Fatih Üniversitesi Elektrik ve Elektrnik Mühendisliği Bölümü EEM 36 Haberleşme I DENEY 6 FM DEMODÜATÖRÜ 6. AMAÇAR. Faz kilitli çevrimin (P) prensibinin çalışılması. P M565 in karakteristiğinin anlaşılması 3. FM sinyalinin P kullanılarak demdüle edilmesi 6. ÖN ÇAIŞMA Kitaptan 5. Üniteyi kuyunuz. 6.3 İHAZAR VE MAZEMEER Deney için gerekli malzemeler Tabl 6. de listelenmiştir. Deneye başlamadan önce, deneyde kullanılacak lan cihazların mdel numarasını, seri numarasını ve is stk numarasını yazınız. Ayrıca, hasarlı cihazları nt ediniz. Tabl 6. Deneyde kullanılacak malzeme listesi N: Malzemeler Mdel Seri N: Ois Stk N: Dijital Osilskp Sinyal Jeneratörü () 3 D Güç Kaynağı 4 Osilskp Prbları ve Kabllar 5 M565 P Devresi Hasar ve diğer yrumlar: 6.4 TEME BİGİER Frekans demdülatörü (rekans diskriminatör) anlık rekans değişikliklerini lineer vltaj değişimine dönüştüren devredir Haberleşme sistemlerinde kullanılan birçk çeşidi vardır. Örneğin; FM den AM e dönüştürücü, dengeli, az arkı diskriminatörleri ve az kilitli çevrim (P) rekans demdülatörü. Bu deneyde P rekans demdülatörünün çalışma prensibini öğreneceğiz. EEM 36 Haberleşme I Deney 6 Saya /
6.4. Faz Kilitli Çevrimin (P) çalışma prensibi P, Şekil 6. de blk diyagramı gösterilen devre, çıkış ve giriş sinyallerini rekans ve az türünden kilitleyen geri dönüşümlü elektrnik kntrl sistemidir. Rady haberleşmesinde eğer taşıyıcı sinyalin rekansı iletim esnasında sapmışsa, alıcı devredeki P taşıyıcı sinyal rekansını tmatik larak takip eder. Şekil 6. P Blk Diyagramı P, ilerideki deneylerde iki arklı şekilde kullanılmıştır: () demdülatör larak, az ve reakans mdülasynunu takip etmek için ve () zamanla değişen taşıyıcı sinyalin rekansını takip etmek için. Genellikle, P aşağıdaki bölümleri içerir: a) Faz Detektörü (PD) b) Alçak Geçiren Filtre (PF) c) Gerilim Kntrllü Osilatör (VO) P in içindeki az detektörü iki girişine kilitlenir ve iki giriş rekansı eşit ise çıkış larak sıır verir. Eğer iki giriş sinyalinin rekansı eşit değilse, detektörün çıkışı A kısmı kaldıran alçak geçiren iltreden geçerken VO girişine D seviye uygulanır. Bu eylem geri besleme döngüsünü kapatır. Çünkü; VO girişine uygulanan D seviye, VO çıkış rekansını giriş rekansıyla tamamen aynı lması için değiştirir. Eğer VO çıkış rekansı giriş rekansına eşitse, P kilitlenmeyi başarmıştır ve kntrl vltajı P giriş rekansı sabit lduğu müddetçe sıır lacaktır. Şekil 6. de gösterilen P parametreleri aşağıdadır: K d = az detektör kazancı vlt/radyan K a = yükseltici kazancı vlt/vlt K = VO kazancı khz/vlt K l = K d K a K = kapalı devre kazancı khz/radyan Faz detektörünün çalışma prensibinin daha iyi anlaşılması için basit XOR kapısının az detektörü larak kullanıldığı düşünülebilir. XOR kapısı, girişleri karşılaştıran ve eşit lmadıklarında darbe sinyali üreten eşitsizlik detektörü larak