Смеситель УКВ-радиовещательного приемника
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
quot;Transfer Function"
3.9 Измерение спектра сигналов на входе и выходе смесителя с применением анализатора спектра
Из рисунков видно, что на вход подаются частоты 42 МГц и 41,5 МГц, а на выходе их разностная частота 15,0 МГц.
3.10 Анализ спектра внутренних шумов с применением функции Noise Analysis
Анализ шума часто применяется при диагностике систем связи.
В программе Multisim рассчитывается "шумовой" вклад каждого резистора и полупроводникового прибора в сигнал шума на выходе системы. Предполагается, что источники шума не взаимосвязаны друг с другом и для каждого источника шума расчет производится независимо. Общий уровень шума в выходном узле рассчитывается как сумма среднеквадратичных значений шумов каждого источника. Расчет шума может проводиться относительно заземленного вывода или любого другого узла схемы.
Шумы являются нежелательными напряжениями или токами, возникающими на выходе системы. Один из наиболее характерных примеров проявления шумов - "снег" на экране телевизионного приемника, являющийся результатом флуктуаций всех частотных составляющих тракта ТВ приемника при слабом полезном сигнале или его отсутствии.
В программе Multisim моделируются 3 вида шумов:
"Белый" шум или шум Джонсона (Johnson)
Вызывается тепловым взаимодействием свободных электронов и возбужденных ионов в проводниках. Частотные компоненты белого шума равномерно распределены по всему спектру. Мощность генерируемого шума Р определяется по формуле Джонсона:
P = k*T*?f (2.3)
где к - постоянная Больцмана (1,38 - 10-23 Дж/К); Т - температура в К; ?f - полоса частот в Гц. "Тепловое" напряжение может быть представлено как среднеквадратичное значение в серии измерений резистора:
е2 = 4k*T*?f*R (2.4)
Аналогичное выражение для тока:
i2 = 4k*T*?f/R (2.5)
Дробовый шум Обусловлен дискретной природой носителей заряда в полупроводниковых материалах. В большинстве случаев это шумы транзисторов.
Формула для расчета дробового шума диода:
i = (2q*Idc*?f) 1/2
где i - дробовый ток;
q - заряд электрона (1,6 - 10-19Кл);
Idc - величина постоянного тока; ?f - полоса частот. Для транзисторов эта формула непригодна. Необходимо использовать данные фирм-изготовителей транзисторов.
Тепловые шумы и дробовые являются аддитивными.
"Розовый" шум или 1/f шум
(также известен под названием фликкер-шум или избыточный шум)
Проявляется в биполярных и полевых транзисторах на частотах ниже 1 кГц. Уровень такого шума обратно пропорционален частоте и прямо пропорционален температуре и величине постоянного тока.
Таблица 3.3 - Таблица с результатом работы смесителя с применением функции "Noise Analysis"
3.11 Анализ интермодуляционных искажений с применением функции Distortion Analysis
Искажения сигнала являются обычно результатом нелинейности коэффициента передачи или фазовой характеристики устройств. Нелинейность коэффициента передачи вызывает гармонические искажения, тогда как несовершенство фазовой характеристики - интермодуляционные искажения.
Анализ искажений в программе Multisim является успешным при исследовании небольшого количества составляющих появляющихся при анализе временных процессов. Программа рассчитывает гармонические и интермодуляционные искажения для аналоговых устройств в малосигнальном режиме.
Если в устройстве имеется источник переменного тока, то с помощью такого анализа можно определить комплексные значения 2-й и 3-й гармоник для каждого узла схемы.
При наличии двух источников переменного тока можно определить комплексные значения в 3-х различных комбинациях частот:
для суммарных частот;
для разностных частот;
для разностных частот между наименьшим и наивысшим частотными составляющими двух гармоник.
Рисунок 3.12: Результат анализа работы смесителя для суммарных частот.
Рисунок 3.13: Результат анализа работы смесителя для разностных частот
Рисунок 3.14: Результат анализа работы смесителя для разностных частот между наименьшим и наивысшим частотными составляющими двух гармоник.
3.12 Анализ устойчивости смесителя с применением функции Pole-Zero
Данный анализ проводится при изучении устойчивости работы устройств радиоэлектроники. На стадии разработки изделий важно исследовать взаимосвязи выходного и входного узлов схемы. Выявление нежелательных положительных обратных связей на стадии моделирования и их устранение позволяет избежать выхода из строя оконечных, как правило, наиболее дорогостоящих компонентов устройств в реальных условиях работы.
В программе Multisim рассматриваемый анализ проводится надежно только при наличии пассивных компонентов в схеме. При его проведении производится расчет полюсов и нулей передаточной функции. Передаточная функция является наиболее подходящей для анализа устойчивости устройств. Процедура ее определения основана на вычислении отношения преобразований Лапласа для выходного и входного сигналов устройства.
Передаточная функция отражает в основном комплексные величины амплитуды и фазы сигналов. Один из путей определения передаточной функции заключается в следующем: