f u (variabile da 0,1MHz a 50 MHz)

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1 Unità B Generatori di segnale. Si vuole progettare un generatore di segnale a battimenti, con requenza d'uscita variabile con continuità da 00 khz a 50 MHz, disponendo di un oscillatore a requenza issa 70 MHz. A) Si disegni lo schema a blocchi del generatore e si indichino i valori numerici dei principali parametri ( dell oscillatore variabile, requenza di taglio del iltro, ecc.). B) Se i due oscillatori hanno una deriva termica rispettivamente di ( / )/ /K e ( / )/ /K, si ricavino le variazioni assolute e relative alle requenza d'uscita 00 khz e 50 MHz conseguenti a un aumento di temperatura di 0K. A) Lo schema a blocchi del generatore è MIXER FILTRO u (variabile da 0,MHz a 50 MHz) Dove 70 MHz (issa dall oscillatore a quarzo) Si srutta la componente u - FILTRO PASSA BASSO A u u - min max e pertanto umin min - umax max - min +0,70, MHz max +500 MHz il iltro p.b. avrà una requenza di taglio compresa ra 50 MHz e 70 MHz così da tagliare in uscita sia min sia B) Deriva con la temperatura Dati del problema: K ; 8 0 K Essendo u - si ha u + 00 Politecnico di Torino

2 Per una variazione 0K si ha: Hz che dipende dal valore assunto da Calcolo della deriva a umin 0, MHz ( min 70, MHz) [ ] , Hz u 0,MHz 3 [( u )] ,4 0 0,MHz u 00 Calcolo della deriva a umax 50 MHz ( max 0 MHz) [ ] Hz u 50MHz 4 [( u )] 400 0, MHz u 50. Si vuole realizzare un termometro utilizzando resistori metallici uguali ( la cui resistenza è unzione della temperatura), inseriti nei rami RC di un ponte di Wien, in modo da costituire un oscillatore sinusoidale. La misura della temperatura è indirettamente misurata, misurando, con un contatore, la requenza dell oscillatore. Il valore delle due capacità del ponte di Wien, idealmente uguali, è di 00 nf; il valore delle resistenze, da considerarsi idealmente uguali e sottoposte alla stessa temperatura, è di kω a 0 C; il coeiciente termico dei resistori vale ( R/R)/ / C ed è idealmente costante nella gamma ±00 C. Determinate le caratteristiche del contatore in modo da poter misurare una variazione di temperatura tra ±0 C con risoluzione di 0.5 C. Schema dell oscillatore di Wien Rete di reazione R C V R C V + + A - V out R4 R 3 Ampliicatore Nell ipotesi R R R, C C C la requenza di oscillazione vale 0 C, C00 nf si ha [],59kHz 3 π πrc 00 Politecnico di Torino

3 ( ) Data la variazione relativa di resistenza R R Una risoluzione di 0,5 C corrisponde ad una variazione di resistenza (intorno a 0 C) di : R ,5 Ω ( 3 ) ( R ) 0 nell intorno di [ R ] Ω R Quindi la risoluzione assoluta di requenza vale: 0-3 [] 0 C k C 3Hz intorno alla requenza centrale [ ],59 khz Occorre pertanto avere un contatore con risoluzione di 3 Hz per una gamma di requenze da [] 0 C,730 khz π 00 0 R 0 [] + 0 C,474 khz π 00 0 R + 0 La risoluzione relativa a meno del segno vale: 3 0 E suiciente un contatore con capacità massima di conteggio pari a n999, ed essendo la requenza in misura dell ordine dei kilohertz, conviene are una misura di periodo, cioè contare la requenza campione c per almeno un periodo t x della requenza in misura x. x Contatore EN n c t x 0, 0-3 s e per contare in questo tempo almeno n500 occorre avere c,5 MHz Perché l incertezza di quantizzazione sia predominante rispetto a quella dovuta all accuratezza del campione occorre che questa sia migliore di 0, Deinire i parametri essenziali (cioè range di requenza del VCO, requenza del quarzo, attori di divisione) di un sintetizzatore a sintesi indiretta che presenti le seguenti caratteristiche: banda di requenza 85 MHz - 08 MHz passo di requenza 0. MHz. Si disegni lo schema a blocchi del sintetizzatore, si calcoli l'incertezza assoluta della requenza di uscita, rispetto alla nominale, in corrispondenza degli estremi della banda, conoscendo che l'incertezza del quarzo è ± 0-5 e ipotizzando un unzionamento ideale del PLL. Lo schema a blocchi di un sintetizzatore per sintesi indiretta è 00 Politecnico di Torino 3

4 QUARZO F q Circ. squadratore DIVISORE NUMERICO DI FREQUENZA :N F q /N COMPARATORE DI FASE u /M V(t) Φ INTEGRATORE FILTRO P.B. DIVISORE NUMERICO DI FREQUENZA :M Circ. squadratore Tensione di Controllo VCO u VCO 00 Politecnico di Torino 4

5 Dove 85MHz u 08MHz con passo u 0,MHz u ; u M essendo M e N interi. La risoluzione (passo minimo) vale: M N N u 0,MHz N Si può scegliere per esempio MHz, N0 e quindi le requenza di uscita saranno umin 85MHz con M min 850 umax 08MHz con M max 080 Il VCO deve comunque essere in grado di generare queste due requenza minima e massima Se l'incertezza del quarzo è ± 0-5 e ipotizzando un unzionamento ideale del PLL, le incertezza assolute della requenza di uscita in corrispondenza degli estremi sono δ δ u min umin 700Hz F q δ δ u max umax 0Hz F q 00 Politecnico di Torino 5