Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola elektrotechnická Božetěchova 3, Olomouc Laboratoře elektrotechnických měření
Číslo úlohy
Název úlohy
SMĚŠOVAČ
104-4R
Zadání
1. Sestavte měřící obvod pro měření charakteristik směšovače. Schéma měřícího obvodu bude obsahovat: měřící přípravek, generátor funkcí, osciloskop, nf milivoltmetr a čítač. 2. Na frekvenci ݂ௌ = 350 ݇ ݖܪzměřte závislost výstupního napětí na vstupním napětí a vypočítejte napěťový přenos v lineární části charakteristiky. Napětí lokálního oscilátoru je nastaveno na konstantní úroveň = ܱܮ2. 3. Zakreslete na mm papír graf závislosti výstupního napětí směšovače na vstupním napětí. V grafu vyznačte velikost napětí lokálního oscilátoru. 4. Změřte napěťový přenos směšovače pro tři různá napětí lokálního oscilátoru, při fS=600kHz a UFS1=40mV a UFS2=500mV 5. Určete procentní chybu měření výstupního napětí směšovače ve vztahu ke skutečné hodnotě měřené osciloskopem. Velikost výstupního napětí zadá učitel. 6. Měřením frekvence ověřte směšovací rovnici směšovače pro ݂ை = 3,579 ݖܪܯ.
Poř. č.
Příjmení a jméno
2
BARTEK Tomáš
Datum měření
Datum odevzdání
Třída
Skupina
S4
1
Počet listů příprava
6.10.
13.10.
Protokol o měření obsahuje:
Školní rok
20010/11
Klasifikace měření protokol
obhajoba
7 Teoretický úvod
Tabulky naměřených a vypočtených hodnot
Schéma
Vzor výpočtu
Tabulka použitých přístrojů
Grafy
Postup měření
Závěr
Teoretický úvod: Směšovač je obvod, ve kterém smísením přijímaného signálu a signálu lokálního oscilátoru vzniká signál mezifrekvenčního kmitočtu. Směšovač bývá realizován různými způsoby. Směšovač frekvencí je lineární obvod s proměnným přenosem, řízeným okamžitou amplitudou signálu z lokálního oscilátoru. Směšovač transformuje vstupní VF signál z libovolné frekvenční polohy na definovaný mezifrekvenční kmitočet beze změny informací namodulovaných v signálu.
Obr. č.1: Princip ideálního směšovače
Pro výpočet mezifrekvenční frekvence platí směšovací rovnice: ݂ூி = ݂ை ± ݂ௌ
[Hz]
(1)
Pro výpočet napěťového přenosu platí:
= ݑܣమ
[-, V]
(2)
[dB,-]
(3)
భ
Pro napěťový přenos platí vztah: ܽ = 20݈ݑܣ݃
Pro výpočet procentní chyby měření platí vztah: ߜ% =
௦ି ௦
100
Příjmení a jméno: BARTEK Tomáš
[%.V]
Třída: S4
(4)
Číslo protokolu: 104-4R
List: 2/7
Schéma: Schéma č. 1: Měření směšovače
Tabulka použitých přístrojů: Tabulka č. 1: Použité přístroje Označení Přístroj Typ v zapojení GEN Generátor BM492 Nf mili mV1 Tesla BM579 Vmetr Nf mili mV2 Tesla BM579 Vmetr C Čítač U2000 OSC Osciloskop GOS-620
Příjmení a jméno: BARTEK Tomáš
Evidenční číslo 0129
Poznámka -
0219c
Chyba měření ±5%
0210c
Chyba měření ±5%
0179c 0650
-
Třída: S4
Číslo protokolu: 104-4R
List: 3/7
Postup měření: 1. Sestavení měřícího obvodu - Měřící obvod jsme sestavili ze všech zadaných částí a zakreslili do schématu č. 1 2. Měření závislosti výstupního napětí na vstupním - Obvod jsme sestavili podle schématu č. 1 - Vstupní frekvenci z generátoru jsme nastavili na fS=350kHz - Napětí LO jsme nastavili na pozici 2 - Pomocí dvou nf mili Vmetrů jsme naměřili charakteristiku - Vše jsme zapsali do tabulky 3. Zakreslení grafu - Z hodnot z úkolu č. 2 jsme vytvořili graf na PC 4. Měření napěťového přenosu - Vstupní frekvenci z generátoru jsme nastavili na fS=600kHz - Vstupní napětí jsme nastavili na UFS1=40mV a UFS2=500mV - Hodnotu LO jsme nastavili postupně na úroveň 1,2 a 3 - Pro každou hodnotu LO a UFS jsme odečetli výstupní hodnotu napětí a zapsali 5. Určení procentní chyby měření - Hodnotu napětí zadanou učitelem jsme porovnali s hodnotou skutečnou - Vypočetli jsme procentní chybu měření výstupního napětí 6. Ověření směšovací rovnice - Pro hodnotu LO=3,579092MHz jsme změřili směšovací produkty a zapsali
Tabulky naměřených a vypočtených hodnot: Tabulka č. 2: Měření závislosti výstupního napětí na vstupním US[mV] UF+ [V] UF- [V] 50 1 0,4 100 1,56 0,8 150 1,75 1 200 1,9 1,1 300 1,85 1,09 400 1,8 1,05 500 1,8 1 600 1,79 1 700 1,75 1 800 1,73 1 900 1,71 0,98 1000 1,7 0,96 Tabulka č. 3: Vypočtené napěťové zesílení aU+ [dB] 21,29 aU- [dB] 16,48
Příjmení a jméno: BARTEK Tomáš
Třída: S4
Číslo protokolu: 104-4R
List: 4/7
Tabulka č. 4: Měření napěťového přenosu fs=600kHz US=40mV US=500mV UF+ [mV] UF- [mV] UF+ [V] UF- [V] LO1 109 28,5 1,4 0,46 LO2 200 195 1,85 0,83 LO3 540 380 1,9 1,1 Tabulka č. 5: Vypočtené hodnoty napěťového přenosu US=40mV aU+ [dB] aU- [dB] LO1 LO2 LO3
8,69 13,98 22,61
-2,95 13,76 19,55
US=500mV aU+ [dB] aU- [dB] 8,94 11,36 11,60
-0,72 4,40 6,85
Tabulka č. 6: Ověření směšovací rovnice fLO 3579,042kHz fS 600kHz fIF+ 4179,114kHz fIF- 2979,032kHz
Vzor výpočtu: Podle vztahu č. 1 ověříme platnost směšovací rovnice ݂ூி = ݂ை ± ݂ௌ => 4179,114 = 3579,042 + 600 Podle vzorce č. 2 vypočteme napěťové zesílení = ݑܣ
మ భ
=
ଵହ ଵହ
= 11,67
Z napěťového zesílení vypočteme podle vztahu č. 3 přenos ܽ = 20݈ = ݑܣ݃20 logሺ11,67ሻ = 21,34݀ܤ Porovnáme hodnoty měřené mili Vmetrem a osciloskopem podle vztahu č. 4 ߜ% =
௦ି ௦
100 =
,ଷି,ଷ ,ଷ
Příjmení a jméno: BARTEK Tomáš
100 = 2,7%
Třída: S4
Číslo protokolu: 104-4R
List: 5/7
Grafy: Graf č. 1: Závislost výstupního napětí Uf na vstupním napětí US Uf [V] 2 1,8
Uf+=f(Us) 1,6 1,4 1,2 1
Uf-=f(Us) 0,8 0,6 0,4 0,2 0
Us [mV] 0
200
400
Příjmení a jméno: BARTEK Tomáš
600
Třída: S4
800
1000
Číslo protokolu: 104-4R
1200
List: 6/7
Závěr: a) Chyby měřících přístrojů mV1,2… Procentní chyba měření byla maximálně ±5% mV2… Procentní odchylka měření od skutečné hodnoty byla 2,7%
b) Zhodnocení Měřící obvod pro měření směšovače jsme sestavili, tak aby splňoval podmínky zadání a obsahoval všechny důležité části. Závislost výstupního napětí na vstupním jsme změřili metodou bod po bodu, vstupní frekvence byla fS=350kHz, napětí LO=2. V lineární čísti charakteristiky byl napěťový přenos aU=21,34dB. Graf jsme zakreslili na mm papír, do jednoho grafu jsme vynesli součtovou i rozdílovou hodnotu napětí. Napěťové přenosy pro různá napětí jsou přehledně zaznačeny v tabulce č. 5. Nejvyšší přenos aU=22,61 byl při LO=3, US=40mV a součtové hodnotě napětí UF+=540mV. Pro vstupní napětí jsme naměřili výstupní napětí nf mili Vmetrem a osciloskopem. Vypočetli jsme procentní odchylku měření od skutečné hodnoty 2,7%. Pro ověření směšovací rovnice jsme nastavili vstupní frekvenci fS=600kHz. Pomocí čítače jsme určili výstupní směšovací produkty a porovnali. Směšovací rovnice byla dodržena.
Příjmení a jméno: BARTEK Tomáš
Třída: S4
Číslo protokolu: 104-4R
List: 7/7
