Исследование допустимого соотношения сигнал/шум на входе устройства

Для этого в цепь входных сигналов включаем генератор помех V3 (рис 3.5)

Рис 3.5. Схема для исследования влияния помех

При напряжении помехи более 40 мВ появляется дребезг на фронтах, показанный на осциллограмме рис 3.6.

Рис 3.6. Осциллограммы цифрового сигнала после триггера Шмита с учетом помех

Провести измерения для заданных значений сигнала.

Вывод: допустимое соотношение для данного устройства Uc/Uш max =1 В/0.04 В=20.

Формирователь фазового сдвига с индикатором знака фазы

Логический элемент U6 формирует инверсный временной интервал, пропорциональный фазовому сдвигу. Для этого на вход ЛЭ И-НЕ U6 подается прямой и инвертированный цифровые сигналы. Осциллограммы приведены на рис 3.7.

Рис 3.7. Схема формирования временного интервала фазового сдвига

Триггер U3 является триггером знака фазового сдвига. На входы триггера U3 подаются цифровые сигналы опорного и измерительного каналов. Если первым появляется высокий уровень с U1, то триггер U3 устанавливается в «1» и горит индикатор U7. Если первым высокий уровень приходит с формирователя U2, то триггер устанавливается в «0». Индикатор U7 гаснет.

Проверить работу индикатора, попеременно устанавливая фазовый сдвиг то на генераторе V1, то на V2.

Рис 3.8. Осциллограммы работы формирователя.

Реперами выделен временной интервал, пропорциональный фазовому сдвигу. Провести измерение, данные занести в таблицу.

Фазовый сдвиг генераторов φ (град)	+45	+90	+135	-45	-90	-135
Δt (мс)
Т0(мс)
φ измеренное (град)

Цифровой фазометр

Для получения цифрового отсчета фазового сдвига следует заполнить временной интервал счетными импульсами подсчитать их количество счетчиками. Схема приведена на рис 3.9.

Рис 3.9. Схема цифрового фазометра

Чтобы получить цифровой отсчет в 1⁰ частота генератора счетных импульсов V3 должна быть в 360 раз выше частоты измеряемых сигналов, т.е. в периоде измеряемого сигнала насчитывалось 360 импульсов. При частоте входного сигнала 100 Гц частота генератора V3 f3=36 кГц.

В качестве счетчиков выберем простейший двоично-десятичный счетчик 7490, статья на него из Help приведена ниже.

Счетчик в EWB расположен в корзине Digital/CNT.

7490 (Decade Counter)

Decade Counter truth table:

Reset in | Output

--------------------------------------------

R0(1) R0(2) R9(1) R9(2) | Qd Qc Qb Qa

--------------------------------------------

1 1 0 X | 0 0 0 0

1 1 X 0 | 0 0 0 0

X X 1 1 | 1 0 0 1

X 0 X 0 | COUNT

0 X 0 X | COUNT

0 X X 0 | COUNT

X 0 0 X | COUNT

The 7490 counts from 0 to 9 in binary.

Особенностью ИС, то что первый триггер счетчика выделен отдельно имеет отдельный вход CKA и выход QA. Чтобы реализовать четырехкаскадный счетчик, необходимо дополнительно соединить выход QA со входом CKB.

Для того, чтобы измерить фазовый сдвиг до 360 ⁰ необходимо последовательно включить 3 счетчика U8, U9, U10.

Обнуление счетчиков производиться перед началом счета коротким импульсом, формируемым ЛЭ U16 и RC цепочкой R1C1. Длительность формируемого импульса приблизительно равна

τ= R1C1=10³10^-9=10^-6 с=1 мкс.

Обнуление счетчиков должно быть положительным импульсом (см. Help). Для буферизации после RC цепочки поставлены два инвертора U6, U7.

Для отображения цифровой информации использованы семисегментные индикаторы U11, U12, U13, статья на индикатор из Help приведена ниже.

Индикатор в EWB расположен в корзине Indicator.

Decoded Seven-Segment Display

The decoded seven-segment display is easier to use than the regular seven segment display, since it requires only four inputs. Each hexadecimal digit (0 to 9 and A to F) is displayed when its 4-bit binary equivalent is received.

Рис 3.10. Осциллограммы работы цифрового фазометра

При фазовом сдвиге 120⁰ Отсчет на индикаторах 121⁰, что связано с ошибкой дискретизации. Провести измерения при различных фазовых сдвигах и отобразить результат в таблице.

Фазовый сдвиг генераторов φ (град)	+45	+90	+135	-45	-90	-135
Состояние индикатора знака
φ измеренное (град)

Заключение

Литература

1. Новиков Ю.В. «Основы цифровой схемотехники»: М «МИР» 2001.

2. Нефедов В.И., Сигов А.С., Битюков В.К. «Метрология и радиоизмерения» М:, Высшая школа, 2006.

3. Лекции доц. Бабенко В.П. «Электроника и микропроцессорная техника» МИРЭА, 2012.

4. Титце У., Шенк К. «Полупроводниковая схемотехника» пер. с нем.

5. М.: Мир, 2008

6. Хоровиц П., Хилл У. «Искусство схемотехники» пер. с англ. в 3 томах М.: Мир, 1998.

7. Краткое описание программы EWB и моделирование простейших цепей http://www.mini-soft.ru/it/ewb.php