ניסוי מס'-5

מטרת הניסוי :- בדיקת השפעת חדות המסנן על נאמנות השחזור

מהו מסנן מעביר נמוכים? (Low pass filter)

זהו מעגל המעביר תדרים נמוכים וחוסם את התדרים הגבוהים. בדרך כלל המימוש של המעגל הוא באמצעות מעגל RC (נגד-קבל) או RL (נגד סליל) או שילוב של שניהם.

באמצעות המסנן נוכל לדחות הפרעות של תדרים גבוהים, לדוגמא: כאשר אנו מעוניינים להעביר צליל דרך מיקרופון ולחסום רעשים בתדרים גבוהים שאינם רצויים. יתר על כן, ניתן לחסום הרמוניות במעגלי משדר-מקלט באמצעות מסנן זה.

First-order filter – מסנן ראשון בסדרה של מסננים – מסנן יותר במדויק. לדוגמא: הוא יקטין את אמפליטודת אות הכניסה בחצי בכל פעם שהתדירות מוכפלת.

Second-order filter – מסנן שני בסדרה של מסננים – מפחית את העוצמה של תדירויות גבוהות יותר בתלילות. לדוגמא: הוא יקטין את אמפליטודת אות הכניסה ברבע בכל פעם שהתדירות מוכפלת.

כפי שהסברתי בכתבה על היגב קבל, היגב קבל משתנה בהתאם לתדירות המתח שעל הדקי הקבל. בתדרים נמוכים היגב הקבל (Xc) יהיה גדול מאוד יחסית לנגד R וכתוצאה מכך יהיה מתח על הקבל (Vc). ככל שהמתח על הנגד (Vr) יהיה קטן יותר, המתח על הקבל יהיה גדול יותר (לפי חוק אום). בתדירויות גבוהות המתח על הנגד יהיה גדול יותר ואילו על הקבל המתח יהיה קטן יותר – וכך בעצם השגנו חסימה של התדרים הגבוהים.

אנו מתייחסים לכך כאילו מחוברים שתי נגדים בטור:

היגב הקבל:

 

והנוסחה הסופית:

מהלך הניסוי:-

המעגל הינו אותו המעגל של ניסוי מס'3

אך אנו מתכננים שני מסננים,אחד מסדר ראשון,ואחד מסדר שני,תכנון שני המסננים בעזרת קופסת התמסורת:-

מעביר הנמוכים מסדר ראשון:                          

מעביר הנמוכים מסדר שני:

תוצאות:-

עבור מסנן מסדר ראשון:

עבור מסנן מסדר שני:-

מסקנות:-

בניסוי שנינו פרמטר אחד שהוא חדות המסנן ,ששינינו בעזרת שינוי התמסורת בהתאם לסוג המסנן.

עבור L.P.F מסדר ראשון קבלנו אות משוחזר בצורה מקובלת יחסית לאות המשודר ,במקביל יש לנו האות המשוחזר בעזרת P.F.L מסדר שני, שחזור אות זה הינו נחשב לשחזור נאמן איכותי ,כיוון שהאות המשוחזר זהה כמעט100% לאות שבמבוא המשדר.

חדות המסנן משפיעה על נאמנות השחזור של האות במקלט, כך שהשחזור בעזרת מסנן מעביר נמוכים מסדר שני אמין יותר בהשוואה עם אות משוחזר בעזרת מסנן מעביר נמוכים מסדר ראשון.

השפעת תדר הדגימה על נאמנות השחזור

מטרת הניסוי :~

                         בדיקת השפעת תדר הדגימה על נאמנות השחזור .

רקע תיאורטי : 

השלב הראשון בתהליך השידור בתקשורת ספרתית הוא הדגימה והשמירה של אות   המידע

המשודר .  וכדי שנוכל לשחזר נאמנה במקלט   את אות המידע הזה מתוך האות הדגום

משתמשים במשפט הדגימה של נייקוסט (Nyquist) שאומר: אות מוגבל פס בעל רוחב

פס BW ניתן לשחזר בצורה נאמנה כאשר תדר אות הדגימה גדול פי 2 לפחות מרוחב הפס

של אות  ( המידע או פי 2 מהתדר המקסימאלי של אות המידע)

ז.א. פרק הזמן בין דגימה ודגימה צריך להיות קטן או שווה לחצי זמן המחזור של התדר הגבוה ביותר של האות המוגבל פס

שחזר אות המקור מתבצע ע  "י שימוש במסנן מעביר נמוכים חד, שרוחב הפס שלו   צריך

להיות כרוחב הפס של אות המידע.

מהלך הניסוי:

הניסוי הזה המשך לניסוי הקודם

ובניסוי הזה אנו קובעים את כל הפרמטרים ומשנים רק בתדר הדגימה

והינה התוצאות גם עם קצב הדגימה של כל מצב :

עבור 5K:

עבור 9K:

עבור 10K:

עבור 12K:

עבור 15K:

עבור 20K:

עבור 50K:

עבור 100K:

מסקנה:

כדי שנוכל לשחזר נאמנה במקלט   את אות המידע הזה מתוך האות הדגום

משתמשים במשפט הדגימה של נייקוסט (Nyquist) שאומר: אות מוגבל פס בעל רוחב

פס BW ניתן לשחזר בצורה נאמנה כאשר תדר אות הדגימה גדול פי 2 לפחות מרוחב הפס

של אות המידע.
אז כשדגמנו ב תדר 5K ו 9K לא שמרנו על החוק הזה ומהתוצאה גם לא רואים נאמנות או אפילו דמיון בין אות המידע לאות במוצא .
כשדגמנו בתדר גדול מ- 10K בקצת היה השחזור הנאמן וכשדגמנו בתדר גבוהה היה שחזור נאמן אבל בזבזנו ברוחב הפס , אז המצב הכי טוב שיהיה תדר הדגימה גדול מ- 10k בקצת

דגימה ושמירה של אות מוגבל פס

רקע תיאורטי : 

השלב הראשון בתהליך השידור בתקשורת ספרתית הוא הדגימה והשמירה של אות   המידע

המשודר .  וכדי שנוכל לשחזר נאמנה במקלט   את אות המידע הזה מתוך האות הדגום

משתמשים במשפט הדגימה של נייקוסט (Nyquist) שאומר: אות מוגבל פס בעל רוחב

פס BW ניתן לשחזר בצורה נאמנה כאשר תדר אות הדגימה 2 גדול פי לפחות מרוחב הפס

של אות  ( המידע או פי 2 מהתדר המקסימאלי של אות המידע)

ז.א. פרק הזמן בין דגימה ודגימה צריך להיות קטן או שווה לחצי זמן המחזור של התדר

הגבוה ביותר של האות המוגבל פס

מעגל הדגימה השמירה העקרוני מורכב מרכיב   מיתוג S  (מפסק) שמבצע פעולת   הדגימה

ההעברו לערך מתח המקור לרכיב השמירה שהוא קבל הנטען למתח המקור בזמן הדגימה.

בין הדגימות הקבל לא מתפרק ושומר על ערכו ( המתח שלו  ) אודות לשימוש בחוצץ Buffer( )

שמונע התפרקות הקבל ע"י הדרגות הבאות אחריו. מעגל הדגימה והשמירה העקרוני מתואר

באיור  הבא:                                                                                                                            

שחזור האות:-

שחזר אות המקור מתבצע ע  "י שימוש במסנן מעביר נמוכים חד, שרוחב הפס שלו   צריך

להיות כרוחב הפס של אות המידע.

מהלך הניסוי

יצירת אות מוגבל פס המדמה אות דיבור.

