Учебно-методическое пособие г. Ахтубинск 2008 б- удк 621. 396 001. 24 (075) московский авиационный институт (государственный технический университет) Быков А.




Скачать 16,91 Kb.
НазваниеУчебно-методическое пособие г. Ахтубинск 2008 б- удк 621. 396 001. 24 (075) московский авиационный институт (государственный технический университет) Быков А.
страница6/6
Дата04.02.2016
Размер16,91 Kb.
ТипУчебно-методическое пособие
1   2   3   4   5   6

Контрольные вопросы


  1. Параметры идеального операционного усилителя;

  2. Операционный усилитель в инверсном включении;

  3. Операционный усилитель в прямом включении;

  4. Расчет номиналов схемы суммирующего усилителя;

  5. Моделирование схемы в программе EWB.



Лабораторная работа № 6


Моделирование амплитудного детектора


Цель работы: моделирование радиозвеньев на биполярных транзисторах в среде EWB.


Основные теоретические сведения

Амплитудное детектирование производится путем нелинейного преобразования амплитудно-модулированного сигнала. В данной работе моделируется активный амплитудный детектор (рис. 6.1), состоящий из резонансного усилителя, собранного на биполярном транзисторе Q1 по схеме с общим эмиттером, собственно детектора на диоде D1 и фильтра нижних частот.


Рис. 6.1. Схема амплитудного детектора



На транзисторе Q1 собран усилительный каскад. Нагрузкой каскада служит колебательный контур L1, C2, резонансная частота которого соответствует несущей частоте амплитудно-модулированного колебания. АМ-сигнал формируется генератором V2. Частотные параметры выбираются в соответствии с табл. 6.1. Амплитуда колебаний устанавливается 0,1 В, индекс модуляции 1. Усилительный каскад собран по схеме с общим эмиттером. Сопротивления R1, R2 составляют базовый делитель и задают рабочую точку транзистора совместно с эмиттерным сопротивлением R4. Сопротивление R4 образует отрицательную обратную связь, которая с одной стороны стабилизирует рабочую точку, с другой стороны, уменьшает коэффициент усиления. С целью устранения влияния отрицательной обратной связи на коэффициент усиления каскада сопротивление R4 зашунтировано емкостью С4. Коллекторное сопротивление R3 предназначено для уменьшения добротности колебательного контура. Чрезмерно высокая добротность контура уменьшает индекс модуляции. Емкости С1, С3 разделительные, предназначены для фильтрации постоянной составляющей. Положительная полуволна АМ-сигнала шунтируется диодом D1, отрицательная выделяется на сопротивлении R5. Фильтр нижних частот С5, R6 отфильтровывает высокочастотную составляющую детектора и выделяет информационный сигнал.


Методические рекомендации


При выполнении работы производится расчет колебательного контура по формуле , где = 2fн, fннесущая частота. Следует также рассчитать параметры ФНЧ из условия  = 15 fн,  = RС – постоянная времени фильтра. При расчетах следует задать номинал одного из компонентов, входящих в устройство. Компоненты, входящие в схему, выбираются из библиотеки EWB. Моделирование рекомендуется проводить при включении в схему осциллографа. При этом автоматически включается режим анализа переходных процессов Transient analysis. Перед началом исследования схемы осциллограф следует подключить к входному генератору АМ-сигнала с целью настройки периода развертки. Переключая вход осциллографа от одного звена к другому, производится последовательная настройка каскадов с целью получения оптимального сигнала на выходе. При этом рекомендуется осуществлять изменение сопротивлений R1-R4, емкостей С1, С2, С4.


Порядок выполнения работы:

  1. Рассчитать параметры контура и ФНЧ в соответствии с исходными данными (табл.6.1). Для расчета следует выбрать разумное значение индуктивности (несколько мГн или мкГн) и рассчитать значение емкости по формуле:

.

  1. Собрать схему моделирования.

  2. Путем подбора компонентов схемы добиться максимальной амплитуды и оптимальной формы выходного сигнала.

