double arrow

Цифровой пассивный ССЧ с потоками двухуровневых импульсов

1

Цели работы

1. Изучение функциональных схем и принципов работы пассивных цифровых синтезаторов частоты.

2. Исследование влияния закона распределения импульсов на периоде выходного колебания декадного синтезатора на уровень побочных спектральных составляющих.

3. Исследование нестабильности частоты двухуровневого декадного синтезатора.

 

4. Исследование влияния числа уровней квантования фазы и дискретов амплитуды на нестабильность частоты многоуровневого пассивного цифрового синтезатора.

5. Исследование зависимости относительного уровня субгармонических составляющих в выходном сигнале синтезатора от его рабочей частоты.

Часть 1. Исследование цифрового пассивного ССЧ с потоками

двухуровневых импульсов.

 

Цифровой пассивный ССЧ с потоками двухуровневых импульсов

 

Функциональная схема цифрового двухуровневого пассивного синтезатора приведена на лицевой панели стенда. Исследуемый синтезатор выполнен по декадному принципу и содержит:

- опорный кварцевый генератор (ОКГ), выдающий сигнал типа "меандр"частотой fокг= 1 МГц;

- делитель частоты на десять Д1, выходной сигнал которого преlставляет собой поток импульсов длительностью 0.5 мкс;

- два управляемых коммутатора К1 и К2. Управление коммутаторами осуществляется кнопками СТАРШАЯ ДЕКАДА и МЛАДШАЯ ДЕКАДА;

- схему ИЛИ, складывающую два потока импульсов, поступающих с выходов К1 и К2;

- выходной делитель частоты на десять Д2, осуществляющий формирование сигнала типа меандр из выходного потока импульсов.

В установке предусмотрена возможность подключения внешних измерительных приборов к выходу схемы ИЛИ и к выходу ССЧ.

Средняя частота колебаний на выходе синтезатора в килогерцах определяется соотношением: fвых = (10Nсд + Nмд) кГц (здесь, как и в дальнейшем, Nсд и Nмд- число включенных кнопок в старшей и младшей декадах соответственно) и может изменяться в пределах от 1 до 99 кГц с шагом сетки 1 кГц.

Пункт1.2

 

 

 

Частота 30кГц.

Частота 20кГц.

 

Частота 25кГц.

 

Частота29кГц.

Вывод:

Пункт1.3

Тmin=30,00165кГц; Тmax=30,00171кГц; Тср=30кГц.

∆Т=Тmax-Tmin=30.00171-30.00165=0.00006кГц.

Dmax≤20lg(∆T/Tср)≤20lg(30/0.00006)=113.9794.

Пункт1.5

а)импульсы в старшей и младшей декадах расположены наихудшим образом

Тmin=33,00188кГц; Тmax=33,00194кГц; Тср=33кГц.

∆Т=Тmax-Tmin=33,00194-33,00188=0.00006кГц.

Dmax≤20lg(∆T/Tср)≤20lg(33/0.00006)=114,8072.

 

б) импульсы в младшей декаде расположены наихудшим образом, в старшей - наилучшим образом

Тmin=33,00184кГц; Тmax=33,00195кГц; Тср=33кГц.

∆Т=Тmax-Tmin=33,00195-33,00184=0.00011кГц.

Dmax≤20lg(∆T/Tср)≤20lg(33/0.00011)=109,5424.

в)импульсы в младшей декаде расположены наилучшим образом, в старшей - наихудшим образом

Тmin=33,00186кГц; Тmax=33,00194кГц; Тср=33кГц.

∆Т=Тmax-Tmin=33,00194-33,00186=0.00008кГц.

Dmax≤20lg(∆T/Tср)≤20lg(33/0.00008)=112,3085.

г)импульсы в старшей и младшей декадах расположены наилучшим образом

Тmin=33,00185кГц; Тmax=33,00194кГц; Тср=33кГц.

∆Т=Тmax-Tmin=33,00194-33,00185=0.00009кГц.

Dmax≤20lg(∆T/Tср)≤20lg(33/0.00009)=111,2854.

 

Пункт1.6

F, кГц Тmax Tmin ∆T Dmax
  91,7 89,7   23,4
  48,7 46,7   23,4
  33,2 31,2   23,4
  25,3 23,3   23,4
  19,5 19,4 0,1 49,4
  17,4 15,5 1,9 23,8
  13,7 13,5 0,2 43,4
  11,6 11,5 0,1 49,4
  9,7 9,6 0,2 43,4

 

 

Часть 2. Исследование пассивного цифрового ССЧ с потоками многоуровневых импульсов.

