Bu deneyde ham ama etkili bir analog örnekleme
Transkript
Bu deneyde ham ama etkili bir analog örnekleme
SAYISAL HABERLEŞME VE UYGULAMALARI DENEY-III ANALOG ÖRNEKLEME Deneyin amacı: Bu deneyde ham ama etkili bir analog örnekleme devresi kurup test edilecektir. Devrede PAM (pulse amplitude modulation) sinyali üretmek için bir CMOS (Complimentary Metal-Oxide-Semiconductor) analog anahtar kullanılmaktadır. Giriş olarak tek tonlu bir sinüs sinyali kullanacak ve nyquist oranını beş kere örnekleyeceksiniz. Daha sonra çıkış sinyalini osiloskopta, spektrumunu da spektrum analizöründe inceleyeceksiniz. Giriş: Örnekleme ile ilgili ders notlarını tekrar gözden geçirin Bu deneyde, pratik örneklemenin özel bir türü olarak adlandırılan doğal örneklemeyi inceleyeceğiz. Bu deney için dört kat iki yönlü CD4016B CMOS anahtarlayıcı kullanılacaktır. Gerekli katalog bilgilerini www.fairchildsemi.com web adresinden bulabilirsiniz. Bu aslında gerilim kontrollü bir anahtardır. Kontrol gerilimi yüksek olduğunda çıkış ve giriş terminalleri kısa devre edilir. Kontrol gerilimi küçük olduğunda ise bu terminaller açık devre edilir. Ön Hazırlık: Aşağıda verilen problemde çıkışın (y(t)) Fourier transformunu bularak teorik olarak kabul edilen tayfını bulun. Zaman domeninde ve Fourier transformunda çıktı sinyalini çizin. y(t) = f(t) • g(t) f(t)=cos(wxt), frekans=10kHz g(t)=20 % duty cycle kare dalga, darbe yüksekliği=1, frekans=100 kHz Deneyin yapılışı: Kurulumu bir sonraki sayfada gösterilen (şekil 1) devreyi yapın. Aşağıda belirtilen ölçüm ve gözlemleri yapın. İlk olarak anahtar açma kapamalarında örneklediğiniz sinüzoidal giriş sinyali Vin(t) yi kontrol sinyali Vcontrol(t) ile senkronize etmek için doğru tetikleme tekniklerini kullanarak (Şekil 2 ye bakın) osiloskop çıkışına bakın Vout(t). Osiloskoptaki doğal örneklemeyi inceleyin ve görülen dalga formunu çizin. Daha sonra örnekleyicinin çıktısını sınamak için spektrum analizörünü kullanın. CMOS anahtarın çıkışında yüksek empedans istendiğinde osiloskop probunu spektrum analizörüne bağlamalısınız. Temel frekansın altı katına kadarki harmoniklerde ve örnekleme frekansında spektrumdaki bileşenlerin güçlerinin mutlak değerlerini hesaplayın (dBm) ve verileri kaydedin. Vin(t) = 10 kHz sinusoid bir (1) volt tepeden tepeye ve 0 d.c. offset Vkontrol(t) = 100 kHz, 20% duty cycle diktörtgen darbe beş (5) volt tepeden tepeye voltaj ve 0 d.c. ofset Veri Analizi: Spektrum analizöründeki mutlak güç ölçümleri küçük olacak ve teoride beklenen değerlerle kıyaslanamayacaktır. Bir karşılaştırma yapmak için ölçülmüş ve hesaplanmış bir referans gücü ile normalize etmeye ihtiyaç duyulur. Bu işlem için ölçülmüş ve hesaplanmış referans verisinin örnekleme frekansında seçilmesi önerilir. Normalize Veri (dB) = İşlenmemiş Veri (dBm) – Referans İşlenmemiş Veri (dBm) (Burada “işlenmemiş veri”, çeşitli frekanslarda ölçülmüş veya hesaplanmış güçle alakalıdır. Oysa “referans işlenmemiş veri” bir tek referans frekansında ölçülmüş ve hesaplanmış güçle ilgilidir.) Rapor: Raporunuzda ön hazırlıktaki teorik olarak beklenen değerleri gösterin. Dikkatli bir şekilde, beklenen osiloskop dalga formunu çizin. Teorik olarak hesaplanan çıkış spektrumunun grafiğini çizin. Temel frekansın altı katına kadarki harmoniklerde ve örnekleme frekansında spektrumdaki bileşenlerin güçlerinin mutlak değerlerini hesaplayın (dBm) bulun. Spektrumdan ölçülen ve hesaplanan güçleri aşağıdaki gibi gösterilen bir tablo yaparak belirtin. Çeşitli frekanslardaki güçleri kıyaslayın. Bu kıyaslamayı mutlak olmayan değerlerde yaparken sonuçların göreceli değerler olduğunu hatırlayın. Böylece normalize edilmiş sütünlar umulana yakın olmalıdır. Frekans(Hz) Örnekleme Frekansı İki kere Örnekleme Üç Kere Örnekleme Dört Kere Örnekleme Beş Kere Örnekleme Altı Kere Örnekleme Kabul edilen (dBm) Normalize Kabul edilen (dB) Ölçülen (dBm) Normalize Ölçülen (dB)