Високоефективний перетворювач частоти на електронних ключах. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Високоефективний перетворювач частоти на електронних ключах. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Радіоаматор-конструктор

Коментарі до статті

В наш час важко здивувати читачів будь-якими новими схемними рішеннями – здається, що все давно вже вигадано. І все-таки дивовижне – поряд. Цього разу сюрприз зробила проста і добре відома багатьом радіоаматорам мікросхема 74НС4066, що містить швидкодіючі електронні ключі. На основі цієї мікросхеми автором було розроблено оригінальний перетворювач частоти, опис якого пропонується до уваги читачів.

В даний час у вузлах змішувачів приймально-передавальної апаратури широко використовуються ключові елементи, що швидкодіють, виконані, як правило, на польових транзисторах. Застосування таких ключів дозволяє помітно покращити динамічні параметри змішувачів.

Однак, як виявилось, можливості швидкодіючих електронних ключів зовсім не вичерпуються комутацією аналогових та цифрових сигналів. На електронних ключах можна виконати не лише змішувач, та й гетеродин. Більш того, 4 аналогові швидкодіючі ключі, що входять до складу мікросхеми 74НС4066. при граничну простоту схеми дозволяють створити високоякісний перетворювач частоти, тобто. вузол, що містить і змішувач, і гетеродин.

Структурна схема такого перетворювача частоти, який застосований у приймачі прямого перетворення, наведено на рис.1.

Високоефективний перетворювач частоти на електронних ключах

Основна особливість схеми полягає в тому, що перетворення відбувається на частоті, яка в 2 рази вища за частоту гетеродина. Аналогічний принцип перетворення використовується у змішувачі на зустрічно-паралельних діодах, запропонованому В.Т.Поляковим [1].

Розглянемо роботу перетворювача на електронних ключах. Гетеродин виконаний на елементах DD1.3 та DD1.4, що входять до складу мікросхеми 74НС4066. При співвідношенні опорів резисторів R1 і R2 до R3 близько 18:1 постійна складова напруги на конденсаторах С1 і С2, що входять до складу гетеродинного контуру, - близько 1,7, а амплітудне значення змінної складової напруги гетеродина при цьому - близько 1,3 В .

З графіків на рис.2 видно, що видно, що напруга на конденсаторах С2 і С1, до яких підключені управляючі входи ключів DD2 і DD1.1, досягає порога відкривання 1.2 В при рівні змінної напруги близько 2.5 від амплітудного значення . При такому співвідношенні змінної та постійної складових напруги на контурі тривалість відкритого стану ключа становить ¼ " періоду коливання гетеродині.

Високоефективний перетворювач частоти на електронних ключах

Так як напруга гетеродина на конденсаторах С1 і С2 знаходиться в протифазі, TODD1.1 і DD1.2 відкриваються по черзі на % періоду коливання гетеродина з проміжком ½ періоду коливання гетеродина. Таким чином, час відкритого і закритого станів ключа, утвореного паралельним з'єднанням DD1.1 і DD1.2, становить ½ періоду коливання з частотою в 2 рази вище частоти гетеродина і є оптимальним з точки зору максимальної ефективності перетворення на частоті, яка в 2 рази більша частоти гетеродину.

Слід зазначити, що схема змішувача повністю оборотна і при подачі на один із входів НЧ сигналу на іншому формується високочастотний DSB сигнал. Гетеродин, виготовлений на ключах мікросхеми 74НС4066. стійко працює на частотах до 11 МГц (при напрузі живлення 5) і 8 МГц (при напрузі живлення 18 В), при цьому частота перетворення становить 10 і 22 МГц відповідно.

Очевидно, що застосування в перетворювачі частоти сучасних мікросхем швидкодіючих електронних ключів (наприклад FST3126) дозволить поліпшити параметри перетворювача - збільшити максимальну частоту перетворення і знизити втрати в змішувачі.

Застосування перетворювача частоти, гетеродин якого працює на частоті, в 2 рази нижче за частоту прийому, забезпечує кілька переваг. По-перше, на нижчій частоті легше отримати необхідну стабільність частоти. По-друге, зменшується рівень сигналу гетеродина, що проникає в антену, що забезпечує значне зниження ймовірності появи перешкоди як мультиплікативного фону. По-третє, враховуючи, що вхідний і гетеродинний контури налаштовані різні частоти, ці контури можна розташовувати в безпосередній близькості один від одного, не побоюючись збільшення проникнення сигналу гетеродина у вхідні ланцюги приймача і розбалансу змішувача. Отже, спрощується конструкція приймача і зменшуються його розміри.

Крім того, перетворювач має низьке енергоспоживання, що є особливо актуальним для приймачів з автономним харчуванням. Наприклад, струм, споживаний перетворювачем частоти при роботі в діапазоні 80 м (3,6 МГц), становить всього 3,2 мА при напрузі живлення 5 В. При цьому зберігаються високі динамічні параметри, властиві змішувачам, зібраним на ключах 74НС4066.

Даний перетворювач частоти можна успішно застосувати і в супергетеродинному приймачі або трансівери. Оскільки частота, що приймається, відстоїть від частоти гетеродина на величину ПЧ. у деяких випадках перетворення зручно здійснювати на частоті гетеродина, а змішувач виконати за балансною схемою. Такий варіант реалізації змішувача наведено на рис.3. У цій схемі при співвідношенні опорів резисторів R1 і R2 до RЗ близько 2:1 постійна складова напруги на конденсаторах С1 і С2 буде близька до 2,5, і, як видно з рис.4, час відкритого стану ключів DD1.1 і DD1.2 .0.5 складатиме приблизно XNUMX періоду напруги гетеродинного сигналу.

На основі цього перетворювача частоти можна виконати синхронний детектор сигналів AM. Схема детектора наведено на рис.5. Гетеродин працює на частоті, яка в 2 рази нижче частоти сигналу, що приймається. Синхронізація частоти гетеродина з несучою частотою сигналу здійснюється методом прямого захоплення.

Робота синхронного детектора була перевірена при прийомі радіостанцій мовного діапазону 41 м. Якість прийому радіостанцій, що приймаються із середньою гучністю, була високою. Слід зазначити, що з такому включенні польового транзистора діапазон рівнів вхідних сигналів, прийнятих без спотворень, обмежений. Для його розширення до схеми потрібно додати підстроєний резистор опором 680 Ом. Один із крайніх висновків підключається замість стоку польового транзистора до точки з'єднання ключів, стік, у свою чергу, з'єднується з виведенням рухомого контакту резистора. Інший крайній висновок підключається до загального дроту. Змінним резистором тепер можна регулювати смугу захоплення частоти гетеродина в залежності від рівня сигналу на вході детектора, досягаючи найкращої вибірковості.

При практичному виготовленні перетворювачів частоти за наведеними схемами індуктивність котушки І та ємності конденсаторів С1-С2 контура гетеродину розраховуються за формулами:

С1 = С2 = 3618/Fг,

де L - індуктивність у мікрогенрі; С - ємність у пикофарадах; Fг – частота гетеродина в мегагерцях.

література

В.Т.Поляков. Радіоаматорам про техніку прямого перетворення. - М: Патріот, 1990.

Автор: О.Шипілов, м.Кобрін.

Дивіться інші статті розділу Радіоаматор-конструктор.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Ультразвук допомагає лікам дійти до мети 06.11.2015

Багато ліків, які прописують при виразковому коліті, запальній хворобі кишечника та інших подібних захворюваннях, діють безпосередньо на хворе місце, і, якщо приймати їх перорально, вони можуть не спрацювати, всмоктавшись ще до того, як дійдуть до мети. У таких випадках використовують клізму, що не завжди зручно, особливо якщо препарат за своєю природою довго проникає в тканину.

Схожа проблема є і для лікарських засобів, що наносяться на шкіру, хоча тут все простіше – речовина може бути на ній досить довго. Однак ще 1995 року Роберт Ленгер (Robert Langer) і Деніел Бланкштейн (Daniel Blankschtein) опублікували статтю, в якій говорили, що проникнення ліків у шкіру можна прискорити, якщо застосувати ультразвук. Звукова хвиля створює бульбашки в рідині, які схлопуються, створюючи ударну хвилю, завдяки чому речовина легше проникає у тканину. Очевидно, такий самий ефект має спрацювати і в кишечнику, але перевірити це експериментально вдалося лише зараз.

Ленгер і Бланкштейн разом з колегами з Массачусетського технологічного інституту та Медичної школи Гарварда опублікували в Science Translational Medicine статтю з результатами останніх дослідів, у яких свиням за допомогою ультразвукової клізми вводили інсулін та мезаламін, що використовується під час терапії колітів. І відносно великий інсулін і невеликі молекули мезаламіну краще проникали в тканини кишки, якщо їм допомагав ультразвук, що було видно і за фізіологічними ознаками – у тварин після такого введення інсуліну помітно знижувався рівень цукру в крові. Так само у мишей з колітом симптоми хвороби слабшали, якщо їм протягом тижня вводили мезаламін з ультразвуком, при цьому без ультразвукової обробки терапевтичний ефект був слабшим. Вчені особливо наголошують, що жодної шкоди для тканин від ультразвукових хвиль не було.

Після оптимізації методу на тваринах настане час для клінічних випробувань. Якщо їх результати будуть такими ж обнадійливими, то методу відкриється шлях у повсякденну медичну практику, і, можливо, ультразвукову доставку ліків використовуватимуть не тільки у разі кишкових запалень, але й при інших захворюваннях. До речі, нещодавно ми писали про схоже дослідження, в якому за допомогою ультразвукової обробки підвищували проникність гематоенцефалічного бар'єру, щоб дати лікарським молекулам можливість проникнути в мозок.

Інші цікаві новини:

▪ Електронні сигарети збільшують ризик інсульту

▪ Новорічні прикраси роблять нас щасливішими

▪ Лов мікробів на магніт

▪ Електростимуляція мозку покращує когнітивні здібності

▪ Доведено користь чотириденного робочого тижня

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Довідкові матеріали. Добірка статей

▪ стаття Іноземці – це сучасне потомство. Крилатий вислів

▪ стаття Що таке бродіння? Детальна відповідь

▪ стаття Найпростіший барометр. Дитяча наукова лабораторія

▪ ялинкова прикраса Зірочка новорічна електронна 5-променева з мікропроцесорним управлінням. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Фазовий регулятор потужності. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

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