MODULADOR SÍNCRONO – EXPERIÊNCIA 1

LABORATÓRIO DE ENSINO E PESQUISA
Disciplina: Laboratório de Telecomunicações
Professores: Antônio Carlos Pedra – Sílvio Rodrigues
MODULADOR SÍNCRONO – EXPERIÊNCIA 1
1. LISTA DE MATERIAL
-
-
1 Osciloscópio
1 Gerador de sinal AM
3 Resistores de 10KΩ
1 Resistor de 12KΩ
1 Resistor de 3K3
1 Diodo de sinal 1N4148
1 Capacitor de 2,7nF
1 Indutor de 820uH
2. ROTEIRO EXPERIMENTAL
a) Montar o circuito abaixo:
R1 10K
R2 10K
R5
D1
12K
1N4148
Eo(t)
a(t)
1kHz
R3
R4
2,7nF
L1
10K
3K3
CAP 1
820uH
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Disciplina: Laboratório de Telecomunicações
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b) Determinar o que se pede:
1) A Freqüência de ressonância do FPF e ajustar Eo(t) para este valor. Ajustar
também a(t) para 1kHz. Concluir sobre o valor da freqüência de
ressonância obtida;
2) Desenhar as formas de onda obtidas nos pontos A, B e C. Citar o índice de
modulação utilizado na experiência (operar com índice de modulação entre
20 e 50%);
3) Calcular o índice de modulação pela figura obtida no ponto C;
4) Obter o índice de modulação pelo método do trapézio.
3. TEORIA BÁSICA
a) A expressão AM/DSB
Um sinal modulado AM/DSB é dado pela expressão:
e(t ) = Eο . cos(ωο t ) +
m.Eο
m.Eο
. cos[(ωο + ω m ).t ] +
. cos[(ωο − ω m ).t ]
2
2
onde:
m
- índice de modulação
Eο
- amplitude da portadora
ωο
ωm
- freqüência da portadora
- freqüência do sinal modulante
A expressão da portadora é Eο (t ) = Eο . cos(ωο t ) e a do sinal modulante
é
.
a (t ) = a. cos(ω mt )
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b) Índice de modulação
O índice de modulação “m” é dado pelas seguintes expressões:
m=
a
Eο
ou m =
Emáx = Eο + k .a e
Emáx − Emín
, onde
Emáx + Emín
Emín = E − k .a
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=
B−A
× 100%
B+ A
Injeta-se o sinal modulado na entrada vertical do osciloscópio e o sinal
modulante na entrada horizontal. O trapézio é dado por:
A
B
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c) Formas de onda de importância
Sinal modulante
Onda Portadora
Sinal Modulado AM/DSB
d) Diagrama em blocos do circuito modulador
a(t)
Eο cos(ωο t )
SOMADOR
A
CHAVE
SÍNCRONA
B
FPF
sintonizado
em FO
C
Sinal
Modulado
AM/DSB
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DETETOR-RETIFICADOR – EXPERIÊNCIA 2
1. Lista de Material:
-
-
1 Osciloscópio
1 Gerador de sinal AM
1 Resistor de 22KΩ
1 Resistor de 2K2Ω
1 Resistor de 100KΩ
1 Diodo de sinal 1N4148
2 Capacitores de 6,8nF
1 Capacitor de 100nF
2. Roteiro Experimental
a) Montar o circuito abaixo:
D1
1
A
R2
22K
1N4148
Gr AM
115 KHz
B
R1
2K2
C2
C
6n8
R3
100K
C1
6n8
2
b) Após injetar um sinal modulado AM/DSB, com fo= 115K hz e sinal
modulante de 1 kHz e índice de modulação entre 20% e 50 %,
Determinar o que se pede:
I)
II)
III)
IV)
Mostrar a forma de onda em A e B. Determinar a freqüência. Justificar;
Mostrar a forma de onda em C. Determinar a freqüência. Justificar;
Mostrar a forma de onda em C, com o diodo invertido.
Determinar a freqüência. Justificar;.
Mostrar a forma de onda em C, com um capacitor de 100nF no lugar de
C1. Determinar a freqüência. Justificar;
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3. Teoria Básica:
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.
