Используемые приборы и оборудование

1. Лабораторный стенд УФС04 «Пассивный цифровой синтезатор частоты».

2. Универсальный осциллограф.

3. Анализатор спектра.

4. Коаксиальные соединительные кабели (2 шт.).

Порядок подготовки к лабораторной работе

1. Повторить правила техники безопасности при выполнении лабораторных работ (гл. 1).

2. Изучить структуру и принцип действия пассивного цифрового синтезатора частоты с потоками многоуровневых импульсов. Начертить его структурную или функциональную схему.

3. Ознакомиться с назначением и расположением органов управления стендом (см. п. 2.4. Стенд «Пассивный цифровой синтезатор частоты»). Определить режимы измерений, обеспечиваемые встроенным мультиметром.

4. Изучить порядок выполнения лабораторной работы.

Порядок выполнения лабораторной работы

1. При помощи соединительных кабелей подключить выходные каналы стенда к входным каналам осциллографа (осциллографов). Включить лабораторный стенд и осциллограф для прогрева. На экране ЖКИ мультиметра должна появиться надпись, указывающая на его общую работоспособность. Перед началом работы, нажимая кнопки управления мультиметром, ознакомиться с режимами его работы и проверить его работоспособность во всех режимах.

Переключатель ТИП ССЧ установить в положение 2.

2. Ознакомиться с работой синтезатора. Для этого, пользуясь клавиатурой управления, установить частоту выходных колебаний равной 30 кГц, а также установить максимальными число разрядов преобразования ЦАП и число уровней квантования фазы. Получить осциллограммы сигналов на выходе ССЧ до и после фильтра низких частот, изменяя числа уровней квантования фазы N_ДФ и амплитуды N_ДА.

3. Исследовать влияние числа уровней квантования фазы N_ДФ при максимальном числе разрядов преобразования ЦАП на нестабильность частоты (периода) колебаний. Для этого при частоте выходного сигнала 90 кГц при всех возможных N_ДФ измерить с помощью частотомера (в соответствующем режиме работы встроенного мультиметра) при N=1 флуктуации периода выходных колебаний Т и определить при помощи соотношения (44), имеющего вид

D_max20lg(Т/T_СР),

амплитуду максимальной побочной составляющей. Сравнить результаты обработки экспериментальных данных с показаниями анализатора спектра, а также с результатами расчета при помощи выражения (45). Построить соответствующие графики.

4. Исследовать влияние числа дискретов амплитуды N_ДА, начиная с 4, на нестабильность частоты (периода) колебаний. При частоте выходного сигнала ССЧ 90 кГц и N_ДФ=512 при всех возможных значениях N_ДА измерить с помощью частотомера флуктуации периода выходных колебаний АГ и определить при помощи соотношения (44) амплитуду максимальной побочной составляющей. Сравнить результаты обработки экспериментальных данных с показаниями анализатора спектра, а также с результатами расчета при помощи выражения (46). Построить соответствующие графики.

5. Исследовать совместное влияние числа дискретов фазы и дискретов амплитуды на уровень побочных спектральных составляющих. Для этого одновременно изменять оба параметра, начиная с 4, при условии, что N_ДФ=N_ДА. Измерения проводить на частоте 90 кГц. Произвести соответствующие измерения, вычисления и сравнительный анализ с показаниями анализатора спектра. Построить графики зависимостей.

6. При максимальном числе дискретов фазы N_ДФ и числе дискретов амплитуды N_ДА=8 исследовать зависимость амплитуды максимальной субгармонической составляющей от частоты выходного сигнала. Для этого, изменяя частоту выходного сигнала от 11 до 91 кГц с шагом 10 кГц, измерить с помощью частотомера флуктуации периода выходных колебаний Т и определить при помощи соотношения (44) амплитуду максимальной побочной составляющей. Сравнить полученные результаты с показаниями анализатора спектра.

7. Исследовать зависимость относительного уровня второй и третьей гармоник выходного сигнала от числа дискретов амплитуды, установив при этом частоту выходного колебания ССЧ 8 кГц, а число уровней квантования фазы – максимальным. Построить графики изменения амплитуды второй и третьей гармоник.

8. Исследовать зависимость относительных уровней гармонических составляющих выходного сигнала (до семнадцатой гармоники включительно) от числа уровней квантования фазы для того же значения частоты. Число дискретов амплитуды необходимо установить максимальным. Зарисовать полученные спектрограммы.

9. Пользуясь анализатором спектра, определить на частоте, указанной преподавателем, минимальное значение частоты субгармонической составляющей в спектре выходного сигнала, установив N_ДФ минимальным, а N_ДА – максимальным.

Примечание. Задания п. 7…9 выполняются только при помощи анализатора спектра; в случае его отсутствия выполнение этих заданий является необязательным. В остальных заданиях обязательное использование анализатора спектра не требуется.