Высокоэффективный преобразователь частоты на электронных ключах. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Радиолюбителю-конструктору

 Комментарии к статье

В наше время трудно удивить читателей какими-либо новыми схемными решениями - кажется, что все давно уже придумано. И все-таки удивительное - рядом. На этот раз сюрприз преподнесла простая и хорошо известная многим радиолюбителям микросхема 74НС4066, содержащая быстродействующие электронные ключи. На основе этой микросхемы автором был разработан оригинальный преобразователь частоты, описание которого предлагается вниманию читателей.

В настоящее время в узлах смесителей приемо-передающей аппаратуры широко используются быстродействующие ключевые элементы, выполненные, как правило, на полевых транзисторах. Применение таких ключей позволяет заметно улучшить динамические параметры смесителей.

Однако, как оказалось, возможности быстродействующих электронных ключей вовсе не исчерпываются коммутацией аналоговых и цифровых сигналов. На электронных ключах можно выполнить не только смеситель, но и гетеродин. Более того, 4 аналоговых быстродействующих ключа, входящих в состав микросхемы 74НС4066. при предельной простоте схемы позволяют создать высококачественный преобразователь частоты, т.е. узел, содержащий и смеситель, и гетеродин.

Структурная схема такого преобразователя частоты, который применен в приемнике прямого преобразования, приведена на рис.1.

Основная особенность схемы заключается в том, что преобразование происходит на частоте, которая в 2 раза выше частоты гетеродина. Аналогичный принцип преобразования используется в смесителе на встречно-параллельных диодах, предложенном В.Т.Поляковым [1].

Рассмотрим работу преобразователя на электронных ключах. Гетеродин выполнен на элементах DD1.3 и DD1.4, входящих в состав микросхемы 74НС4066. При соотношении сопротивлений резисторов R1 и R2 к R3 около 18:1 постоянная составляющая напряжения на конденсаторах С1 и С2, входящих в состав гетеродинного контура, - около 1,7 В, а амплитудное значение переменной составляющей напряжения гетеродина при этом - около 1,3 В.

Из графиков на рис.2 видно, что 2 видно, что напряжение на конденсаторах С1 и С2, к которым подключены управляющие входы ключей DD1.1 и DD1.2, достигает порога открывания 2.5 В при уровне переменного напряжения около 0,7 от амплитудного значения. При таком соотношении переменной и постоянной составляющих напряжения на контуре длительность открытого состояния ключа составляет ¼ " периода колебания гетеродине.

Так как напряжение гетеродина на конденсаторах С1 и С2 находится в противофазе, TODD1.1 и DD1.2 открываются по очереди на % периода колебания гетеродина с промежутком также в ½ периода колебания гетеродина. Таким образом, время открытого и закрытого состояний ключа, образованного параллельным соединением DD1.1 и DD1.2, составляет ½ периода колебания с частотой в 2 раза выше частоты гетеродина и является оптимальным с точки зрения максимальной эффективности преобразования на частоте, которая в 2 раза больше частоты гетеродина.

Следует отметить, что схема смесителя полностью обратима, и при подаче на один из входов НЧ сигнала на другом формируется высокочастотный DSB сигнал. Гетеродин, выполненный на ключах микросхемы 74НС4066. устойчиво работает на частотах до 11 МГц (при напряжении питания 5 8) и 18 МГц (при напряжении питания 10 В), при этом частота преобразования составляет 22 и 36 МГц соответственно.

Очевидно, что применение в преобразователе частоты современных микросхем быстродействующих электронных ключей (например. FST3126) позволит улучшить параметры преобразователя - увеличить максимальную частоту преобразования и снизить потери в смесителе.

Применение преобразователя частоты, гетеродин которого работает на частоте, в 2 раза ниже частоты приема, обеспечивает несколько преимуществ. Во-первых, на более низкой частоте легче получить необходимую стабильность частоты. Во-вторых, уменьшается уровень сигнала гетеродина, проникающего в антенну, что обеспечивает значительное снижение вероятности появления помехи в виде мультипликативного фона. В-третьих, учитывая, что входной и гетеродинный контуры настроены на разные частоты, эти контуры можно располагать в непосредственной близости друг от друга, не опасаясь увеличения проникновения сигнала гетеродина во входные цепи приемника и разбаланса смесителя. Следовательно, упрощается конструкция приемника, и уменьшаются его размеры.

Кроме того, преобразователь имеет низкое энергопотребление, что особенно актуально для приемников с автономным питанием. Например, ток, потребляемый преобразователем частоты при работе в диапазоне 80 м (3,6 МГц), составляет всего 3,2 мА при напряжении питания 5 В. При этом сохраняются высокие динамические параметры, присущие смесителям, собранным на ключах 74НС4066.

Данный преобразователь частоты можно успешно применить и в супергетеродинном приемнике или трансивере. Так как принимаемая частота отстоит от частоты гетеродина на величину ПЧ. в некоторых случаях преобразование удобно осуществлять на частоте гетеродина, а смеситель выполнить по балансной схеме. Такой вариант реализации смесителя приведен на рис.3. В этой схеме при соотношении сопротивлений резисторов R1 и R2 к RЗ около 2:1 постоянная составляющая напряжения на конденсаторах С1 и С2 будет близка к 2,5 В, и, как видно из рис.4, время открытого состояния ключей DD1.1 и DD1.2 будет составлять приблизительно 0.5 периода напряжения гетеродинного сигнала.

На основе данного преобразователя частоты можно выполнить синхронный детектор AM сигналов. Схема детектора приведена на рис.5. Гетеродин работает на частоте, которая в 2 раза ниже частоты принимаемого сигнала. Синхронизация частоты гетеродина с несущей частотой принимаемого сигнала осуществляется методом прямого захвата.

Работа синхронного детектора была проверена при приеме радиостанций вещательного диапазона 41 м. Качество приема радиостанций, принимаемых со средней громкостью, было высоким. Надо отметить, что при таком включении полевого транзистора диапазон уровней входных сигналов, принимаемых без искажений, ограничен. Для его расширения в схему нужно добавить подстроенный резистор сопротивлением 680 Ом. Один из крайних выводов подключается вместо стока полевого транзистора к точке соединения ключей, сток, в свою очередь, соединяется с выводом подвижного контакта резистора. Другой крайний вывод подключается к общему проводу. Переменным резистором теперь можно регулировать полосу захвата частоты гетеродина в зависимости от уровня сигнала на входе детектора, добиваясь наилучшей избирательности.

При практическом изготовлении преобразователей частоты по приведенным схемам индуктивность катушки И и емкости конденсаторов С1-С2 контура гетеродина рассчитываются по формулам:

С1 = С2 = 3618/Fг,

где L - индуктивность в микрогенри; С - емкость в пикофарадах; Fг - частота гетеродина в мегагерцах.

Литература

1. В.Т.Поляков. Радиолюбителям о технике прямого преобразования. - М.: Патриот, 1990.

Автор: О.Шипилов, г.Кобрин.

Смотрите другие статьи раздела Радиолюбителю-конструктору.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Микропластик в атмосфере - скрытый ускоритель глобального потепления 31.05.2026

Микропластик уже давно признан одним из самых масштабных загрязнителей планеты. Он проникает в океаны, почву, организмы животных и даже в тело человека. Однако до недавнего времени мало кто задумывался о его влиянии на климатические процессы. Новое исследование показало, что микро- и нанопластик в атмосфере способен поглощать тепло, тем самым внося дополнительный вклад в глобальное потепление. Ученые обнаружили, что воздействие пластиковых частиц на климат зависит от их цвета. Светлые частицы отражают солнечный свет и способствуют некоторому охлаждению, в то время как более темные - активно поглощают тепло и излучение. Со временем пластик в атмосфере темнеет под воздействием ультрафиолета, что усиливает его согревающий эффект. Этот процесс напоминает пожелтение пластиковых парковочных талонов, оставленных на солнце. Соавтор исследования, заслуженный профессор наук о Земле в Университете Дьюка Дрю Шинделл отметил, что влияние микропластика на изменение климата пока относительно не ...>>

