåïè è ñèãíàëû. Ì.: Âûñø. øê., 2000. Ñ. 298–299.

Ñïðàâî÷íûå äàííûå î äèîäå ñèãíàëüíîì òèïà 1N4148: Uîáð.ìàêñ = 75 B; Iîáð = 5 ìêÀ; Uïð = 0,6 B; Iïð = 10 ìÀ; tâîññò.Rîáð = = 4 íñ; C = 1,3 ïÔ.

56

Ëàáîðàòîðíàÿ ðàáîòà ¹ 9 ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈÅ ÀÍÀËÎÃÎ-ÖÈÔÐÎÂÎÃÎ ÏÐÅÎÁÐÀÇÎÂÀÍÈß ÑÈÃÍÀËÎÂ Öåëü ðàáîòû: èññëåäîâàíèå àíàëîãî-öèôðîâîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ ñèãíàëîâ. 1. ÎÏÈÑÀÍÈÅ ÑÕÅÌÛ

Ôóíêöèîíàëü íûé ãåíåðàòîð Ãåíåðàòîð ñòîõàñòè÷åñêîãî ñèãíàëà

ÀÖÏ ñ èñòî÷íèêàìè îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ

ÖÀÏ Îñöèëëîãðàô Ëîãè÷åñêèé àíàëèçàòîð

Ãåíåðàòîð èìïóëüñîâ ñèíõðîíèçàöèè

Ðèñ. 1. Ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà èññëåäîâàíèÿ ïðîöåññà àíàëîãî-öèôðîâîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ ñèãíàëîâ

Ôóíêöèîíàëüíûé ãåíåðàòîð – ñîçäàåò ãàðìîíè÷åñêèé ñèãíàë, à òàêæå ñèãíàëû òðåóãîëüíîé è ïðÿìîóãîëüíîé ôîðìû. Ãåíåðàòîð ñòîõàñòè÷åñêîãî ñèãíàëà – ñîçäàåò ñòîõàñòè÷åñêèé ñèãíàë. Îñíîâàí íà èñòî÷íèêå ïîëèíîìèàëüíîãî ñèãíàëà, â êîòîðîì ìîäåëèðóåòñÿ âçàèìîäåéñòâèå ÀÌ, ×Ì è ãàðìîíè÷åñêîãî êîëåáàíèé. Ãåíåðàòîð èìïóëüñîâ ñèíõðîíèçàöèè – ñîçäàåò èìïóëüñû ñèíõðîíèçàöèè äëÿ óïðàâëåíèÿ ÀÖÏ. ÀÖÏ (àíàëîãî-öèôðîâîé ïðåîáðàçîâàòåëü) – ïðèìåíÿåòñÿ 8-ðàçðÿäíûé àíàëîãî-öèôðîâîãî ïðåîáðàçîâàòåëü ïðîãðàììû Multisim. ÖÀÏ (öèôðî-àíàëîãîâûé ïðåîáðàçîâàòåëü) – ïðèìåíÿåòñÿ 8-ðàçðÿäíûé öèôðî-àíàëîãîâûé ïðåîáðàçîâàòåëü ïðîãðàììû Multisim. Ëîãè÷åñêèé àíàëèçàòîð – ïðèìåíÿåòñÿ âèðòóàëüíûé 8-ðàçðÿäíûé ëîãè÷åñêèé àíàëèçàòîð. Îñöèëëîãðàô – ïðèìåíÿåòñÿ âèðòóàëüíûé äâóõëó÷åâîé îñöèëëîãðàô.  äàííîé ðàáîòå ðåêîìåíäóåòñÿ óñòàíàâëèâàòü ïàðàìåòðû ðàçâåðòêè è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ òàê, ÷òîáû íà åãî ýêðàíå ðåãèñòðèðîâàëîñü îò 1 äî 2 ïåðèîäîâ ñèãíàëà áåç îãðàíè÷åíèÿ ïî àìïëèòóäå. 57

