LABORATÓRIO DE ENSINO E PESQUISA MODULADOR SÍNCRONO EXPERIÊNCIA 1

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1 MODULDOR SÍNCRONO EXPERIÊNCI. LIST DE MTERIL - Osciloscópio - Gerador de sinal M - Resistores de 0KΩ - Resistor de KΩ - Resistor de K - Diodo de sinal N448 - Capacitor de,nf - Indutor de 80uH. ROTEIRO EXPERIMENTL a) Montar o circuito abaixo: R 0K R 0K D R5 K N448 Eo(t) a(t) khz R 0K R4 K,nF CP L 80uH

2 b) Determinar o que se pede: ) Freqüência de ressonância do FPF e ajustar Eo(t) para este valor. justar também a(t) para khz. Concluir sobre o valor da freqüência de ressonância obtida; ) Desenhar as formas de onda obtidas nos pontos, e C. Citar o índice de modulação utilizado na experiência (operar com índice de modulação entre 0 e 50%); ) Calcular o índice de modulação pela figura obtida no ponto C; 4) Obter o índice de modulação pelo método do trapézio.. TEORI ÁSIC a) expressão M/DS Um sinal modulado M/DS é dado pela expressão: m. Eο m. E e( t) = Eο.cos( ωοt) +.cos ο m ο ωm). onde: ο [( ω + ω ). t] +.cos[( ω t] m E ο ω ο ω m - índice de modulação - amplitude da portadora - freqüência da portadora - freqüência do sinal modulante expressão da portadora é é. a( t) = a.cos( ω t) m E ( t) = E.cos( ω t) ο ο ο e a do sinal modulante

3 b) Índice de modulação O índice de modulação m é dado pelas seguintes expressões: m = a E ο ou m = E E máx máx E + E mín mín, onde E = E ο + k. a e E = E k a máx mín. a amplitude do sinal modulante k constante de modulação, que depende do material e componentes utilizados no modulador (didáticamente, opera-se com o k unitário). O índice de modulação pode ser obtido também pelo método denominado do trapézio. Com a expressão: m = 00% + Injeta-se o sinal modulado na entrada vertical do osciloscópio e o sinal modulante na entrada horizontal. O trapézio é dado por:

4 c) Formas de onda de importância Sinal modulante Onda Portadora Sinal Modulado M/DS d) Diagrama em blocos do circuito modulador E ο a(t) cos( ω t) ο SOMDOR CHVE SÍNCRON FPF sintonizado em F O C Sinal Modulado M/DS

5 . Lista de Material: - Osciloscópio - Gerador de sinal M - Resistor de KΩ - Resistor de KΩ - Resistor de 00KΩ - Diodo de sinal N448 - Capacitores de 6,8nF - Capacitor de 00nF DETETOR-RETIFICDOR EXPERIÊNCI. Roteiro Experimental a) Montar o circuito abaixo: D Gr M 5 KHz N448 R K R K C C 6n8 6n8 C R 00K b) pós injetar um sinal modulado M/DS, com fo= 5K hz e sinal modulante de khz e índice de modulação entre 0% e 50 %, Determinar o que se pede: I) Mostrar a forma de onda em e. Determinar a freqüência. Justificar; II) Mostrar a forma de onda em C. Determinar a freqüência. Justificar; III) Mostrar a forma de onda em C, com o diodo invertido. Determinar a freqüência. Justificar;. IV) Mostrar a forma de onda em C, com um capacitor de 00nF no lugar de C. Determinar a freqüência. Justificar;

6 . Teoria ásica: O detector-retificador não necessita de portadora na recepção. Simplesmente retifica e filtra o sinal modulado recebido. O capacitor de saída simplesmente tira a componente DC do sinal. D C e() t N448 Gr M 5 KHz R K FILTRO PSS- IXS 6n8 R 00K.a t π () ) Sinal Modulado: e m. Eo m. Eo. cos..cos. 0 () t = Eo ω 0 t + ( ω 0 + ω m ) t +.cos( ω ω m )t. ) Sinal Modulante: a = t cos.. ω () a m t C) Filtro Passa_aixas ω c = RC Onde ω c = Freqüência de Corte

7 . Lista de Material: - Osciloscópio - Gerador de sinal - Fonte de tensão - CI LM Potenciômetro de 4 KΩ - Resistores de 0 KΩ - Resistor de,kω - Resistor de KΩ - Resistor de 6,8KΩ - Resistor de KΩ - Capacitores de nf - Capacitor de n5 - Capacitor de,nf - Indutor de 680uH - transistor C 548. Roteiro Experimental a) Montar o circuito abaixo: MODULDOR DE FM EXPERIÊNCI Vcc R 0K R5 K L 680uF C4 n R 6k8 Vcc C n C n 6 5 TCP TRES MO D U LM566C TRWOUT SQWOUT 4 R k C n5 R4 K Q C548 a(t) P 4K R6 k

8 b) pós montar o circuito, determinar: I) Com o cabo do gerador desconectado, variar Vx no potenciômetro e concluir sobre as formas de onda em. II) Com o cabo conectado ajustar para Vx(médio) = 8,0V. III) Com o cabo conectado, injetar um sinal senoidal a(t) de Vpp e Hz. Observar a forma de onda em. Concluir. IV) Com o cabo conectado, utilizar a(t) como onda quadrada de Vpp e Hz. Verificar as formas de onda em e. Calcule a freqüência em. umente a freqüência de a(t) para Khz. Concluir. V) Com a mesma onda quadrada de Hz do item anterior, variar sua amplitude e verificar o que ocorre com a forma de onda em e. Concluir.. Teoria ásica O CI LM 566 é um VCO (Oscilador Controlado por Tensão), que gera onda quadrada (pino ) em função da tensão na entrada (pino 5). freqüência do oscilador é dada aproximadamente por: f 0 ( Vcc Vx) R C Vcc V K Vcc + K a x = () t O efeito é o de um modulador FM, onde a freqüência do sinal modulado na saída varia com o sinal modulante de entrada. O transistor amplifica como calasse C, selecionando a freqüência de saída.

9 COMPRDOR DE FSE DIGITL EXPERIÊNCI 4. Lista de Material: - Osciloscópio - Multímetro - Fonte DC - CI CI CI CI Resistores de 0 K - Capacitor de 0 uf - Capacitor de nf - Capacitor de 00nF - diodo n448 Roteiro Experimental a) Montar o circuito abaixo: CIRCUITO DEFSDOR GERDOR DE CLOCK 5 VCC 5 VCC 5 VCC 5 TR CV 4 R 8 VCC GND Q DIS THR 6 R 0K R 0K CLK 4 6 U 5 VCC R0() R0() R9() R9() 4LS90 Q Q QC QD GND U 4 SER C D MO DE CLK-L CLK-R 4LS95 VCC 0 C D U LM555 D N448 Q Q QC QD GND C 00nF C nf

10 b) Diagrama de blocos do circuito defasador: c) Formas de Onda : Clock C D

11 ) Medições: pós montar o circuito abaixo, determine a tensão CC na saída para os seguintes casos: a) 5 VCC 4 U4 4LS86 R 0K + C5 0uF V b) 5 VCC 4 C U4 4LS86 R 0K + C5 0uF V c) 5 VCC 4 D U4 4LS86 R 0K + C5 0uF V

12 d) Concluir sobre as formas de onda nos pontos C D: e) Concluir sobre o circuito utilizado nessa experiência: f) Concluir sobre os valores obtidos nas medições dos itens a b c : 4 Teoria básica: Dentre as várias formas de modular e demodular sinais digitais, uma das mais utilizadas é a que emprega a detecção de fase. O circuíto proposto visa mostrar uma aplicação neste sentido.