Исходные данные для выполнения работы

Варианты исходных данных:

Таблица 6.1

№ вар

1

2

3

4

5

6

7

8

9

fмод кГц

10

15

20

30

50

80

90

100

120

fн МГц

1

2

3

4

5

6

7

8

9




№ вар

10

11

12

13

14

15

16

17

18

fмод кГц

150

200

250

300

350

400

450

500

550

fн МГц

10

11

12

13

14

15

16

17

18




№ вар

19

20

fмод кГц

600

650

fн МГц

19

20


Требования к отчету


Отчет о работе должен содержать:

  1. Исходные данные в соответствии с заданным вариантом.

  2. Результаты расчета колебательного контура и ФНЧ.

  3. Схему моделируемого устройства.

  4. Результаты моделирования.


Контрольные вопросы


  1. Принцип амплитудного детектирования сигналов.

  2. Состав и назначение элементов моделируемой схемы.

  3. Расчет основных параметров схемы.



Лабораторная работа № 7


Моделирование частотного детектора


Цель работы: моделирование радиоустройств в среде EWB с использованием функциональных звеньев.


Основные теоретические сведения


В данной работе моделируется тракт обработки сигнала, включающий преобразователь частоты (ПЧ), усилитель промежуточной частоты (УПЧ), частотный детектор (ЧД) и фильтр нижних частот (ФНЧ).

Преобразователь частоты выполнен на основе умножителя, на один вход которого подается частотно-модулированный сигнал Х(t), на другой – напряжение гетеродина Y(t). Работа преобразователя основана на выделении разностной частоты, образующейся в результате перемножения исходного сигнала с гетеродинным.

Частотно-модулированный сигнал моделируется генератором частотно-модулированного сигнала FM, входящего в библиотеку источников сигналов Sources. Здесь задаются параметры:

Peak amplitude (VA) – амплитуда сигнала;

Carrier frequency (FC) – несущая частота;

Modulation index (M) – индекс модуляции;

Modulation frequency (MF) – частота модуляции.

Частотная модуляция изменяет несущую частоту колебания, не меняя при этом ее амплитуды. При этом девиация частоты (т.е. отклонение несущей частоты от номинала) пропорциональна амплитуде, а не частоте модулирующего сигнала. Индекс модуляции М определяется как отношение девиации к частоте модулирующего сигнала M=fd/fm или d/m. Максимальная девиация частоты ограничивается необходимостью ограничить спектр ЧМ-сигнала. При небольших значениях индекса модуляции спектр ЧМ-сигнала аналогичен спектру амплитудно-модулированного сигнала и содержит несущую частоту и две боковые полосы. При увеличении индекса модуляции появляется совокупность боковых частот, отстоящих друг от друга на величину частоты модулирующего сигнала. Число полос пропорционально индексу модуляции, и их амплитуда уменьшается по мере удаления от несущей.

Боковые полосы возникают по обеим сторонам несущей и представлены следующим образом:

Боковая полоса 1-го порядка fб1 = fн fm;

Боковая полоса 2-го порядка fб2 = fн 2fm и т.д.

Количество полос, не превышающих по амплитуде 10% от несущей составляет М+1.

Представим информационный ЧМ-сигнал в виде

X(t) = Xmcos(н + Mm(t)),

Где (t) – нормированный информационный параметр, т.е. модулирующая функция, значение которой лежит в пределах (-1…1).

Гетеродинный сигнал представляет собой гармоническое колебание с циклической частотой = н - пр:

Y(t) = Ymcos t.

После перемножения получим в соответствии с формулами тригонометрии

Z(t) = 0,5YmXm[cos(н+ Mm(t) - )+ cos(н+ Mm(t) + )].

То есть в результате нелинейного преобразования (умножения) образуются суммарная и разностная частоты между несущей и гетеродинной. Основное назначение преобразователя частоты – понижение частоты информационного сигнала до значения, удобного для обработки. Поэтому с помощью полосового фильтра выделяется разностная частота (н+ Mm(t) - ).

