Analóg fáziszárt hurok vizsgálata

9. méré Analóg fázizárt hurok izgálata Beezeté Az elektronika egyik leggyakrabban alkalmazott áramköre a fázizárt hurok (Phae-Locke Loop - PLL), amellyel egyebek mellett frekenciazintetizátor, FM é AM emoulátor, erőítő é iőizaállító áramkör alóítható meg. Ugyanakkor a PLL, mint izacatolt renzer, egy tipiku zabályozátechnikai alkalmazá, ahol a felaat a referencia jel fáziának a VCO fáziáal aló köetée. A méré tárgya egy két-íknegyee zorzóal megalóított fázietektoron alapuló analóg fázizárt hurok (APLL), amely áramkör eetén biztoítható az alapái moellből zármaztatott elméleti, é a gyakorlatban mért eremények telje egyezée. A méré célja A méré célja, hogy a hallgatók megimerkejenek a PLL-t alkotó áramköri blokkok műköééel, a PLL-ek Boe-iagramon é elméleti özefüggéeken alapuló terezéi eljáráaial, a PLL-ek méréi mózereiel, alamint a PLL-ek néhány tipiku alkalmazááal. A méré orán a hallgatók megmérik egy APLL áramkör legfőbb renzer zintű paramétereit (pl. befogái é köetéi tartományok, átiteli függények), maj megimerkenek a PLL-en alapuló FM/PM emoulátorok műköééel. A mérét a PLL zabályozátechnikai izgálata zárja, ahol a hallgatók megmérik a PLL inamikáját. A méré elméleti alapjai Alapfogalmak A PLL műköéi ele A fázizárt hurok olyan zabályzái kör, amely köetni próbálja bemeneti jelének (referencia jel) fáziát. A fázizárt hurok funkcionáli egyégei a fázietektor (Phae Detector - PD), hurokzűrő (F) é a fezültégezérelt ozcillátor (Voltage-Controlle Ocillator -VCO), lá a 9-. ábrán. u (t) ω PD u (t) F u f (t) VCO u (t) ω ω 0, 9-. ábra. A PLL tömbázlata A jelen okumentumot a BME VI Laboratórium tárgy hallgatói jogoultak egy pélányban kinyomtatni. 9

Labor. Hallgatói egélet A fázietektor özehaonlítja fázizárt hurok bemeneti jelének fáziát a VCO kimeneti fáziáal é a fázikülönbéggel arányo hibajelet állít elő. Az előállított hibajel a hurokzűrőre kerül, amely a hibajel pektrumából eltáolítja a nemkíánato komponeneket, maj az így előállított jel ezérli a fezültégezérelt ozcillátort. Ha a VCO zabaonfutó frekenciája eltér a fázizárt hurok bemeneti jelének frekenciájától, a fázietektor nullától eltérő fezültégű hibajelet állít elő a VCO frekenciájának a bemeneti jel frekenciájára történő hangoláa céljából. Definíciók A PLL bemenete egy zinuzo jel, amely FM/PM, eetlegeen AM moulációt horoz: [ ω t ( )] u( t) = u m( t)in θ t. imeneti jele i zinuzo jel, e a VCO miatt ez AM moulációt nem horozhat: [ ω t ( )] u( t) = U p in θ t. Fázizárt állapot: a kimeneti jel fázia köeti a bemeneti jel fáziát ω = ω. Fázihiba: a bemeneti- é a kimeneti jel fázia közötti különbég θ e = θ -θ. Üzemmóok: Befogái tranzien ez egy nemlineári folyamat, amely folyamat égén kialakul a fázizárt állapot. öető üzemmó ebben az üzemmóban haználjuk a PLL-t. Ez már fennálló fázizárt állapotot feltételez. Megfelelő terezé eetén lineári üzemmóban műköik. Ieáli fezültégezérelt ozcillátor (VCO) A fezültégezérelt ozcillátor a bemeneti jeléel lineárian áltozó frekenciájú kimeneti jelet állít elő (lá a 9-. ábrát). u f (t) VCO U p co[ ω 0 t ^ θ (t)] 9-. ábra. Ieáli fezültégezérelt ozcillátor Definíció zerint, a PLL kimeneti jele fázi, míg a VCO kimeneti jele frekencia. Ezért meg kell határozni a VCO pillanatnyi frekenciája (fázia) é hangolófezültége közötti özefüggét. 0 A jelen okumentumot a BME VI Laboratórium tárgy hallgatói jogoultak egy pélányban kinyomtatni.

9. méré Analóg fázizárt hurok izgálata Megjegyzé: A frekencia é a fázi között az özefüggé a köetkező: θ ω =. t A VCO pillanatnyi kimeneti frekenciája é hangolófezültége közötti özefüggét a köetkező egyenlet írja le: t ˆ [ ˆ θ( t) t θ ( t) ] = ω ω u ( ) ω 0 0 0 f t, t ahol ω 0 a VCO zabaonfutó frekenciája [ra/] é a VCO átiteli tényezője (mereekége) [ra/v]. Fázizárt állapotban az ω = ω. Fejezzük ki a VCO kimeneti fáziát (mert ez a PLL kimeneti jele) a PLL bemeneti jelének frekenciája egítégéel: ω t ˆ θ ( t) ( ω ω ) t = ω t ( ω ω ) t ˆ θ ( ), 0 0 t ahol a frekenciahiba: ω 0 - ω a VCO kimeneti fázia: θ ˆ ( t) ( ω0 ω) t θ( t). A pillanatnyi kimeneti frekencia: Innen a VCO hangolófezültége: θ ω 0 u f ( t) ω. t u f ω ω0 θ =. t A munkaponti linearizálá mózeréel kapjuk a VCO kimeneti fáziát a komplex frekencia tartományban: Θ ( ) = U f ( ). (9 ) Fázietektor Vizgáljuk meg a zorzóal kialakított fázietektor (PD) műköéét. A jelen okumentumot a BME VI Laboratórium tárgy hallgatói jogoultak egy pélányban kinyomtatni.

Labor. Hallgatói egélet u (t) = U p in (ω t θ ) Σ u (t) - u (t) = U p co (ω t θ ) 9-3. ábra. Ieáli zorzóal megalóított fázietektor A PD bemeneteire u (t) é u (t) jelek kerülnek, míg a PD kimenetén e két jel zorzatáal arányo fezültégű jel áll elő, amely alulátereztő zűrőel ákorlátozott (lá a 9-3. ábrát). Ha a PLL zinkronizált (fázizárt állapot, azaz ω = ω ), a PD bemeneti jelének (referenciának) együk u (t)-t, ekkor θ = 0: míg kimeneti jelének együk u (t)-t: A zorzó kimeneti jele: u (t) = U p in (ω t), u (t) = U p co (ω t θ ). u (t) = U p U p in (ω t) co(ω t θ ). Felhaznála a in(x)co(y) = 0,5[in(xy) in(x-y)] trigonometriai azonoágot, illete figyelembe ée, hogy ω = ω, u (t) értékét a köetkező móon fejezhetjük ki: u (t) = 0,5 U p U p {in [(ω )t θ ] in [-θ ]}, azaz u (t) = 0,5 U p U p {in [(ω )t θ ] in (θ e )}. (9 ) A kétzere frekencia komponent a zűrő, amely alulátereztő jellegű, kizűri, így u (t) értéke: u (t) = 0,5 U p U p in (θ e ). (9 3) A 9-4. ábrán a zorzóal megalóított PD karakteriztikája látható. A u (t) függ a jelek amplitúójától (0,5 U p U p ). Ez a amplitúó függé hátrány, mert a hurok inamiku tulajonágait zintfüggőé tezi. u (t) 9-4. ábra. Szorzóal megalóított PD karakteriztikája θ e Hurokzűrő A hurokzűrő felaata, hogy a PD kimenetén előálló hibajel pektrumából eltáolíta a nemkíánato komponeneket, illete meghatározza a PLL inamikáját. Az alábbiakban a A jelen okumentumot a BME VI Laboratórium tárgy hallgatói jogoultak egy pélányban kinyomtatni.