על מנת לקבל אות מוגבל פס יש לחבר שלוש מקורות מתח סינוסאוידאליים בתדרים ובעוצמות שונות כמפורט בטבלה:

מס. מקור	עוצמה	תדר בHz	פונקציה
1	5	1000	(5sin(2π1000t
2	3	3000	(3sin(2π3000t
3	1	5000	(1sin(2π5000t
התוצאה	4	5000	X1+x2+x3

רוחב הפס שלו 5 קילו הרץ.

ומהחיבור למשקף תנודות מקבלים:

ואם מחברים אותו למנתח אותות:-

2)  fc≥10KHz

כן יש דמיון בין שני אותות כי עשינו פעולת דגימה מקינה ואת תדר הדגימה , גורם המחזור ושאר תכונות מחולל האותות היו נכונים כמו שלמדנו בכיתה

fc = 5 KHZ  ;  R= 1KΩ   (3 

 C= ?  

C=31.83nf

מסקנה:

אנו הצלחנו לממש ולאמת את התיאוריה של נייקויסט  שאומרת שתדר הדגימה הינו כפול התדר המקסימאלי של אות המידע           

תכנון ובנייה של מתנד סינוסאוידאלי בתדר גבוהה

מתנד גשר וין

מטרת הניסוי :

הכרת מבנה, תכונות ואופן פעולה של מתנד גשר וין, ייצוב הגבר החוג

1) מתנד גשר וין מצטיין בפשטותו וב '' ניקיון '' אות המוצא שלו (הוא מייצר אות סינוסואידלי ללא הרמוניות כמעט). הוא שימושי לתדרים נמוכים, החל מחלקי הרץ ועד מאות אחדות של קילוהרץ

2)  בניית מתנד בתדר גבוהה במערכת התקשורת תומך שתהיה חסינה יותר מפני רעשים שהם בעצם השפעת שינויי מזג האויר והמרחק הגדול שהאות עובר,זה שגורם לניחות ועיוותים באות.

מתנדב תדר גבוהה שמשולב במעגלי המחשב מבטיח מחשב בעל תגובה מהיר וביצוע בקשות באופן מהיר.

3)  *מתנד הרמוני (סינוסואידי)

המתנד ההרמוני יוצר גל סינוסואידי. בבסיסו הוא מגבר שמוצאו מחובר למסנן צר-סרט, שמוצאו מחובר לכניסת המגבר. כאשר מדליקים את המגבר, מופיע רעש במוצא שלו. הרעש עובר דרך המסנן כך שרק תדרים שהם בתחום הצר שמעביר המסנן מועברים בחזרה אל כניסת המגבר, ואלו מוגברים יותר ויותר כיוון שהתהליך חוזר על עצמו. תוך מספר מחזורים קטן מתייצב המתנד ומגיע למצב עמיד. אז מתקבל במוצא המגבר אות שמורכב מתחום צר של תדרים, שמרכזו הוא התדר המרכזי של המסנן, ורוחבו הספקטרלי נקבע על ידי רוחב המסנן.

ניתן לצמד אל המסנן גביש פיאזואלקטרי (לרוב מקוורץ) כדי לייצב את תדר התנודה. תכנון כזה מכונה מתנד גבישי.

את ההגברה והסינון ניתן להשיג במגוון של דרכים, ולכן ישנן גישות שונות לתכנון מתנדים הרמוניים, ביניהן מתנד הארטלי, מתנד קולפיטס ומתנד קלאפ.

*מתנד רלקסציה

במתנדי רלקסציה משתמשים ליצירת גל שאינו סינוסי, כגון גל מרובע או "שן מסור". המתנד מכיל רכיב לא לינארי, למשל טרנזיסטור, שפורק באופן מחזורי את האנרגיה הטעונה בקבל או במשרן, וכך גורם לשינויים מהירים במוצא.

במתנדי רלקסציה לגל מרובע אפשר להשתמש ליצירת אות השעון הדרוש למעגלים ספרתיים מסוימים, למשל מונים או "טיימר"ים, אך מתנדים גבישיים עדיפים עליהם בגלל יציבותם.

