Воскресенье, 22.09.2019, 11:22
Приветствую Вас Гость

Мой сайт

Меню сайта
Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0

Аппарат состоит из нескольких отдельных законченных блоков.

1. Блок генератора ВЧ с ЧМ;

2. Блок синтезатора частоты ( устанавливается индивидуальный блок синтезатора для каждого частотного диапазона );

3. Блок стерео модулятора ( OIRT либо CCIR );

4. Блок фильтра КСС ( опция );

5. Блок фильтров и частотной коррекции;

6. Блок аудио ограничителя ( опция );

7. Блок усилителя мощности ( опция )

8. Блок питания.

 

1. Блок генератора ВЧ с ЧМ ( VCO )

Генератор состоит из формирователя напряжения настройки, собственно задающего генератора с ЧМ, буферного усилителя, делителя частоты, буферного усилителя контроля и усилителя мощности.

Схема задающего генератора

Формирователь напряжения настройки на транзисторе VT1 преобразует положительное напряжение настройки с выхода синтезатора частоты в необходимое для генератора отрицательное напряжение. Задающий генератор выполнен на транзисторе VT2 с частотным модулятором на варикапах VD1 - VD8. При таком построении частотного модулятора реализуется максимальная развязка входа управляющего напряжения с входом модуляционного входа. Очень низкое входное сопротивление нагрузки по модуляционному входу обеспечило максимальную линейность модулятора что  исключило динамические искажения при частотной модуляции. Параллельное включение нескольких пар варикапов, а так же стабилизация амплитуды ВЧ, которая выполнена на диодной сборке VD9, способствует линеаризации модуляционной характеристики модулятора и снижению фазовых шумов. Так же снижению фазовых шумов, улучшению собственной стабильности частоты генератора и полной развязке генераторной части схемы с последующими усилительными каскадами способствует работа задающего генератора на удвоенной частоте, которая в последствии преобразуется в рабочую частоту посредством деления. С выхода генератора ВЧ поступает на буфер - усилитель, который выполнен на транзисторе VT3. Данный каскад реализует согласование сопротивлений и усиление по высокой частоте, необходимые для работы со схемой делителя частоты. Делитель частоты выполнен на цифровом счётчике DD1, с выхода которого через ФНЧ ВЧ поступает на составные ЭП ( VT4,VT5 в цепи усилителя контроля и VT7,VT8 в цепи усилителя мощности ) с выхода которых ВЧ поступает на буферный усилитель контроля ВЧ и усилитель мощности. Применение составных ЭП обеспечило максимальную развязку усилителя мощности и каскада усилителя контроля, а так же улучшило широкополосное согласование со входами усилителей по причине более низкого выходного сопротивления ЭП подобного типа. Усилитель контроля выполнен на транзисторе VT6, усилитель мощности выполнен на транзисторах VT9,VT10. Каскады усиления работают в классе AB, что снизило уровень гармоник  вносимый усилителями. Для ещё лучшего подавления гармоник на выходе усилителя мощности включён ФНЧ 5 - го порядка. Выходная мощность блока генератора около 100 мВт. Типы некоторых элементов и данные для работы схемы в определённом диапазоне частот указаны на схеме. Резисторы и конденсаторы в схеме типоразмера 0805, варикапы могут быть в корпусе КД-17 либо TO-92 ( есть две версии печатных плат ).

Печатные платы:

Плата под варикапы в корпусе КД-17

Плата под варикапы в корпусе ТО-92

Файлы Gerber для производства:

Скачать

После правильной сборки и если все элементы исправны, схема генератора начинает работать сразу. Возможно потребуется корректировка длины коаксиального резонатора в задающем генераторе для получения напряжений настройки на анодах варикапов в районе - 4 Вольта на нижней рабочей частоте ( 65.9 МГц для УКВ-1, 87.5 МГц для УКВ-2 ). В следующем, настройка заключается сжатием или растяжением витков катушки L7 до получения выходного сопротивления генератора 75 Ом на частоте 69 МГц для варианта с диапазоном УКВ-1 или 98 МГц для варианта с диапазоном УКВ-2. Настройка производиться до установки в схему элементов выходного фильтра. Настройку выходного сопротивления можно довольно просто реализовать при помощи безындукционного подстроечного резистора подключённого к разделительному конденсатору С48 со стороны входа фильтра. После данного этапа настройки устанавливаются элементы фильтра и, если потребуется, сжатием или растяжением витков катушек фильтра настраивается АЧХ последнего в рабочем диапазоне частот до получения минимальной неравномерности в полосе прозрачности при максимальном подавлении за пределами полосы. При настройке выход нагружается безындукционным сопротивлением 75 Ом, например, SMD резистором типоразмера 1206.

Фото готового блока генератора ВЧ:

 

2. Блок синтезатора частоты ( PLL )

Синтезатор выполнен на микроконтроллере PIC16F627(628)А и собственго микросхеме синтезатора TSA5511. После сборки и прошивки контроллера схема начинает работать в штатном режиме. На схеме синтезатора в дополнении указаны установочные элементы внешнего КГ для синтезатора частоты УКВ-1 диапазона. Шаг частотной сетки синтезатора частоты 30 кГц для диапазона УКВ-1 и 100 кГц для диапазона УКВ-2. Дисплей в синтезаторе с контроллером HD44780 или его полный аналог. Дисплей желательно применять с двумя рядами пинов, так как предусмотрено подключение дисплея к плате при помощи разъёма без каких либо шлейфов.

Схема синтезатора частоты

Печатные платы. В файле две раздельные платы, на диапазон УКВ-1 и УКВ-2:

Платы синтезаторов частоты

Файлы Gerber для производства:

Скачать

Прошивка для синтезатора. В архиве две независимые прошивки для УКВ-1 и УКВ-2 диапазонов:

Скачать

Фото готового блока синтезатора частоты на УКВ-1 и УКВ-2 диапазоны:

 

3. Блок стерео модулятора ( OIRT и CCIR )

Основа стерео модуляторов позаимствована со многим известного чешского сайта. Но исходная схема была с довольно грубыми ошибками и  в первую очередь в плане питания. Дело в том, что на аудио входах мультиплексоров включены защитные диоды, которые включены и в цепи питания. При однополярном питании, как было реализовано в исходнике, схема имела очень низкий динамический диапазон, так как отрицательная полуволна аудио сигнала сильно ограничивалась одним из диодов, так как на него не было подано необходимое обратное отрицательное смещение. В результате при входном напряжении выше 400 - 500 мВ возникали сильные нелинейные искажения в связи с ограничением отрицательной полуволны и в результате асимметрии сигнала. При переделке схемы на двуполярное питание было реализовано необходимое отрицательное смещение по отношению к общему проводу на защитный диод "отрицательной полуволны" в результате чего модулятор стал отлично работать в широком диапазоне входных напряжений.  В переделанном модуляторе максимальная амплитуда неискажённого напряжения аудио сигнала на мультиплексорах  теперь ограничена напряжением питания цифровой части и составляет ± 5 Вольт.

Схема модуляторов OIRT и CCIR практически идентичны, так как сам принцип работы двух стерео систем можно сказать, одинаков. Различие лишь в том, что в OIRT системе частичное подавление поднесущей частоты и после её восстановления в стерео декодере, если по старинке, высокодобротным контуром, ( в наше же время можно реализовать тот же ГУН с ФАПЧ как в системе CCIR, что приравнивает их качественные показатели ) восстанавливается ПМК, которое можно детектировать как простейшим полярным детектором, так и более сложными и качественными детекторами. В системе CCIR поднесущая частота подавлена полностью и введён пилот - тон, который по частоте вдвое меньше частоты поднесущей. В стерео декодере пилот -  тон удваивается в удвоителе ( в простейших старых стерео декодерах, в современных стерео декодерах синхронизирует ГУН с ФАПЧ ) тем самым восстанавливается поднесущая и получается ( назло всем противникам советской стерео системы ) то же  ПМК, которое так же можно детектировать как простейшим полярным детектором, так и более сложными детекторами. Достоинства и недостатки, которые присущи двум системам, описывать не буду, понимающим в данном деле людям это и так всё известно, перейду к схемам модуляторов.

Схема OIRT стерео модулятора

Стерео модулятор данной системы выполнен без нестабильного элемента, которым является контур частичного подавления поднесущей. Необходимая АЧХ и ФЧХ, которая соответствует параметрам контура с добротностью 100, реализуется высокостабильными RC фильтрами. Единственное требование это применение в схемах фильтров высокостабильных элементов. Требования к элементам указаны на схеме. После прошивки контроллера и сборки без ошибок, схема начинает работать сразу.  Настройка заключается лишь установкой уровня поднесущей частоты резистором R14 таким образом, чтобы последняя вызывала девиацию частоты УКВ генератора ± 10 кГц. Эта манипуляция производиться уже в том случае, когда модулятор, задающий генератор с синтезатором частоты собраны в "одно целое".

Схема CCIR стерео модулятора

Стерео модулятор практически идентичен модулятору системы OIRT. Добавлен лишь резистивный  ЦАП, на выходе которого формируется пилот - тон. В результате чего схема модуляторной части немного изменена, но принцип работы остался прежним. На входе включёна схема балансировки  (в исходнике у чехов этого не было ). Схема после установки прошитого контроллера и сборки без ошибок так же начинает работать сразу. Настройка заключается в установке максимального подавления поднесущей резистором R17 и уровня пилот - тона резистором R30 таким образом, чтобы пилот - тон вызывал девиацию частоты УКВ генератора ± 7.5 кГц.

Так же в схемах стерео модуляторов может потребоваться настройка режимов работы выходного мощного ЭП, но я собрал уже несколько экземпляров как с КТ814/815 так и с BD139/140 - необходимый режим во всех случаях устанавливался с резисторами, которые указаны на схеме.

При использовании стерео модуляторов только для настройки стерео декодеров или в связке с фильтром КСС, о котором будет ниже, мощный ЭП можно не устанавливать.

Печатные платы. В архиве платы OIRT и CCIR модуляторов:

Плата стерео модулятора

Файлы Gerber для производства:

Скачать

Прошивка микроконтроллера. Для обоих версий стерео модуляторов прошивка идентична:

Скачать

Фото готовых блоков стерео модуляторов на OIRT и на CCIR системы:

 

4. Блок фильтра КСС

Фильтр КСС предназначен для подавления шумов от продуктов цифрового преобразования поднесущей частоты и пилот-тона ( в случае использования CCIR модулятора ) если аппарат используется в качестве передатчика. Схема состоит их фильтра с Чебышевской характеристикой с частотой среза ~ 160 кГц и повторителя на ОУ с мощным ЭП, который как и в схемах стерео модуляторов ( они так же изначально рассчитаны на работу без фильтра ) позволяет работать на низкое входное сопротивление частотного модулятора. Схема частично была позаимствована от одного из промышленных буржуйских УКВ передатчиков. Настройка режимов мощного ЭП, если потребуется таковая, аналогична как и в схемах стерео модуляторов. Индуктивности применены покупные из магазина "Кварц"

Схема фильтра КСС

Печатная плата:

Плата фильтра

Файлы Gerber для производства:

Скачать

Фото готового блока фильтра КСС:

 

5. Блок фильтров и частотной коррекции

Блок фильтров и частотной коррекции состоит из входного усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, ФНЧ с частотой среза 20 кГц. Этот фильтр предотвращает попадание помех со спектром выше звукового диапазона на схему коррекции ( схему предыскажений ). Особенно это важно, если в качестве источника сигнала используются компьютеры или иные цифровые источники сигнала, в которых на выходах может быть высокий уровень помех от продуктов преобразования. После схемы коррекции включён ФНЧ с заграждением, который формирует необходимую АЧХ для канала передачи с резким спадом выше частоты 15 кГц и с заграждением на частоте 19 кГц ( важно для системы CCIR ). После фильтра установлен усилитель, который компенсирует потери в фильтрах (+12 дБ ). После сборки схема начинает работать сразу.  Резистором R5 выставляется необходимый коэффициент передачи фильтра до получения на выходе уровня -6 дБВ, либо выставляется, коэффициент передачи равный 1, если применяемый источник аудио сигнала позволяет получить на выходе уровень -6 дБВ.  Сердечниками переменных индуктивностей L3,L4 ( на схеме показан один канал ) настраивается максимальное подавление на частоте 19 кГц. На схеме так же указана ёмкость конденсатора в схеме коррекции, если необходима частотная коррекция 75 мкС. Джампер J1 отключает цепь коррекции, если применяется внешний источник с коррекцией, например какое нибудь ПО для радиовещания.

Схема блока фильтров

Печатная плата:

Плата фильтра 

Файлы Gerber для производства:

Скачать

Фото готового блока фильтров и частотной коррекции:

Между выходом блока фильтров и частотной коррекции и входом стерео модулятора включены разделительные конденсаторы. Это сделано для того, чтобы постоянная составляющая не попадала на вход стерео модулятора. Особенно это важно для стерео модулятора системы CCIR. Конденсаторы устанавливаются вне плат. К ним припаиваются разъёмы и устанавливается это дело в удобное место поблизости к выходу фильтра и входу стерео модулятора.

Схема

 

6. Блок АРУ ( опция )

Блок АРУ служит для нормализации уровня аудио сигнала. Важно! Транзистор в управляемом аттенюаторе должен быть J174 или полный его аналог ( без проблем заказывается в Китае ). Настройка будет описана позже.

Печатная плата:

Плата АРУ

Файлы Gerber для производства:

Скачать

Фото готового блока АРУ:

 

7. Блок аудио ограничителя трёх полосный ( опция )

После блока АРУ включёна схема трёх-полосного ограничителя ( компрессора ), который срезает "выбросы" при срабатывании АРУ и сжимает ДД при передаче. На входе ограничителя применён фазолинейный разделительный фильтр первого порядка. СЧ звено настроено на центральную частоту 1 кГц. В ВЧ звено на вход детектора включена корректирующая цепь, аналогично как и в широкополосном варианте, и включается данная схема так же, до цепи коррекции. Схема показана для одного канала. Для блока ограничителя требования те же что и для блока АРУ в плане применения транзистора в управляемом аттенюаторе.

Схема трёх полосного ограничителя

Печатная плата: 

Плата трёх полосного ограничителя

Файлы Gerber для производства:

Скачать

Настройка будет описана чуть позже.

Фото готового блока трёх полосного аудио ограничителя. Изначально плата была сделана под разделительный фильтр более высокого порядка - на входе не стал перепаивать, вместо одного конденсатора 5100 пФ оставил два последовательно 10000 пФ, которые были установлены изначально в фильтре более высокого порядка. В архиве плата уже исправлена.

 

8. Блок усилителя мощности ( опция )

Усилитель мощности резонансный узкополосный. Выполнен на транзисторе 2Т ( КТ ) 909А. При входной мощности ~ 100 мВт его выходная мощность в диапазоне 87.5 - 108 МГц на нагрузке 75 Ом составляет около 4 Вт. Пока был изготовлен экземпляр только на УКВ-2 диапазон. 

Схема усилителя

Печатная плата:

Плата усилителя

Файлы Gerber для производства:

Скачать

При сборке усилителя важно следующее: При установке транзистора на радиатор следует обязательно непосредственно соединить подложку ( эмиттер ) транзистора с общим проводом на плате. И не важно что сам радиатор тоже подключён к общему проводу. Так же важно вывод базы транзистора сделать максимально коротким, но не короче 3 мм. После сборки проверяется монтаж, движок подстроечного резистора R4 установить в крайне правое положение согласно схемы. В разрыв цепи питания положительной полярности включить миллиамперметр, подать питание 24 Вольта и резистором R4 установить ток по миллиамперметру 250 - 300 мА. Затем нагрузить усилитель безындукционным резистором 75 Ом мощностью не менее 10 Вт ( ВЧ нагрузки подобного типа много раз описывались в Интернете ), подать на вход ВЧ необходимой частоты и подстроечными конденсаторами, сначала в цепи входа, затем в цепи выхода настроить усилитель на максимум выходной мощности. При точной настройке не должно быть никаких возбуждений  ( резких скачков ВЧ на выходе )  при повороте роторов подстроечных конденсаторов, особенно тех, которые в цепи входа.

Фото готового блока усилителя мощности и элементов конструкции:

 

8. Блок питания

Схема блока питания. Питание усилителя мощности не предусмотрено. Для питания усилителя мощности можно использовать отдельную вторичную обмотку на трансформаторе с отдельным выпрямителем и стабилизатором, либо отдельный БП:

Схема блока питания

Печатная плата:

Печатная плата блока питания

Файлы Gerber для производства:

Скачать

Трансформатор блока питания  должен иметь вторичную обмотку со средней точкой. Выходное напряжение каждого плеча  ~ 13.6 - 14 Вольт с номинальным током не менее 500 мА. Для усилителя мощности обмотка или отдельный трансформатор с выходным напряжением ~ 22 В с номинальным током не менее 1А. Настройка блока питания заключается в установке выходного напряжения каждой полярности соответствующими подстроечными резисторами.
Фото блока питания. Плата пробная и на ней установлены немного не те элементы. Это касается подстроечных резисторов. На плате что в архиве установлены многооборотные резисторы фирмы BOURNS либо китайские аналоги.

На этом пока всё. В дальнейшем будет добавлена схема усилителя на 10 Вт ( пока не собран на новой плате ), разные варианты ограничителей /компрессоров от однополосных до многополосных и на оптопарах а так же, возможно, бас корректор ля реализации более глубоких и мягких НЧ.

 

 

 

Вход на сайт
Поиск
Календарь
«  Сентябрь 2019  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
      1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
30
Друзья сайта