9. méré Analóg fázizárt hurok izgálata teztpanelon alkalmazott aktí hurokzűrő kapcolái rajzát (lá a 9-5. ábrán), átiteli függényét é törtonala Boe-iagramját ajuk meg (lá a 9-6. ábrán). - R C R 9-5. ábra. Aktí hurokzűrő A hurokzűrő átiteli függénye: F( ) C R R C ( ) τ = =, (9 4) R τ ahol τ =C(R R ) é τ =R C. F(ω), B -0B/D ϕ F(ω), o 0 /τ /τ (log), ω -90 o 0 /τ /τ (log), ω 9-6. ábra. Aktí hurokzűrő törtonala Boe-iagramja A bemutatott aktí zűrőnek ninc egyenáramú negatí izacatoláa, ami a műeleti erőítő munkapontját beállítaná. Az egyenáramú negatí izacatolá a telje PLL hurkon kereztül jön létre. Nemlineári alapái moell A PLL nemlineári alapái moellje a 9-7. ábrán látható. A moellnek egyetlen bemenet által befolyáolt kimenete an (Θ ). A kimenetre cak egy bemenet an hatáal, az peig a Θ. Fázizárt állapotban, ω, U p, U p egyzerűítéel a moellből kiejthető. Θ é Θ az FM/PM mouláló jellel, azaz az alapái jellel arányo, innen az alapái moell elneezé. A jelen okumentumot a BME VI Laboratórium tárgy hallgatói jogoultak egy pélányban kinyomtatni. 3

Labor. Hallgatói egélet PD Hurokzűrő VCO Θ Θ e Σ in( ) U () F() U f () / Θ - Θ 9-7. ábra. A PLL nemlineári alapái moellje A munkapont meghatározáa A hurkon izafelé halaa állanóult állapotban határozzuk meg a fázihibát. Állanóult állapotú megolá: θ θ (t) = kont. ; ω = ω ; θ (t) = kont. ; = 0. t A VCO hangolófezültége állanóult állapotban: θ = 0 f t u ω ω0 θ ω ω 0 0 = =. t A PD kimenő fezültége: u f 0 ω ω U 0 pu p u 0 = = inθe0. F(0) F(0) Innen a fázihiba: ω ω0 θ = e0 arcin, aktí hurokzűrőre F(0) így θ e0 = 0. F(0) UpU p A zinuz függénynek 0 ban é π -ben i 0 az értéke, ezért két megolá létezik. Az egyik tabil, míg a máik intabil megolá. A két megolá fizikai értelme: Ha a fázihiba alamilyen okból megnő (pl. a bemeneti jel fázia megnő), akkor ennek köetkeztében megnő a PD kimenetén a fezültég, maj a VCO pillanatnyi kimeneti frekenciája, ami egyben a PD egyik bemeneti jele. Ennek a jelnek úgy kell hatnia, hogy a fázihiba cökkenjen, ellenkező eetben nem jöhet létre a fázizárt állapot. A fenti elnek megfelelően megizgála a PD karakteriztikáját 0-ra é π-re, megállapítható, hogy a munkapont 0-ban an (lá a 9-8. ábrán). u 0 π θ e 9-8. ábra. A PD munkapontjának meghatározáa 4 A jelen okumentumot a BME VI Laboratórium tárgy hallgatói jogoultak egy pélányban kinyomtatni.

9. méré Analóg fázizárt hurok izgálata A PLL bemenete é kimenete közötti fázikülönbég meghatározáa Miel az alkalmazott aktí hurokzűrő erőítée nagy (kb. 00.000, mert ninc DC izacatolá), ezért a bemenetén cak közel 0V DC fezültég lehet. A hurokzűrő bemenete egyben a PD kimenete, é a PD kimenetén cak akkor lehet nulla fázihiba mellett, nulla fezültég, ha a két bemeneti jel között a fázikülönbég π/, agyi az egyik bemeneti jele zinuz, míg a máik kozinuz. Ez az eremény független az amplitúóktól, tehát ebből az köetkezik, hogy θ a izacatolt jel fázia, zárt hurok eetén, felezi a 90 o -kal iető fázihelyzetet. Lineári alapái moell Ahhoz, hogy a lineári alapái moellt meghatározzuk fázizárt állapotnak kell fennállnia. A hurokban egyetlen nemlineári elem an, az peig a fázietektor. Ezt kell linearizálni a munkapontban. Alkalmazzuk a Taylor-formulát: Legyen f(x) az a hely környezetében n-zer eriálható függény, akkor ebben a környezetben f(x) előállítható a köetkező alakban: ' '' f ( a) f ( a) f ( x) = f ( a) ( x a) ( x a)!! ahol ξ az a é x közé eő alkalma érték. f... ( a) ( x a) n! Az elő tag 0 mert θ e0 0, míg a máoik tag aja meg a kijelű moellt: ( n) n ( n ) f ( ξ ) ( x a) ( n )! n Δu u = θe θ e 0 Δθ = e Δθe, ahol Δ θe = θe θe0. UpU p UpU p Innen = inθe = coθe0, θe θ e0 UpU p V ra, mert θ e0 0. i θ e eetén ( θ e < 45 o ) u (t) Δθ e = θ e, (9 5) ahol a fázietektor átiteli tényezője. A komplex frekenciatartományban: U ( ) = Θ ( ). (9 6) e Megjegyzé A PD mereekége függ az U, U é θ e0 értékétől azaz bemenő zint- é munkapont függő. A PLL lineári alapái moellje a 9-9. ábrán látható. A jelen okumentumot a BME VI Laboratórium tárgy hallgatói jogoultak egy pélányban kinyomtatni. 5

Labor. Hallgatói egélet Az egye elemek közötti özefüggéek a köetkezők: A VCO egyenlete: ω ω θ ω ω = u 0 0 f 0 = t Δu f = θ, a komplex frekenciatartományban: ( ) ( U f = Θ ) Θ ( ) = U f ( ). A PD egyenlete: U ) Θ ( ) = [ Θ ( ) Θ ( )] U ( e f =, ( ) = F( ) U ( ) = F( ) Θ ( ). imeneti fázi: Θ ( ) = U f ( ) = F( ) Θe( ). e PD Hurokzűrő VCO Θ Θ e U () Σ F() U f () / Θ - Θ 9-9. ábra. A PLL lineári alapái moellje A hurokerőíté: G( ) = F( ). (9 7) A DC hurokerőíté: G F(0) = 0. (9 8) V ra Dimenziója: [G 0 ] = ra V abzolút értéke ω = 0 frekencián. =, ahol F(0) a zűrő átiteli tényezőjének Aktí hurokzűrő eetén: limg( ) =. 0 Jelentée: ω = ω eetén ω = ω 0 u f = ω 0 G 0 θ e, mert u f = F(0)θ e, ahonnan: θ ω ω 0 e =. G0 Ez a tatiku fázihiba agy köetéi hiba. 6 A jelen okumentumot a BME VI Laboratórium tárgy hallgatói jogoultak egy pélányban kinyomtatni.

