Простий середньохвильовий синтезатор частоти. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Радіоприйом

 Коментарі до статті

Розробляючи цей синтезатор, автори постаралися по можливості максимально спростити його схему та конструкцію не на шкоду технічним характеристикам.

Пропонований синтезатор розроблений у розвиток цікавої теми, запропонованої у [1]. На жаль, активна діяльність "золотодобувачів" робить виготовлення описаного там синтезатора скрутним для широкого кола радіоаматорів, а при його перекладі на мікросхеми, що не містять золота, в корпусах DIP значно збільшуються габарити пристрою. Крім того, для багатьох радіоаматорів, що особливо починають і живуть далеко від промислових центрів, складною проблемою є виготовлення двосторонньої друкованої плати з металізованими отворами. Не полегшує життя і пошук кварцових резонаторів із низькими та "некруглими" частотами.

Розглянутий синтезатор побудований за класичною схемою з петлею фазової автопідстроювання частоти (ФАПЧ) на мікросхемах структури КМОП в корпусах, що не містять золота, та з широко поширеним кварцовим резонатором на 1 МГц.

Основні технічні характеристики

• Діапазон частот, кГц......1449...1800
• Крок перебудови, кГц.......9
• Число фіксованих частот .......40
• Точність установки частоти,
• Гц, не гірше.......±5
• Температурний догляд частоти, ^оС^-1.......1,5 · 10^-6
• Напруга живлення, В.......15...30
• Струм, що споживається, МА .......50
• Габаритні розміри, мм .....90x70x25

Структурна схема синтезатора представлена ​​рис. 1. Генератор, керований напругою (ГУН), працює на тій самій частоті, яка надходить на вихід. Стійкість до наведень забезпечується тим, що частотозадаючі ланцюги цього генератора не містять котушок індуктивності, а сам він практично повністю знаходиться всередині однієї мікросхеми.

Рис. 1

Формувач імпульсів (ФІ) має однотактний потужний вихід з відкритим стоком і допустимою напругою до 200 В. Для оптимального узгодження з навантаженням у формувачі передбачена можливість регулювання тривалості вихідних імпульсів.

Зразковий сигнал частоти порівняння 100 Гц виходить розподілом частоти кварцового генератора (КГ) 1 МГц на 10000. Настільки низькою ця частота обрана з тієї причини, що в спектрі вихідного сигналу синтезатора неминуче присутні складові, що віддаляються на її значення від основної вихідної частоти. Якщо в зв'язковій апаратурі з цим можна миритися, то для трансляції мовлення наявність спектральних складових, що створюють при амплітудному детектуванні сигнали звукових частот, неприпустимо. Тому частоту порівняння необхідно вибирати в надтональній або підтональній ділянці. У нашому випадку прийнято другий варіант, оскільки 100 Гц легко придушити післядетекторним фільтром приймача, не погіршуючи якості мовних і музичних сигналів, що приймаються.

Частотно-фазовий детектор (ЧФД) порівнює зразковий сигнал 100 Гц із сигналом такої ж (в режимі захоплення) частоти, отриманим поділом частоти ГУН спочатку на 9, а потім за допомогою дільника зі змінним коефіцієнтом поділу (ДПКД) на 1610-2000 відповідно заданим значенням вихідної частоти. Залежно від знака неузгодженості порівнюваних сигналів за частотою та фазою ЧФД виробляє керуючий сигнал, що збільшує або зменшує частоту ГУН. Керуюча напруга надходить на ГУН через пропорційно-інтегруючий фільтр (ПІФ), що оптимізує динамічні характеристики петлі ФАПЛ.

Попереднє розподіл частоти ГУН на 9 продиктовано двома причинами. По-перше, це потрібно для отримання сітки частот із кроком 9 кГц. По-друге, мікросхема КА561ІЕ15А, застосована ДПКД, має максимальну робочу частоту 1,5 МГц.

Рис. 2 (натисніть , щоб збільшити)

Принципова схема синтезатора зображено на рис. 2. Усі застосовані у ньому цифрові мікросхеми - структури КМОП малої та середньої ступенів інтеграції. Мікросхеми серій К561 і КР1561 працездатні на частотах до 2...3 МГц при напрузі живлення 3...15 В. Струм, що споживається ними в динамічному режимі, не перевищує одиниць міліампер.

КГ виконано на мікросхемі DD1. Підстроювальним конденсатором C4 встановлюють частоту генерації 1 МГц з точністю не гірше 1...2 Гц.

