5.2 Опис лабораторної установи

У змінному пристрої знаходиться матричний генератор 20 відлікових імпульсів, потенціометри встановлення полярності та амплітуд відлікових імпульсів, суматор, два фільтра нижніх частот з граничними частотами 5 кГц, тумблер „Синтез” – „Вимірювання частотної характеристики фільтру”, тумблер „фільтр НЧ-1” – „фільтр НЧ-2” і схема, що генерує імпульс синхронізації.

Вигляд передньої панелі функціонального пристрою показаний на рис. 5.2. Запуск генератора відлікових імпульсів здійснюється синусоїдальним сигналом зовнішнього лабораторного генератора, який підключається до розніму Г₁; при цьому частота проходження відлікових імпульсів (частота вибірок F_виб) дорівнює частоті зовнішнього генератора, а часовий інтервал між відліковими імпульсами ∆t=1/ F_виб.

Цей же зовнішній генератор використовується для виміру частотних характеристик фільтрів НЧ; у цьому випадку він повинен бути підключений до гнізда Г₂.

Сигнал з виходу ФНЧ (першого або другого залежно від положення відповідного тумблера) надходить на гнізда Г₃. Сигнал, що діє на вході фільтрів (вибірковий при синтезі й синусоїдальний при вимірі частотних характеристик), надходить на гнізда Г₄. До гнізда Г₅ подається імпульсний сигнал для зовнішньої синхронізації осцилографа.

5.3 Домашнє завдання

1. Зобразити сигнали, синтезовані в лабораторній роботі: а) відеоімпульси прямокутної форми тривалістю 0,2; 0,4; 0,6 мс; б) симетричний відеоімпульс трикутної форми тривалістю 0,4 мс; в) радіоімпульси прямокутної форми тривалістю 0,4; 0,8 мс і частотою заповнення f₀=2,5 кГц; г) фазо-маніпульований радіосигнал тривалістю 2 мс із частотою заповнення f₀=2,5 кГц і зміною фази на  після кожного періоду заповнення; д) радіоімпульс із прямокутної огинаючої й лінійною зміною частоти заповнення від 0 до 5 кГц.

2. Розрахувати й побудувати ідеальні вибіркові сигнали для сигналів, зазначених у п. 1а, 1б, 1в при F_виб=5,10,20 кГц, для сигналів (див. п. 1г й 1д) при F_виб=10кГц.

У додатку 3 наведений розрахунок вибіркового сигналу для радіоімпульсу з лінійною частотою модуляції (для сигналу, зазначеного в п. 1д) за допомогою мікрокалькулятора В3-34.

3. Побудувати спектр синтезованих сигналів (див. п. 1а, 1б, 1в) і відповідних їм вибіркових сигналів по формулі (5.3), обчисливши точно лише частоти, що відповідають нульовим значенням спектральної щільності.

4. Розрахувати й побудувати частотні характеристики ідеального ФНЧ із граничною частотою F_т=5 кГц.

5.4 Лабораторне завдання й методичні вказівки

1. Зняти амплітудно-частотні K(f) і фазо-частотні характеристики φ(f) LC- і RC-фільтрів нижніх частот 1 й 2 у діапазоні частот 200 Гц–10 кГц при U_вх=1 У. Визначити граничні частоти фільтра на рівні 0,5.

1.1 Підготувати лабораторний генератор, вольтметр, осцилограф і лабораторну установку до роботи. Установити вихідний опір лабораторного генератора рівним 5 Ом, вихідну напругу - 1 В, включити внутрішнє навантаження генератора. Тумблер «Синтез - Вимір частотних характеристик фільтру» поставити в положення «Вимір частотних характеристик фільтру».

1.2 Зібрати схему дослідження. Підключити генератор до гнізда Г₂ лабораторні установки, входи «Y» й «X» осцилографа приєднати до гнізд Г₃ і Г₄, вольтметр підключити до вхідних клем підсилювача вертикального відхилення осцилографа. Виключити розгорнення осцилографа.

1.3 зняти залежність K(f) і φ(f). Установити частоти 200 Гц, 1, 2, 3, ..., 10 кГц.

Для кожного значення частоти фіксувати по вольтметрі значення U_вих, а по фігурі Лісажу на екрані осцилографа (рис. 5.3) – значення А и В.

Фазове зрушення між напругами на вході й виході фільтра

φ=arcsin A/B (5.6)

Тому що U_вх=1 У, та вихідна напруга фільтра, вимірювана вольтметром, чисельно дорівнює модулю коефіцієнта передачі фільтра.

Рисунок 5.3 - Графік найпростішої фігури Лісажу – еліпсу

Рекомендується вимір частотних характеристик фільтрів НЧ-1 і НЧ-2 робити одночасно.

2. Одержати й замалювати осцилограми імпульсних характеристик фільтрів НЧ-1 і НЧ-2.

2.1 Зібрати схему дослідження.

Підключити лабораторний генератор до гнізда Г₁, установити вихідну напругу генератора Uвих=2÷3 В і частоту Fвиб=10 кГц.

Тумблер «Синтез - Вимір частотних характеристик фільтра» поставити в положення «Синтез».

Вхід підсилювача вертикального відхилення осцилографа підключити до гнізда Г₄. Для зовнішньої синхронізації осцилографа використати імпульси, що знімають із гнізда Г₅.

2.2 Встановити масштаб горизонтальної розгортки 20 мкс/мм. Одержати на екрані осцилографа стійку осцилограму 20 вибіркових імпульсів. Відрегулювати підсилення каналу X осцилографа так, щоб інтервалу між сусідніми вибірками ∆t=1/F_виб=100 мкс на екрані осцилографа відповідала відстань 5 мм по осі x .

2.3 Установити максимальну амплітуду першого відлікового імпульсу позитивної полярності, а амплітуди інших імпульсів рівними нулю. Помітити положення на екрані першого відлікового імпульсу.

2.4 Підключити вхід підсилювача Y-каналу осцилографа до гнізда Г₃, посилення Y-каналу збільшити в десять разів. Спостерігати імпульсні характеристики фільтрів, звернувши увагу на часові зміщення осцилограм щодо початку імпульсу, який діє на входах ФНЧ. Замалювати осцилограми.

3. Синтезувати сигнали, перераховані в домашньому завданні. Замалювати осцилограми всіх вибіркових (гніздо Г₄) і синтезованих сигналів (гніздо Г₃) на вході фільтрів НЧ-1 і НЧ-2.

3.1 У всіх випадках, регулюючи посилення X-каналу, підтримувати масштаб горизонтальної розгортки однаковим і рівним 20 мкс/мм.

3.2 Установити розраховані значення амплітуд відлікових імпульсів на осцилографі, підключивши Y-канал осцилографа до входу фільтра – до гнізда Г₄.

3.3 Підключити осцилограф до гнізда Г₃. Спостерігати синтезовані сигнали на вході ФНЧ-1 і ФНЧ-2. Замалювати осцилограми, звертаючи увагу на часові зміщення синтезованих сигналів щодо вибіркових.