9. méré Analóg fázizárt hurok izgálata A PLL zárthurkú átiteli függénye: Θ( ) G( ) H ( ) = =. (9 9) Θ ( ) G( ) A PLL hibafüggénye: Θe( ) Θ( ) Θ( ) H ( ) = =. (9 0) Θ ( ) Θ ( ) Máofokú hurok (elő fokú, aktí zűrőel) A hurokerőíté: τ G( ) =. (9 ) τ A hurokerőíté törtonala Boe-iagramja (két különböző cillapítái tényező eetén): ζ= G(ω), B ϕ H(ω), o /τ -40B/D 0 (log), ω /τ ω B =ζω n -90 o 0 (log), ω -80 o ω =ω n -0B/D ζ < 0,707 G(ω), B -40B/D ϕ H(ω), o 0 /τ (log), ω -90 o 0 /τ (log), ω -0B/D -80 o ahol ω B =ζω n a zárthurkú ázéleég, ζ - cillapítái tényező é ω n - pólufrekencia. A jelen okumentumot a BME VI Laboratórium tárgy hallgatói jogoultak egy pélányban kinyomtatni. 7

Labor. Hallgatói egélet 8 A zárthurkú átiteli függény: ) ( ) ( ) ( τ τ τ τ τ τ G G H = =. (9 ) A zárthurkú átiteli függény általáno alakja: ) ( n n n n H ω ςω ω ςω =. (9 3) ahol a pólufrekencia: τ ω n =, a cillapítái tényező: τ τ ω τ ζ n Q = = =. A zárthurkú átiteli függény [H()] Boe-iagramja: 9-0. ábra. Aktí hurokzűrőel megalóított PLL átiteli függényének Boe-iagramja különböző cillapítái tényezőel: (a) ζ=0,3; (b) ζ=0,707; (c) ζ=; () ζ= A hibafüggény: ) ( τ τ τ H = (9 4) A jelen okumentumot a BME VI Laboratórium tárgy hallgatói jogoultak egy pélányban kinyomtatni.

9. méré Analóg fázizárt hurok izgálata A hibafüggény általáno alakja: H ( ) = (9 5) ςω ω n n A pólufrekencia é a cillapítái tényező ugyanaz, mint az átiteli függény eetében. A hibafüggény [-H()] Boe-iagramja: 9-. ábra. Aktí hurokzűrőel megalóított PLL hibafüggényének Boe-iagramja különböző cillapítái tényezőel: (a) ζ=0,3; (b) ζ=0,707; (c) ζ=; () ζ= A PLL frekenciatartományai Δω H ω Δω P ω 0 ω 0 ω Δω H köetéi tartomány (HOLD-IN): az a frekenciatartomány, amelyen belül a PLL köetni képe a bemeneti jel fáziát, miközben a bemeneti frekencia az ω 0 frekenciától táoloik. A köetéi tartományt a hurokelemek telítébe jutáa korlátozza. Δω P befogái tartomány (PULL-IN): az a frekenciatartomány, amelyen belülre kerüle a PLL képe elérni a fázizárt állapotot. Terezéi paraméterek τ a ázéleéget (ω n -t) zabja meg, A jelen okumentumot a BME VI Laboratórium tárgy hallgatói jogoultak egy pélányban kinyomtatni. 9

Labor. Hallgatói egélet τ a tabilitái tulajonágokat (ζ -t), illete a inamikát zabja meg, G 0 a köetéi tulajonágokat (θ e -t) zabja meg (az alkalmazott aktí zűrőre G 0 = ). FM emoulátor A PLL-lel kialakított FM emoulátor bemeneti jele a θ ( t ) FM moulált jel, míg a kimenete a VCO u f (t) ezérlőfezültége. Fázizárt állapotban a VCO pillanatnyi frekenciája köeti a bemeneti jel frekenciáját. Miel a VCO frekenciája arányo a ezérlőfezültégéel, ezért az FM emoulált jel megegyezik a VCO ezérlőfezültégéel. A emoulált jel a komplex frekenciatartományban: U ~ ( ) ( ) ~ ( f = H Θ ), (9 6) ahol H() a PLL átiteli függénye, az FM emoulátor erőítée é Θ ~ ( ) az FM moulált jel a komplex frekenciatartományban. PD Hurokzűrő ~ ~ U () U Θ f () e Σ F() - Θ Θ / VCO 9-. ábra. Az FM emoulátor tömbázlata Terezéi feltétel: ω n maximáli mouláció frekencia. Megjegyzé A PD nemlinearitáa által okozott torzítát a izacatolá cökkenti, így a PD torzítáa nem kritiku. Ahhoz, hogy az FM emoulátor torzítáa kici legyen, a VCO karakteriztikának lineárinak kell lennie. PM emoulátor A PM emoulátor bemeneti jele θ (t) PM moulált jel, míg kimeneti jele u (t) azono a PD kimeneti jeléel. A PM emoulátor kimeneti jele a komplex frekenciatartományban: U ~ ( ) = H ( ) Θ ~ (, (9 7) [ ] ) ahol [-H()] a PLL hibafüggénye, a PM emoulátor erőítée é Θ ~ ( ) a bemeneti jel a komplex frekenciatartományban. Terezéi feltétel: ω n minimáli mouláció frekencia. 30 A jelen okumentumot a BME VI Laboratórium tárgy hallgatói jogoultak egy pélányban kinyomtatni.

9. méré Analóg fázizárt hurok izgálata Megjegyzé Ahhoz, hogy a PM emoulátor torzítáa kici legyen, a zárthurkú ázéleégnek kiebbnek kell lennie, mint a legkiebb mouláló frekencia (mert a hibafüggény felülátereztő jellegű é a legkiebb frekenciának i bele kell enie az átereztő tartományba), toábbá a fázihibának kellően kicinek kell lennie ahhoz, hogy a PD a lineári tartományában marajon (mint imerete a PD nemlineári in(.) ). PD ~ ~ Θ Θ e U () Σ - Θ U f () / F() VCO Hurokzűrő 9-3. ábra. A PM emoulátor tömbázlata FS emoulátor FS mouláció eetén a zinuzo iő frekenciáját kapcolgatjuk a binári aatok zerint két fix érték között, lá a 9-4. ábrán. 0 0 9-4. ábra. FS moulált hullámforma Az FS emoulátor tömbázlata megegyezik az FM emoulátor tömbázlatáal. Vizgáljuk meg hogy mekkora frekenciaugrát képe köetni a PLL. Vizgálatunk ζ= cillapítái tényezőre érénye. Frekenciaugrára a fázihibát az alábbi egyenlet írja le: Δω ωnt θe( t) = ( ωnt) e [ra], ω ahol Δω a frekenciaugrá. ereük meg a fázihiba maximumát! Ehhez: θe Δω ω t Δω n = ωne ωntωne t ω ω innen: ω t = 0 ω n t =. Tehát a fázihiba maximuma: n n n n ω t n = 0, A jelen okumentumot a BME VI Laboratórium tárgy hallgatói jogoultak egy pélányban kinyomtatni. 3

Labor. Hallgatói egélet Δω Δf { e} = e t = max θ θ = e = 0,368. (9 8) ωn ωn fn θ e (t) ω n t t Pélák a max. fázihiba, illete frekenciaugrá meghatározáára: ) Δf=0 khz é f n = khz behelyetteíte (9 8)-ba, innen max{θ e }=3,68 ra=0 o o 80 f ) Ha max{θ e } < 80 o n Δf = π = 3, 8 khz. o 360 0,368 Tranzien ielkeé A tranzien ielkeé (a renzer álaza frekencia/fázi ugrára, VCO bementének perturbációjára, tb.) fonto paraméter. Az alábbiakban bemutatunk egy mózert, amellyel megfigyelhetjük a renzernek a VCO bemenetére aott perturbációra aott álazát (a PLL tömbázlatát lá a 9-5. ábrán). Θ PD Σ - Θ Θ e U () Hurokzűrő F() ~ U f () / Σ VCO / 9-5. ábra. A PLL tömbázlata a tranzien ielkeé izgálatához Ha a VCO bementére egy ugrájelet aunk, az megnöeli a VCO pillanatnyi frekenciáját, amely egyben a PD egyik bemeneti jele. Így a hibajelben i egy ugrá keletkezik, melyet a hurok próbál kompenzálni, e miel a hurokelemeknek an alamekkora iőállanója, ez nem történik meg azonnal. Azt, hogy ez mennyi iő alatt történik meg, H(), agy -H() határozza meg, a jellegére izont a cillapítái tényező an nagy hatáal. A 9-6. a) ábrán egy túlcillapított-, míg a 9-6. b) ábrán egy alulcillapított renzer álaza látható. Min két eetben hozabb iő után áll be a renzer, ráaául a máoik eetben még leng i. A 9-6. c) ábrán ζ=, a beállái iő ebben az eetben a legröiebb. Terezékor arra kell törekeni, hogy lehetőleg ζ= legyen. 3 A jelen okumentumot a BME VI Laboratórium tárgy hallgatói jogoultak egy pélányban kinyomtatni.

