СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………..………..		6
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1. ИССЛЕДОВАНИЕ ЧАСТОТНЫХ СПЕКТРОВ ПЕРИОДИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ …………………………………………………		7
1.	Цель работы ……………………………………………………..	7
2.	Задачи работы ...…………………………………………………	7
3.	Краткие теоретические сведения ………………………………	7
4.	Описание рабочей программы …………………………………	10
5.	Программа выполнения работы ………………………………..	10
6.	Требования к оформлению и содержанию отчета ……………	12
7.	Критерии результативности выполнения работы …………….	13
8.	Контрольные вопросы ………………………………………….	13
9.	Примеры форм различных сигналов …………………………..	14
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2. ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК И СВОЙСТВ СЛУЧАЙНЫХ И ПСЕВДОСЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ ………..		15
1.	Цель работы ……………………………………………………..	15
2.	Задачи работы ...…………………………………………………	15
3.	Краткие теоретические сведения ………………………………	15
4.	Программа выполнения работы ………………………………..	29
5.	Требования к оформлению и содержанию отчета ……………	29
6.	Критерии результативности выполнения работы .……………	31
7.	Контрольные вопросы ………………………………………….	31
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ПОСТРОЕНИЯ ПОМЕХОУСТОЙЧИВЫХ КОДОВ ………………………………..		33
1.	Цель работы ……………………………………………………..	33
2.	Задачи работы ...…………………………………………………	33
3.	Краткие теоретические сведения ………………………………	33
4.	Программа выполнения работы ………………………………..	43
5.	Требования к оформлению и содержанию отчета ……………	43
6.	Критерии результативности выполнения работы .……………	44
7.	Контрольные вопросы ………………………………………….	44
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4. ИССЛЕДОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ НА БАЗЕ ПРОМЫШЛЕННОГО КОМБИНИРОВАННОГО КОНТРОЛЛЕРА ГАММА – 11 ………………………		43
1.	Цель работы ……………………………………………………..	43
2.	Задачи работы ...…………………………………………………	43
3.	Краткие теоретические сведения ………………………………	43
4.	Программа выполнения работы ………………………………..	51
5.	Требования к оформлению и содержанию отчета ……………	53
6.	Критерии результативности выполнения работы .……………	53
7.	Контрольные вопросы ………………………………………….	54
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ……………………..……………………		55
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Программа "ЭПУ–3.**.exe". Руководство пользователя ………………………………………….		56
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Описание лабораторной установки на основе КПК ГАММА – 11 …………………………………………………..		61

Введение

Лабораторный практикум составлен в соответствии с учебной программой по дисциплине "Электронные промышленные устройства". Дисциплина относится к циклу специальных дисциплин Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированных специалистов 210100 "Электроника и микроэлектроника" специальности 200106 "Промышленная электроника".

Целью данной дисциплины является изучение ряда положений теории информации как одной из основ при построении современных цифровых электронных систем промышленного назначения. Лабораторный практикум позволяет приобрести навыки в определении основных характеристик сигналов, повышения помехозащищенности при передаче посредством сигналов в цифровой форме.

Лабораторный практикум предоставляет возможность закрепить теоретические знания по основополагающим вопросам: исследование частотных спектров сигналов для определения требуемых технических характеристик устройств промышленной электроники; повышение надежности работы цифровых электронных устройств с использованием методов помехозащищенного кодирования. Знакомство с работой оборудования, применяемого в промышленности (на примере оборудования, производимого ЗАО "Альбатрос"), и приобретение практических навыков при проектировании современных средств автоматизации.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

ИССЛЕДОВАНИЕ ЧАСТОТНЫХ СПЕКТРОВ

ПЕРИОДИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

1. Цель работы

Целью работы является экспериментальное исследование частотных спектров периодических сигналов и особенностей их преобразования с помощью электрических цепей.

2. Задачи работы

Основными задачами работы являются:

1. Изучение теоретических основ построения частотных спектров сигналов различной формы и природы – периодических и непериодических.

2. Приобретение опыта определения и анализа частотных спектров сигналов.

3. Освоение компьютерных программ, моделирующих процедуру гармонического анализа на основе преобразования Фурье.

3. Краткие теоретические сведения

Важнейшей характеристикой сигнала являются его частотные свойства. В процессе обработки и передачи сигнала эта характеристика играет особую роль, так как определяет параметры используемой аппаратуры.

Для периодического сигнала можно записать его разложение в ряд Фурье:

,

(1.1)

где коэффициенты , и определяются по формулам:

,	(1.2)
,	(1.3)
,	(1.4)

где – период функции ;

– круговая частота первой гармоники.

Практическое применение имеет иная форма ряда Фурье:

,

(1.5)

где – амплитуда нулевой гармоники;

- амплитуда -й гармоники;

– фаза -й гармоники.

Совокупность называется спектром амплитуд, а совокупность - спектром фаз сигнала .

Например, для периодической последовательности импульсов, имеющих амплитуду , период следования и скважность ( , - длительность импульсов), спектр амплитуд будет определяться выражениями:

, ,

(1.6)

и графически изображаются в виде отрезков длины , проведенных перпендикулярно к оси частот с шагом . На рисунке 1.1 показан спектр амплитуд, соответствующий сигналу со скважностью .

Частотный спектр сигнала является дискретным. Спектральные линии следуют с шагом . Спектр амплитуд характеризует распределение мощности сигнала по частотам и определяется значениями соответствующих гармоник:

.

(1.7)

Следует обратить внимание, что по (1.7) можно определить, какая мощность приходится на некоторую часть спектра амплитуд или даже на одну гармонику, если суммирование проводить не по всем гармоникам.

Рисунок 1.1

Прохождение периодического сигнала через линейную систему (устройство) приводит как к изменению его спектра амплитуд, так и спектра фаз. Если передаточная функция системы равна , а ее входной сигнал имеет разложение в ряд Фурье вида (1.5), то реакция на выходе этой системы описывается выражением

,

(1.8)

где , – значения амплитудно-частотной характеристики W[] системы, вычисленной в точках и ;

– значения фазо-частотной характеристики , вычисленные для дискретных частот .

Источником периодических импульсных колебаний могут быть устройства, например, осуществляющие широтно-импульсную модуляцию непрерывных сигналов. В этих устройствах происходит преобразование входного сигнала в последовательность прямоугольных импульсов, скважность (или длительность) которых прямо пропорциональна величине входного сигнала.