C2
1
D1
e(t )
6n 8
1N4 148
FI LTRO
PA SSA- BAI XAS
2
Gr AM
11 5 KHz
R1
2K2
A) Sinal Modulado:
e(t ) = Eo. cos ω 0 .t +
m.Eo
m.Eo
. cos(ω 0 + ω m ).t +
. cos(ω 0 − ω m ).t
2
2
B) Sinal Modulante:
a(t ) = a. cos ω m .t
C) Filtro Passa_Baixas
ωc =
1
RC
Onde ωc = Freqüência de Corte
R3
10 0K
1
.a(t )
π
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MODULADOR DE FM– EXPERIÊNCIA 3
1. Lista de Material:
-
1 Osciloscópio
1 Gerador de sinal
1 Fonte de tensão
1 CI LM 566
1 Potenciômetro de 47 KΩ
1 Resistores de 10 KΩ
2 Resistor de 1,2KΩ
1 Resistor de 1KΩ
1 Resistor de 6,8KΩ
1 Resistor de 27KΩ
2 Capacitores de 1nF
1 Capacitor de 1n5
1 Capacitor de 2,7nF
1 Indutor de 680uH
1 transistor BC 548
2. Roteiro Experimental
a) Montar o circuito abaixo:
12Vcc
R1
10K
L1
680uF
R5
27K
C4
2n7
1
1
a( t)
2
12Vcc
2
R2
6k8
7
6
5
3
P1
47K
C2
1n
TCAP
TRES
MO D
U1
LM566C
TRWOUT
SQWOUT
4
3
A
R3
1k2
2
C3
1n5
R4
1K2
Q1
BC548B
3
C1
1n
1
B
R6
2k2
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b) Após montar o circuito, determinar:
I)
II)
III)
IV)
V)
Com o cabo do gerador desconectado, variar Vx no potenciômetro e
concluir sobre as formas de onda em A.
Com o cabo conectado ajustar para Vx(médio) = 8,0V.
Com o cabo conectado, injetar um sinal senoidal a(t) de 1 Vpp e 1Hz.
Observar a forma de onda em A. Concluir.
Com o cabo conectado, utilizar a(t) como onda quadrada de 1Vpp e
1Hz.
Verificar as formas de onda em A e B. Calcule a freqüência em B.
Aumente a freqüência de a(t) para 1 Khz. Concluir.
Com a mesma onda quadrada de 1 Hz do item anterior, variar sua
amplitude e verificar o que ocorre com a forma de onda em A e B.
Concluir.
3. Teoria Básica
O CI LM 566 é um VCO (Oscilador Controlado por Tensão), que gera
onda quadrada (pino 3) em função da tensão na entrada (pino 5).
A freqüência do oscilador é dada aproximadamente por:
f0 ≅
2(Vcc − Vx )
R1× C1× Vcc
V x = K 1 × Vcc + K 2 × a (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.
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COMPARADOR DE FASE DIGITAL – EXPERIÊNCIA 4
1. Lista de Material:
-
1 Osciloscópio
1 Multímetro
1 Fonte DC
1 CI 7486
1 CI 7490
1 CI 7495
1 CI 555
3 Resistores de 10 K
1 Capacitor de 10 uF
1 Capacitor de 27 nF
1 Capacitor de 100nF
1 diodo 1n4148
2 – Roteiro Experimental
a) Montar o circuito abaixo:
CIRCUITO DEFASADOR
GERADOR DE CLOCK
5 VCC
5 VCC
5 VCC
U3
LM555
C1
10 0nF
R2
10 K
1
2
3
4
5
6
9
8
14
SER
A
B
C
D
VCC
VCC
74 LS90
12
9
8
11
MO DE
CLK1-L
CLK2-R
QA
QB
QC
QD
GND
6
R0(1 )
R0(2 )
R9(1 )
R9(2 )
GND
7
2
3
6
7
QA
QB
QC
QD
74 LS95
7
GND
THR
CLK
3
D1
1N4 148
1
CV
A
B
8
Q
DIS
5
14
1
U2
10
TR
VCC
4
R
2
U1
5
A
R1
10 K
C2
27 nF
13
12
11
10
B
C
D
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b) Diagrama de blocos do circuito defasador:
c) Formas de Onda :
Clock
A
B
C
D
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3) Medições:
Após montar o circuito abaixo, determine a tensão CC na saída para os
seguintes casos:
a)
5 VCC
14
A
1
V1
3
2
U4A
74LS86
+
7
B
R3
10K
b)
C5
10uF
5 VCC
14
A
1
V2
3
2
7
C
U4A
74LS86
R3
10K
+
C5
10uF
c)
5 VCC
14
A
1
V3
3
2
7
D
U4A
74LS86
R3
10K
+
C5
10uF
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d) Concluir sobre as formas de onda nos pontos A B 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.
