Порядок выполнения работы

1. Перестраивая частоту ОГ, с помощью осциллографа (осциллограммы на рис. Л3.7 – Л3.11) необходимо определить область рабочих частот, в которой возникает привязка (захват и удержание) частоты ГУН к частоте ОГ.

(Необходимо зафиксировать значения нижней и верхней частот рабочего диапазона ФАПЧ, а также соответствующие напряжения на выходе ФНЧ).

2. Плавно перестраивая частоту ОГ в пределах рабочего диапазона частот ФАПЧ, проверить удержание частоты ГУН при перестройке ОГ.

Описать характерные осциллограммы, зафиксировать напряжение на выходе ФНЧ в середине рабочего диапазона частот ФАПЧ.

3. Установить ручку переменного резистора в крайнее левое положение. Плавно изменяя частоту ОГ (вращая ручку ОГ), снять зависимость частоты ГУН и постоянного напряжения на выходе ФНЧ от частоты ОГ. Для этого частотомер поочерёдно подключается (переключатель ОГ–ГУН) к выходу ГУН или выходу ОГ. После попадания частоты ОГ в полосу захвата показания частотомера на выходе ГУН и ОГ должны совпадать.

Описать характерные осциллограммы.

Лабораторная работа № 4 исследование цифровой системы фазовой автоподстройки частоты

Цель работы – изучение работы цифровой системы ФАПЧ.

Подготовка к работе: необходимо изучить теорию работы системы ФАПЧ и описание работы с лабораторным стендом [3].

Необходимые приборы: осциллограф, частотомер, вольтметр.

Внешний вид стенда изображен на рисунке Л4.1.

Разъем «Выход 2» предназначен для наблюдения сигналов с контрольных точек (сигнал опорной частоты, сигналы с выхода ФД, ФНЧ, делителя выходной частоты), которые переключаются с помощью клавиатуры нажатием клавиши «А» (табл. Л4.1).

Таблица Л4.1

Номер контрольной точки	Описание
1	Сигнал опорной частоты
2	Сигнал с выхода фазового дискриминатора
3	Сигнал с делителя выходной частоты
4	Сигнал с ФНЧ

С разъема «Выход 1» снимается выходной сигнал стенда, форма которого (прямоугольная, треугольная, синусоидальная) определяется выбором на клавиатуре нажатием клавиши «В» (табл. Л4.2).

Таблица Л4.2

Условное обозначение	Форма сигнала
Т	Треугольная
М	Прямоугольная (меандр)
С	Синусоидальная

На передней панели стенда расположены жидкокристаллический индикатор (ЖКИ) и клавиатура. На задней стенке располагаются два разъема «Выход 1», «Выход 2» и кнопка включения стенда «Сеть». Управление стендом, ввод параметров, переключение выходов производится посредством клавиатуры. На ЖКИ отображаются как вводимые с клавиатуры значения, так и измеряемые параметры в контрольных точках.

На рисунке Л4.2 изображены данные, отображаемые на ЖКИ.

Ч		0	9	0	0	0		Ф		0	0	0		Т	1
Н		0	9	0	3		К	Д		9	0		Ф	С	М

Рис. Л4.2. Отображаемые данные на ЖКИ:

Ч – частота сигнала на выходе ФАПЧ;

Ф – разность фаз сигналов на ФД;

Т – контрольная точка;

Н – напряжение на выходе ФНЧ;

КД – коэффициент деления;

ФС – форма сигналов.

Для ввода коэффициента деления (КД) необходимо нажать клавишу «С». После этого на ЖКИ перестанет отображаться текущий КД. Затем на клавиатуре нужно набрать значение нового КД, оно должно быть в диапазоне от 2 до 91. После ввода КД нужно нажать клавишу «#».

Если КД был введен неправильно, то на ЖКИ появится предупреждение в виде «!!!». Процедуру надо будет повторить снова. Если после нажатия клавиши «С» КД не будет введен в течение двух секунд, то текущее значение КД не изменится.

На рисунке Л4.3 приведена структурная схема системы цифровой ФАПЧ.

Для перехода в режим измерения характеристики фазового дискриминатора (ФД) необходимо нажатьклавишу «D», при этом информация, выводимая на ЖКИ, примет вид, приведенный на рисунке Л4.4. Для выхода из этого режима необходимо повторно нажать клавишу «D», при этом восстанавливаются значения КД и опорной частоты до перехода в этот режим.

И	з	м	.		х	а	р	.		Ф	Д			Т	1
Ф		0	0	0		Н		0	0	0	0		Ф	С	М

Рис. Л4.4. Отображение данных на ЖКИ в режиме измерения характеристики ФД

В режиме измерения характеристики ФД опорная частота равна 100 Гц. Форма выходного сигнала имеет вид меандра. Уменьшение-увеличение фазовой задержки между сигналами производится с помощью клавиш «*» и «#» соответственно. Шаг изменения составляет 10. Интервал фазовой задержки составляет от 0 до 180. На ЖКИ отображаются измеренные значения фазы «Ф» и напряжения на выходе ФНЧ «Н».

Частоту опорного колебания можно изменить нажатием клавиши «*». Данные на индикаторе изменятся (рис. Л4.5).

F

o

p

=

1

0

0

H

z

Рис. Л4.5. Отображение данных на ЖКИ об опорной частоте

Уменьшение-увеличение опорной частоты производится с помощью клавиш «*» и «#» соответственно. Шаг изменения составляет 100 Гц. Принимаемые значения от 100 до 1000 Гц. После входа в режим отображения опорной частоты (нажатие клавиши «*») в течение двух секунд необходимо выбрать требуемую частоту. После выбора частоты будет осуществлен автоматический переход в основное меню.

Шаг перестройки по частоте равен выбранной опорной частоте.

Расчет частоты на выходе ФАПЧ производится по формуле:

f_ФАПЧ = f_оп·КД , (Л4.1)

где f_ФАПЧ – частота на выходе ФАПЧ; f_оп – опорная частота; КД – коэффициент деления.