В качестве полосового фильтра используется последовательный колебательный контур, настроенный на промежуточную частоту. Сопротивление контура R ограничивает его добротность, предотвращая уменьшение индекса модуляции.

При преобразовании частоты спектр ЧМ-сигнала целиком переносится в область более низких частот, при этом его ширина и форма не изменяются. Однако, при прохождении ЧМ-сигнала через избирательную цепь (полосовой фильтр) возникает паразитная амплитудная модуляция, которая устраняется двусторонним ограничителем. С помощью полосового фильтра, усилителя К и ограничителя моделируется усилитель промежуточной частоты.


Рис.7.1. Модель синхронного частотного детектора

Моделируемый частотный детектор относится к классу синхронных детекторов и основан на перемножении сигнала промежуточной частоты, имеющего частотную модуляцию с опорным сигналом, представляющим собой гармоническое колебание промежуточной частоты. В результате перемножения формируется спектр, примыкающий к нулевой частоте и содержащий частоту модулирующего сигнала. Информационный процесс выделяется с помощью двухзвенного ФНЧ в виде R-С цепей. Схема моделируемого устройства представлена на рис. 7.1.


Порядок выполнения работы:


  1. Рассчитать параметры контура и ФНЧ в соответствии с исходными данными (табл.7.1). Для расчета контура следует выбрать разумное значение индуктивности (несколько мГн или мкГн) и рассчитать значение емкости по формуле: .

  2. Рассчитать частоту гетеродина из условия fг = fнfпр. Амплитуды сигналов задать U = 1 В.

  3. Собрать схему моделирования. Задать частоту опорного генератора fоп = fпр , амплитуда 10 В, начальная фаза 900.

  4. Коэффициент усиления УПЧ К подобрать из расчета обеспечения амплитуды сигнала на его выходе Uпч  10 В. Уровень ограничения ограничителя установить 10 В.

  5. Путем подбора компонентов схемы добиться максимальной амплитуды и оптимальной формы выходного сигнала.

Отчет о работе должен содержать:

  1. Исходные данные в соответствии с заданным вариантом.

  2. Результаты расчета колебательного контура и ФНЧ.

  3. Схему моделируемого устройства.

  4. Результаты моделирования.

Исходные данные для выполнения работы

Варианты выполнения работы:

№ вар

1

2

3

4

5

6

7

8

9

fн МГц

1

2

3

4

5

6

7

8

9

fмод кГц

10

12

15

20

25

30

35

40

50

fпр, кГц

100

200

300

400

500

600

700

800

900




№ вар

10

11

12

13

14

15

16

fн МГц

10

11

12

13

14

15

16

fмод кГц

100

110

120

150

160

180

200

fпр, кГц

1000

1100

1200

1500

1600

1800

2000




№ вар

17

18

19

20

fн МГц

17

18

19

20

fмод кГц

220

250

300

500

fпр, кГц

2200

2500

3000

5000


Требования к отчету


Отчет о работе должен содержать:

- схему моделируемого устройства;

- расчет основных параметров схемы;

- результаты моделирования.


Контрольные вопросы


  1. Принцип работы преобразователя частоты.

  2. Форма и спектр частотно-модулированного сигнала.

  3. Расчет основных параметров схемы.

  4. Принцип работы синхронного детектора.

  5. Состав и назначение элементов моделируемой схемы.



Лабораторная работа № 8


Моделирование кодека Грея


Цель работы: Моделирование цифровых устройств в среде EWB


Основные теоретические сведения


Код Грея применяется для передачи цифровой информации в телекоммуникационных и информационных системах. Его называют рефлексным (или зеркальным) кодом. Если расположить кодовые комбинации в порядке возрастания, то можно провести несколько осей симметрии, относительно которых будет зеркальное отражение значений. Значения кодовых комбинаций для четырехразрядного кода представлены в табл.8.1. Здесь единицы помечены заштрихованными областями.