13 . Lista de Material: MODULDOR DE PULSOS EXPERIÊNCI 5 - Osciloscópio - Gerador de áudio - Fonte DC - CI Resistores de 40 - Resistores de 0K - Capacitor de 6,8 nf - Capacitor de 00nF - diodo n448 - Pot. de K - Resistor de 4K - Resistor de 40K - Resistor de K - Capacitores de 0uF - Transistores C 8. Roteiro Experimental a) Montar o circuito abaixo: Eo(t) VCC Vcc VCC R 40R R6 40K 5 C 00nF 4 8 R VC TR C Q DIS GN CV D THR U LM555 6 C 6n8 R 0K R 0K D N448 a(t) C + 0uF R9 K P K R4 40R R5 4K C4 + 0uF Eo(t) Q C8 Q C8 R K C5 + 0uF C R8 0K

14 b) juste a(t) de forma a se ter 5V de valor médio e 00 Hz no ponto. c) Observar e concluir sobre as formas de onda em e C. d) Observar e concluir sobre a variação de P e seu efeito no sinal PM no ponto C. Teoria ásica Existem quatro formas clássicas de modulação de pulsos: PM, PWM, PPM e PCM. PM: Pulse mplitude Modulation. PWM: Pulse Width Modulation. PPM: Pulse Position Modulation. PCM: Pulse Code Modulation. forma PCM é a mais comum, pois é normalmente como são codificados os pulsos após a quantificação clássica de um conversor /D. No entanto, a modulação PM também é comum. Essas modulações ocorrem em função das variações de amplitude do sinal modulante, a(t), que varia a amplitude (PM), largura (PWM) e posição (PPM) da onda quadrada a ser modulada.

15 . Lista de Material: - Capacitores 0nF - 00nF - Diodos n448 - Potenciômetro 0K - 8 Resistores 0K - Resistor K - CI LM555 - CI C40 - Gerador de Sinal - Osciloscópio - Fonte Simétrica MODULDOR PWM EXPERIÊNCI 6. Roteiro Experimental a) Montar o circuito abaixo: + C C 0nF U LM555 TR CV 4 R GND 8 VCC Q DIS THR 6 C 0nF R 0K R 0K R 0K D n448 D n448 C4 00nF C 00nF C5 R4 0K R5 0K + - R6 0K U C40 R K D R8 0K P POT U C E D n448 F R9 0K JH e(t) PWM 0nF - JH em(t)

16 b) Meça com o osciloscópio no ponto e conclua quanto a forma de onda. Obtenha o período do sinal e imprima o sinal medido no relatório. c) Meça a forma de onda no ponto C, imprima o sinal obtido no relatório e conclua sobre a razão do seu formato. d) Injete no ponto um sinal senoidal com freq. de 600Hz e amplitude,8vpp ( deverá aparecer.4vpp no gerador de sinais da HP) e verifique o sinal no ponto D, concluindo sobre o que representa o sinal obtido imprimindo a forma de onda. e) Obtenha os sinais nos pontos E e F e diga o que eles representam. f) Conclua pelos sinais obtidos nos pontos D e F quanto ao tipo de modulação e demodulação explicando o funcionamento do circuito.

17 NLISDOR DE ESPECTRO FM EXPERIÊNCI. Lista de Material: - Gerador de RF com M e FM - nalisador de Espectro. Roteiro Experimental a) Montar o circuito abaixo: b) justar para FM o gerador de RF, com os seguintes dados: - RF de Mhz, amplitude de VPP; - Sinal modulante de 0 Khz; - Desvio de 0 Khz.

18 c) justar o analisador de espectro com os seguintes parâmetros: - Freqüência central de Mhz; - Resolução de W de Khz; - Espalhamento de 00 Khz; - Varredura de 00 ms e Vbw de Khz. d) Com os dados dos itens e C, determinar: - forma de onda e a justificativa para seu aspecto; - largura de banda do sinal modulado; - O índice de modulação aproximado, obtido a partir de medidas no analisador. e) ltere o valor da freqüência do sinal modulante, ou do desvio, de forma a reduzir ao mínimo se possível a zero --- a amplitude da portadora. Concluir sobre a forma de onda vista e o valor do índice de modulação. f) ltere o desvio de freqüência para Khz. Conclua sobre a nova forma do sinal modulado. Teoria ásica O analisador de espectro destina-se a examinar as formas de onda no domínio da freqüência. Para tal, o que se deve estabelecer são os parâmetros das funções básicas do medidor, a saber: - Frequência central; - Espalhamento; e - mplitude. O próximo passo é adequar o sinal a ser medido aos valores estabelecidos no equipamento, em especial W, SWP e MKR, e fazer as leituras baseadas em teoria própria.