Описание лабораторного стенда. Основу стенда составляет микросхема К1561ГГ1 – генератор с фазовой

 
  Описание лабораторного стенда. Основу стенда составляет микросхема К1561ГГ1 – генератор с фазовой - student2.ru

Основу стенда составляет микросхема К1561ГГ1 – генератор с фазовой автоподстройкой частоты (ФАП). В своём составе данный элемент имеет генератор, управляемый напряжением (ГУН), два фазовых компаратора (ФК) (исключающие ИЛИ и триггерная схема), усилитель-формирователь (УФ) входного сигнала и выходной истоковый повторитель (рис. Л3.3).

На рисунке Л3.4 приведена схема электрическая принципиальная лабораторного стенда ФАПЧ.

Описание лабораторного стенда. Основу стенда составляет микросхема К1561ГГ1 – генератор с фазовой - student2.ru

В качестве опорного генератора (ОГ) используется генератор импульсов, собранный на логических элементах, составляющих основу микросхемы К561ЛА7. R1 задает режим по постоянному току и является времязадающей цепочкой совместно с ёмкостью С1, которая, в свою очередь, является элементом положительной обратной связи, обеспечивающим возникновение устойчивых колебаний. К R1 подключен добавочный резистор R2, позволяющий в значительных пределах изменять t цепи, а следовательно, и частоту работы генератора. При заданных на схеме (рис. Л3.4) номиналах элементов частота перестраивается в пределах примерно от 350 до 750 кГц. Движок резистора R2 выведен на переднюю панель стенда для оперативной перестройки частоты.

На выходе ФД выделяется постоянная составляющая, пропорциональная разности фаз ГУН и ОГ, отфильтрованная ФНЧ (элементы R3, C3).

Емкость С3 выбирается небольшой для того, чтобы система ФАПЧ успевала отрабатывать разность фаз при резком изменении частоты ОГ, и при этом ФНЧ обеспечивал необходимую фильтрацию ВЧ-составляющих.

После ФНЧ постоянная составляющая поступает на вход ГУН и подстраивает его под частоту ОГ с точностью до фазы.

На рисунке Л3.5 показан внешний вид передней панели стенда.

Описание лабораторного стенда. Основу стенда составляет микросхема К1561ГГ1 – генератор с фазовой - student2.ru

На передней панели стенда, в левом нижнем углу, расположен тумблер питания. Над ним выведен прибор, контролирующий напряжение на входе ГУН. Правее размещены индикаторы встроенного частотомера. Частотомер стенда отображает информацию, равную сотням кГц в старшем знаке.

В правом верхнем углу размещены тумблер, подключающий второй канал осциллографа к выходу ГУН или к выходу ЧД; тумблер, подключающий частотомер к выходу ГУН или ОГ; ручка переменного резистора, перестраивающего частоту ОГ. В нижней части панели стенда размещены разъёмы для подключения внешних измерительных приборов: разъёмы для подключения первого и второго каналов осциллографа, разъёмы для подключения внешних (дублирующих) частотомера и вольтметра.

Схема эксперимента приведена на рисунке Л3.6.

 
  Описание лабораторного стенда. Основу стенда составляет микросхема К1561ГГ1 – генератор с фазовой - student2.ru

Двулучевой (двухканальный) осциллограф по первому входу постоянно подключен к выходу ОГ («1-й канал»), по второму входу («2-й канал») отображает сигнал с выхода ГУН или с выхода фазового компаратора (в зависимости от положения переключателя ФНЧ–ГУН). Синхронизацию осциллографа необходимо сделать по первому каналу. Частотомер подключается к выходу ОГ или к выходу ГУН (в зависимости от положения переключателя ОГ–ГУН).

Вольтметр отображает относительное значение напряжения на входе ГУН (точное значение можно измерить внешним вольтметром).

На рисунках Л3.7 – Л3.11 приведены осциллограммы, которые будут наблюдаться в процессе лабораторной работы.

Если захвата частоты нет (частоты ГУН и ОГ не совпадают), на экране осциллографа наблюдается следующая картина: прямоугольные импульсы ОГ (первый канал) наблюдаются чётко, в то время как импульсы ГУН во втором канале осциллографа будут «бежать» относительно первого (рис. Л3.7).

Описание лабораторного стенда. Основу стенда составляет микросхема К1561ГГ1 – генератор с фазовой - student2.ru

Рис. Л3.7. Изображение на экране осциллографа до момента захвата частоты

В момент захвата частоты импульсы с ГУН синхронизируются с импульсами ОГ, и картинка на экране осциллографа станет устойчивой (рис. Л3.8
и Л3.9).

В середине диапазона захвата частоты фаза импульсов ГУН и ОГ будет отличаться на 90° (рис. Л3.8). При этом напряжение на выходе ФНЧ, куда подключен встроенный вольтметр, соответствует среднему напряжению (необходимо измерить), подаваемому на варикапы ГУН.

Описание лабораторного стенда. Основу стенда составляет микросхема К1561ГГ1 – генератор с фазовой - student2.ru

Рис. Л3.8. Изображение на экране осциллографа после захвата частоты

При изменении частоты ОГ в пределах полосы удержания петлей ФАП на осциллографе будет наблюдаться изменение разности фаз между импульсами ГУН и ОГ. При этом на вольтметре будет изменяться напряжение в большую или меньшую сторону относительно среднего значения, и это изменение будет зависеть от соотношения фаз (рис. Л3.9).

Описание лабораторного стенда. Основу стенда составляет микросхема К1561ГГ1 – генератор с фазовой - student2.ru

Рис. Л3.9. Фазовые соотношения между частотами ГУН и ОГ

Как только изменение частоты ОГ выйдет за пределы полосы удержания ФАП, произойдёт рассинхронизация второго канала, а напряжение на вольтметре вернётся к среднему значению.

Для определения полосы захвата (рабочей полосы частот ФАПЧ) необходимо подключить осциллограф к выходу ФД микросхемы ФАП. Для этого осциллограф переключается только на второй канал, а переключатель ФНЧ–ГУН на передней панели стенда устанавливается в положение «ФНЧ». До момента захвата ГУН, на выходе ФД будут наблюдаться биения частот ОГ и ГУН
(рис. Л3.10).

Описание лабораторного стенда. Основу стенда составляет микросхема К1561ГГ1 – генератор с фазовой - student2.ru

Рис. Л3.10. Биения между частотами ГУН и ОГ до момента захвата

При приближении частоты ОГ к участку захвата биения постепенно уменьшаются и в момент захвата превращаются в постоянное напряжение. При изменении частоты в пределах полосы удержания ГУН на экране осциллографа наблюдается изменение уровня постоянной составляющей (рис. Л3.11).

Описание лабораторного стенда. Основу стенда составляет микросхема К1561ГГ1 – генератор с фазовой - student2.ru

Рис. Л3.11. Постоянная составляющая на выходе ФНЧ в момент захвата

Наши рекомендации