במתנדי גל משולש או שן מסור משתמשים במעגלי תזמון לאותות הסריקה האופקית בשפופרות קרן קתודית באוסצילוסקופים ובטלוויזיות. במחוללי דפקים ניתן להשתמש בגל המשולש כדי ליצור קירוב של גל סינוס. סוג אחר של מתנד רלקסציה הוא המולטי-ויברטור.

4)    F=10kHz

F=1/2πrc   10k=1/2πrc   rc=15.915µf    ,     r=1k   c=15.915nf

מהלך הניסוי: 

1)     3)    4k/2k+1=3      3=3 AB=1       B=1/3         A=R2/R1+1

                  

אבל מצב זה איי אפשר לקבלו בגלל חוסר ליניאריות במגבר ועוד כי איי- אפשר למלא בקשתנו בתוכנית ההדמיה "מולטיזים" ,והתוצאות שבעצם אנו מקבלים הן כבא:

4.2k/2k+1=3

AB>1

במצב זה ההגבר של עוצמת התנודות הולך וגדל  וגדל עד שמגיעה עוצמתם לעוצמת מתחי הרוויה,וכך האות נקטם ,מצב זה נקרא מצב רוויה ,שבו אנו מאבדים את האות,וכמובן מצב זה לא רצוי.

AB<1

במצב זה תחילה אנו מקבלים תנודות שהן בעוצמה טובה אבל  במשוב ההגבר לשבר הולך וקטן ,וזה מסביר למה התנודות הולכות ומתמזערות  עם עבירת הזמן עד שמתאפסות.

מסקנה :

המצב ההכי טוב באופן מעשי הוא A*B>1 ,שבו ההגבר גדול בקצת משלוש,ולא שלוש בדיוק שעבורו מקבלים אות סינוסי באותו תדר שאנו קובעים .

 אפנון תנופה

                                                 פירוק ספקטרלי של אות AM

(ניסוי הדמיה)

הניסוי הזה בנוי על בסיס פירוק ספקטרלי של אות מאופנן באפנון תנופה.

כאמור אפנון תנופה היא שיטה אשר משנים בה את תנופת גל הנושא לפי שינויי תנופת אות מידעץ

גל נושא:                                                                              C(t)=Ac*Cos(Wc t)

אות מידע:                                                                            X(t)=Am*Cos(Wm t)

אות מאופנן:                                                                 Xam(t)=(Ac+Am CosWmt)*CosWct      

והינה הערכים שבקש ממינו המורה להציב במערכת:

        Ac= 2V,        m= 0.8,     Fc= 50 kHz,    Fm= 5 kHz

הכנה לניסוי :

הינה התשובות של ההכנה לניסוי:

1)                                                                                                        Xam(t)=(Ac+Am CosWmt)*CosWct      

Am = Ac*m = 2*0.8 = 1.6v

                                                Xam (t) = (2+1.6*cos*2π*5*10^3*t)*cos*2π*50*10^3*t

2)                                                                                                        BW=2Fm

                                                     BW = 2* 5 * 10^3 = 10kHz

(3    

4)

                                                                                                      מהלך הניסוי:

בניית המעגל החשמלי כשדרוש ולשים את הערכים שביקש ממינו המורה

מדידות :

ביקש מימינו  מהמורה להכניס את הנתונים הבאים למכשירים : 

 1-   מכשיר משקף תנודות :  

2v/div המתחים בשני הערוצים                                                sec µ50 ערך המשבצת

2-   מכשיר ספקטרום אנליזיר :

Span : 100kHz

Center: 51kHz

Range: 0.5 V/Div

תוצאות :

גרף של אות מאופנן במשור הזמן:

 ייצוג ספקטראלי של אות מאופנן:

מסקנות:

מהייצוג התאורטית והנסוי הדמיוני בתוכנת המלטזיים היה לנו אותו תוצאות כשעשינו השוואה והוכחנו מה שלמדנו בכיתה

slam

2na m7mood ahln wshln bkom fe alblog