2. ÌÅÒÎÄÈ×ÅÑÊÈÅ ÓÊÀÇÀÍÈß

1. Ïåðåä âûïîëíåíèåì ðàáîòû ïîäãîòîâèòü ïðîåêò îò÷åòà î ëàáîðàòîðíîé ðàáîòå, âêëþ÷àþùèé â ñåáÿ: – òèòóëüíûé ëèñò ñ óêàçàíèåì íàèìåíîâàíèÿ ðàáîòû, íîìåð âàðèàíòà çàäàíèÿ, Ô.È.Î. ñòóäåíòà, íîìåð ãðóïïû è äàòû âûïîëíåíèÿ ðàáîòû; – ëèñòû äëÿ êîïèðîâàíèÿ èçìåðèòåëüíûõ ñõåì, ðåãèñòðàöèè ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèé, ðàñ÷åòíûõ äàííûõ è âûâîäîâ. Âàðèàíò çàäàíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ ïðåïîäàâàòåëåì. Ïðè ïîäãîòîâêå ïðîåêòà îò÷åòà èñïîëüçîâàòü ôîðìó èç ôàéëà otchet-.doc. 2.  ïðîãðàììå Multisim ñîçäàòü ìîäåëü äëÿ èññëåäîâàíèÿ àíàëîãîöèôðîâîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ ñèãíàëîâ, ñîîòâåòñòâèè ñ ïðèíöèïèàëüíîé ýëåêòðè÷åñêîé ñõåìîé, ïðèâåäåííîé íà ðèñ. 2. 3. Óñòàíîâèòü âåëè÷èíó Voltage èñòî÷íèêîâ îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ V1, V2, ðàâíîé 3 Â. 4. Óñòàíîâèòü ïàðàìåòðû ãåíåðàòîðà èìïóëüñîâ ñèíõðîíèçàöèè V3 â ñîîòâåòñòâèè ñ âàðèàíòîì çàäàíèÿ, óêàçàííûì ïðåïîäàâàòåëåì òàáë. 1. Òàáëèöà 1 Âàðèàíòû çàäàíèÿ ïàðàìåòðîâ ãåíåðàòîðà èìïóëüñîâ ñèíõðîíèçàöèè V3 Íîìåð âàðèàíòà

×àñòîòà (Frequency), êÃö

Ñêâàæíîñòü (Duty Cycle), %

Àìïëèòóäà (Amplitude), Â

1

8

20

5

2

7

25

5

3

9

15

5

4

10

30

5

5

8

10

5

6

7

10

5

7

9

20

5

8

10

25

5

9

8

30

5

10

7

15

5

5. Óñòàíîâèòü ÷àñòîòó ôóíêöèîíàëüíîãî ãåíåðàòîðà XFG1 ðàâíîé 1000 Ãö, à àìïëèòóäó 2  â ðåæèìå ãàðìîíè÷åñêîãî ñèãíàëà. 6. Óñòàíîâèòü ñëåäóþùèå ïàðàìåòðû èñòî÷íèêà V4 ÀÌ-ñèãíàëîâ: – àìïëèòóäà VC = 0,5 Â; – íåñóùàÿ ÷àñòîòà FC = 950 Ãö; – ÷àñòîòà ìîäóëÿöèè FM = 95 Ãö. 58

59

U2

POLY U1

EOC

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

U3 V6 1 1V 1000Hz 0Deg

A3

ADC

SOC OE

V5 5V 1000Hz 100Hz

FM

A1

VREF+ VREF–

VIN

V4 1V 1000Hz 100Hz AM

1000Hz 5V

V3

12V

12V V2

Key = Space V1

J1

A2 VDAC

D0D1 D2 D3 D4D5 D6D7 + VDAC –

A

B

XSC1 G T

F C Q T

1

XLA1

Ðèñ. 2. Ïðèíöèïèàëüíàÿ ýëåêòðè÷åñêàÿ ñõåìà èññëåäîâàíèÿ àíàëîãî-öèôðîâîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ ñèãíàëîâ

XFG1

7. Óñòàíîâèòü ñëåäóþùèå ïàðàìåòðû èñòî÷íèêà V5 ×Ì-ñèãíàëîâ: – àìïëèòóäà Voltage Amplitude = 0,5 Â; – íåñóùàÿ ÷àñòîòà Carrier Frequency = 1100 Ãö; – ÷àñòîòà äåâèàöèè Signal Frequency = 110 Ãö. 8. Óñòàíîâèòü ñëåäóþùèå ïàðàìåòðû èñòî÷íèêà ãàðìîíè÷åñêèõ ñèãíàëîâ V6: – àìïëèòóäà Voltage Amplitude = 0,5 Â; – ÷àñòîòà Frequency = 1050 Ãö; – ôàçîâûé ñäâèã Phase = 45°. 9. Óñòàíîâèòü êîýôôèöèåíòû ïîëèíîìèàëüíîãî A3 èñòî÷íèêà F = = 1, G = 1, I = 1. 10. Ïðåäñòàâèòü ñîáðàííóþ ìîäåëü ëàáîðàíòó èëè ïðåïîäàâàòåëþ äëÿ ïðîâåðêè. 11. Íàæàòèåì ïðàâîé êíîïêè ìûøè íà ÷åðíîì ïîëå ìîäåëè âûçâàòü ñîîòâåòñòâóþùóþ âêëàäêó è óñòàíîâèòü öâåò âñåõ êîìïîíåíòîâ ìîäåëè – êðàñíûé. Êîïèðîâàòü ïðèíöèïèàëüíóþ ýëåêòðè÷åñêóþ ñõåìó ìîäåëè â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. Èçó÷åíèå àíàëîãî-öèôðîâîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ ãàðìîíè÷åñêîãî ñèãíàëà 12. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ñèãíàëû íà âõîäàõ îñöèëëîãðàôà À è (â ðåæèìå DC), óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàçâåðòêè (Timebase) è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ (Scale),à òàêæå íà âõîäàõ ëîãè÷åñêîãî àíàëèçàòîðà. 13. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 14. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå îñöèëëîãðàìì â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. Ðàñïîëîæèòü îêíî ãðàôèêà â íèæíåì ëåâîì óãëó ìîíèòîðà òàêèì îáðàçîì,÷òîáû èçîáðàæåíèå ñõåìû ìîäåëè áûëî äîñòóïíî. 15. Êîïèðîâàòü ãðàôèêè â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. Èçó÷åíèå ïðîöåññà äèñêðåòèçàöèè ñèãíàëà òðåóãîëüíîé ôîðìû 16.Óñòàíîâèòü ôóíêöèîíàëüíûé ãåíåðàòîð XFG1 â ðåæèì ñèãíàëà òðåóãîëüíîé ôîðìû. 17. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ñèãíàëû íà âõîäàõ À è  îñöèëëîãðàôà (â ðåæèìå DC), óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàçâåðòêè (Timebase) è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ (Scale),à òàêæå íà âõîäàõ ëîãè÷åñêîãî àíàëèçàòîðà. 18. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 60

19. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå îñöèëëîãðàìì â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. 20. Êîïèðîâàòü ãðàôèêè â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. Èçó÷åíèå ïðîöåññà äèñêðåòèçàöèè ñèãíàëà ïðÿìîóãîëüíîé ôîðìû 21. Óñòàíîâèòü ãåíåðàòîð ôóíêöèîíàëüíûé XFG1 â ðåæèì ñèãíàëà ïðÿìîóãîëüíîé ôîðìû. 22. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ñèãíàëû íà âõîäàõ À è  îñöèëëîãðàôà (â ðåæèìå DC), óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàçâåðòêè (Timebase) è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ (Scale), à òàêæå íà âõîäàõ ëîãè÷åñêîãî àíàëèçàòîðà. 23. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 24. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå îñöèëëîãðàìì â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. 25. Êîïèðîâàòü ãðàôèêè â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. Èçó÷åíèå ïðîöåññà äèñêðåòèçàöèè ñòîõàñòè÷åñêîãî ñèãíàëà 26. Ïîäêëþ÷èòü ãåíåðàòîð ñòîõàñòè÷åñêîãî ñèãíàëà íàæàòèåì êëàâèøè Space íà êëàâèàòóðå êîìïüþòåðà. 27. Âêëþ÷èòü ìîäåëü è íàáëþäàòü ñèãíàëû íà âõîäàõ À è  îñöèëëîãðàôà 1, à òàêæå íà âõîäå À îñöèëëîãðàôà 2 (â ðåæèìå DC), óñòàíîâèâ íåîáõîäèìûå çíà÷åíèÿ äëèòåëüíîñòè ðàçâåðòêè (Timebase) è äåëèòåëåé íàïðÿæåíèÿ (Scale). Âðåìÿ íàáëþäåíèÿ äîëæíî ñîñòàâëÿòü íå ìåíåå 2 ìèíóò. 28. Âûêëþ÷èòü ìîäåëü íåçàäîëãî äî ìîìåíòà ïîëíîãî õîäà ëó÷à îñöèëëîãðàôà. 29. Âêëþ÷èòü òðàíñïîíèðîâàíèå îñöèëëîãðàìì â ãðàôèêè MathCad ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî íàæàòèÿ êíîïîê Transfer–Export Simulation Results to MathCad–Continue. 30. Êîïèðîâàòü ãðàôèêè â ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë îò÷åòà. 31. Ïðåäñòàâèòü ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé ïðåïîäàâàòåëþ äëÿ ïðîâåðêè. 32. Çàêðûòü îêíî ïðîãðàììû Multisim áåç ñîõðàíåíèÿ èçìåíåíèé â ôàéëå Circuit 1. 33. Èñïîëüçóÿ ïîëó÷åííûå äàííûå, ïîäãîòîâèòü îò÷åò â ðåäàêòîðå Word, âêëþ÷àþùèé â ñåáÿ: – òèòóëüíûé ëèñò; – öåëü ðàáîòû; – ïðèíöèïèàëüíóþ ýëåêòðè÷åñêóþ ñõåìó èññëåäîâàíèÿ àíàëîãî-öèôðîâîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ ñèãíàëîâ; 61