Универсальный бытовой робот-гуманоид GigaAI SeeLight S1 31.05.2026

Развитие робототехники постепенно переносит сложные машины из промышленных цехов прямо в повседневную жизнь людей. Китайская компания GigaAI сделала важный шаг в этом направлении, представив SeeLight S1 - первую в стране модель универсального бытового робота-гуманоида. Эта разработка призвана взять на себя рутинные домашние дела и стать настоящим помощником в повседневной жизни. Уже в конце текущего месяца сотня роботов SeeLight S1 начнет проходить испытания в специализированном жилом комплексе, предназначенном для работников высокотехнологичных отраслей. По словам генерального директора GigaAI Чжу Чжэна, в первой половине 2027 года роботы будут переданы для бесплатного тестирования обычным семьям в Ухане - столице провинции Хубэй. Такой подход позволит собрать реальные данные о работе устройства в домашних условиях. В демонстрационном видео робот, передвигающийся на колесах, уверенно справляется с множеством бытовых задач. Он нарезает овощи, жарит яйца, загружает стиральную маши ...>>

Вкусовые пристрастия формируются еще в утробе 30.05.2026

Предпочтения человека к еде закладываются задолго до первого прикорма. Современная наука подтверждает, что ребенок начинает знакомиться с ароматами и вкусами пищи еще до рождения, через околоплодные воды. Новое международное исследование показало, что регулярное потребление определенных продуктов беременной женщиной может формировать долгосрочные пищевые предпочтения у ребенка, сохраняющиеся даже спустя годы после появления на свет. Ученые из университетов Великобритании, Франции и Нидерландов провели эксперимент с участием беременных женщин. Одной группе будущих мам давали капсулы с порошком капусты кейл, другой - с порошком моркови. Реакцию детей на эти запахи проверяли в три этапа: сначала в утробе матери с помощью 4D-УЗИ на поздних сроках беременности, затем в возрасте трех месяцев и, наконец, когда детям исполнилось три года. Результаты оказались весьма убедительными. Дети женщин, принимавших порошок кейла, положительно реагировали на запах этой капусты, но негативно - на ар ...>>

Случайная новость из Архива Аккумуляторы без кобальта 14.02.2018 Компания Samsung SDI старается уменьшить содержание кобальта в аккумуляторах для электромобилей, а то и вовсе отказаться от его использования в этих изделиях. Кобальт используется вместе с никелем и магнием или никелем и алюминием. Специалистам Samsung уже удалось уменьшить долю кобальта до 5%, одновременно увеличив долю никеля, которая сейчас превышает 90%. Южнокорейский производитель рассчитывает, что сможет полностью вывести кобальт из обоих вариантов. Причиной, побуждающей Samsung отказаться от кобальта, стало существенное повышение цены на этот материал. Только за 2017 год кобальт подорожал на 235% из-за введения соответствующего налога в Конго. Африканская страна располагает 60% мировых запасов кобальта. Кроме того, в Samsung SDI рассматривают возможность повторной переработки старых аккумуляторов. Вторсырье может быть источником кобальта и других ключевых материалов.

Другие интересные новости:

▪ Лечение инфекций электрическим током

▪ Прочное стекло на основе алюминия

▪ Cмартфон Moto G Google Play Edition с Android 4.4 KitKat

▪ Машина для создания желтков

▪ Ветры на Юпитере втрое быстрее, чем торнадо на Земле

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы. Подборка статей

▪ статья Человек простой. Крылатое выражение

▪ статья Когда человек начал употреблять соль? Подробный ответ

▪ статья Парк динозавров. Чудо природы

▪ статья Звуковой сигнализатор неисправности вентилятора. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Простой коротковолновый радиоприемник. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

[an error occurred while processing this directive] Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026