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

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

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.

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 нажать клавишу «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.

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).

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.