Таблица 8.1.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

































































































































































































Код Грея обладает следующими свойствами:

  1. Каждая последующая комбинация отличается от предыдущей в одной позиции.

  2. Сбой в старшем разряде приводит к той же ошибке, что и сбой в младшем.

  3. Смена значений элементов в каждом разряде (0 на 1 или 1 на 0) происходит вдвое реже, чем в натуральном коде.

Применение кода Грея для передачи информации позволяет уменьшить ошибку при искажении символов, а также уменьшить ошибку «неоднозначности отсчета», возникающую при нарушении синхронизации при считывании.

Недостаток кода Грея заключается в невозможности обработки на ЭВМ. Следовательно, после приема код Грея должен быть преобразован в натуральный код.

Код Грея образуется путем суммирования комбинации натурального кода по модулю 2 с той же комбинацией, сдвинутой на один разряд вправо и отбрасыванием младшего разряда, например:

5= 0101 10= 1010 15= 1111

00101 01010 01111

01111 = 0111 11110 = 1111 10001 = 1000

Алгоритм преобразования кода Грея в натуральный код следующий:

- символ старшего разряда записывается без изменения;

- каждый следующий символ инвертируется, если в натуральном коде перед ним получается 1 или остается без изменения, если получается 0, например:

0111 1111 1000

0101 =5 1010 =10 1111 =15

Таким образом, для получения кода Грея следует организовать регистр сдвига и сумматор по модулю 2 для всех разрядов. Для обратного преобразования следует использовать регистр с параллельной записью и сумматор по модулю 2 для всех разрядов, кроме старшего.


Методические рекомендации


При выполнении работы моделируется четырехразрядный кодек Грея, представляющий собой кодер и декодер (рис. 8.2). Регистр кодера выполняется на D-триггерах, выбираемых из пиктограммы Digital (элементы U8, U12, U13, U14). При этом регистр должен работать в двух режимах: записи и сдвига. Состояние триггера изменяется в момент подачи тактового импульса. При этом на прямом выходе устанавливается уровень, соответствующий уровню на D-входе. В режиме записи информация на D-входы подается с генератора слова, в режиме сдвига – с выхода предыдущего триггера. Для переключения входов устанавливается логическая схема типа 2-2И-ИЛИ с инвертором на одном из входов(U15-U18, U19-U22, U23-U26, U27-U30). Сумматор по модулю 2 собирается на элементах «исключительное ИЛИ» (XOR U31-U34). Индикаторы U47-U50 служат для контроля записи и сдвига регистра. Логические элементы выбираются из пиктограммы Logic gates, индикаторы – из пиктограммы Indicators.

Декодер собран на регистре U39-U42 и элементах XOR U43-U45. Информация передается в регистр четырехразрядным параллельным кодом. Индикаторы U46, U4 служат для контроля работы кодека, показывая соответственно код Грея и восстановленный натуральный код числа.

Источником информации является генератор слова Word generator, выбираемый из пиктограммы Instrument. Выходной сигнал генератора слова представляет собой шестнадцатиразрядный код. При двойном щелчке мыши раскрывается окно управления генератором. Каждые четыре разряда кода задаются шестнадцатиричным числом в окне чисел. Четыре младших разряда используются для задания исходного числа. Четыре старших разряда будем использовать для формирования сигналов управления, в частности, первый – для формирования тактового импульса регистра, второй – для задания режима «запись-сдвиг», третий – для считывания информации. Четвертый разряд будем использовать для записи нуля в первый разряд регистра при сдвиге. Таким образом, строки генератора слова задают программу работы устройства (рис.8.1). Работа состоит из трех действий – запись, сдвиг, считывание. Поскольку D-триггер срабатывает при положительном перепаде на D-входе, между действиями нужно осуществлять подготовительную операцию. Детально работа устройства состоит из следующих шагов

  1. Подготовка к записи. Для этого устанавливается управляющий код 0.