9. méré Analóg fázizárt hurok izgálata a) b) c) 9-6. ábra. ülönböző cillapítái tényezőjű renzer álaza az iőtartományban, perturbációra: a) ζ=3, b) ζ=0,3; c) ζ= Hiatkozáok, felkézüléhez ajánlott iroalom 0 [] Dr. Hainzmann Jáno Dr. Varga Sánor Dr. Zoltai Józef: Elektroniku áramkörök, Műegyetemi iaó, 44570, Bp., 99 5.4. Fázizárt hurkok, 558-57. ol. [] Dr. Foor György: Hálózatok é renzerek analízie, Műegyetemi iaó, 5504, Bp., 00..4-.4. A Boe-iagram, 53-63. ol. [3] Dr. Szilágyi Béla (zerk.): Szabályozátechnika. Számítógépe Gyakorlatok, Műegyetemi iaó, 55038, Bp., 998. SZGY3 - Jelátiő tagok frekenciafüggényei zabályozá tabilitáizgálata a frekenciamózer alapján Felaatok a felkézüléhez 0. A mérét megelőző otthoni felkézüléként égezze el az alábbiakat önállóan!. Olaa át alapoan A méré elméleti alapjai c. zakazban foglaltakat!. A Laboratórium. c. tárgy webe aatlapja alatt tölte le é álazolja meg írában az Ön zámára kijelölt felaatot! 3. Olaa el é gonolja égig a Méréi felaatokat! 4. Válazolja meg a (méréi leírá égén található) Ellenőrző kéréeket! 5. Gonolja égig hogyan határozná meg, illete rajzolná fel a zárthurkú átiteli függény é a hibafüggény Boe-iagramját Matlab egítégéel. Nézze át a loa, boe, plot é a emilogx utaítáok haználati móját Matlab-ban. Az írábeli felaatokat (kézzel írottan) be kell mutatni a méréezetőnek. Elfogaáuk előfeltétele a méré megkezéének. A zóbeli felkézülét a méréezető zúrópróbazerűen ellenőrizheti. Alkalmazanó műzerek Ozcillozkóp Agilent 546A Tápegyég Agilent E3630 Függénygenerátorok (zinkronizálhatóak) Agilent 330A-Option 00 Digitáli multiméter (6½ igit) Agilent 3340A Digitáli multiméter (3½ igit) Metex ME-T A jelen okumentumot a BME VI Laboratórium tárgy hallgatói jogoultak egy pélányban kinyomtatni. 33

Labor. Hallgatói egélet Alkalmazanó Matlab utaítáok help kulczó; megkapjuk a kulczó Matlab jelentéének leíráát. clear; törli a áltozókat é a függényeket a memóriából. loa PD.txt; betölti a PD.txt ASCII fájlt. Ez egyetlen mátrixot tartalmazhat, é ez lez a PD neű áltozó aktuáli értéke. A.m agy.mat fájlok neéel nem egyezhet meg a betöltenő fájl nee (kiterjezté nélküli réze em). y=pd(:,); az előbb betöltött fájlból (mot már PD áltozó) y áltozónak a PD áltozó máoik ozlopát aja át. x=pd(:,); az előbb betöltött fájlból (mot már PD áltozó) x áltozónak a PD áltozó elő ozlopát aja át. figure; létrehoz egy figure ablakot. plot(x,y); kirajzolja az y ektort az x ektornak megfelelően (az x i, y i pontpárokat ábrázolja az x,y koorináta renzerben). emilogx(x,y); az előzőhöz haonló, azzal a különbéggel, hogy az x tengelyen logaritmiku kálát haznál (az y tengelyen mara a lineári kála). axi([xmin xmax ymin ymax]); a megaott értékeket állítja be a megfelelő tengelyek maximumának, illete minimumának. gri; olyan rácot illezt a koorináta renzerre, amely illezkeik a tengelyek beoztáára. xlabel('\theta_[^o]'); a megaott zöeget kiíratja a ízzinte tengelyre. ylabel('u_ [ V ]'); a megaott zöeget kiíratja a függőlege tengelyre. title('pd karakteriztika'); a megaott zöeget kiíratja a rajz tetejére. w=(00:0:00000); létrehoz egy w ektort, melynek elemei a 00-tól 00000-ig terjeő tartományba enek é az egye elemek közötti lépéköz 0 (0, 0, 30 ) num=[*t ]; az átiteli függény zámlálójának együtthatói (τ ). en=[ *T ]; az átiteli függény neezőjének együtthatói ( τ ). boe(num,en); W(jω) = m/n m i, n i együtthatóinak imeretében az a(ω) é ϕ(ω) függényeket zámítja ki é ω-nak logaritmiku léptéket álazta az a(ω)[b]=0log(a(ω)) é ϕ(ω) görbéket rajzolja fel. 34 A jelen okumentumot a BME VI Laboratórium tárgy hallgatói jogoultak egy pélányban kinyomtatni.

9. méré Analóg fázizárt hurok izgálata Teztpanel A mérenő PLL-t egy teztpanel tartalmazza, melynek legfontoabb be- é kimenetei BNC catlakozókon kereztül érhetők el. A teztpanel a 9-7. ábrán látható. 9-7. ábra. Teztpanel Tápfezültég: A tápegyégen állíton be 5V-ot, illete -5V-ot, maj polaritáhelyeen catlakoztaa a tápegyég kimeneteit a teztpanel 5V, -5V feliratú pontjaihoz, illete a tápegyég COMM feliratú pontját a teztpanel feliratú pontjához. Ehhez olyan ezetéket haználjon, amelyek banánugóban égzőnek. A ezetékek zínét célzerű úgy megálaztani, hogy a 5V-o piro, -5V-o kék, míg a közö (COMM) fekete legyen. Figyelem! A teztpanel egyéb pontjaira a tápegyégből fezültéget catlakoztatni TILOS! A teztpanel bemenetei: A teztpanel bemenetei a PD in, PD in é a VCO in ext jelöléű BNC catlakozóal ellátott pontok. Ezek a bemenetek 50Ω ra illeztettek, ezért az ie catlakozó generátorok kimeneti impeanciáját i 50Ω ra kell beállítani. A PD in bemenetre catlakoztatanó jel paraméterei: fezültég: Vpp zinuz, frekencia: 75kHz -től 05kHz ig, leálaztá: AC. A jelen okumentumot a BME VI Laboratórium tárgy hallgatói jogoultak egy pélányban kinyomtatni. 35

