Вузькосмуговий фільтр-детектор. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / телефонія

 Коментарі до статті

У пропонованій статті розповідається про застосування DTMF-приймача КТ3170 як вузькосмугового детектора синусоїдального однотонального сигналу в діапазоні звукових частот до 5 кГц. Пристрій має високі характеристики.

У радіоаматорській, і навіть професійної практиці нерідко доводиться вирішувати завдання вузькосмугової фільтрації низькочастотних сигналів зі своїми наступним детектуванням і цифрової обробкою визначення приналежності сигналу до певної частоті чи групі частот. Прикладом цього можуть бути приймачі DTMF сигналів, що широко використовуються в телефонії (набір номера в тональному режимі) і радіозв'язку (персональний радіодзвінок).

Зазвичай для ідентифікації синусоїдальних сигналів у телефонії, телемеханіці застосовують аналогові фільтри (активні або пасивні), що налаштовуються на потрібні частоти. Виділений сигнал детектується, подається на компаратор, з якого знімається вже логічний сигнал наявності або відсутності тону заданої частоти. Подібні детектори досить громіздкі і не завжди задовольняють вимоги стабільності за частотою при зміні температури та напруги живлення.

З появою технології виготовлення фільтрів на конденсаторах (switched capacitor technology SCT) завдання досягнення високих стабільних характеристик фільтрів значно спрощується. Багато зарубіжних фірм виробляють різні типи фільтрів, виконаних за цією технологією. Наприклад, фірма MAXIM випускає широку номенклатуру інтегральних активних смугових та режекторних фільтрів, фільтрів низьких та високих частот із характеристиками Чебишева. Баттерворта, Бесселя, Гауса різних порядків (від 2 до 9), у яких можна програмувати центральну частоту/частоту зрізу від десятих часток герца до 100...200 кГц і добротність від 0,5 до 64 за допомогою перемичок або під управлінням мікропроцесора.

Така універсальність, зрозуміло, неспроможна позначатися ціні цих виробів. Вартість їх у вітчизняних дилерів досить висока, придбати їх не завжди просто, та й застосування як детектор однотональних сигналів вимагає, як зазначалося вище, детектування та подальшої цифрової обробки.

У цьому випадку цікавим здається застосування приймача DTMF сигналів КТ3170 фірми SAMSUNG (аналог MV8870 фірми GEC PLESSEY SEMICONDUCTOR), що добре зарекомендував себе в телефонії і радіосистемах. Вітчизняним аналогом KT3170 є мікросхема КР1008ВЖ18 виробництва мінського НВО "Інтеграл".

Цей приймач дозволяє декодувати 16 стандартних тональних пар у 4-бітовий код. Виконаний за КМОП технології з використанням смугових фільтрів на конденсаторах, що перемикаються, він володіє наступними характеристиками:

Однак цей приймач декодує лише пари стандартних DTMF-частот з верхньої та нижньої частотних груп, що визначаються частотою генератора, що задає (стандартне значення - 3,58 МГц). та не реагує на однотональні сигнали.

Принцип декодування одночастотного сигналу показаний структурної схемою (рис. 1).

Оскільки DTMF-приймач декодує лише пари частот, треба на його вході до досліджуваного однотонального сигналу частотою Fc додати зразковий частотою F0, що доповнює його до стандартної пари. Отже, на вхід приймача DTMF буде поданий вже двотональний сигнал, який декодується звичайним чином.

Як генератор зразкового сигналу зручно використовувати DTMF-генератор ТР5088 (ТР5089), що має режим генерації однотонального сигналу. Оскільки синхронізація приймача DTMF і генератора здійснюється від одного внутрішнього кварцового генератора, стандартні пари утворюються автоматично.

Розглянемо принципову схему пристрою з прикладу детектора факс-сигналу (рис. 2).

(Натисніть для збільшення)

Детектор повинен спрацьовувати на присутність лінії зв'язку сигналу частотою 1100±15 Гц тривалістю 0,5 с, який передається викликаючим факсимільним апаратом при встановленні з'єднання для факсимільної передачі даних.

DTMF-приймач DD2 включений за типовою схемою. Операційний підсилювач, вбудований в мікросхему приймача, включений як підсумовуючий з коефіцієнтом передачі, рівним 1. Вхідний опір досліджуваного сигналу визначається опором резистора R2 і становить 100 кОм. Тактова частота стабілізується кварцовим резонатором ZQ1. Тактові імпульси надходять і приймач DD2 і генератор DD1.

Ланцюг C5R5. підключена до виводу ESO, служить захисту від можливих перешкод, зокрема і мовних, забезпечуючи тимчасову фільтрацію сигналу. За її допомогою здійснюється перевірка тривалості прийнятого сигналу. Сигнали тривалістю менше за задану ігноруються. Також здійснюється перевірка на наявність допустимої міжсимвольної паузи. Іншими словами, мікросхема не прийматиме DTMF сигнали коротше допустимої тривалості і не враховуватиме пропадання сигналу коротше допустимої паузи. При вказаних на схемі номіналах цей час становить 80...100 мс.

Мікросхема ТР5088 фірми National Semiconductor є генератором DTMF сигналів, що працює під управлінням мікроконтролера. На його входи DO – D3 (висновки 9 – 12) подають двійковий еквівалент цифр, знаків чи літер (табл. 1).

Коли на вході ТЕ (висновок 2) низький рівень, мікросхема DD1 знаходиться в режимі мікроспоживання і на виході TOUT (висновок 14) відсутня сигнал. При зміні рівня на вході ТЕ з низького на високий дані на входах D0-D3 запам'ятовуються в регістрі мікросхеми, запускається внутрішній генератор (якщо він має власний ланцюг, що задає час). При цьому сигнал вибраної тональної пари зі стандартних частот DTMF з'являється на виході TOUT і присутній до тих пір, поки на вході ТЕ знову не з'явиться низький рівень. Вихід TOUT – з відкритим емітером. Тимчасові діаграми роботи генератора та параметри сигналів показані на рис. 3.

Конденсатор С1, встановлений на вході ТЕ, разом із внутрішнім резистором мікросхеми утворюють ланцюг запуску генератора при подачі напруги живлення. Його встановлюють, якщо використовують тон декодер автономно (без мікро-ЕОМ).

Вхід STE (висновок 3) управляє генерацією одного або кількох тонів. Коли його підключено до плюсового виведення джерела живлення або взагалі нікуди не підключено, генерується пара тонів. У нашому випадку цей вхід з'єднаний із загальним дротом для генерації однотонального сигналу. Сигнал на вході GS (висновок 4) визначає генерацію однотонального сигналу з верхньої або нижньої частотної групи (табл. 1). При низькому рівні на цьому вході генерується сигнал із частотою нижньої групи, при високому (або відключеному вході) - з верхньої.

Тепер наведемо методику розрахунку частоти генератора, що визначає, що визначає частоту генерації однотонального сигналу і, як наслідок, частоту налаштування тон-декодера. Для цього визначимо коефіцієнти поділу тактової частоти відповідно для кожної тональної частоти стандартного DTMF сигналу за емпіричними формулами: k=Fн/Fг або k = Fв/Fн де Fн - частота нижньої групи в герцах. Fв – частота з верхньої групи в герцах. Fг - частота генератора, що задає, в мегагерцах. Розрахунок коефіцієнтів виробляють для стандартних DTMF-частот, тобто при частоті генератора, що задає 3,579545 МГц (3,58 МГц). Результати розрахунку – у табл. 2.

Далі для шуканої частоти тон-декодера 1100 Гц визначаємо розрахункову частоту генератора, що задає Fr для кожного до за формулами, наведеними вище, і вибираємо кварцовий резонатор на частоту, максимально близьку до розрахованої (табл. 2. стовпець 4). У разі це - частота поширеного резонатора 4.608 МГц. Тому обчислюємо частоти за тією ж формулою (табл. 2, стовпець 5).

Як очевидно з табл. 2 вихідна частота тон-декодера 1100 Гц (розрахункова 1097 Гц) відповідає частоті Ft0 з нижньої групи. Якщо тепер як допоміжна частота вибрати будь-яку з верхньої групи, наприклад, FB1=1557 Гц. та скористатися таблицею істинності DTMF-приймача та генератора (див. табл. 1), можна визначити двійковий код. який необхідно подати на вхід DTMF-генератора для отримання сигналу частотою 1557 Гц, та код, що зчитується з виходів DTMF-приймача. відповідний вхідний сигнал частотою 1100 Гц.

Генератор вироблятиме сигнал частотою 1557 Гц при подачі на його входи двійкового коду, що відповідає всім символам, тональні частоти яких мають частоту Fв1, а саме: "1", "4". "7", При цьому, зрозуміло, на вхід GS мікросхеми DDI має бути поданий високий логічний рівень. На схемі (див. рис. 2) показано подання коду, що відповідає цифрі "1". Код на виході DTMF-приймача буде відповідати цифрі "7" (тональні частоти Fі3 та Fі1).

Цілком очевидно, що одним приймачем можна визначати чотири однотональних сигналів. У прикладі це сигнали з частотами 899, 991, 1097 (наш факс-сигнал) і 1212 Гц. Ідентифікація цих чотирьох сигналів здійснюється за кодом, зчитаним з виходів DD2 за наявності стробуючого сигналу на виході DSO (висновок 15). який з'являється щоразу, коли приймач детектує одну із зазначених частот. Якщо ж достовірно відомо, що в каналі може бути тільки одна частота, як вихід тон-декодера допустимо використовувати просто вихід DSO.

Тут слід зазначити, що алгоритм цифрової обробки сигналів передбачає захист від прийому випадково збігаються сигналів, зокрема мовних, а також за наявності більше двох сигнальних частот. Цю особливість слід враховувати.

Для автономних пристроїв, т. е. які працюють під управлінням мікроконтролера чи ЕОМ. як генератор можна також використовувати мікросхему ТР5089. має входи для підключення матричної клавіатури 4x4. Замикаючи відповідні висновки стовпців і рядків між собою чи загальний провід, домагаються генерації однотонального сигналу необхідної частоти.

Варіанти побудови вузлів, що декодують, показані на рис. 4.

Оскільки дані на виході приймача DD2 заносяться в регістр-клапан і зберігаються в ньому після дії сигналу DSO, дешифратори необхідно стробувати сигналом DSO.

Максимальна частота генератора, що задає, на якій стабільно працюють зазначені мікросхеми, становить 9-10 МГц. Отже, максимальна частота, що детектується приймачем, лежить у межах 4100...4560 Гц.

Автор: О.Потапенко, м.Ростов-на-Дону

Дивіться інші статті розділу телефонія.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Штучна шкіра для емуляції дотиків 15.04.2024

У світі сучасних технологій, де віддаленість стає дедалі більш повсякденною, збереження зв'язку й почуття близькості грають значної ролі. Нещодавні розробки німецьких учених із Саарського університету в галузі штучної шкіри становлять нову еру у віртуальних взаємодіях. Німецькі дослідники з університету Саарського розробили ультратонкі плівки, які можуть передавати відчуття дотику на відстані. Ця передова технологія надає нові можливості для віртуального спілкування, особливо для тих, хто виявився далеко від своїх близьких. Ультратонкі плівки, розроблені дослідниками, товщиною всього 50 мікрометрів, можуть бути інтегровані в текстильні вироби та носитися як друга шкіра. Ці плівки діють як датчики, що розпізнають тактильні сигнали від мами чи тата, і як виконавчі механізми, що передають ці рухи дитині. Дотики батьків до тканини активують датчики, які реагують на тиск та деформують ультратонку плівку. Ця ...>>

Котячий унітаз Petgugu Global 15.04.2024

Турбота про домашніх тварин часто може бути викликом, особливо коли йдеться про підтримку чистоти в будинку. Представлено нове цікаве рішення стартапу Petgugu Global, яке полегшить життя власникам кішок та допоможе їм тримати свій будинок в ідеальній чистоті та порядку. Стартап Petgugu Global представив унікальний котячий унітаз, здатний автоматично змивати фекалії, забезпечуючи чистоту та свіжість у вашому будинку. Цей інноваційний пристрій оснащений різними розумними датчиками, які стежать за активністю вашого вихованця в туалеті та активуються для автоматичного очищення після його використання. Пристрій підключається до каналізаційної системи та забезпечує ефективне видалення відходів без необхідності втручання з боку власника. Крім того, унітаз має великий обсяг сховища, що змивається, що робить його ідеальним для домашніх, де живуть кілька кішок. Котячий унітаз Petgugu розроблений для використання з водорозчинними наповнювачами та пропонує ряд додаткових матеріалів. ...>>

Привабливість дбайливих чоловіків 14.04.2024

Стереотип про те, що жінки віддають перевагу "поганим хлопцям", довгий час був широко поширений. Однак нещодавні дослідження, проведені британськими вченими з Університету Монаша, пропонують новий погляд на це питання. Вони розглянули, як жінки реагують на емоційну відповідальність та готовність допомагати іншим у чоловіків. Результати дослідження можуть змінити наше уявлення, що робить чоловіків привабливими в очах жінок. Дослідження, проведене вченими з Університету Монаша, призводить до нових висновків щодо привабливості чоловіків для жінок. В рамках експерименту жінкам показували фотографії чоловіків з короткими історіями про їхню поведінку в різних ситуаціях, включаючи їхню реакцію на зіткнення з бездомною людиною. Деякі з чоловіків ігнорували безпритульного, тоді як інші надавали йому допомогу, наприклад, купуючи їжу. Дослідження показало, що чоловіки, які виявляють співчуття і доброту, виявилися більш привабливими для жінок порівняно з т ...>>

Випадкова новина з Архіву 10" планшет Fujitsu Arrows Tab Wi-Fi FAR70B 08.02.2013 Компанія Fujitsu повідомила про випуск нового планшетного комп'ютера – Arrows Tab Wi-Fi FAR70B. Новинка надійде у продаж на домашньому ринку починаючи з 15 лютого, але ціна її поки що не повідомляється. Зі споживчої точки зору Arrows Tab Wi-Fi FAR70B є вкрай цікавим пристроєм: він побудований на високопродуктивній однокристальній системі NVIDIA Tegra 3 (тактова частота CPU - 1,7 ГГц), оснащений якісним дисплеєм діагоналлю 10,1 дюйма роздільною здатністю 1920 х 1200 батареєю великої ємності (10 мА год) і посиленим корпусом. Останній забезпечує захист від проникнення всередину пилу та вологи відповідно до вимог стандартів IPX080 та IPX5. Розробники наділили пристрій 2 ГБ оперативної пам'яті та 32 ГБ вбудованої флеш-пам'яті, а також двома камерами (роздільна здатність основної - 8,1 Мп, лицьової - 1,3 Мп), роз'ємом для карт пам'яті microSD, адаптерами бездротового зв'язку Wi-Fi 802.11a /b/g/n (2,4 та 5 ГГц) та Bluetooth 4.0, приймачем GPS. У переліку характеристик виробу фігурує також дактилоскопічний датчик, порт Micro-USB із підтримкою MHL та стандартний роз'єм для підключення навушників. Габаритні розміри Arrows Tab Wi-Fi FAR70B – 259 х 169 х 9,9 мм, маса – 589 грамів. Заявлений виробником час автономної роботи – 14 годин при відтворенні відео, 75 годин при прослуховуванні аудіофайлів та майже три місяці у режимі очікування. Що стосується операційної системи, то на планшет встановлено Android 4.0.

Інші цікаві новини:

▪ Фотокамера Leica MD (Typ 262)

▪ Хмара автомобілів BMW

▪ Непомітні рифи

▪ Очищувач повітря Huawei Smart Life Air Purifier 1Pro

▪ Сонячні панелі, що рухаються, на 30% ефективніше стаціонарних

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Блоки живлення. Добірка статей

▪ стаття Слово та справа. Крилатий вислів

▪ стаття У якій мові немає концепцій ліво і право? Детальна відповідь

▪ стаття Однополозні сани. Особистий транспорт

▪ стаття Що таке відновлювана енергія? Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Ящик-блискавка. 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