  2. Запись в регистр. Значение управляющего кода устанавливается 8 (1000 в двоичном коде). Первый разряд моделирует тактовый импульс, второй (0) дает команду подключения D-входов к генератору слова.

  3. Подготовка к сдвигу. Устанавливается число 4 (0100). Второй разряд дает команду подключения D-входов к выходу предыдущего триггера, а входа первого – к сигналу 0 (4 разряд).

  4. Сдвиг. Первое число генератора слова устанавливается С (1100). Происходит сдвиг регистра на один разряд.

  5. Считывание. Устанавливается число 2 (0010). При этом происходит считывание информации с кодера и запись ее в декодер.


Для управления работой кодека на панели генератора слова Triggerd устанавливается режим Internal. Запуск моделирования осуществляется нажатием клавиши «вкл» («1»). Переключение шагов осуществляется нажатием клавиши Step на панели генератора слова.

Исходные данные для выполнения работы: Единственной исходной посылкой является значение числа, подлежащего кодированию. Исходные данные представлены в таблице 6.1

Таблица 6.1.

№ вар

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

Число

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15




№ вар

15

16

17

18

19

20

Число

10

11

12

13

14

15


Порядок выполнения работы:


  1. Перевести заданное число в код Грея.

  2. Собрать схему кодека.

  3. На панели генератора слова набрать строки 000х, 800х, 400х, с00х, 200х. Здесь х – заданное число в шестнадцатиричной системе. При переводе числа из десятичной системы в шестнадцатиричную числа более 9 задаются символами: 10 – A, 11 – B, 12 – C, 13 – D, 14 –E, 15 – F.

  4. Нажимая клавишу Step на панели генератора слова, осуществлять пошаговую работу кодека. На втором шаге проконтролировать правильность записи двоичного кода в регистр, на четвертом шаге - правильность сдвига по индикаторам U47-U50. При записи 1 индикатор окрашивается в красный цвет. На пятом шаге зафиксировать значение кода Грея и восстановленного натурального кода в шестнадцатиричной системе.

  5. Убедиться в правильности работы кодека.





Рис.8.1. Развернутая панель генератора слова




Требования к отчету


Отчет о работе должен содержать:

- перевод исходного числа в двоичный натуральный код и код Грея. Обратный перевод.

- схему моделируемого устройства с отображением на семисегментном индикаторе кода Грея.


Контрольные вопросы


  1. Формирование кода Грея;

  2. Преобразование кода Грея в натуральный код;

  3. Преимущества кода Грея при обработке информации;

  4. Принцип работы регистра хранения;

  5. Принцип работы регистра сдвига.

  6. Компоненты, входящие в схему кодека.

  7. Работа с генератором слова.



ЛИТЕРАТУРА


  1. Быков А.В. Автоматизация проектирования радиоэлектронных устройств. Учебное пособие. Ахтубинск, 2006.

  2. Борисов Ю.П., Цветков В.В. Математическое моделирование радиотехнических систем и устройств.- М.: Радио и связь, 1985

  3. Фаронов В.В. Основы Турбо-Паскаля. Книги 1..3. - М.: МВТУ - Фесто-Дидактик, 1992.

  4. Мудров А.Е. Численные методы для ПЭВМ на языках Бейсик, Фортран и Паскаль.- Томск: МП «Раско», 1991.

  5. Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Издание 3-е.- М: «Солон-Пресс». 2003.

  6. Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Моделирование устройств телекоммуникации. – М: «Солон-Пресс». 2005.



