Ключові змішувачі на мікросхемах. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Вузли радіоаматорської техніки. Змішувачі, перетворювачі частоти

 Коментарі до статті

Цього разу – схемотехніка змішувачів на електронних ключах та кілька практичних схем. Допустимо щось подібне вже було, але не даремно кажуть: "повторення - мати вчення". Звідки дізнаються молоді радіоаматори про принцип роботи змішувача. якщо старі журнали - на смітнику, а нова література - тільки про комп'ютери? Тим часом схемотехніка змішувачів постійно вдосконалюється. Розробники прагнуть отримати змішувач із ідеальними параметрами: великим динамічним діапазоном. простий, економічний, технологічний та широкосмуговий. Таким, можливо, буде змішувач зібраний на надшвидкісних ключах, що управляються швидкодіючими КМОП цифровими мікросхемами.

У радіоаматорів не зменшується інтерес до схемотехніки змішувачів. Сучасна елементна база дозволяє конструювати незвичайні змішувачі із дивовижними властивостями. Але спочатку трохи теорії та термінології. У радіоаматорському середовищі існує поділ змішувачів на ключові і "гладкі" - на вигляд сигналу гетеродина, прямокутному або синусоїдальному. Також говорять про пасивні та активні змішувачі - пасивні змішувачі на відміну від активних не посилюють перетворюваний сигнал.

За принципом дії узагальнено, всі змішувачі є комутаторами фази вхідного сигналу з частотою сигналу гетеродина. Як комутуючі елементи зазвичай використовуються діоди, транзистори або електронні ключі. Причому активними, природно, можуть бути змішувачі лише на транзисторах. Хоча нс всі транзисторні змішувачі є активними. Наприклад, змішувач, що викликав великий інтерес читачів і розглянутий в RD №1-97 на стор.11, не є активним.

У принципі роботи змішувача легко розібратися, розглядаючи схему класичного діодного балансового кільцевого змішувача, рис.1.

Рис 1. Кільцевий балансний змішувач на діодах

Напруга гетеродина Uгет. в момент, коли його полярність у точці А щодо точки позитивна, відкриває пару діодів VD1 і VD4. У разі появи сигналу він проходить від входу до виходу змішувача саме через ці діоди. Так продовжується доти, доки напруга гетеродина не змінить знак на протилежний. У цьому діоди VD1, VD4 закриваються, а діоди VD2, VD3 відкриваються. Через ці діоди проходить той же сигнал, що і в першому випадку, тільки його фаза на виході змішувача змінюється на зворотну - починають працювати протилежні висновки вторинної обмотки трансформатора Т2. Струми гетеродина в симетричних обмотках трансформаторів Т1 і Т2 у будь-який момент часу спрямовані в протилежні сторони та взаємознищуються. Звичайно, без спеціальних заходів досягти прийнятної компенсації цих струмів важко, і на виході змішувача з'являється залишок сигналу з частотою гетеродина (несуча). Для балансування змішувача у розрив однієї із симетричних обмоток трансформаторів включається змінний резистор. Але глибокого придушення несучої й у разі досягти важко - тут позначаються розкиди технологічних опорів діодів, асиметрія обмоток трансформаторів, монтажні ємності та інші чинники.

Тепер уявімо, що діоди ми замінили на електронні ключі - комутатори, за своїми властивостями близькі до звичайних контактів реле, але з набагато більшою швидкодією, рис.2.

Рис 2 Кільцевий балансний змішувач на ключах

У цьому випадку ланцюги керування та ланцюги проходження сигналу розділені, що значною мірою знижує їхнє взаємне проникнення. Але це ще далеко не всі переваги. Сучасні електронні комутатори (наприклад МАХ361 фірми MAXIM) мають опір у відкритому стані менше 2 Ом та швидкість перемикання близько 100 наносекунд. До того ж, свої параметри кожен з чотирьох ключів, що знаходяться в корпусі мікросхеми, зберігає в діапазоні зміни напруги, що комутується, в межах +/-20 В. Це означає, що відкритий ключ зовсім не вносить нелінійні спотворення в сигнал, що проходить через нього.

Електронні ключі управляються сигналами з цифровими рівнями, що подаються на висновки "Ф1" та "Ф2" у протифазі від мікросхеми формувача сигналу гетеродина. Схема формувача наведено на рис.3.

Рис 3 Формувач сигналу керування ключами

Вхідний опір визначається величиною резисторів R1, R2, а амплітуда подається на вхід сигналу гетеродина приблизно дорівнює 0,5 Ст. , зібраному на таких ключах, без особливих труднощів домогтися придушення несучої практично до 1561 дБ!

Мною були випробувані ще кілька схем змішувачів, які використовувалися як формувачі DSB сигналу і як змішувачі – переносники на робочу частоту при роботі на низькочастотних KB діапазонах – від 160 до 40 метрів. У найпростішій схемі застосовується лише один ключ. На рис.4 показано схему цього змішувача. Він використовується як DSB-формувач.

Змішувач на одному ключі

Мікрофонним підсилювачем є будь-який операційний підсилювач. Вихідний сигнал подається з електретного конденсаторного мікрофона. Вхід ключа з'єднаний безпосередньо з виходом "операційника", а кола R1, R2, С1 автоматично підтримують балансування змішувача. Резонансні властивості підключеного електромеханічного фільтра відновлюють горизонтальну симетричність вихідного сигналу. Перевагою даної схеми є її простота, а як і те, що сигналом управління служить однополярний сигнал із частотою гетеродина. При використанні мініатюрного п'єзокерамічного ЕМФ типу ФЕМ4-031 -500-3,1В-2 конденсатор С2 можна виключити, а резистори Rl і R2 - підібрати для узгодження змішувача з вхідним опором фільтра, який буде близько 5 ком.

Наступний балансний модулятор, рис.5 добре працює на частотах до 12 МГц, але на відміну від попереднього змішувача, цей вимагає парафазного управління.

Мал 5 Балансний змішувач на двох ключах

Як трансформатор Т1 використовується узгоджуючий НЧ трансформатор від приймача, а тим, у кого алергія на трансформатори, можна порекомендувати схему Рис.6.

Рис 6 Мікрофонний підсилювач з парафазним виходом

При частоті гетеродина 500 кГц пригнічення несучої у цій схемі було 94 дБ. Ця схема з успіхом застосовувалася як другого змішувача - переносника на діапазон, і навіть як демодулятора чи SSB детектора, Рис.7.

Рис 7 Другий змішувач-демодулятор

На основі цих вузлів мною було зібрано та експлуатується вже кілька років малогабаритний НЧ компресор, що дозволив мені забути що таке перекачування вихідних каскадів передавачів. Його спрощена схема показано на Рис.8.

Рис.8 ВЧ-компресор із ключовими змішувачами

Ідея цього пристрою відома давно, але, судячи з публікацій, досі знаходить відгуки у радіоаматорів у вигляді тієї чи іншої технічної реалізації. Принцип роботи полягає в обмеженні сформованого SSB сигналу з подальшим фільтруванням його на додатковому ЕМФ. Запропонована схемотехніка змішувачів дозволила отримати більш лінійний сигнал. Так, при ступені обмеження близько 15 дБ кореспонденти в ефірі не помічали появи помітних спотворень, зазвичай супутніх компресії, але відзначали приріст рівня сигналу на 1,5 бала.

Лінійність тракту обумовлена ​​відсутністю спотворень у змішувачах. За рахунок порівняно більшого рівня сигналів і малих струмів з метою схеми немає необхідності в екрануванні окремих її частин, і згадане придушення несучої досягається при абсолютно довільному монтажі. Компресор має три виходи, що спрощує експерименти з ним. На перший вихід подасться лінійний нс компресований сигнал з мікрофонного підсилювача. На другий - низькочастотний компресований сигнал. А на третій вихід – SSB компресований сигнал.

Весь пристрій уміщується в корпусі ручного мікрофона від портативного трансівера. Струм споживання від джерела 12 становить близько 15 мА. У свій час я використовував цей "мікрофон" як формувач для однодіапазонної передавальної приставки до приймача з одним перетворенням. Додав тільки другий змішувач, рис.7, двотактний драйвер, схема якого наведена в RD №1-97 на стор.15, і підсилювач потужності (RD №2-97, стор.3). Вийшла малогабаритна, але потужна "річ для дачі". У перспективі передбачається поекспериментувати з ключами в змішувачах трансіверних приставок до складніших приймачів, а також до трансіверів прямого перетворення.

На рис.9 наведено схему ще одного змішувача. Він використовувався у мене як перший змішувач для передавача з набором фільтрів "Кварц 35" і добрий тим, що не вимагає виведення середньої точки трансформатора.

Рис.9 Змішувач на ключах із простим трансформатором

Хочу ще раз відзначити, що наведені вище схеми випробовувалися мною лише в трактах формування сигналу передавачів для аматорських низькочастотних діапазонів. Використання ключів на верхніх KB діапазонах утруднено відсутністю у мене інформації про більш швидкодіючі мікросхеми. Я буду вдячний радіоаматорам, які надали таку інформацію.

Що стосується застосування даної схемотехніки в приймачах, то це тема для подальших експериментів. На мою думку, цілком можливе застосування таких змішувачів, наприклад, як SSB детекторів. А швидкісні ключі можуть бути використані й у перших змішувачах приймачів. Уявляю, який у них буде динамічний діапазон, коли вони здатні комутувати без спотворень двадцятивольтовий сигнал!

Автор: С.Макаркін, RX3AKT; Публікація: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Дивіться інші статті розділу Вузли радіоаматорської техніки. Змішувачі, перетворювачі частоти.

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 Літієві батареї Fanso для експлуатації у вибухонебезпечних зонах 03.10.2019 У промисловості є клас автономних пристроїв, наприклад телеметрії, які призначені для роботи у вибухонебезпечних зонах або середовищах. До таких пристроїв пред'являються спеціальні вимоги щодо іскробезпеки та вибухозахищеності. Дані вимоги накладають обмеження і на джерело енергії, що використовується в подібному пристрої, який повинен відповідати директиві ATEX і вимогам стандартів EN 60079-0:2012+A11:2013 і EN 60079-11:2012 (за максимальною температурою нагрівання корпусу, за напругою, струмом короткого замикання та ін.). Компанія Fanso запропонувала ряд літій-тіонілхлоридних батарейок, які відповідають зазначеним нормативним документам. Це батарейки, що мають бобіну конструкцію та призначені для роботи з невеликими струмами, але дуже тривалий час. Вказаний тип батарейок характеризується відмінною збереженістю (до 10 років) та максимальною питомою ємністю. Наявність у виробника Fanso сертифіката ATEX (з лютого 2018 року) допоможе розробникам правильно вибрати необхідну батарейку та гарантовано витримати випробування готового пристрою на іскробезпеку та вибухозахист.

Інші цікаві новини:

▪ Тривалість доби на Венері завжди різна

▪ Будь-який матеріал перетворюється на скло

▪ Надшвидке джерело світла зі штучного атома

▪ Оптоелектронне реле серії FTR-SL

▪ Водневе паливо з морської води

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Альтернативні джерела енергії. Добірка статей

▪ стаття Іммануїл Кант. Знамениті афоризми

▪ стаття Скільки коштує виробництво російських копійок? Детальна відповідь

▪ стаття Реанімація. Медична допомога

▪ стаття Антенний перемикач. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Захист апаратури від підвищеної напруги за допомогою інтегрального таймера. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

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