Цифровой пассивный ССЧ с потоками многоуровневых импульсов

 

Функциональная схема цифрового многоуровневого синтезатора приведена на лицевой панели лабораторного стенда и содержит:

- ОКГ, частота выходных колебаний которого fт = 512 кГц;

- устройство вычисления фазы, определяющее полную текущую фазу выходного колебания: φ(i) = (2πifвых)/ fT, где fвых= Nчрfш- частота выходных колебаний; fш= 1 кГц; i - номер пришедшего тактового импульса, Nчp -

число, хранящееся в частотном регистре и определяющее частоту выходных колебаний. Nчр устанавливается кнопками УСТАНОВКА ЧАСТОТЫ и

отображается на встроенном светодиодном индикаторе. Устройство вычисления фазы построено на основе каскадного соединения 12-разрядных двоичного сумматора и регистра и 8-разрядного коммутатора, позволяющего изменять число уровней квантования фазы Nдф в интервале 2...512;

 

- устройство вычисления амплитуды, осуществляющее вычисление мгновенного значения sin(φ(i)) и преобразование полученного двоичного числа в напряжение на выходе синтезатора. Оно состоит из каскадно-соединенных микросхем памяти и ЦАП, число разрядов преобразования которого может принимать значения в интервале 1...8, а число дискрет амплитуды при этом изменяется от 2 до 256;

- ФНЧ, осуществляющий фильтрацию колебаний с частотами более 100 кГц. Синтезатор позволяет сформировать дискретную сетку частот в диапазоне от 1 до 99 кГц с шагом сетки 1 кГц.

Помимо исследуемых ССЧ в состав лабораторного стенда включен универсальный мультиметр, предназначенный для измерения периода и частоты формируемых колебаний. Измерение частоты генерируемых колебаний может производиться при различных временах усреднения (накопления) τ = Тн, составляющих 1, 10, 100 мс, 1 и 10 с, а измерения периода - при числе периодов накопления N, равном 1, 10, 100 и 1000.

Измеренные мультиметром данные выводятся на жидкокристаллический дисплей, расположенный на лицевой панели макета. "Перелистывание" страниц дисплея осуществляется кнопками<< и >>. Запуск частотомера осуществляется кнопкой Т.

Наблюдение осциллограмм и спектрограмм осуществляется с помощью внешних двухлучевого осциллографа с возможностью дополнительной внешней синхронизации и анализатора спектра (лабораторная работа может быть выполнена при отсутствии анализатора спектра).

Пункт2.2

Амплитуда=2 фаза=2

Амплитуда=4 фаза=4

Амплитуда=16 фаза=16

Амплитуда=256 фаза=512

 

Вывод:

Пункт2.3

Nдф Tmax Tmin ∆T Dmax
  11.6 9.6   13.98
  11.6 9.6   13.98
  11.6 9.6   13.98
  11.6 9.6   13.98
  11.6 9.6   13.98
  11.6 9.6   13.98
  11.6 9.6   13.98
  11.6 9.6   13.98
  11.6 9.6   13.98

 

Пункт2.4

Nда Tmax Tmin ∆T Dmax
  90,0080 90,0028 0,0052 84,7648
  90,0126 90,0025 0,0101 78,9984
  90,0531 90,0025 0,0506 65,0018
  90,0096 90,0025 0,0071 82,0597
  90,0064 90,0035 0,0029 89,8369
  90,0071 90,0045 0,0026 90,7854
  90,076 90,002 0,074 61,7002

 

Nда=4

Nда=256

 

 

Пункт2.5

Nда=Nдф Tmax Tmin ∆T Dmax
  90.0131 90.0028 0.0103 78.8281
  90.0141 90.0018 0.0123 77.2867
  90.0101 90.0044 0.0057 83.9674
  90.0131 90.0021 0.011 78.257
  90.0116 90.0051 0.0065 82.8266
  90.0068 90.0016 0.0052 84.7648
  90.0093 90.0029 0.0064 82.9613

 

 

 

При Nда=Nдф=4.

 

 

При Nда=Nдф=256.

 

Пункт2.6

f Tmax Tmin ∆T Dmax
  11.0024 10.9993 0.0031 84.3242
  21.0021 20.9998 0.0023 86.9168
  31.0043 30.9928 0.0115 72.9374
  41.0043 41.0000 0.0043 81.482
  51.0078 51.0021 0.0057 79.0339
  61.0122 60.9994 0.0128 72.0072
  71.0101 71.0036 0.0065 77.8931
  81.0103 81.0026 0.0077 76.4215
  91.0095 91.0000 0.0095 74.5969

 

 

 

Министерство образования и науки РФ

 

Тамбовский государственный технический университет

 

Кафедра: "Радиотехника"

 

 
 



Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  


1

Сейчас читают про: