CT147-Bai 1- Gioi Thieu(1)

CT147-Thực tập Truyền số liệu Bài 1 - Giới thiệu

BM. Điện tử - Viễn Thông – Khoa Công Nghệ - ĐHCT Trang 1-1

Hình 1: Giao diện của chương trình LVSIM ACOM

Bài 1: GIỚI THIỆU

I. Mục đích: Sinh viên làm quen với thiết bị và phương pháp thực hành trên hệ mô phỏng

LabVolt: LVSIM ACOM (Analog Communications) và LVSIM DCOM

(Digital Communication).

II. Yêu cầu: Trong môn thực hành này, sinh viên sẽ thao tác trên hai phần mềm: LVSIM

ACOM, dùng cho phần Analog Communication, và LVVL (LabVolt Virtual

Lab), dùng cho phần Digital Communication.

Hoàn thành bài thực hành này, sinh viên phải đạt được 2 yêu cầu sau:

- Sử dụng thành thạo hai phần mềm LVSIM ACOM và LVVL, nắm được

nguyên tắc hoạt động của các Module.

- Nắm nguyên tắc và sử dụng thành thạo các thiết bị đo: Oscilloscope,

Spectrum Analyser, Frequency Counter và True RMS Voltmeter.

III. Giới thiệu phần mềm và hướng dẫn sử dụng thiết bị:

1. Giới thiệu các phần mềm LVSIM ACOM và LVVL:

a) Phần mềm LVSIM ACOM:

LVSIM ACOM là phần mềm thiết kế cho việc mô phỏng các hệ thống thông tin AM và

FM. Phần mềm này được thiết kế như một phòng thí nghiệm ảo. Hình 1 là giao diện của chương

trình LVSIM ACOM.



Để mô phỏng các hệ thống thông tin AM, FM, LabVolt xây dựng các Module (được trình

bày trên hình 1). Mỗi Module thực hiện chức năng riêng, giống như các Module thực hành trong

phòng thí nghiệm. Các Module này có thể được liệt kê tóm tắt như sau:

- AM/DSB/SSB Generator: Máy bị phát tín hiệu AM, DSB và SSB

- AM/DSB Receiver: Máy thu AM và DSB

- SSB Receiver: Máy thu SSB

- Direct FM Multiplex Generator: Máy phát FM Stereo trực tiếp

- Indirect FM / PM Generator: Máy phát FM / PM

- FM/PM Receiver: Máy thu FM / PM

- RF/Noise Generator: Máy phát tín hiệu cao tần và tạo nhiễu.

Các Module trên được xây dựng gần giống với các thiết bị thật trong PTN: giống cả về

nguyên tắc vận hành cũng như các đặc tính điện của thiết bị và linh kiện. Ngoài ra, dãy tần số sử

dụng cho biến điệu AM/FM trong các bài thực hành cũng được lựa chọn trùng với dãy tần sử

dụng trong thực tế.

LVSIM ACOM cũng xây dựng máy phát tín hiệu và các thiết bị đo để hỗ trợ thí nghiệm,

có thể liệt kê tóm tắt như sau:

- Dual Funtion Generator: Máy phát tín hiệu (Sin, vuông, tam giác…)

- Power Supply: Bộ nguồn

- Oscilloscope: Máy hiện sóng

- Spectrum Analyser: Máy phân tích phổ

- Frequency Counter: Máy đo tần số

- True RMS Voltmeter: Máy đo điện áp hiệu dụng

Kích hoạt chương trình LVSIM ACOM 1.2, màn hình giao diện của chương trình sẽ hiện

ra như Hình 3.

Trên thanh Menu, ngoài các nhóm lệnh quen thuộc như: File, Edit, Options và Help, còn

có các nhóm lệnh khác như:

- Equipment: dùng để lựa chọn và “bày ra” màn hình những Module có liên quan

đến bài thực hành (không giống như trong Hình 1, đã bày ra màn hình tất cả các

Module). Để lấy ra màn hình 1 Module nào đó, ta nhấp Equipment và chọn Module

cần lấy rồi đặt nó ra màn hình (Trên hình 3 cũng mô tả tên của tất cả các Module

trong Menu Equipment).

Chú ý: Các Module cũng có thể được lấy

ra từ thanh công cụ Equipment như

trong Hình 3.

- Menu View và Tools có nội dung thể hiện trong Hình 2. View dùng bật/tắt

các thanh công cụ. Tools dùng để kích hoạt các thiết bị đo:

Oscilloscope, máy phân tích phổ,

máy đo tần số…

Ghi chú: Chương trình chạy lâu dễ tràn bộ

nhớ, khi đó, chương trình tự động tắt. Do đó, để tránh mất thời gian, sinh viên nên

thường xuyên lưu vào đĩa những nội dung đang thực hành.

Hình 2: Menu View và Tools



Sơ lược về nguyên tắc hoạt động của các Module:

Hình dạng của một Module bất kỳ được mô tả trong Hình 4. Trong hình là mach phát tín

hiệu AM/DSB/SSB. Ngoài ngõ vào và các ngõ ra để đưa tín hiệu vào và lấy tín hiệu ra, ta còn

thấy các điểm nối dây tại những điểm cần thiết để khảo sát tín hiệu; Module cũng cho phép

người dùng có thể thay đổi các thông số của mạch như: tần số, độ lợi… Hình 4 có chú thích các

điểm nối dây hoặc điểm thử (Test point) và các nút chỉnh để thay đổi các thông số của mạch. Tất

cả các Module khác cũng có cấu trúc tương tự.

Hình 4: Giao diện của một Module

Các điểm nối dây Các nút chỉnh

Led nguồn

Hình 3: Màn hình khởi động của LVSIM ACOM

Công cụ chọn màu

dây nối

Equipment

Công tắc nguồn



Di chuyển các Module và cách nối dây:

Một Module có thể được di chuyển trên màn hình bằng cách dùng chuột trái kéo nó đến

nơi cần di chuyển tới. Chú ý là các Module chỉ di chuyển thành công nếu nó được di chuyển tới

một vị trí "hợp lý", nghĩa là phải có điểm tựa phù hợp.

Thao tác nối dây truyền tín hiệu giữa các Module được thực hiện như sau: click chuột trái

vào điểm nối dây (điểm cần truyền tín hiệu đi), sau đó di chuyển chuột và nhấp vào điểm nối dây

(điểm cần truyền tín hiệu đến).

Có thể xóa một Module hay một dây nối bất kỳ bằng cách nhấp chọn Module hay dây nối

cần xoá và gõ phím Delete.

Ngoài các thao tác trên, ta cũng có thể chỉnh sửa hình dạng, màu sắc của dây nối và thay

đổi điểm nối dây…Các vấn đề này được mô tả trong Hình 5.

Hình 5: Hướng dẫn nối dây

Hộp công cụ chọn màu

dây: Nhấp chọn dây nối

rồi nhấp vào màu cần đổi

Trỏ chuột vào điểm này

vào kéo chuột để thay đổi

độ cong dây nối

Điểm nối dây

(điểm cần truyền

tín hiệu đi)

Dạng của dây nối

sau khi được

nhấp chuột chọn

Dạng của dây nối

ở trạng thái bình

thường

Có thể thay đổi điểm nối dây bằng cách

trỏ chuột vào đây (điểm cần thay đổi) và

kéo thả vào điểm cần di chuyển đến.



b) Phần mềm LVVL (LabVolt Virtual Lab)

LVVL là một phòng thí nghiệm ảo, được thiết kế dùng trong việc mô phỏng các hệ thống

thông tin số: ASK, FSK, PSK, PCM … Giao diện của chương trình được mô tả trong Hình 6.

Giống như LVSIM ACOM, LVVL cũng xây dựng các Module. Các Module khi lấy ra cũng phải

được đặt trên bàn; dây nối tín hiệu cũng giống với dây nối thật (xem hình).

Cách sử dụng chương trình này cũng giống với chương trình LVSIM ACOM; từ việc lấy

các Module ra đến việc nối dây tín hiệu. Điểm khác biệt ở đây là các Module phải được lấy ra

theo thứ tự, hợp logic. Chẳng hạn, cái bàn phải được lấy ra trước; bộ nguồn và các Module phải

được đặt trên bàn tại vị trí phù hợp; đối với các thiết bị nhỏ phải được đặt trong giá đỡ.

Ngoài các thiết bị như: Bộ nguồn, máy phát tín hiệu (Dual Funtion Generator) và các thiết

bị đo. Các Module của LVVL có thể được liệt kê tóm tắt trong hình vẽ sau (Hình 7)

Hình 6: Giao diện của LVVL

Dây nối Bộ nguồn

Nơi lấy các Module Nơi lấy các thiết bị đo



2. Sử dụng các thiết bị đo:

Máy phát tín hiệu và các thiết bị đo của chương trình LVSIM ACOM và LVVL điều có

giao diện giống nhau. Phần này sẽ hướng dẫn cách sử dụng máy phát tín hiệu và các thiết bị đo

với giao diện của chương trình LVSIM ACOM, các thao tác trên các thiết bị này khi thực hành

trên chương trình LVVL cũng hoàn toàn tương tự.

Máy phát tín hiệu - Dual Funtion Generator:

Máy phát tín hiệu có giao diện như Hình 8. Máy phát có hai kênh A, B. Cả hai kênh có thể

phát các tín hiệu dạng sin, vuông, tam giác, răng cưa… Để tạo tín hiệu sin, vuông hay tam

giác… ở ngõ ra, click vào các nút chọn của bộ phận Function.

Ví dụ: Trên hình 8, cả hai kênh A và B hiện đang ở chế độ phát sóng sin.

Bộ nguồn

Máy phát tín hiệu

Bộ phát AM/FM và tín hiệu nhiễu

Bộ giao tiếp với các thiết bị đo

Giá đỡ các Module

Bộ tạo xung

Bộ tạo chuỗi tín hiệu nhị phân

Bộ tạo bit lỗi

Máy xác định ngưỡng Logic

Máy đo điện áp DC và nguồn DC

Bộ lọc thông thấp

Bộ tạo tín hiệu đồng bộ dùng cho

các hệ thống PAM, PWM, PPM…

Bộ chọn hoặc cắt các bit TH số

Bộ lọc nhiễu

Máy phát PAM / ASK

Máy thu PAM / ASK

Máy phát PWM / PPM

Máy thu PWM / PPM

Bộ biến điệu mã xung (PCM)

Bộ hoàn điệu PCM

Bộ tạo mã vi phân DPCM

Bộ giải mã vi phâm DPCM

Modem FSK

Bộ tạo PSK nhị phân

Bộ giải mã PSK nhị phân

Bộ mã hoá Delta

Giải mã Delta

Đầu nối trở kháng 50Ω

Đầu nối trở kháng 600Ω

Bàn để thiết bị Đầu nối dây chữ T

Hình 7: Các Module của LVVL



Tần số và biên độ của các tín hiệu trên hai kênh điều có thể thay đổi được bằng cách click

chuột vào các nút chỉnh Frequency hay Output Level.

Ví dụ: Để chỉnh tần số của kênh A, click vào nút chỉnh A của bộ phận Frequency. Một cửa

sổ Dual Funtion Generator ChA Frequency hiện ra như trong hình 8; cửa sổ này cho phép tăng

hay giảm tần số của kênh A. Khi chỉnh tần số, ta cũng có thể quan sát sự thay đổi tần số trên cửa

sổ Output Frequency (Cửa sổ này trên Hình 8 đang phép quan sát tần số kênh A. Có thể chuyển

sang kênh B bằng cách click vào nút B bên dưới).

Ngoài ra, trên Dual Funtion Generator còn có bộ phận phát FM Frequency Modulation

Channel A. Bộ phận này cho phép biến điệu FM kênh A bằng một tín hiệu ngoài (tín hiệu kênh

A là sóng mang; tín hiệu biến điệu được đưa vào Input. Output của kênh A lúc này là 1 sóng

FM).

Trên đây chỉ mô tả một vài tính năng quan trọng, chi tiết các bộ phận khác được chú thích

trong hình 8.

Hình 8: Giao diện Dual Funtion Generator

Công tắc

nguồn

Các nút chọn

dạng tín hiệu

Các nút chọn

dải tần

Các nút thay đổi

biên độ cấp thô

Tinh chỉnh biên độ

các kênh A và B

Cửa sổ quan sát tần số

kênh A hoặc B



Máy hiện sóng - Oscilloscope:

Các ngõ vào của Oscilloscope được đặt trên bộ phận giao tiếp (Virtual Test Equipment

Enterface) như Hình 9. Virtual Test Equipment Enterface chứa ngõ vào của tất cả các thiết bị đo

như: Oscilloscope, Spectrum Analyser, True RMS Voltmeter và Frequency Counter.

Để mở Oscilloscope, click chọn Tools\Run Oscilloscope hoặc click vào biểu tượng

Oscilloscope trên thanh công cụ. Hình 10 là giao diện của Oscilloscope. Hoạt động của

Oscilloscope được chú thích trong hình. Sau đây là một vài điểm cần lưu ý:

- Có thể chỉnh Oscilloscope hiển thị ở 3 chế độ: Dừng, luôn cập nhật tín hiệu vào và

tự động điều chỉnh thang chia biên độ (chú thích trong hình). Thông thường để khảo sát tín hiệu, ta phải chọn Oscilloscope ở chế độ luôn cập nhật tín hiệu vào.

- Phần Trigger - Source: chọn mốc thời gian chuẩn là Channel 1, 2 hay nguồn ngoài

(Trên hình 10, hiện đang chọn là channel 1).

- Phần Wave Form Data: Nếu click vào các nút V hay H của phần Cursors, rồi trỏ

chuột di chuyển các vạch vàng và tím, ta sẽ có một vài thông tin về thời gian và

biên độ của tín hiệu của cả hai kênh trong bảng số liệu bên dưới.

- Có thể di chuyển theo chiều dọc tín hiệu của cả hai kênh bằng cách kéo điểm mass

của hai tín hiệu lên hoặc xuống (Điểm mass nằm bên trái màn hình hiển thị).

Sinh viên tìm hiểu thêm các chức năng còn lại của Oscilloscope.

Hình 9: Sơ đồ ngõ vào của các thiết bị đo

Oscilloscope

Ngõ vào Kênh 1

Ngõ vào Kênh 2

Ngõ vào tín hiệu trigger

dùng chọn mốc thời gian

Ngõ vào máy

phân tích phổ

Ngõ vào máy đo Volt

Ngõ vào máy đo tần số

Công tắc nguồn

Công tắc đang ở vị trí on

Máy phân tích phổ (Spectrum Analyser)



Máy phân tích phổ - Spectrum Analyser:

Ngõ vào của máy phân tích phổ đã được giới thiệu trong Hình 9. Để kích hoạt Spectrum

Analyser, click chọn Tools\Run Spectrum Analyser hoặc click vào biểu tượng Spectrum

Analyser trên thanh công cụ. Ta được màn hình giao diện Spectrum Analyser như Hình 11.

Các chức năng cơ bản đã được chú thích trong hình; phần Spectral Data - Cursors có chức

năng giống với Oscilloscope. Dưới đây là vài điểm cần lưu ý khi sử dụng Spectrum Analyser:

- Có thể di chuyển phổ của tín hiệu bằng cách trỏ chuột và kéo phổ qua trái, phải. Để

di chuyển chính xác đến một tần số nào đó, có thể nhập giá trị tần số vào khung

Center Frequency rồi gõ Enter.

- Ở phần Amplitude Scale, ta luôn đặt ở chế độ Log.

- Phổ hiển thị trên màn hình là phân bố công suất của tín hịêu, không phải phổ biên

độ.

- Chú ý đơn vị tính công suất là dBm: 0 dBm tương đương tín hiệu có công suất

1mW tính trên tổng trở 50Ω.

Sinh viên tìm hiểu thêm các chức năng còn lại của Spectrum Analyser.

Hình 10: Giao diện của Oscilloscope

Chỉnh thang

chia cấp thô Dừng hình Luôn cập nhật Tự chỉnh biên độ

Chỉnh thang

chia cấp tinh

0.2V

0.15ms

Mass

Vùng thông tin về thời gian và biên độ của 2 tín hiệu



Máy đo tần số-Frequency Counter, Máy đo điện áp-True RMS Voltmeter:

Kích hoạt Spectrum Analyser và True RMS Voltmeter, ta được giao diện của hai thiết bị trên Hình 12 và Hình 13.

True RMS Voltmeter có thể đo được điện thế hiệu dụng hoặc công suất (dBm) của tín

hiệu. Chú ý là công suất tín hiệu được tính trên tổng trở 50Ω.

Ví dụ: Ở trên, ta đo được trị hiệu dụng là 0.289V.

Ta có: Công suất )(67042.1100050

289.0289.0mW

VVP =×

Ω

×=

⇒ dBmdBmP 228.2)67042.1lg(10)( =×=

Hình 11: Giao diện Spectrum Analyser

Chọn dải tần Chỉnh thang chia tần cấp thô và tinh

2KHz

0KHz 5KHz -5KHz

Độ lớn tín hiệu vào

Đơn vị công suất

Hình 12: Giao diện True RMS Voltmeter



Có thể điều chỉnh độ chính xác của phép đo bằng cách chọn các nút trên mục Range.

Đối với Frequency Counter (Hình 13), ta có thể đo tần số hay chu kỳ của tín hiệu. Tuỳ theo

mức độ chính xác yêu cầu, ta có thể chọn độ chính xác của phép đo như chú thích trên hình.

IV. Phần thực hành:

1. Sử dụng Oscilloscope:

Sử dụng máy phát tín hiệu - Dual Funtion Generator: Lấy tín hiệu từ hai kênh A, B của

Dual Funtion Generator đưa vào ngõ vào của Oscilloscope theo sơ đồ kết nối Hình 14.

Chỉnh tần số kênh A là 1KHz, kênh B là 1.5KHz, biên độ vừa phải (thang biên độ ở 20dB

và nút output level ở giữa); Bật công tắt bộ nguồn, máy phát tín hiệu và của bộ Virtual Test

Equipment Enterface rồi mở Oscilloscope để quan sát dạng tín hiệu.

Chỉnh Oscilloscope để có thể quan sát được tín hiệu ở góc độ rõ nhất.

Hình 14: Sơ đồ kết nối tín hiệu vào Oscilloscope

Hình 13: Giao diện Frequency Counter

Chọn độ chính Chọn biên độ tín hiệu vào



Câu hỏi:

1. Chức năng của Oscilloscope là gì? Khi nào cần sử dụng Oscilloscope?

2. Hãy vẽ lại dạng của hai tín hiệu quan sát trên màn hình Oscilloscope theo đúng thang độ

chia trên Oscilloscope.

3. Ghi chú thích đầy đủ các thông số mà sinh viên đã điều chỉnh trên Oscilloscope: Thang

chia (V/div) của 2 kênh (mục scale); trục thời gian (mục Time base).

4. Quan sát trên Oscilloscope và cho biết biên độ đỉnh của tín hiệu đang sử dụng là bao

nhiêu? Giải thích: bằng cách nào sinh viên có được kết quả đó.

5. Thay đổi tần số: kênh A là 100Hz, kênh B là 300Hz, thực hiện lại các câu 1, 2, 3.

Ghi chú: Để hiểu rõ hơn các nguyên tắc hoạt động của Oscilloscope, sinh viên hãy thay đổi các

thông số như chú thích trong Hình 10, thay đổi dạng của tín hiệu vào trên Dual

Funtion Generator và quan sát ảnh hưởng của sự thay đổi đó lên sự hiển thị tín hiệu.

2. Sử dụng Spectrum Analyser:

Kết nối Dual Funtion Generator vào Spectrum Analyser như Hình 15.

Chọn tần số Channel A là 5KHz, biên độ vừa phải (thang biên độ ở 20dB và nút output

level ở giữa).

Bật các công tắt nguồn rồi mở Spectrum Analyser. Chọn trở kháng vào (Input Impedance)

trên Spectrum Analyser là 50Ω. Chỉnh Spectrum Analyser để có thể quan sát được phổ của tín

hiệu ở góc độ rõ nhất.

Câu hỏi:

6. Chức năng của Spectrum Analyser là gì? Khi nào cần sử dụng Spectrum Analyser?

7. Hãy vẽ lại dạng phổ của tín hiệu quan sát trên màn hình Spectrum Analyser theo đúng

thang độ chia trên Spectrum Analyser, chú thích rõ đơn vị đo trên hình vẽ.

8. Ghi chú thích đầy đủ các thông số mà sinh viên đã điều chỉnh trên Spectrum Analyser:

Tần số trung tâm (Center Frequency), dải tần (mục Range), thang chia tần số - Frequency

Hình 15: Kết nối Spectrum Analyser

Spectrum Analyser



Span (KHz/div), thang chia biên độ (Amplitude Scale) và độ lớn tín hiệu vào (Maximum

Input).

9. Kết quả thu được ở trên có phù hợp với thực tế không? Ghi nhận xét về độ chính xác của

thiết bị.

10. Thay đổi tần số kênh A là 20KHz, thực hiện lại các câu 5, 6, 7.

Ghi chú: Để hiểu rõ hơn các nguyên tắc hoạt động của Spectrum Analyser, sinh viên hãy thay

đổi các thông số như chú thích trong Hình 11, thay đổi dạng của tín hiệu vào trên

Dual Funtion Generator và quan sát ảnh hưởng của sự thay đổi đó lên phổ tín hiệu.

3. Sử dụng True RMS Voltmeter:

Kết nối True RMS Voltmeter với Dual Funtion Generator như sơ đồ Hình 16. Chọn tần số

Channel A là 5KHz, biên độ vừa phải (thang biên độ ở 20dB và nút output level ở giữa).

Bật các công tắt nguồn, bật True RMS Voltmeter.

Câu hỏi:

11. Hãy đo và ghi lại biên độ hiệu dụng (Volt) của tín hiệu và công suất (dBm). Ghi lại độ

chính xác của mỗi phép đo (mục Range).

4. Sử dụng Frequency Counter:

Kết nối Frequency Counter với kênh A của Dual Funtion Generator. Chọn tần số Channel

A là 10KHz, biên độ vừa phải (thang biên độ ở 20dB và nút output level ở giữa).

Bật các công tắc nguồn, bật Frequency Counter.

Câu hỏi:

12. Hãy sử dụng Frequency Counter để đo và ghi lại tần số của tín hiệu. Cho biết vị trí các

nút chỉnh mà sinh viên đã đặt trên Frequency Counter.

13. Hãy sử dụng Frequency Counter để đo và ghi lại chu kỳ của tín hiệu. Cho biết vị trí các

nút chỉnh mà sinh viên đã đặt trên Frequency Counter.

Hình 16: Kết nối True RMS Voltmeter



14. Sinh viên hãy tính toán kết quả trên giấy và kiểm chứng với kết quả đo được thực tế. Ghi

nhận xét về mức độ chính xác của thiết bị.

15. Thay đổi tần số kênh A là 1KHz, thực hiện lại các câu 10, 11, 12.

Ghi chú: Để hiểu rõ nguyên tắc hoạt động, sinh viên hãy thay đổi các thông số như chú thích

trong hình, thay đổi dạng, tần số, biên độ của tín hiệu vào và quan sát ảnh hưởng của

sự thay đổi đó lên phổ tín hiệu.

3. Tài liệu tham khảo:

Đối với phần mềm LVSIM ACOM và LVVL: Để tìm hiểu sâu hơn về cách sử dụng

chương trình, sinh viên có thể vào mục Help và xem thêm các phim hướng dẫn kèm

theo các chương trình này.

Về lý thuyết:

- Cơ sở lý thuyết của các kiểu biến điệu AM, FM, PM, ASK, FSK, PSK, PCM,

DPCM, DPSK… đã trình bày kỹ trong các giáo trình Cơ sở viễn thông, Lý thuyết

tín hiệu, Truyền số liệu.

- Liên hệ Phòng thí nghiệm để tham khảo thêm tài liệu (về các kiểu biến điệu AM,

FM, PM, ASK, FSK, PSK, PCM, DPCM, DPSK…) đi kèm theo bộ thí nghiệm

LabVolt.

Documents

CT147-Bai 1- Gioi Thieu(1)