düşünülebilir. Çıkış darbesinin genişliği giriş sinyalinin az hatası ile dğru rantılıdır. Şekil 6. de gösterildiği gibi; (b) nin çıkış darbesinin genişliği, (a) dan büyük ve (c) den küçüktür. Alçak geçiren iltrenin girişine az detektörünün çıkışı uygulandığı zaman, alçak geçiren iltrenin çıkışı darbe genişliği ile dğru rantılı bir D seviye lması gerekir. Başka bir deyişle, çıkış D seviyesi giriş sinyallerinin az hatası ile rantılıdır. Şekil 6. giriş az hatası ile çıkış D seviyesinin bağıntısını gösterir. EEM 36 Haberleşme I Deney 6 Saya /
Şekil 6. Faz algılaması P in çalışma prensibinin daha iyi anlaşılması için başlangıçta P nin kilitli lması durumu düşünülebilir. VO giriş vltajı V ve serbest hareketli rekansı khz lsun. Şekil 6.3 teki sinyalleri düşünün. Eğer VO rekansı ve daha düşük rekanstaki (980 Hz) sinyal A az detektör XOR un girişlerine uygulanırsa, daha dar lan çıkış darbesi alçak geçiren iltrenin V dan daha düşük çıkış vltajı elde etmesine sebep lur. Bu daha küçük vltaj VO rekansını giriş rekansına yaklaştırarak düşürür. Eğer VO çıkış rekansı giriş rekansına eşit lursa kilitlenme lur. Tersine, daha yüksek lan. khz giriş sinyali B daha büyük lan 3 V iltre çıkışına neden lur. Bu durum snunda VO çıkış rekansı giriş sinyaline kilitlenmek için yükselir. Şekil 6.3 Frekans kilitlenmesinin çalışma prensibi EEM 36 Haberleşme I Deney 6 Saya 3/
6.4. M565 P Temel Karakteristikleri M565 genel amaçlı az kilitli çevrimdir ve rekans demdülasynunda yaygın larak kullanılmaktadır. M565 ile tasrım yaparken önemli lan parametreler ileride belirtilmiştir 6.4.. Serbest Hareketli Frekans Şekil 6.4 M565 li bir P devresini gösteriyr. Giriş sinyalinin ykluğunda VO çıkış rekansına serbest hareketli rekans denir. Şekil 6.4 teki P devresinde M565 in serbest hareketli rekansı zaman elemanları ve VR ile aşağıdaki rmülle bulunur: Serbest hareketli Frekans: = (6.) 3.7VR Kapalı devre kazancı: K 33.6 = K d K a K = (6.) Vc V c = devreye verilen tplam besleme vltajı= V cc - ( - V cc )=5V (- 5V) = 0V. Şekil 6.4 M565 P devresi 6.4.. Kilitlenme Menzili Başlangıçta VO herhangi bir rekansta çalışırken P zaten kilitlenmiş durumdadır. Eğer giriş rekansı i VO rekansı dan uzaksa hala kilitlenme durumu meydana gelebilir. Giriş rekansı belirli bir rekansa ulaştığında P kilitlenmeyi kaybeder. Bu andaki i ve rekans arkına döngünün kilitlenme menzili denir. Kilitlenme menzili aşağıdaki rmülle bulunabilir: EEM 36 Haberleşme I Deney 6 Saya 4/
