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)





 





  



 
 

  

 







  




   


  





  





















 
 
 

   



 

   





          
            





 
 




 


 


 






   






   
   










 




 







    
  
    
 


  




  








    

  

  

 

  

 

 







  

  


 
 




 




 





 




  





 







  

 



  
  
   
 
 




     









 



 



 




   

 



   
  




  




  




   

  




  




  




   











 


 


 


    


  
 
   
  



  
 
   
 




    
 
   
  




   

   
 

   
 




  


  













 

  






   
  



 





 









 
 
 








































   

  

  






       

       
       

 
     
 

 


 










            
            

 
 
        



       


    



