ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

Работа выполняется в дисплейном классе с использованием специализированного пакета программ для моделирования электронных схем, например, Micro – Cap V.

Чтобы выполнить схему в пакете Micro-Cap V надо ввести компоненты и сделать соответствующие соединения между ними. Компоненты можно брать с инструментальной панели или из специального окна, включить которое командой меню Options – Component Palettes, в любом случае все компоненты можно найти также и в меню. Так, например, компоненты резистор, индуктивность, емкость, диод и стабилитрон находятся в пункте меню Component-Analog Primitives – Passive Components. А транзисторы и операционные усилители –Component-Analog Primitives – Active Devices.Разнообразные источники находятся в Component-Analog Primitives – Waveform Sources. Обязательным элементом схемы является компонент «земля», который может быть найден в пункте меню Component - Analog Primitives – Connectors – Ground.

Соединения между элементами в схеме вводятся с помощью инструмента Wire Mode, который может быть включен через меню Options – Mode. Отредактировать компоненты можно с помощью Select Mode, находящегося в пункте меню Options – Mode.

Для диодов, транзисторов, источников питания и некоторых других компонентов необходимо заполнить поле MODEL – (выбрать модель источника из имеющихся в окне, если таковых нет, нажать на кнопку Models).

Для отображения номеров узлов следует включить режим Node Numbers, который может быть найден в пункте меню Options – View. Для проведения анализа необходимо выбрать пункт меню Analysis – Transient. В открывшемся диалоговом окне необходимо заполнить следующие поля: Time Range – время анализа, Maximum Time Step – максимальный шаг по времени (если стоит значение 0, то программа выбирает его сама, но не всегда удачно, поэтому его значение необходимо подбирать: при очень маленьких значениях этого параметра время, затрачиваемое компьютером на анализ существенно возрастает). В поле Auto Scale Range поставить галочку - программа будет автоматически выбирать масштаб координатных осей, в поле Р строки поставить цифру, соответствующую номеру графика, на котором будет построена функция, в поле Х Expression поставить условное обозначение независимой переменной (Т – время, F – частота), в поле Y Expression поставить интересующую функцию, например, v(1) – напряжение в узле 1 по отношению к «земле», v(2,3) – напряжение между узлами 2 и 3, I(R1) – ток через элемент R1). Далее необходимо запустить анализ, нажав кнопку Run.

 

3.1. Описание схемы фазового модулятора цифровых сообщений.

Модуляция в выбранной схеме (см. рис. 9) осуществляется с помощью двух электронных ключей, в качестве которых используются операционные усилители (ОУ1 и ОУ2). На первый вход обоих ОУ подается сигнал несущих колебаний с одной и той же частотой f₁, но с разными начальными фазами, а на другой – цифровой с частотой Ω. Ключи открываются попеременно, что достигается с помощью третьего операционного усилителя (ОУ3), поворачивающего фазу модулирующего сигнала на 180⁰.

 

Рис. 9. Фазовый модулятор цифровых сообщений.

 

где: G1 – источник постоянного напряжения 50 В; G2 – генератор несущих колебаний с частотой 120 кГц, 8 В; G3 - генератор импульсного сигнала с частотой 20 кГц; ОУ1, ОУ2 (LF400C), ОУ3 (LF356А); С1 = 1 мкФ, R1 = 5 кОм, R3 = 1 – 5 кОм, R4 = R5 = 1кОм, R2 = 90; T1 – трансформатор (0.065, 0.008, 0.45).

 

3.2. Выполнение лабораторной работы.

3.2.1. Собрать схему фазового модулятора цифровых сообщений (рис. 9).

3.2.2. Выставить для генератора G3 - 20 кГц, 5 В; генератора G2 - 120 кГц. G1 – источник постоянного напряжения 50 В. Меняя значение сопротивления R3 в заданных пределах, получить нужную форму осциллограммы выходного сигнала;

3.2.3. Плавно изменять амплитуду на генераторе G2 от 5 до 15 В с шагом 1 В. Зарисовать полученные графики при изменении амплитуды генератора G2 на каждые 1 В и установить влияние напряжения с генератора G2 на итоговые осциллограммы.

3.2.4. Зафиксировать частоту генератора G3 равной 20 кГц. Плавно изменять частоту генератора G2 в пределах от 50 кГц до 150 кГц через 20 кГц (напряжение на генераторе - 8 В), зарисовать полученные графики и установить влияние частоты генератора G2 на итоговые осциллограммы.

3.2.5. Зафиксировать частоту генератора G2 равной 120 кГц. Плавно изменять период сигнала генератора G3 в пределах от 10 мкс до 50 мкс через 10 мкс, зарисовать полученные графики и установить влияние периода сигнала (а, следовательно, и частоты) генератора G3 на итоговые осциллограммы.

3.2.6. С помощью анализатора спектра (TRANSIENT ANALYSIS – функция FFT) установить для каждого случая из п. 3.2.5 ширину спектра сигнала и построить график зависимости Δω_д = f (Ω), где Δω_д – девиация частоты, Ω – частота модулирующего сигнала. В режиме AC ANALYSIS для каждого случая из п. 3.2.5. определить сдвиг фаз между несущим и модулированным сигналом, построить график зависимости Δφ_д = f (Ω), где Δφ_д – девиация фазы.