Оглавление


Часть 1

Лабораторная работа № 1. Временные методы

моделирования линейных динамических звеньев……….....3

Лабораторная работа № 2. Исследование динами-

ческих звеньев методом дифференциальных уравнений....11

Лабораторная работа № 3. Моделирование радио-

устройств методом дифференциальных уравнений……….25

Лабораторная работа № 4. Исследование характе-

ристик случайных процессов………………………………..35


Часть 2

Лабораторная работа № 5. Моделирование устройств

автоматики на операционных усилителях………………….49

Лабораторная работа № 6. Моделирование ампли-

тудного детектора……………………………………………..56

Лабораторная работа № 7. Моделирование частотного

детектора………………………………………………………60

Лабораторная работа № 8. Моделирование кодека

Грея…………………………………………………………….65

Литература………………………………………………..72

1   2   3   4   5   6

Похожие:

Учебно-методическое пособие г. Ахтубинск 2008 б- удк 621. 396 001. 24 (075) московский авиационный институт (государственный технический университет) Быков А. iconРоссийской Федерации Московский Авиационный Институт (государственный технический университет) Г. А. Звонарева, А. В. Корнеенкова
Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальностям, связанным с разработкой и применением вычислительных...
Учебно-методическое пособие г. Ахтубинск 2008 б- удк 621. 396 001. 24 (075) московский авиационный институт (государственный технический университет) Быков А. iconМосковский авиационный институт (государственный технический университет)
Перечень подлежащих разработке в дипломном проекте вопросов или краткое содержание дипломной работы
Учебно-методическое пособие г. Ахтубинск 2008 б- удк 621. 396 001. 24 (075) московский авиационный институт (государственный технический университет) Быков А. iconСистематический курс учебное пособие Часть II. Социальная философия Кемерово 2008 удк 101 (075)
В. И. Красиков, доктор философских наук, профессор (Кемеровский государственный университет)
Учебно-методическое пособие г. Ахтубинск 2008 б- удк 621. 396 001. 24 (075) московский авиационный институт (государственный технический университет) Быков А. iconА. В. Репин Уфимский государственный авиационный технический университет, Уфа
Уфимский государственный авиационный технический университет в лице информационно-технического центра "Компьютеры и телекоммуникации"...
Учебно-методическое пособие г. Ахтубинск 2008 б- удк 621. 396 001. 24 (075) московский авиационный институт (государственный технический университет) Быков А. iconМедицинская социология учебное пособие Сумы Сумский государственный университет 2013 удк 316(075. 8)
Пирен М. И. доктор социологических наук, професор института психологии им. Г. С. Костюка апн украины
Учебно-методическое пособие г. Ахтубинск 2008 б- удк 621. 396 001. 24 (075) московский авиационный институт (государственный технический университет) Быков А. iconПсихолого-педагогических научных исследований учебное пособие Павлодар удк 37: 001. 89 (075. 8)
Учебное пособие предназначено для учащихся колледжей, студентов педагогических специальностей вузов, магистрантов, аспирантов, соискателей...
Учебно-методическое пособие г. Ахтубинск 2008 б- удк 621. 396 001. 24 (075) московский авиационный институт (государственный технический университет) Быков А. iconМосковский авиационный институт (национальный исследовательский университет)
Тема ( …ч, срс … ч)
Учебно-методическое пособие г. Ахтубинск 2008 б- удк 621. 396 001. 24 (075) московский авиационный институт (государственный технический университет) Быков А. iconУчебно-методическое пособие Красноярск сфу 2012 удк 504. 004. 4 (07) ббк 28. 0я73
Экологическая информатика: учебно-методическое пособие [Текст] / сост. М. А. Субботин. – Красноярск: Сиб федер ун-т, 2012. – 9 с
Учебно-методическое пособие г. Ахтубинск 2008 б- удк 621. 396 001. 24 (075) московский авиационный институт (государственный технический университет) Быков А. iconУчебно-методическое пособие по выполнению и защите дипломной работы для студентов специальности 030501 «Юриспруденция»
Учебно-методическое пособие по выполнению и защите дипломной работы для студентов специальности 030501 «Юриспруденция». Иркутск:...
Учебно-методическое пособие г. Ахтубинск 2008 б- удк 621. 396 001. 24 (075) московский авиационный институт (государственный технический университет) Быков А. iconСаратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А. Магистерская программа
Магистерская программа «Промышленная экология» (со специализацией для Волго-Каспийского региона). Описание курсов, учебный план:...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib2.znate.ru 2012
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница