Завдання 3. Дослідження дискретизації за часом імпульсних сигналів

Нижче приведені вказівки по виконанню завдання.

1. Для формування і дослідження сигналу типу меандр копіюємо структурну схему (див. рис. 1.9) і включаємо між мультигенератором і блоком зниження частоти дискретизації блок типу «Обмежувач» (рис. 1.11).

Рис. 1.11. Структурна схема для формування і дослідження дискретизації за часом імпульсного сигналу типу меандр

Встановлюємо для однієї використовуваної складової сигналу мультигенератора частоту F₁ = f_0i, амплітуду 100 В, фазу довільну. Рівень обмеження обмежувача задаємо 1 В. Сигнал на виході обмежувача моделює аналоговий сигнал типу меандр. Розставляємо контрольні точки відповідно до рис. 1.11 і задаємо параметри аналізу в цих точках (такі ж, як і в попередніх дослідженнях).

2. Знімаємо часові і спектральні діаграми сигналів.

Примітка: якщо максимальна умовна частота спектру меандру F_m ≈ 10 · f_0i менше f_д/2, то необхідно розширити спектр імпульсного сигналу до частоти F_m > f_д/2 шляхом укорочення тривалості імпульсів за допомогою засобів програми SDCAD (елементів затримки і віднімання).

3. Самостійно за допомогою засобів програми SDCAD необхідно сформувати трикутний сигнал і пилкоподібний квазіаналоговий сигнал і досліджувати перетворення спектрів при їх дискретизації за часом.

Завдання 4. Дослідження перетворень сигналів з цифрової форми в аналогову (відновлення сигналів)

Нижче приведені вказівки по виконанню завдання.

1. Для дослідження перетворень гармонійних сигналів з цифрової форми в аналогову (відновлення сигналів) копіюємо структурну схему (див. рис. 1.9) і підключаємо до виходу елементу зниження частоти дискретизації F_d↓ послідовно елементи підвищення частоти дискретизації F_d↑, накопичуючий суматор ∑ і підсилювач (рис. 1.12).

Рис. 1.12. Структурна схема для дослідження перетворення гармонійних сигналів з цифрової форми в аналогову

Встановлюємо для однієї використовуваної складової сигналу мультигенератора частоту F₁ = f_0i, амплітуду 1 В, фазу довільну. Встановлюємо параметри елементів підвищення частоти дискретизації, накопичуючого суматора і підсилювача (кратність підвищення, довжина буфера, коефіцієнт посилення) рівними значенню М.

2. Вводимо контрольні точки на виходах: мультигенератора (точка А, вид аналізу «Час»); елементу зниження частоти дискретизації (точка В, вид аналізу «Час»); елементу підвищення частоти дискретизації (точка С, вид аналізу «Час», точка D, вид аналізу «Модуль» спектру) і підсилювача (точка E, вид аналізу «Час», точка F, вид аналізу «Модуль» спектру). Встановлюємо для точок А, С, D, E, F ширину вікна аналізу, рівну N_а, для точки В, рівну N. Для точок E, F вводимо також значення параметра «Початок вікна», рівним або більшим за M.

3. Знімаємо часові і спектральні діаграми сигналів в контрольних точках.

4. Для дослідження перетворень полігармонічних сигналів з цифрової форми в аналогову (відновлення сигналів) копіюємо структурну схему рис. 1.10 з джерелом сигналів типу «Синтезатор частот» і підключаємо до виходу елементу зниження частоти дискретизації послідовно елементи підвищення частоти дискретизації, накопичуючий суматор і підсилювач (рис. 1.13).

Рис. 1.13. Структурна схема для дослідження перетворення полігармонічних сигналів з цифрової форми в аналогову

Обчислюємо можливе число гармонік частоти F₁ = f_0i в смузі частот від f_0i до f_д/4, включаючи f_0i: L₁ = [f_д/ 4F₁|]_цч, де індекс «цч» означає взяття цілої частини відношення в прямих дужках.

Якщо L₁ ≥ 2, встановлюємо параметри синтезатора частот : кількість частот L₁, початкова частота F₁ = f_0i, приріст частоти F₁, амплітуда 1 В, початкова фаза довільна, приріст амплітуди і фази дорівнюють нулю.

Знімаємо часові і спектральні діаграми сигналів в контрольних точках.

Якщо L₁ < 2, то обчислюємо можливе число гармонік частоти Δf_а (кроку аналізу по частоті, визначеного вище при підготовці додаткових даних) в смузі частот від Δf_а до f_0i, включаючи f0i: L₁′ = f_0i / Δf_а. Встановлюємо параметри синтезатора частот: кількість частот L₁′, початкове значення частоти Δf_а, приріст частоти Δf_а, амплітуда 1 В, початкова фаза довільна, приріст амплітуди і фази дорівнюють нулю.

Знімаємо часові і спектральні діаграми сигналів в контрольних точках.

5. Якщо L₁ ≥ 2 встановлюємо кількість частот ПГС, рівне L₂ = 2L₁, при якому частота максимальної гармоніки його близька до f_д/2. Початкова частота F₁ = f_0i, приріст частоти F₁, амплітуда 1 В, початкова фаза довільна, приріст амплітуди і фази дорівнюють нулю.

Знімаємо часові і спектральні діаграми сигналів в контрольних точках.

Якщо L₁ < 2 обчислюємо можливе число гармонік частоти Δf_а в смузі частот від F₁ = f_0i до f_д/2, включаючи f_0i: L₂′ = N / 2 − F₁ / Δf_а.

Встановлюємо кількість частот ПГС, рівну L2′, початкове значення частоти f_0i, приріст частоти Δf_а, амплітуда 1 В, початкова фаза довільна, приріст амплітуди і фази дорівнюють нулю.

Знімаємо часові і спектральні діаграми сигналів в контрольних точках.

Творче завдання підвищеної складності (розраховане на відмінну оцінку та виконується за узгодженням з викладачем):

1. Визначити самостійно вимоги до згладжуючого аналогового фільтру нижніх частот, який включається в реальній підсистемі відновлення сигналу на виході ЦАП.

2. Синтезувати цифровий рекурсивний фільтр нижніх частот з необхідними параметрами і підключити його в якості згладжуючого фільтру на виході структурної схеми (рис. 1.13).

3. Дослідити вплив згладжуючого фільтру на якість відновлення сигналу.