Для отримання зразкового сигналу частотою 100 Гц імпульси з виходу КГ надходять на вхід двійкового лічильника DD4. Застосована тут мікросхема К561ІЕ16 є 14-розрядним двійковим лічильником. Необхідний коефіцієнт розподілу 10000 виходить за допомогою логічного вузла 5І на діодах VD3-VD7 та резисторі R7. Коли в процесі рахунку на всіх виходах лічильника, до яких підключені діоди, високі логічні рівні будуть одночасно присутні, на його вході R рівень також стане високим, що встановить лічильник у вихідний нульовий стан, потім процес підрахунку імпульсів повториться. Коефіцієнт поділу при показаному на схемі підключенні діодів виходить рівним_д = 16+256+512+1024+8192= 10000.

ГУН та ЧФД знаходяться в мікросхемі DD2 КР1561ГГ1. Останні значення частоти діапазону перебудови ГУН задають резисторами R1, R2, C1. Перебудовують частоту напругою на вході IG (висновку 9 мікросхеми).

Вихідні дані для вибору зазначених вище елементів - діапазон частот синтезатора 1,449.1,8 МГц та розкид параметрів ГУН, який від екземпляра до екземпляра мікросхем може сягати 20 %. Таким чином, необхідно мати запас із перебудови не менше 0,36 МГц. З деяким запасом вважатимемо, що ГУН має перебудовуватись у діапазоні 1.2,2 МГц. Нижню межу цього діапазону (при нульовій напрузі на вході IG) встановлюють резистором R2, верхню межу (при керуючій напрузі, рівному напрузі живлення) - сумарним опором резисторів R1 і R2. Роботу ГУН дозволяє низький логічний рівень на вході INH (висновку 5).

ЧФД має два входи IC та IS (висновки 3 та 14) та вихід Q1 (висновок 13). Сигнал неузгодженості з виходу Q1 через ПІФ R4R3C2 надходить на керуючий вхід ГУН IG.

ПІФ – дуже критична частина петлі ФАПЧ. Розрахунок цього фільтра у вигляді досить складний і вимагає знання теорії автоматичного управління [2]. Для радіоаматорської практики цілком задовільні характеристики забезпечуються розрахунком із використанням співвідношень, наведених у довідкових матеріалах за мікросхемою MC14046B - зарубіжним аналогом КР1561ГГ1:

де N - коефіцієнт розподілу робочої частоти в петлі ФАПЛ; f_Макс і f_хвилин - граничні частоти перебудови ГУН; 3000 Ом – вихідний опір ЧФД.

З виходу ГУН сигнал робочої частоти надходить на ФІ та дільник частоти на 9. Останній виконаний на мікросхемі DD5 К561ІЕ14 та елементі DD3.1 мікросхеми К561ЛН2.

Чотирьохрозрядний реверсивний лічильник К561ІЕ14 може працювати як двійковий (на вході B високий рівень) або як десятковий (на вході B низький рівень). Напрямок рахунку задають рівнем на вході U: високий – збільшення, низький – зменшення. На вхід C подають лічильні імпульси, причому стан лічильника змінюється за їх наростаючими перепадами. Рахунок дозволений за низького рівня на вході PI.

Вхід S дозволяє асинхронно записувати в тригери лічильника будь-який восьмирозрядний код із входів D1-D8. Оскільки лічильник окремого входу початкової установки немає, цю функцію виконує вхід S при низьких рівнях на входах D1-D8 (у режимі рахунки збільшення). На виході перенесення з'являється низький рівень, коли в режимі рахунку збільшення накопичене число стало максимальним (або мінімальним в режимі рахунку на зменшення).

У нашому випадку лічильник працює на збільшення у десятковому режимі. При надходженні десятого імпульсу сигнал із виходу перенесення через інвертор DD3.1 примусово встановлює лічильник у нульовий стан.

З виходу лічильника 4 сигнал надходить на ДПКД - мікросхему DD6 КА561ІЕ15А. У неї є вхід лічильних імпульсів, чотири керуючих входу K1, K2, K3, L, шістнадцять входів 1-8000 для встановлення коефіцієнта поділу і один вихід. Коефіцієнт поділу може бути в інтервалі 3-21327, причому передбачено кілька способів його встановлення. У синтезаторі використаний найбільш простий та зручний спосіб - коефіцієнт задають двійково-десятковим кодом, поданим на входи 1-8000. Однак, максимально можливе його значення - 16659.

Щоб скористатися цим способом, на входах K1 та L повинні бути встановлені різні логічні рівні (низький та високий або високий та низький), а на вході K3 – низький рівень. Вхід K2 служить для встановлення лічильника у початковий стан, яка відбувається при низькому рівні на цьому вході за три періоди рахункових імпульсів. При високому рівні у ньому лічильник працює у режимі дільника частоти.

Потрібні рівні на входах 1-8000 задають галетними перемикачами SA1 та SA2. Їх контактам, з'єднаним із загальним дротом, відповідають низькі рівні на відповідних входах мікросхеми, а вільним – високі (їх підтримують резистори R8-R15).

ФІ дозволяє встановити тривалість вихідних імпульсів, оптимальну для підключеного до синтезатора навантаження, наприклад, вихідного контуру без проміжних підсилювачів (як у передавачі, схема якого наведена в [3]). ФІ побудований на логічних інверторах DD3.2-DD3.6, діоді VD2, підстроювальному резисторі R6, транзисторах VT1-VT3. Емітерний повторювач на транзисторах VT1 та VT2 зменшує тривалість зарядки та розрядки ємності затвора польового транзистора VT3, збільшуючи цим швидкість його включення та вимкнення. Зарядка вхідної ємності елементів DD3.3-DD3.6 відбувається швидко через малий динамічний опір діода VD2, а розрядка - порівняно повільно через резистор R6. Тривалість розрядки, а за рахунок цього і тривалість імпульсу, що формується, залежать від введеного опору резистора R6.

Про конструкцію та налагодження синтезатора

Синтезатор виконаний на односторонній друкованій платі завтовшки 1,5 мм (рис. 3).

Рис. 3

Вона виготовлена ​​методом термічного перенесення малюнка провідників на поверхню фольги з його друку на лазерному принтері. Номери монтажних отворів на платі, призначені для проводів, що йдуть до перемикачів, збігаються з номерами проводів джгута на схемі. У ці отвори, а також у ті, що призначені для проводів живлення та навантаження, бажано встановити монтажні штирі. Транзистор VT3 і стабілізатор напруги DA1 знаходяться на загальному тепловідводі (не забувайте змастити їх посадкові місця теплопровідною пастою КПТ-8), виготовленому з алюмінієвого листа за кресленням, показаним на рис. 4. Транзистор VT3 необхідно встановлювати на тепловідведення через ізолюючу прокладку. Довге плече тепловідведення зафіксовано на платі дротяним хомутом.

Рис. 4

Постійні резистори – МЛТ або аналогічні. Підстроювальний резистор R6 – СП3-38а. Конденсатор C2 (це може бути, наприклад, К73-24) має бути з органічним діелектриком. Конденсатор C4 – підбудовний КТ4-24. Конденсатори C1, C3, C7-C10 – будь-які керамічні відповідного розміру. Оксидні конденсатори також будь-які, відповідні за розміром та номінальною напругою.

Рис. 5

Мікросхему КА561ІЕ15А можна замінити на 564ІЕ15, але вона, на жаль, дорожча, оскільки містить золото. Саме така мікросхема встановлена ​​у синтезаторі, зображеному на фотознімку рис. 5. Замість К561ЛА7 буде без зміни схеми та плати працювати К561ЛЕ5. Транзистори VT1, VT2 – будь-які малопотужні кремнієві відповідної структури.

Перемикачі SA1 і SA2 - П2Г-3 відповідно 4П4Н і 10П4Н або будь-які інші галетні, що підходять за кількістю положень та напрямків. Кварцовий резонатор – РГ-06 або РК170.

Безпомилково зібраний із свідомо справних елементів синтезатор не потребує налагодження, необхідно лише виставити підстроювальний конденсатор C4 частоту кварцового генератора з точністю ±2 Гц. Її контролюють на виведенні 11 мікросхеми DD1. Підстроювальним резистором R6 домагаються отримання максимально неспотвореного сигналу антени, що несе на еквіваленті.

PS У передавачі з підсилювачем потужності плату синтезатора необхідно добре екранувати для запобігання наведенням на ГУН, які можуть призвести до збоїв роботи ФАПЧ.

література

1. Комаров С. Середньохвильовий радіомовний синтезатор частоти. – Радіо, 2012, № 9, с. 19-23; №10, с. 21 -23.
2. Хоровіц П., Хілл У. Мистецтво схемотехніки. Пров. з англ. за ред. М. В. Гальперіна. - М.: Мир, 1993. У 3-х томах (4-те вид., перероб. і доп.).
3. Комаров С. Маломощний радіомовний середньохвильовий АМ передавач. - cqf.su/technics5-1.html.

Автори: Є. Голомазов, М. Доуталієв, Б. Канаєв

Дивіться інші статті розділу Радіоприйом.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Запрацювала найвища у світі астрономічна обсерваторія 04.05.2024

Дослідження космосу та її таємниць - це завдання, яка привертає увагу астрономів з усього світу. У свіжому повітрі високих гір, далеко від міських світлових забруднень, зірки та планети розкривають свої секрети з більшою ясністю. Відкривається нова сторінка в історії астрономії із відкриттям найвищої у світі астрономічної обсерваторії – Атакамської обсерваторії Токійського університету. Атакамська обсерваторія, розташована на висоті 5640 метрів над рівнем моря, відкриває нові можливості для астрономів у вивченні космосу. Це місце стало найвищим для розміщення наземного телескопа, надаючи дослідникам унікальний інструмент вивчення інфрачервоних хвиль у Всесвіті. Хоча висотне розташування забезпечує більш чисте небо та менший вплив атмосфери на спостереження, будівництво обсерваторії на високій горі є величезними труднощами та викликами. Однак, незважаючи на складнощі, нова обсерваторія відкриває перед астрономами широкі перспективи для дослідження. ...>>

Управління об'єктами за допомогою повітряних потоків 04.05.2024

Розвиток робототехніки продовжує відкривати перед нами нові перспективи у сфері автоматизації та управління різними об'єктами. Нещодавно фінські вчені представили інноваційний підхід до управління роботами-гуманоїдами із використанням повітряних потоків. Цей метод обіцяє революціонізувати способи маніпулювання предметами та відкрити нові горизонти у сфері робототехніки. Ідея управління об'єктами за допомогою повітряних потоків не є новою, проте донедавна реалізація подібних концепцій залишалася складним завданням. Фінські дослідники розробили інноваційний метод, який дозволяє роботам маніпулювати предметами, використовуючи спеціальні повітряні струмені як "повітряні пальці". Алгоритм управління повітряними потоками, розроблений командою фахівців, ґрунтується на ретельному вивченні руху об'єктів у потоці повітря. Система керування струменем повітря, що здійснюється за допомогою спеціальних моторів, дозволяє спрямовувати об'єкти, не вдаючись до фізичного. ...>>

Породисті собаки хворіють не частіше, ніж безпородні 03.05.2024

Турбота про здоров'я наших вихованців – це важливий аспект життя кожного власника собаки. Однак існує поширене припущення про те, що породисті собаки більш схильні до захворювань у порівнянні зі змішаними. Нові дослідження, проведені вченими з Техаської школи ветеринарної медицини та біомедичних наук, дають новий погляд на це питання. Дослідження, проведене в рамках Dog Aging Project (DAP), що охопило понад 27 000 собак-компаньйонів, виявило, що чистокровні та змішані собаки в цілому однаково часто стикаються з різними захворюваннями. Незважаючи на те, що деякі породи можуть бути більш схильні до певних захворювань, загальна частота діагнозів у обох груп практично не відрізняється. Головний ветеринарний лікар Dog Aging Project, доктор Кейт Криві, зазначає, що існує кілька добре відомих захворювань, що частіше зустрічаються у певних порід собак, що підтримує думку про те, що чистокровні собаки більш схильні до хвороб. ...>>

Випадкова новина з Архіву Робот-пилосос для квартири 29.08.2003 Фахівці японської компанії "Хітачі" винайшли пилосос, який самостійно за лічені хвилини може прибрати у квартирі та повернутися на своє звичайне місце для підзарядки. Робот, що поглинає пил, схожий на тарілку діаметром 25 см і висотою 12 см. Це найменший побутовий прилад такого роду. "Розумна" машина запам'ятовує розташування меблів та інших предметів у приміщенні та вносить ці донні до свого бортового комп'ютера, щоб не натикатися на них наступного разу. Крім того, робот знає, які ділянки підлоги він уже прибрав, і не витрачає час на їхнє повторне проходження. На те, щоб очистити від пилу кімнату розміром 9 м2, пилососу потрібно всього 10 хв. Серійна модель приладу коштує близько 1700 дол.

Інші цікаві новини:

▪ Toshiba обіцяє випустити батарею із терміном служби 10 років

▪ Чим дихають комп'ютери

▪ Алкоголь заважає пережити трагедію

▪ ІІ-копірайтер від Alibaba

▪ Google запатентувала годинник з доповненою реальністю

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Блискавкозахист. Добірка статей

▪ стаття Факультетська терапія. Конспект лекцій

▪ стаття Скільки запахів ми можемо відчувати? Детальна відповідь

▪ стаття Смородина чорна. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Асфальтові маси. Прості рецепти та поради

▪ стаття Зниклі картинки. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024