Частотная автоподстройка частоты
Цель работы: экспериментальное исследование процесса частотной автоподстройки частоты в усилительно-преобразовательном тракте с формированием промежуточной частоты fпч.
В задачи лабораторной работы входит:
исследование зависимости «полосы удержания» и «полосы втягивания» от коэффициента усиления в петле обратной связи и параметров фильтра низкой частоты системы ЧАПЧ;
определение времени установления процесса втягивания частоты в системе ЧАПЧ от значений коэффициента усиления в петле обратной связи и параметров фильтра низкой частоты.
Лабораторная установка предназначена для экспериментальных исследований процесса частотной автоподстройки частоты. На установке исследуются:
зависимости «полосы удержания» и «полосы втягивания» от значений коэффициента усиления в петле обратной связи и параметров фильтра низкой частоты первого и второго порядков;
время установления и характер процесса втягивания частоты в системе ЧАПЧ от значений коэффициента усиления в петле обратной связи и параметров фильтра низкой частоты.
Описание лабораторной установки
Лабораторная установка предназначена для экспериментальных исследований в автономном режиме при использовании встроенных измерительных приборов и режиме работы с внешними измерительными приборами. Вид лицевой панели лабораторной установки приведен на рис. 6.9.
Рис. 6.9. Внешний вид лицевой панели
На левом верхнем поле изображена структурная схема установки. На нижнем поле расположена панель ручного управления с переключателями режимов работы. На правом поле расположен цифробуквенный дисплей с кнопками управления.
Лабораторная установка включает в себя генератор высокой частоты Gc, преобразователь частоты, усилитель промежуточной частоты, частотный детектор, фильтры низкой частоты, усилители, генератор, управляемый напряжением, генератор цикла.
Панель ручного управления
Панель ручного управления состоит из трех полей.
В поле «Gц» (генератор цикла) имеется кнопка «вкл» и индикатор включения генератора.
В поле «Gс» (генератор высокочастотного сигнала) находится «ЧАСТОТА» – потенциометр плавной регулировки частоты генератора.
В поле «ЧАПЧ» расположены:
«вкл» – кнопка и индикатор включения цепи обратной связи;
«ФНЧ» – кнопка и индикаторы переключения фильтров низкой частоты ФНЧ1 и ФНЧ2;
«УСИЛЕНИЕ» – кнопка и индикаторы переключения коэффициентов усиления (К1, К2, К3).
Поле цифробуквенного дисплея
На цифробуквенном дисплее отображаются измеряемые величины и номер пункта работы. Под дисплеем расположены следующие кнопки:
«<<» – кнопка перелистывания страниц с пунктами работы к началу;
«>>» – кнопка перелистывания страниц с пунктами работы к концу;
«Т» – кнопка сброса контроллера управления.
Генератор, управляемый напряжением,
сделан по схеме управляемого напряжением
питания мультивибратора. Изменение
частоты генератора осуществляется
путем изменения напряжения питания.
Выход ГУН подключен к первому входу
преобразователя частоты. На второй вход
преобразователя частоты через
формирователь сигналов поступает
входной сигнал
(коаксиальный вход «Вых. 1» лабораторной
установки). Нагрузкой преобразователя
частоты является фильтр промежуточной
частоты ФПЧ, имеющий среднюю частоту
,
усилителя промежуточной частоты УПЧ.
Фильтр состоит из двух параллельных
LC-контуров с
внешнеёмкостной связью. Выход УПЧ
подключен к коаксиальному выходу «Вых.
2» лабораторной установки. С выхода УПЧ
сигнал
поступает на вход частотного детектора
ЧД, собранного по схеме на двух расстроенных
LC-контурах. Выход
этого детектора соединён с коаксиальным
выходом «Вых. 3» установки. Нагрузкой
детектора являются фильтры низкой
частоты первого либо второго порядков
с полосой прозрачности ΔFФНЧ
= 16 Гц и 5 Гц соответственно. Изменение
порядка фильтров производится кнопкой
«ФНЧ» путем последовательного нажатия
и при наличии контроля номера фильтра
с помощью светодиодного индикатора.
Если светодиодный индикатор светится,
то включен тот фильтр низкой частоты,
который имеет тот же номер. Элементами
фильтров являются: R1C1
(фильтр первого порядка) и R2C2
(фильтр второго порядка).
Усиление в петле обратной связи
определяется коэффициентом усиления
KU
усилителя постоянного тока,
подключённого к выходу фильтров низкой
частоты. В лабораторной установке
предусмотрена коммутация четырех
значений KU
. При этом в случае, когда светодиодные
индикаторы «УСИЛЕНИЕ» в поле «ЧАПЧ» не
светятся KU
= 1. Если светодиодный индикатор
«К1» светится, то KU
= 2,6. Если светится индикатор «К2»,
то KU
= 10 и если светится индикатор «К3»,
то – KU
= 50. Управляющее напряжение
с выхода усилителей поступает через
переключатель (кнопка «ВКЛ» поля ЧАПЧ)
на вход управления генератора, управляемого
напряжением. С помощью кнопки «ВКЛ»
происходит замыкание или размыкание
петли обратной связи системы ЧАПЧ.
Состояние кнопки контролируется
светодиодом. При включенном светодиоде
состояние кнопки замкнутое.
В лабораторной установке для исследования процесса втягивания частоты предусмотрен режим работы системы ЧАПЧ с периодическим включением петли обратной связи, при наличии некоторой произвольно задаваемой начальной расстройки. Такой динамический режим работы обеспечивает встроенный генератор цикла, включение которого осуществляется с помощью кнопки «вкл» включения генератора, расположенной в поле «Gц» генератора цикла. Для обеспечения возможности регистрации формы переходных характеристик с помощью осциллографа предусмотрена его синхронизация. Для этого вход синхронизации развертки осциллографа подключается с помощью кабеля к выходу «Вых. синхронизации» лабораторной установки.
Частота колебаний входного сигнала и выходного сигнала промежуточной частоты контролируется встроенными цифровыми частотомерами. Для изучения характера процесса втягивания и измерения времени установления частоты в системе ЧАПЧ используется осциллограф.
На задней стенке установки имеется разъем для подключения ЭВМ и контрольные выходы: «Вых. 1» – напряжение входного сигнала, «Вых. 2» – напряжение на выходе усилителя промежуточной частоты uпч, «Вых. 3» – напряжение на выходе частотного детектора.