Labor. Hallgatói egélet A PD in bemenetre catlakoztatanó jel paraméterei: fezültég: V pp zinuz, frekencia: 75kHz -től 05kHz ig, leálaztá: AC. A VCO in ext bemenetre catlakoztatanó jel paraméterei: fezültég: V pp négyzög, frekencia: 00Hz, leálaztá: AC. A teztpanel kimenetei: A teztpanel kimenetei a PD out, VCO DC F() out é a VCO out jelöléű BNC catlakozóal ellátott pontok. Ezek a kimenetek kω ra illeztettek, amit bizonyo eetekben figyelembe kell enni a ponto méré érekében. (A kimenetet egy oro kω-o ellenállá éi az eetlege életlen röire zárától.) A PD out kimeneten megjelenő jel paraméterei: fezültég: -V é V közötti fezültég, frekencia: DC -től 00kHz ig, leálaztá: DC. A VCO DC F() out kimeneten megjelenő jel paraméterei: fezültég: -0V é 0V közötti fezültég, frekencia: DC -től 0kHz ig, leálaztá: DC. A VCO out kimeneten megjelenő jel paraméterei: fezültég: Vpp zinuz, frekencia: 78kHz -től 0kHz ig, leálaztá: AC. Figyelem! A kimenetekre külő fezültéget rákapcolni TILOS, mert az a teztpanel károoáát okozhatja! A teztpanel átkapcolái lehetőégei:. A PD é a hurokzűrő között található kapcolóal az alkalmazanó hurokzűrő álaztható ki. A kapcoló karját a kiálaztanó hurokzűrő irányába kell billenteni. τ Az átitellel jelölt hurokzűrő paraméterei: τ τ = 93.0-6 [/ra] 36 A jelen okumentumot a BME VI Laboratórium tárgy hallgatói jogoultak egy pélányban kinyomtatni.

9. méré Analóg fázizárt hurok izgálata Az τ = 43.0-6 [/ra] ζ = ω n = 30 [ra/] τ 3 τ átitellel jelölt hurokzűrő paraméterei: τ 3 = 45,.0-6 [/ra] τ = 43.0-6 [/ra] ζ = 0,5 ω n = 30 [ra/]. A hurokzűrő é a VCO között található kapcoló háromálláú. A PD, VCO felirat irányába billente a kapcoló bontja a hurkot, lehetőé tée az egye hurokelemek külön-külön történő méréét (fázietektor é VCO). Fázietektor Ebben az eetben a fázietektor PD in feliratú pontjára kell catlakoztatni a referencia jelet, míg PD in feliratú pontjára a máik jelet. A kapcoló a VCO kimeneti jelét lekapcolja a fázietektor bemenetéről. A fázietektor kimenete toábbra i a PD out catlakozái ponton érhető el. VCO Ebben az állában a kapcoló a VCO in aj feliratú potenciométerrel beállított fezültéget kapcolja a VCO bemenetére. A potenciométerrel 0V é 0V közötti érték állítható be. Ez a fezültég méréi célra megjelenik a VCO DC feliratú BNC catlakozón i. A VCO kimeneti jele a VCO out jelöléű BNC catlakozóal ellátott ponton mérhető. Figyelem! A VCO DC feliratú pont nem bemenet, ezért külő fezültéget rákapcolni tilo! A kapcoló középő álláa eetén a VCO zabaonfutó frekenciája álik mérhetőé. A VCO bemenetéről a kapcoló leálazt minen külő fezültéget, míg a VCO kimeneti jele toábbra i a VCO out jelöléű BNC catlakozóal ellátott ponton mérhető. A PLL felirat irányába billente a kapcoló zárja a hurkot, lehetőé tée a PLL méréét. Ebben az állában a kapcoló leálaztja PD in feliratú catlakozái pontot a fázietektorról, illete a potenciométerrel beállított fezültéget a VCO bemenetéről, ugyanakkor a VCO kimeneti jelét catlakoztatja a PD-re. A fázietektor PD in feliratú pontjára kell catlakoztatni a referencia jelet, míg a fázietektor kimenete a PD out, a hurokzűrő kimenete az F() out, é a VCO kimenete a VCO out catlakozái pontokon érhető el. A VCO bemenetére külő jel a VCO in ext catlakozái ponton catlakoztatható. A jelen okumentumot a BME VI Laboratórium tárgy hallgatói jogoultak egy pélányban kinyomtatni. 37

Labor. Hallgatói egélet Méréi felaatok (özefoglaló)0.. Az APLL áramkör hurokelemeinek mérée.. PD karakteriztika felétele.. VCO karakteriztika felétele.3. VCO zabaonfutó frekenciájának meghatározáa. Az APLL áramkör befogái é köetéi tartományainak felétele.. Befogái tartomány felétele.. öetéi tartomány felétele 3. Analóg FM emoulátor megalóítáa, illete a emoulátor karakteriztikájának felétele 4. Az APLL-t jellemző zárthurkú átiteli függények meghatározáa 4.. Zárthurkú átiteli függény [H()] meghatározáa 4.. Hibafüggény meghatározáa [-H()] 5. Digitáli FS emoulátor megalóítáa é mérée 5.. Méré kilöketű FS eetén 5.. Méré nagylöketű FS eetén (a hurok zétejtée, befogái tranzien generáláa) 6. ét különböző cillapítái tényezőel (ζ= é ζ=0,5) jellemzett APLL inamikájának mérée 6.. Ugrá a referencia jel frekenciájában 6.. A VCO bemenet perturbációja iegézítő méréi felaatok 7. PM emoulátor karakteriztika felétele 8. A emoulátorok torzítáának mérée 8.. FM emoulátor torzítáának mérée 8.. PM emoulátor torzítáának mérée 9. A fázietektor kimenetén a kétzere frekenciakomponen mérée 0. A PLL kimenete é bemenete közötti fázi mérée 38 A jelen okumentumot a BME VI Laboratórium tárgy hallgatói jogoultak egy pélányban kinyomtatni.

9. méré Analóg fázizárt hurok izgálata Méréi felaatok (rézlete leírá)0.. Az APLL áramkör hurokelemeinek mérée A méré célja, hogy a hurokelemek méréére zolgáló mózereket bemutaa... PD karakteriztika felétele A tápegyégen állíton be 5V-ot, illete -5V-ot, maj polaritáhelyeen catlakoztaa a tápegyég kimeneteit a teztpanel 5V, -5V pontjaihoz, illete a tápegyég COMM pontját a teztpanel feliratú pontjához. Catlakoztaa a teztpanel PD in é PD in bemeneteit a függénygenerátorok kimeneteihez é az ozcillozkóphoz, illete a PD out kimenetet a Agilent 3340A típuú multiméterhez, amely fezültégméré állában an. Ügyeljen arra, hogy PD in bemenetre a referencia jelet, míg a PD in bemenetre a áltozó fáziú jelet catlakoztaa, toábbá, hogy a hurokzűrő é a VCO között található kapcoló a PD, VCO állában legyen (mert a kapcoló ebben az állában bontja a hurkot). -80 o -tól 80 o -ig 0 o -o lépéenként áltoztaa a PD in re catlakozó jel fáziát (a két függénygenerátor zinkronizált állapotban legyen) é a PD out kimenetre catlakozó fezültégmérőn olaa le a PD kimeneti fezültégét. Ezen értékeket táblázato formában rögzíte, maj grafiku formában ábrázolja (ehhez haználjon Excelt é Matlabot). A renelkezére álló aatokból határozza meg a fázietektor átiteli tényezőjének értékét ( ). Ügyeljen arra, hogy a PD kimeneti fezültége a θ e fázihibáal arányo, ami ebben az eetben nem má mint θ e = - θ. A függénygenerátorok beállítáai: kimeneti impeancia: 50Ω, frekencia: 90 khz, amplitúó: V pp, jelalak: zinuz. A függénygenerátorok zinkronizáláa é fáziának beállítáa: A függénygenerátorok az External 0MHz Reference Output Terminal (referencia kimenet) é az External 0MHz Reference Input Terminal (referencia bemenet) catlakozái pontok özekötééel zinkronizálhatók öze. Ellenőrizze ezen catlakozáok meglétét. A méréhez a referencia jelet (a teztpanel PD in -bemenetére catlakoztata) az a függénygenerátor zolgáltaa, amelynek az External 0MHz Reference Output Terminal catlakozójára an köte a zinkronizáló kábel. A teztpanel PD in bemenetére peig azt a függénygenerátort catlakoztaa, amelynek az External 0MHz Reference Input Terminal catlakozójára an köte a zinkronizáló kábel. Állíta be min a két generátoron a jelalakot, frekenciát, amplitúót é kimeneti impeanciát a fentiekben megaott értékre. A teztpanel PD in bemenetére catlakozó függénygenerátoron állíta be a kező fázit az alábbiak zerint: A függénygenerátor előlapján nyomja meg a Utility gombot, maj az Output Setup gombot é égül az Ajut Phae gombot. Állíta be a függénygenerátor jelének fáziát, úgy hogy a máik függénygenerátor jeléhez képet a fázikülönbég 0 o legyen, azaz fáziban legyenek (ozcillozkópon ellenőrizze). Ekkor nyomja meg a Set 0 Phae gombot, így ez a fáziizony A jelen okumentumot a BME VI Laboratórium tárgy hallgatói jogoultak egy pélányban kinyomtatni. 39

