demodulatore di tono

Esercitazione 6 :
DECODIFICATORE DI TONO CON C.I. NE567
Specifiche
Verificare il funzionamento e il valore di alcuni parametri del demodulatore di tono
integrato NE567.
Progettare i componenti per un campo di rivelazione centrato su 20 kHz con ampiezza
del 10% (attorno alla frequenza centrale, massimo possibile per questo integrato).
Tensione di alimentazione: 5 V
La presenza del tono viene segnalata da un LED collegato all'uscita del 567.
Dimensionare la resistenza serie in modo tale che, a tono presente, nel LED circoli una
corrente di 5 mA.
Progetto
Per il progetto utilizzare i grafici e le formule riportati nelle caratteristiche del NE567.
Sul sito Ulisse sono disponibili i data sheet National (LM567) e Philips (NE567); il
secondo è più dettagliato, ma con errori tipografici in alcune formule.
Misure
Anche in questo circuito viene ripristinato internamente il valore opportuno di tensione
continua all'ingresso del PLL, e il segnale deve essere applicato tramite un condensatore.
Il valore di questo va calcolato tenendo conto della resistenza equivalente di ingresso.
Il componente NE567 è un circuito analogico, il cui comportamento dipende dal livello
del segnale applicato all'ingresso. Verificare sui data-sheet quale é il livello opportuno.
Il campo di frequenze su cui opera il demodulatore di tono è ristretto; le misure seguenti
richiedono che la frequenza del generatore esterno venga variata di piccole quantità. Se
il generatore non ha una regolazione fine di frequenza, inserire una piccola corrente
variabile di correzione nell'ingresso di controllo esterno (VCG).
Campi di cattura e di mantenimento
Ad anello chiuso, verificare qualitativamente che il PLL agganci il segnale di ingresso
(applicare all'ingresso segnali con frequenza prossima a quella centrale del campo
misurato in precedenza). Per verificare l'aggancio collegare i due canali
dell'oscilloscopio all'oscillatore esterno e al VCO, sincronizzando l'asse tempi su uno
dei due; a PLL agganciato i due segnali sono stabili sullo schermo.
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Soglie del demodulatore sincrono
Con frequenza di ingresso uguale alla frequenza di oscillazione a riposo del VCO,
variare l'ampiezza del segnale per determinare la soglia del rivelatore di tono.
Confrontare il risultato della misura con quanto indicato sul data-sheet.
Con livello di ingresso corrispondente all'inizio della saturazione del demodulatore di
fase, variare la frequenza del segnale e misurare le frequenze di aggancio e di sgancio,
per rilevare i campi di cattura e di mantenimento.
Ripetere la misura a livelli di ingresso più alti e più bassi, tali da portare sicuramente in
zona lineare e in saturazione il demodulatore di fase. Confrontare e discutere i risultati.
Con livello di ingresso tale da mantenere il circuito in linearità, esplorare un campo di
frequenze poco più ampio del campo di mantenimento e rilevare la tensione presente sul
morsetto corrispondente all'uscita del demodulatore di ampiezza (prima del
comparatore). Tracciare il diagramma della tensione demodulata in funzione della
frequenza e spiegarne l'andamento.
Rilevare l'andamento dello sfasamento tra segnale di ingresso e oscillatore locale al
variare della frequenza del segnale di ingresso (entro il campo di mantenimento), e
determinare il coefficiente Kd (V/rad).
Verificare l'esistenza di campi di aggancio secondari (tra armoniche dei segnali di
ingresso e del VCO).
Per non influenzare le misure, il segnale del VCO deve essere prelevato sul piedino
collegato alla sola resistenza. Verificare le varie forme d'onda sul VCO.
Misurare la tensione di controllo del VCO al variare della frequenza entro il campo di
aggancio.
Caratteristica del VCO
Ricavare la caratteristica del VCO. In questo circuito non è possibile aprire l'anello e
inserire direttamente una tensione di controllo esterna. La tensione di controllo può
essere variata iniettando una corrente nel nodo corrispondente all'uscita del
demodulatore di fase (mantenendo l'ingresso di segnale a massa). Misurare la resistenza
equivalente di uscita sul morsetto del fltro d’anello, e calcolare la corrente da iniettare
per spostare di circa +-1 V la tensione VC rispetto alpunto di funzionamento a riposo.
Tracciare il grafico della frequenza del VCO in funzione della tensione di controllo con
un primo gruppo di misure; una volta individuato il campo utile effettuare una serie di
misure più fitta nella zona utile.
Determinare il valore del coefficiente Ko (Hz/V).
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Esperienza dimostrativa
Visualizzazione caratteristica a farfalla
Con un generatore modulato in
frequenza è possibile visualizzare
la caratteristica a farfalla
direttamente sullo schermo di un
oscilloscopio. L'oscilloscopio deve
essere predisposto in modo X-Y;
inviare all'ingresso orizzontale il
segnale modulante (onda
triangolare) e sull'asse Y la
tensione presente sul condensatore
del filtro d'anello.
Nelle stesse condizioni, è possibile
visualizzare sull'oscilloscopio
anche la caratteristica del
demodulatore di ampiezza (canale
verticale collegato al filtro del
demodulatore AM).
Variando l'ampiezza del segnale di
ingresso, verificare la variazione
dei campi di mantenimento e di
cattura (il demodulatore di fase
deve lavorare in zona lineare, con
livelli di ingresso molto bassi).
Verificare la saturazione (campi di mantenimento e di cattura costanti) presente al di
sopra di una determinata ampiezza dell'ingresso.
Verificare che il campo di cattura dipende dalla risposta in frequenza del filtro d'anello
del PLL.
Verificare che per bassi segnali di ingresso l'uscita del demodulatore AM è
proporzionale al livello di ingresso, mentre per livelli alti si ha saturazione.
Spostando la frequenza centrale del generatore di segnale collegato all'ingresso,
osservare i campi di aggancio secondari (centrati sulle armoniche dispari della frequenza
a riposo del VCO).
Aumentando l’ampiezza del segnale di ingresso, portare il demodulatore di fase in
saturazione e osservare i campi secondari in corrispondenza delle armoniche dispari di
Vi e Vo.
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Comportamento in presenza di rumore
Per la seconda parte dell'esperienza dimostrativa, collegare all'ingresso un generatore di
segnale + rumore, con frequenza pari alla frequenza a riposo del VCO. Predisporre il
generatore per N/S = 0 dB.
Verificare il corretto funzionamento del demodulatore di tono in presenza di rumore,
variando la frequenza del tono, e osservando l'indicazione fornita dal LED.
Ripristinando il funzionamento Y-T dell'oscilloscopio, osservare il segnale all'ingresso
(in queste condizioni il rumore è nettamente prevalente).
Verificare il valore limite di N/S per cui viene ancora correttamente riconosciuto il tono.
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