– ãðàôèêè îñöèëëîãðàìì; – ðàñ÷åòû ìàêñèìàëüíîãî ïåðèîäà äèñêðåòèçàöèè ∆t è îòíîñèòåëüíîé ïîãðåøíîñòè ïðåîáðàçîâàíèÿ δ äëÿ êîíêðåòíîãî âàðèàíòà çàäàíèÿ ïàðàìåòðîâ ãåíåðàòîðà èìïóëüñîâ ñèíõðîíèçàöèè V3; – âûâîäû. 34. Ñîõðàíèòü îò÷åò â ïåðñîíàëüíîé ïàïêå, ïðèìåíÿÿ èñêëþ÷èòåëüíî ïóòü Ôàéë (File)–Ñîõðàíèòü êàê (Save as). Èìÿ ñîõðàíÿåìîãî ôàéëà äîëæíî ñîäåðæàòü íîìåð âàðèàíòà çàäàíèÿ. Íàïðèìåð: otchet9-5. 35. Ïðåäñòàâèòü îò÷åò ê çàùèòå ïðåïîäàâàòåëþ. 3. ÊÎÍÒÐÎËÜÍÛÅ ÂÎÏÐÎÑÛ

1. Îïðåäåëåíèå àíàëîãî-öèôðîâîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ. 2. ×òî òàêîå øàã äèñêðåòèçàöèè? 3. Îïðåäåëåíèå ïðîöåññà êâàíòîâàíèÿ. 4. ×åì ðàçëè÷àþòñÿ ñëåäÿùèé è ïåðèîäè÷åñêèé ðåæèìû êâàíòîâàíèÿ? 5. Ïîÿñíèòå îòëè÷èÿ ïîñëåäîâàòåëüíûõ, ïàðàëëåëüíûõ è ïîñëåäîâàòåëüíî-ïàðàëëåëüíûõ ÀÖÏ. 6. Îñíîâíûå õàðàêòåðèñòèêè ÀÖÏ. 7. Ïðèíöèï äåéñòâèÿ ÀÖÏ ïðÿìîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ, â êàêèõ óñòðîéñòâàõ åãî öåëåñîîáðàçíî èñïîëüçîâàòü. 8. Ïðèíöèï äåéñòâèÿ èíòåãðàëüíîãî òàéìåðà. 9. Ïðèíöèï äåéñòâèÿ ÀÖÏ ñ îïîðíûìè èñòî÷íèêàìè òîêà. Ðåêîìåíäóåìàÿ ëèòåðàòóðà 1. Êàðëàùóê Â. È. Ýëåêòðîííàÿ ëàáîðàòîðèÿ íà IBM PC.Ïðîãðàììà Electronics Workbench è åå ïðèìåíåíèå. Ì.: Ñîëîí-Ð, 2003. Ñ. 375–386, 678–683. 2. Óéàíäåð Ñ. Ñïðàâî÷íèê ïî òåõíîëîãèÿì è ñðåäñòâàì ñâÿçè. Ì.: Ìèð, 2000. Ñ. 191–197.

62

Ñîäåðæàíèå Ïîðÿäîê ðàáîòû â ëàáîðàòîðèè ............................................... Ëàáîðàòîðíàÿ ðàáîòà ¹ 1 ...................................................... Èññëåäîâàíèå ïðîöåññà äèñêðåòèçàöèè è êâàíòîâàíèÿ ñèãíàëîâ ..................................................................... Ëàáîðàòîðíàÿ ðàáîòà ¹ 2 ...................................................... Èññëåäîâàíèå ñèãíàëîâ è èõ ñïåêòðîâ ............................... Ëàáîðàòîðíàÿ ðàáîòà ¹ 3 ...................................................... Èññëåäîâàíèå ñòàöèîíàðíûõ ñëó÷àéíûõ ïðîöåññîâ ............. Ëàáîðàòîðíàÿ ðàáîòà ¹ 4 ...................................................... Èññëåäîâàíèå óñèëèòåëÿ ñèãíàëîâ â ëèíåéíîì è íåëèíåéíîì ðåæèìàõ .................................................. Ëàáîðàòîðíàÿ ðàáîòà ¹ 5 ...................................................... Èññëåäîâàíèå àìïëèòóäíîãî ìîäóëÿòîðà .......................... Ëàáîðàòîðíàÿ ðàáîòà ¹ 6 ...................................................... Èññëåäîâàíèå àìïëèòóäíîãî äåòåêòîðà ............................. Ëàáîðàòîðíàÿ ðàáîòà ¹ 7 ...................................................... Èññëåäîâàíèå ÷àñòîòíîãî äåòåêòîðà ................................. Ëàáîðàòîðíàÿ ðàáîòà ¹ 8 ...................................................... Èññëåäîâàíèå ôàçîâîãî äåòåêòîðà .................................... Ëàáîðàòîðíàÿ ðàáîòà ¹ 9 ...................................................... Èññëåäîâàíèå àíàëîãî-öèôðîâîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ ñèãíàëîâ .

3 5 5 12 12 20 20 28 28 35 35 41 41 46 46 52 52 57 57

63