Labor. Hallgatói egélet eltárolára kerül, é ettől keze ez lez a 0 o -nak megfelelő fázikülönbég a két függénygenerátor jelei között. Mot a fázira írjon be 90 o -ot, (ugyanezen a függénygenerátoron) nyugtázza, é imét nyomja meg a Set 0 Phae gombot. Ennek ereményeként a referencia jel zinuz lez, míg a PD in bemenetre catlakozó függénygenerátor jele kozinuz lez (90 o -kal eltolt a referenciához képet). Az ily móon beállított generátorokkal egye fel a PD karakteriztikáját -80 o -tól 80 o -ig a fentebb leírt móon... VCO karakteriztika felétele Catlakoztaa a teztpanel VCO out kimenetét az ozcillozkóphoz é az Agilent 3340A típuú multiméterhez, amely frekenciaméré állában an, illete a VCO DC kimenetet a Metex ME-T típuú multiméterhez, amely fezültégméré állában an. Ügyeljen arra, hogy a hurokzűrő é a VCO között található kapcoló a PD, VCO állában legyen (mert a kapcoló ebben az állában bontja a hurkot). A VCO in aj feliratú potenciométerrel áltoztaa a VCO bementére kerülő fezültég értékét úgy, hogy a kimeneti frekencia méréenként khz-cel áltozzon. A VCO DC kimenetre kapcolt fezültégmérőel mérje a VCO bemenetén a fezültéget, illete a VCO kimenetén (VCO out ) a frekenciát. 80kHz-től 00kHz-ig terjeő tartományban khz-e lépéközzel a fentebb leírt móon egye fel a VCO karakteriztikáját. Ezen értékeket táblázato formában rögzíte, maj grafiku formában ábrázolja (ehhez haználjon Excelt é Matlabot). A renelkezére álló aatokból határozza meg a VCO átiteli tényezőjének értékét ( )..3. VCO zabaonfutó frekenciájának meghatározáa A hurokzűrő é a VCO között található kapcolót állíta középő állába (PD, VCO é PLL állá között), maj mérje meg a VCO kimenetén (VCO out ) a frekenciát, é jegyezze fel azt.. Az APLL áramkör befogái é köetéi tartományainak felétele A méré célja, hogy a PLL frekenciatartományait bemutaa... Befogái tartomány felétele Catlakoztaa a teztpanel PD in bemenetét a függénygenerátor kimenetéhez, illete a VCO out kimenetét az Agilent 3340A típuú multiméterhez, amely frekenciaméré állában an. Az ozcillozkóp egyik catornájára catlakoztaa a függénygenerátor jelét, míg a máikra a VCO out kimenet jelét. Ügyeljen arra, hogy a hurokzűrő é a VCO között található kapcoló a PLL állában legyen (mert a kapcoló ebben az állában zárja a hurkot), toábbá, hogy a PD é a hurokzűrő között található kapcoló a felő állában legyen τ (az átiteli függényű hurokzűrő legyen a hurokban). τ Laan áltoztaa a függénygenerátor kimeneti frekenciáját 78kHz-től 90kHz-ig, közben figyelje az ozcillozkópon, hogy mikor lez a két jel zinkronban (azono frekenciájú, illete a fázi a két jel között 90 o ). Maj határozza meg a felő befogái frekenciát úgy, hogy a függénygenerátor frekenciáját 0kHz-től 90kHz-ig áltoztatja. Ezeket az értékeket rögzíte a jegyzőkönyben. Ellenőrzéképpen égezze el a mérét Liajou-ábráal i (fázizárt állapotban az ozcillozkópon kör látható). 40 A jelen okumentumot a BME VI Laboratórium tárgy hallgatói jogoultak egy pélányban kinyomtatni.

9. méré Analóg fázizárt hurok izgálata.. öetéi tartomány felétele A kapcolá ugyanaz mint az előző felaatban. Laan áltoztaa a függénygenerátor kimeneti frekenciáját 90kHz-től 78kHz-ig, közben figyelje az ozcillozkópon, hogy mikor eik ki a két jel a zinkronból (a frekenciájuk nem lez azono é a fázikülönbég em állanó). Maj határozza meg a felő köetéi frekenciát, azzal, hogy a függénygenerátor frekenciáját 90kHz-től 0kHz-ig áltoztatja. Ezeket az értékeket a rögzíte a jegyzőkönyben. Végezze el az ellenőrzőmérét az előző felaatban leírtak zerint. 3. Analóg FM emoulátor megalóítáa, illete a emoulátor karakteriztikájának felétele A méré célja, hogy bemutaa a PLL egy-egy alkalmazáát, toábbá, hogy a bemutatott alkalmazáok méréére zolgáló mózereket imertee. Catlakoztaa a teztpanel PD in bemenetét a függénygenerátor kimenetéhez, illete az F() out kimenetet az ozcillozkóphoz é az Agilent 3340A típuú multiméterhez, amely fezültégméré állában an. Ügyeljen arra, hogy a hurokzűrő é a VCO között található kapcoló a PLL állában legyen (mert a kapcoló ebben az állában zárja a hurkot), toábbá, hogy a PD é a hurokzűrő között található kapcoló a felő állában legyen τ (az átiteli függényű hurokzűrő legyen a hurokban). τ A függénygenerátort állíta be az alábbiak zerint: kimeneti impeancia: 50 Ω, frekencia: 90 khz, amplitúó: V pp, jelalak: zinuz. A függénygenerátoron kapcolja be az FM moulációt, maj égezze el az alábbi beállítáokat: jelalak: zinuz, mouláló frekencia: 00 Hz, löket: khz. A függénygenerátoron a mouláló frekenciát állíta 00 Hz-re, maj a fezültégmérőn nyomja meg a B feliratú gombot, ekkor a fezültégmérő Bben kifejeze jelzi ki a mért a fezültéget (ez a fezültég lez a 0 B-nek megfelelő fezültég). A függénygenerátoron méréenként 00 Hz-e lépéközzel áltoztaa a mouláló jel frekenciáját é olaa le a fezültégmérőn kijelzett értéket. A 00 Hz-től 600 Hz-ig terjeő tartományban a fentebb leírt móon egye fel az FM emoulátor karakteriztikáját, maj mérje meg pontoan a 3B-e pontnak megfelelő frekenciát, illete határozza meg (méréel) azt a pontot (frekencia é amplitúó B-ben), ahol az FM emoulátor kimeneti jele a legnagyobb. Számíta ki a emoulált jel amplitúóját a löket é imeretében, maj haonlíta öze a mért é zámított értéket (az amplitúó V-ban értenő). Ezen értékeket táblázato formában rögzíte, maj grafiku formában ábrázolja (ehhez haználjon Excelt é Matlabot). A jelen okumentumot a BME VI Laboratórium tárgy hallgatói jogoultak egy pélányban kinyomtatni. 4

Labor. Hallgatói egélet 4. Az APLL-t jellemző zárthurkú átiteli függények meghatározáa A méré célja, hogy a mért ereményeket özeee az elméleti értékekkel, maj ezekből köetkeztetéeket onjon le a hallgató a PLL alkalmazááal, méretezééel kapcolatban. 4.. Zárthurkú átiteli függény [H()] meghatározáa Az előbbi pontokban megmért hurokelemek paramétereinek imeretében zámítáal határozza meg a zárthurkú átiteli függényt [H()], a cillapítái tényezőt [ζ], a pólufrekenciát [ω n ] é a zárthurkú ázéleéget [ω B ].A zárthurkú átiteli függényt [H()] grafikuan i ábrázolja. A kapott ereményeket ee öze a 3.. pontban mért FM emoulátor karakteriztikáal. 4.. Hibafüggény meghatározáa [-H()] Számítáal határozza meg a hibafüggényt [-H()], maj grafikuan i ábrázolja azt. 5. Digitáli FS emoulátor megalóítáa é mérée A méré célja, hogy bemutaa a PLL alkalmazáát, mint emoulátort, igitáli mouláló jel eetén é a problémákat, amelyeket a igitáli mouláló jel alkalmazáa et fel. 5.. Méré kilöketű FS eetén Catlakoztaa a teztpanel PD in bemenetét a függénygenerátor kimenetéhez, illete az F() out kimenetet az ozcillozkóphoz. Ügyeljen arra, hogy a hurokzűrő é a VCO között található kapcoló a PLL állában legyen (mert a kapcoló ebben az állában zárja a hurkot), toábbá, hogy a PD é a hurokzűrő között található kapcoló a felő állában legyen τ (az átiteli függényű hurokzűrő legyen a hurokban). τ A függénygenerátort állíta be az alábbiak zerint: kimeneti impeancia: 50 Ω, frekencia: 90 khz, amplitúó: V pp, jelalak: zinuz. A függénygenerátoron kapcolja be az FS moulációt, maj égezze el az alábbi beállítáokat: mouláló frekencia (FS Rate): 00 Hz, frekenciaugrá (Hop Freq.): 9 khz. Az ozcillozkópon mérje meg a emoulált jelet. Az ozcillozkóppal mért jelet mente le é illeze be a jegyzőkönybe. 5.. Méré nagylöketű FS eetén (a hurok zétejtée, befogái tranzien generáláa) Az 5.. pontban leírtak zerinti méréi elrenezében áltoztaa meg a frekenciaugrát (Hop Freq.) 97 khz-re, maj mérje meg a emoulált jelet. Az ozcillozkóppal mért jelet mente le é illeze be a jegyzőkönybe, toábbá 4 A jelen okumentumot a BME VI Laboratórium tárgy hallgatói jogoultak egy pélányban kinyomtatni.

9. méré Analóg fázizárt hurok izgálata ajon magyarázatot arra, hogy a löket megnöelééel miért eik zét a hurok, illete kezőik újra a befogái tranzien. Számítáal határozza meg a PLL immár megmért paraméterei imeretében azt a maximáli löketet, amelynél a hurok még nem eik zét. Számítáát ellenőrizze méréel. 6. ét különböző cillapítái tényezőel (ζ= é ζ=0,5) jellemzett APLL inamikájának mérée A méré célja, hogy bemutaa a PLL terezéi paramétereinek hatáát a PLL inamikájára. 6.. Ugrá a referencia jel frekenciájában A frekenciaugrát (Hop Freq.) állíta 9 khz-re, maj az 5.. pontban leírtak zerinti méréi elrenezében mérje meg a emoulált jelet. Az ozcillozkóppal mért jelet mente le é illeze be a jegyzőkönybe. Maj a PD é a hurokzűrő között található kapcolót billente az aló állába τ 3 (az átiteli függényű hurokzűrő legyen a hurokban) é mérje meg τ imét a emoulált jelet. Az ozcillozkóppal mért jelet mente le é illeze be a jegyzőkönybe. Ajon magyarázatot a tapaztaltakra. 6.. A VCO bemenet perturbációja Catlakoztaa a teztpanel PD in bemenetét az egyik függénygenerátor kimenetéhez, illete az F() out kimenetet az ozcillozkóp egyik catornájára. A máik függénygenerátor kimenetét catlakoztaa a VCO inext feliratú bemenethez, illete az ozcillozkóp máik catornájára. Ügyeljen arra, hogy a hurokzűrő é a VCO között található kapcoló a PLL állában legyen, toábbá, hogy a PD é a hurokzűrő között található kapcoló τ a felő állában legyen (az átiteli függényű hurokzűrő legyen a τ hurokban). A PD in bemenetre catlakozó függénygenerátort állíta be az alábbiak zerint: kimeneti impeancia: 50 Ω, frekencia: 90 khz, amplitúó: V pp, jelalak: zinuz. A VCO inext bemenetre catlakozó függénygenerátort peig állíta be az alábbiak zerint: imeneti impeancia: 50 Ω, Frekencia: 00 Hz, Amplitúó: V pp, Jelalak: négyzög, itöltéi tényező: 50%. Mérje meg az F() out kimeneten a jelet. Az ozcillozkóppal mért jelet mente le é illeze be a jegyzőkönybe. A jelen okumentumot a BME VI Laboratórium tárgy hallgatói jogoultak egy pélányban kinyomtatni. 43

Labor. Hallgatói egélet Maj a PD é a hurokzűrő között található kapcolót billente az aló állába τ 3 (az átiteli függényű hurokzűrő legyen a hurokban) é mérje meg τ imét az F() out kimeneten a jelet. Az ozcillozkóppal mért jelet mente le é illeze be a jegyzőkönybe. Ajon magyarázatot a tapaztaltakra. iegézítő méréi felaatok 7. PM emoulátor karakteriztika felétele Catlakoztaa a teztpanel PD in bemenetét a függénygenerátor kimenetéhez, illete a PD out kimenetet az ozcillozkóphoz é az Agilent 3340A típuú multiméterhez, amely fezültégméré állában an. Ügyeljen arra, hogy a hurokzűrő é a VCO között található kapcoló a PLL állában legyen (mert a kapcoló ebben az állában zárja a hurkot), toábbá, hogy a PD é a hurokzűrő között található kapcoló a felő állában legyen τ (az átiteli függényű hurokzűrő legyen a hurokban). τ A függénygenerátort állíta be az alábbiak zerint: kimeneti impeancia: 50 Ω, frekencia: 90 khz, amplitúó: V pp, jelalak: zinuz. A függénygenerátoron kapcolja be a PM moulációt, maj égezze el az alábbi beállítáokat: jelalak: zinuz, mouláló frekencia: 6 khz, löket: 45 o. A függénygenerátoron a mouláló frekenciát állíta 6 khz-re, maj a fezültégmérőn nyomja meg a B feliratú gombot, ekkor a fezültégmérő Bben jelzi ki a mért a fezültéget (ez a fezültég lez a 0 B-nek megfelelő fezültég). A függénygenerátoron méréenként 00 Hz-e lépéközzel áltoztaa a mouláló jel frekenciáját é olaa le a fezültégmérőn kijelzett értéket. A 6 khz-től 400 Hz-ig terjeő tartományban a fentebb leírt móon egye fel az PM emoulátor karakteriztikáját, maj mérje meg pontoan a 3B-e pontnak megfelelő frekenciát, illete határozza meg (méréel) azt a pontot (frekencia é amplitúó B-ben), ahol a PM emoulátor kimeneti jele a legnagyobb. Ezen értékeket táblázato formában rögzíte, maj grafiku formában ábrázolja (ehhez haználjon Excelt é Matlabot). 8. A emoulátorok torzítáának mérée A méré célja, hogy bemutaa a PLL nemlineári oltának hatáát a PLL műköéére. 8.. A 3. pontban leírtak zerinti méréi elrenezében a frekenciát állíta 95 khzre. Mérje meg a emoulált jelet 00 Hz-e mouláló frekencián, úgy hogy a 44 A jelen okumentumot a BME VI Laboratórium tárgy hallgatói jogoultak egy pélányban kinyomtatni.

9. méré Analóg fázizárt hurok izgálata löket értéke 4 khz, 6 khz, maj 7 khz legyen. Az ozcillozkóppal mért jelet mente le é illeze be a jegyzőkönybe, toábbá ajon magyarázatot arra, hogy a löket megnöelééel miért torzul a emoulált jel. Számítáal határozza meg a PLL immár megmért paraméterei imeretében azt a maximáli löketet, amelynél még nem torzul a emoulált jel. Számítáát ellenőrizze méréel. 8.. A 7. pontban leírtak zerinti méréi elrenezében a frekenciát állíta 90 khzre. Mérje meg a emoulált jelet 6 khz-e mouláló frekencián, úgy hogy a löket értéke 45 o, 75 o, 90 o, maj 0 o legyen. Az ozcillozkóppal mért jelet mente le é illeze be a jegyzőkönybe, toábbá ajon magyarázatot arra, hogy a löket megnöelééel miért torzul a emoulált jel. Számítáal határozza meg a PLL immár megmért paraméterei imeretében azt a maximáli löketet, amelynél még nem torzul a emoulált jel. Számítáát ellenőrizze méréel. 9. A fázietektor kimenetén a kétzere frekenciakomponen mérée A méré célja az elméleti értékek (leezetéek) gyakorlatban történő ellenőrzée. 9.. A PD kimenetén az özegfrekenciá komponen elnyomáára egy alulátereztő zűrő található, amelynek töréponti frekenciája 6 khz. Ezen zűrő hatáát a PLL moellben nem ezük figyelembe. A.. pontban leírtak zerinti méréi elrenezében méréel igazolja az özegfrekenciá komponen meglétét, maj ajon magyarázatot arra, hogy az említett zűrő milyen hatáal an az özegfrekenciá komponen amplitúójára, illete, hogy az özegfrekenciá komponen milyen hatáal an a PLL műköéére. 0. A PLL kimenete é bemenete közötti fázi mérée A méré célja az elméleti értékek (leezetéek) gyakorlatban történő ellenőrzée, illete a megfelelő méréi mózer alkalmazáának fontoágát bemutatni. 0.. A.. pontban leírtak zerinti méréi elrenezében mérje meg a PD bemeneti jele é a VCO kimenete közötti fázikülönbéget. A mérét égezze el Liajou-ábráal i. Amennyiben a kimenet é a bemenet közötti fázi nem egyezik az elméleti értékkel, ajon rá magyarázatot, hogy miért nem egyezik, maj találja meg a megfelelő mózert, amellyel pontoan meg tuja mérni a kérée fázit, é mérje i meg azt. Megjegyzéek, néhány jó tanác: A multiméter é az ozcillozkóp által aktuálian mért aatok egy kattintáal Excel táblába letölthetők (a rézleteket lá az aott műzerek útmutatójában). Ez lényegeen meggyoríthatja az egye karakteriztikák felételét, mert nem kell gépelni. Ezért jaaolt az ieágó műzer é zofter útmutatókat átolani. Az alábbiakban egy mózer kerül bemutatára, amellyel az Excel táblába letöltött aatok Matlab zámára megfelelő formátumban menthetők fájlba. Az Excel táblában a menteni kíánt aatokat jelölje ki, maj a kattinton a copy ikonra. Egy üre Notepa ablakba beillezte (pate), az aatok már megfelelő formátumúak, így cak el kell menteni őket egy fájlba. A fájl né kiálaztáakor ékezete betűket,, -, %, tb. karaktereket ne haználjon, a fájl nee ne kezőjön zámmal, illete célzerű röi fájlneet álaztani, mert a Matlab-ban ez lez a méréi aatokat tartalmazó áltozó nee. Matlab-ból az ábra a jegyzőkönybe úgy illezthető be, hogy a Figure ablakban, az Eit menüben, a Copy Figure menüelemre kattint, ezáltal az ábra a ágólapra kerül, ahonnan a Beillezté paranccal, egy kattintáal a jegyzőkönybe illezthető. A jelen okumentumot a BME VI Laboratórium tárgy hallgatói jogoultak egy pélányban kinyomtatni. 45

Labor. Hallgatói egélet Teztkéréek. Rajzolja fel a PLL tömbázlatát.. Aja meg a PD kimeneti fezültégét (nemlinearizált alak). 3. Aja meg a VCO kimeneti fáziát a komplex frekenciatartományban. 4. Rajzolja fel a hurokzűrő kapcolái rajzát é aja meg az átiteli függényét. 5. Aja meg a hurokzűrő átiteli függényét é rajzolja fel a törtonala Boe-iagramját. 6. Rajzolja fel a PLL nemlineári alapái moelljét. 7. Rajzolja fel a PD nemlineári karakteriztikáját é azon határozza meg a munkapontot. 8. Aja meg a PLL bemenete é kimenete közötti fázikülönbég értékét (aktí hurokzűrőre é fázizárt állapotra értenő). 9. Aja meg a PD kimeneti fezültégét a lineári alapái moellben ki θ e eetén (nem kell leezetni). 0. Rajzolja fel a PLL lineári alapái moelljét.. Aja meg a hurokerőíté egyenletét (legegyzerűbb forma).. Aja meg a PLL zárthurkú átiteli függényét (legegyzerűbb forma). 3. Aja meg a PLL hibafüggényét (legegyzerűbb forma). 4. Aja meg a hurokerőíté egyenletét máofokú hurokra (előfokú hurok, aktí hurokzűrőel). 5. Rajzolja fel a hurokerőíté törtonala Boe-iagramját (ζ=). 6. Rajzolja fel a hurokerőíté törtonala Boe-iagramját (ζ<0,707). 7. Rajzolja fel a zárthurkú átiteli függény Boe-iagramját különböző ζ-ra. 8. Rajzolja fel a hibafüggény Boe-iagramját különböző ζ-k eetén. 9. Aja meg a PLL terezéi paramétereit é hogy az egye paraméterek mit zabnak meg. 0. Aja meg a PLL frekenciatartományait.. Rajzolja fel az FM emoulátor tömbázlatát!. Milyen terezéi feltételt kell az FM emoulátornak kielégítenie? 3. Rajzolja fel a PM emoulátor tömbázlatát. 4. Milyen terezéi feltételt kell a PM emoulátornak kielégítenie? 5. Rajzolja fel az FS moulált jel hullámformáját. 6. Rajzolja fel a ζ>, ζ=, ζ< cillapítái tényezőjű renzer álazát az iőtartományban a VCO perturbációjára. 46 A jelen okumentumot a BME VI Laboratórium tárgy hallgatói jogoultak egy pélányban kinyomtatni.