8 O = (6.3) V 6.4..3 Yakalama Menzili Başlangıçta çevrim kilitlenmiş ve VO herhangi bir rekansta çalışıyr lsun. Eğer giriş sinyali, VO rekansı a yakın lsa bile kilitlenmeme durumu luşabilir. Giriş i rekansı P in kilitlendiği belirli bir rekansa ulaştığı zaman i ve rekans arkına döngünün yakalama menzili denir. M565 in yakalama menzili aşağıdaki rmülle bulunabilir (Şekil 6.5): c π x = (6.4) 3 π 3.6 x0 x Şekil 6.5 Kilitlenme ve yakalama menzillerinin gösterimi 6.4.3 M565 P e Dayanan Frekans Demdülatörü Şekil 6.4 teki P devresi rekans demdülatörü larak kullanılabilir. Giriş sinyali rekans cinsinden arttığı zaman, çıkış sinyali vltaj cinsinden düşer. Tersine larak, eğer giriş sinyali rekans cinsinden düşerse, çıkış sinyali vltaj cinsinden yükselir., 3.6 kω (pin7) ve dış kapasitör alçak VI565 VO devresi M566 ya eşdeğerdir. VO nun serbest hareketli rekansı dış parçalar ve VR değerleriyle belirlenir. İç direnç geçiren iltre luşturur. Pin 7 ve 8 arasında bağlanan 4 rekans kmpansasyn kapasitörüdür. 6.5 DENEY UYGUAMASI VE KAYITAR Nt: DO (dijital silskp) kullandığınızda; DO dan verileri kaydederken, kritik tüm bilgileri kaydedin. Örneğin; D seviyesi, tepe değeri, periyt ve rekans değerleri. Snrasında çıkış dalga şeklini düzgün larak DO çıkışı larak dereceli graiğe çiziniz. DO çıkışı sabitlemek için hld ve strage özelliklerini kullanınız. EEM 36 Haberleşme I Deney 6 Saya 5/
6.5. M565 P nin Karakteristik Ölçümleri. M565 P devresini yerleştirin. SW i OFF pzisynuna getiriniz. SW yi = 0.µ F pzisynuna getiriniz.. VR i, VO OUTPUT unda maksimum serbest hareketli rekans h ve minimum serbest hareketli rekans l elde edecek şekilde ayarlayınız. Snuçları Tabl 6. ye kaydediniz. 3. VR i VO serbest hareketli rekansı = KHz lacak şekilde ayarlayınız. 4. SW i ON pzisynuna getiriniz. INPUT (Giriş) a 0.5Vt-t, KHz lik kare dalga bağlayınız. 5. INPUT ve VO OUTPUT sinyallerini gözlemleyiniz ve giriş rekansını çıkış sinyali kilitten çözülene kadar yavaşça arttırınız. Giriş rekansını h larak Tabl 6. ye kaydediniz. 6. Giriş rekansını VO nun serbest hareketli rekansı a geri getiriniz. Giriş rekansını çıkış sinyali kilitten çözülene kadar yavaşça azaltınız ve giriş rekansını l larak Tabl 6. ye kaydediniz. 7. ( )/ = eşitliğini kullanarak kilitlenme menzilini hesaplayınız. h l 8. Giriş rekansını VO çıkışı kilitten çözülene kadar arttırınız. P kilitlenene kadar giriş rekansını yavaşça düşürünüz. Giriş rekansı h yi gözlemleyiniz ve snucu Tabl 6. ye kaydediniz. 9. Giriş rekansını VO çıkışı kilitten çözülene kadar azaltınız. P kilitlenene kadar giriş rekansını yavaşça arttırınız. Giriş rekansı l yi gözlemleyiniz ve snucu Tabl 6. ye kaydediniz. 0. ( )/ = eşitliğini kullanarak yakalama menzilini hesaplayınız. h l. SW i OFF pzisynuna getiriniz. SW yi = 0.µ F pzisynuna getiriniz.. adımı tekrarlayınız.. VR i VO serbest hareketli rekansı = 0 KHz lacak şekilde ayarlayınız. SW i ON pzisynuna getiriniz. INPUT (Giriş) a 0.5Vt-t, 0 KHz lik kare dalga bağlayınız. 6 dan e kadar lan adımları tekrarlayınız. EEM 36 Haberleşme I Deney 6 Saya 6/
