Фазовая автоподстройка частоты
Цель работы: экспериментальное исследование и моделирование процесса фазовой автоподстройки частоты: определение зависимости полосы захвата и полосы удержания от значения коэффициента усиления и параметров фильтра низкой частоты (интегрирующего и пропорционально-интегрирующего) в петле обратной связи системы ФАПЧ; изучение влияния аддитивного входного шума на основные характеристики системы ФАПЧ.
Описание лабораторной установки
Лабораторная установка предназначена для экспериментальных исследований процесса фазовой автоподстройки частоты.
На установке исследуются:
зависимость полосы захвата и удержания ФАПЧ от значения коэффициента усиления, вида и параметров интегрирующего и пропорционально-интегрирующего ФНЧ в петле обратной связи;
влияние аддитивного шума на основные характеристики ФАПЧ.
Установка может использоваться в автономном режиме и режиме подключения внешних измерительных приборов.
Вид лицевой панели лабораторной установки приведен на рис. 7.3. На левом верхнем поле изображена функциональная схема установки. На нижнем поле расположена панель ручного управления с переключателями режимов работы, на правом поле – цифробуквенный дисплей с отображением пунктов работы и результатов измерений исследуемых параметров системы ФАПЧ.
Состав установки
Лабораторная установка состоит из генератора входного сигнала, генератора шума и устройства ФАПЧ (рис. 7.3).
Генератор высокочастотного сигнала – ГВЧ («G≈») формирует синусоидальный высокочастотный сигнал uс(t) = Uc cosωc t, регулируемый по частоте в пределах 440–510 кГц. Генератор шума – гШ («Gш») вырабатывает аддитивный нормальный шум с изменяемым в пределах 0–2 В среднеквадратическим значением напряжения Uш. Сигналы uc(t) и uш(t) суммируются в избирательном резонансном усилителе с полосой пропускания 35 кГц.
Система ФАПЧ состоит из фазового детектора – ФД («≈φ»); фильтра низкой частоты – ФНЧ; пропорционально интегрирующего фильтра (ПИФ); усилителей с коэффициентами усиления К1 и К2 и перестраиваемого управляемого напряжением генератора – ГУН(«G►||»).
Для проведения исследований в лабораторной установке предусмотрено изменение следующих параметров системы ФАПЧ:
вида RC-фильтров – интегрирующего (ФНЧ) и пропорционально-интегрирующего (ПИФ);
параметров фильтров:
значений интегрирующих конденсаторов в ФНЧ С1 и С2,
значений RC-цепочек в ПИФ – R1C1 и R2C1;
коэффициента усиления петли обратной связи ОС – К1 и К2.
Значения параметров: C1 = 22 нФ, C2 = 2 нФ, R1 = 430 Ом, R2 = 51 Ом, отношение К1/К2 = 1,5.
На задней стенке установки имеются контрольные выходы: «Вых. 1» – напряжение uс, «Вых. 2» – напряжение uг, «Вых. 3» – напряжение uупр.
Панель ручного управления
Панель ручного управления состоит из трех полей.
В поле «ГВЧ» (генератор высокочастотного сигнала uc(t)) находятся:
«вкл» – кнопка включения генератора;
«частота» – потенциометр регулировки частоты.
В поле «гШ» (генератор шума) имеются:
«вкл» – кнопка включения генератора шума;
«амплитуда» – потенциометр регулировки величины уровня шума.
В поле «ФАПЧ» расположены:
«ФНЧ»
«Вкл» – кнопка включения ФНЧ.
«С1» и «С2» – кнопки подключения конденсаторов С1 и С2.
«ПИФ»
«Вкл» – кнопка включения ПИФ.
«C1R1» и «C1R2» – кнопки включения RC-цепочек с параметрами C1R1 и C1R2.
«Усиление»
«К1» и «К2» – кнопки переключения коэффициентов усиления К1 и К2 петли ОС.
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.