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Disciplina: Laboratório de Telecomunicações
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MODULADOR DE PULSOS – EXPERIÊNCIA 5
1. Lista de Material:
-
1 Osciloscópio
1 Gerador de áudio
1 Fonte DC
1 CI 555
2 Resistores de 470
3 Resistores de 10K
1 Capacitor de 6,8 nF
1 Capacitor de 100nF
1 diodo 1n4148
1 Pot. de 1K
1 Resistor de 4K7
1 Resistor de 470K
2 Resistor de 1K
3 Capacitores de 10uF
2 Transistores BC 338
2. Roteiro Experimental
a) Montar o circuito abaixo:
12 VCC
Eo(t)
12 Vcc
VCC
R6
470K
R3
470R
R1
10K
1
4
8
R
2
5
TR
CV
VC
C Q
DIS
GN
D THR
2
A
B
1
2
Q1
BC338
3
R5
4K7
7
6
C3
R2
10K
D1
1N4148
2
+
10uF
Eo(t)
C2
6n8
R9
1K
R8
10K
C5
+
1
C4
R4
470R
a(t)
3
3
+
10uF
U3
LM555 1
C1
100nF
P1
1K
10uF
Q2
BC338
3
R7
1K
C
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Disciplina: Laboratório de Telecomunicações
Professores: Antônio Carlos Pedra – Sílvio Rodrigues
b) Ajuste a(t) de forma a se ter 5V de valor médio e 100 Hz no ponto A.
c) Observar e concluir sobre as formas de onda em B e C.
d) Observar e concluir sobre a variação de P1 e seu efeito no sinal PAM no
ponto C.
3 – Teoria Básica
Existem quatro formas clássicas de modulação de pulsos: PAM, PWM, PPM e
PCM.
PAM: Pulse Amplitude Modulation.
PWM: Pulse Width Modulation.
PPM: Pulse Position Modulation.
PCM: Pulse Code Modulation.
A forma PCM é a mais comum, pois é normalmente como são codificados os
pulsos após a quantificação clássica de um conversor A/D.
No entanto, a modulação PAM também é comum. Essas modulações ocorrem
em função das variações de amplitude do sinal modulante, a(t), que varia a
amplitude (PAM), largura (PWM) e posição (PPM) da onda quadrada a ser
modulada.
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MODULADOR PWM– EXPERIÊNCIA 6
1. Lista de Material:
-
3 Capacitores 10nF
2 100nF
3 Diodos 1n4148
1 Potenciômetro 220K
8 Resistores 10K
1 Resistor 12K
1 CI LM555
2 CI CA3140
Gerador de Sinal
Osciloscópio
Fonte Simétrica
2. Roteiro Experimental
a) Montar o circuito abaixo:
+12
8
GND
THR
7
7
5
U2
CA3140
4
8
1
D
2
R8
10K
3
R1
10K
R5
10K
-12
P1
POT
C5
10nF
-12
JH1
1
em(t)
1
B
E
D3
F
JH2
1
1
1n4148
R9
10K
2
R7
12K
3
1n4148
6
+12
1n4148
D1
C2
10nF
U3
CA3140
e(t) PWM
D2
6
R6
10K
C1
10nF
6
-
3
1
CV
+
7
5
DIS
5
2
1
VCC
Q
3
R2
10K
4
8
1
4
R
TR
R4
10K
+
2
C3
100nF
C4
100nF
-
R3
10K
U1
LM555
-12
C
A
+12
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Disciplina: Laboratório de Telecomunicações
Professores: Antônio Carlos Pedra – Sílvio Rodrigues
b) Meça com o osciloscópio no ponto A 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 B um sinal senoidal com freq. de 600Hz e amplitude
2,8VPP ( deverá aparecer 1.4VPP 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.
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Disciplina: Laboratório de Telecomunicações
Professores: Antônio Carlos Pedra – Sílvio Rodrigues
ANALISADOR DE ESPECTRO – FM – EXPERIÊNCIA 7
1. Lista de Material:
-
1 Gerador de RF com AM e FM
1 Analisador de Espectro
2 . Roteiro Experimental
a) Montar o circuito abaixo:
b) Ajustar para FM o gerador de RF, com os seguintes dados:
- RF de 1 Mhz, amplitude de 1 VPP;
- Sinal modulante de 10 Khz;
- Desvio de 10 Khz.
LABORATÓRIO DE ENSINO E PESQUISA
Disciplina: Laboratório de Telecomunicações
Professores: Antônio Carlos Pedra – Sílvio Rodrigues
c) Ajustar o analisador de espectro com os seguintes parâmetros:
-
Freqüência central de 1 Mhz;
Resolução de BW de 3Khz;
Espalhamento de 100 Khz;
Varredura de 100 ms e Vbw de 3Khz.
d) Com os dados dos itens B e C, determinar:
- A forma de onda e a justificativa para seu aspecto;
- A largura de banda do sinal modulado;
- O índice de modulação aproximado, obtido a partir de medidas no
analisador.
e) Altere 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) Altere o desvio de freqüência para 1 Khz. Conclua sobre a nova forma do
sinal modulado.
3 – Teoria Básica
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
- Amplitude.
O próximo passo é adequar o sinal a ser medido aos valores estabelecidos
no equipamento,
em especial BW, SWP e MKR, e fazer as leituras baseadas em teoria própria.