6.5. M565 V-F Karakteristik Ölçümleri. M565 P devresini yerleştirin. SW i OFF pzisynuna getiriniz. SW yi = 0.µ F pzisynuna getiriniz.. VR i VO OUTPUT taki serbest hareketli rekans ayarlayınız. = KHz lacak şekilde 3. SW i ON pzisynuna getiriniz. 4. INPUT (Giriş) a 0.5Vt-t, KHz lik kare dalga bağlayınız. P OUTPUT u ölçünüz ve Tabl 6.3 e kaydediniz. 5. Giriş rekansını sırasıyla 0.5 khz, khz,.5 khz,.5 khz, 3 khz ve 3.5 khz larak değiştiriniz ve çıkış vltajlarını giriş rekanslarıyla ilgili larak ölçünüz. Snuçlarınızı Tabl 6.3 e kaydediniz. 6. Çıkış vltajı giriş rekansı graiğini Şekil 6.9 a çiziniz. 7. SW yi 5 = 0.0µ F pzisynuna getiriniz. 8. SW i OFF pzisynuna getiriniz. VR i VO OUTPUT taki serbest hareketli rekans = 0 KHz lacak şekilde ayarlayınız. 9. SW i ON pzisynuna getiriniz. 0. INPUT (Giriş) a 0.5Vt-t, 0 KHz lik kare dalga bağlayınız. P OUTPUT u ölçünüz ve Tabl 6.4 e kaydediniz.. Giriş rekansını sırasıyla 6.5 khz, 7.5 khz, 8.5 khz,.5 khz,.5 khz ve 3.5 khz larak değiştiriniz ve çıkış vltajlarını giriş rekanslarıyla ilgili larak ölçünüz. Snuçlarınızı Tabl 6.4 e kaydediniz.. Çıkış vltajı giriş rekansı graiğini Şekil 6.0 a çiziniz. 6.5.3 P Frekans Demdülatörü. M566 FM Mdülatör devresini yerleştirin. SW yi 4 = 0.0µ F pzisynuna getiriniz. VR i çıkış serbest hareketli rekansı = 0 KHz lacak şekilde ayarlayınız.. M565 P devresini SW yi 5 = 0.0µ F pzisynuna getirerek tamamlayınız. VR i VO OUTPUT taki serbest hareketli rekans = 0 KHz lacak şekilde ayarlayınız. EEM 36 Haberleşme I Deney 6 Saya 7/
3. M566 FM Mdülatörün çıkışını (OUTPUT) M565 P devresinin girişine bağlayınız ve SW i ON pzisynuna getiriniz. 4. M566 FM Mdülatörün AUDIO INPUT a 300 mvt-t, KHz lik sinüs dalgası bağlayınız. Osilskp kullanarak M565 P devresinin çıkış dalga rmunu gözlemleyiniz ve Tabl 6.5 e kaydediniz. 5. Adım 4 ü giriş rekansları khz ve 3 khz için tekrarlayınız. 6. AUDIO INPUT un genliğini 500 mvt-t ye çıkarınız. Adım 4 ve 5 i tekrarlayınız ve snuçları Tabl 6.6 ya kaydediniz. Tabl 6. Serbest Hareketli Frekans Menzili Kilitlenme Menzili Yakalama Menzili Oh Ol h l h l = 0.µF khz. Hz. Hz. Hz. Hz. = Hz. = Hz. Hz. Hz. Hz. Hz. = 0.0µF 0 khz. Hz. Hz. 5 = Hz. = Hz. Tabl 6.3 =, = khz, = 0.µ F ) ( Vm 0. 5Vpp Giriş Frekansı (khz) Çıkış Vltajı (V) 0.5.0.5.0.5 3.0 3.5 EEM 36 Haberleşme I Deney 6 Saya 8/
Çıkış Vltajı (V) 0.5.0.5.0.5 3.0 3.5 Giriş Frekansı (khz) Şekil 6.9 Çıkış vltajının rekans taraından değiştirilmesi Tabl 6.4 V = 0. 5, = 0 khz, 0.0µ F m V pp Input Frequency (khz) Output Vltage (V) = 6.5 7.5 8.5 0.5.5 3.5 Çıkış Vltajı (V) 6.5 7.5 8.5 0.5.5 3.5 Giriş Frekansı (khz) Şekil 6.0 Çıkış vltajının rekans taraından değiştirilmesi EEM 36 Haberleşme I Deney 6 Saya 9/
Tabl 6.5 ( Vm = 300 mv pp, 0 = 0 khz ) Giriş Giriş Dalga Şekli Frekansı Çıkış Dalga Şekli khz khz 3 khz EEM 36 Haberleşme I Deney 6 Saya 0/
Tabl 6.6 ( Vm = 500 mv pp, 0 = 0 khz ) Giriş Giriş Dalga Şekli Frekansı Çıkış Dalga Şekli khz khz 3 khz EEM 36 Haberleşme I Deney 6 Saya /