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:

Маргарин повышает риск старческого слабоумия 13.06.2025

Деменция, или старческое слабоумие, остается одной из самых серьезных и необратимых проблем современного здравоохранения. Несмотря на прогресс в медицине, эффективных методов лечения пока нет, поэтому особое внимание уделяется выявлению факторов риска и мерам профилактики. Среди них важную роль играют привычки питания, которые могут как снизить, так и повысить вероятность развития нейродегенеративных заболеваний. Одним из спорных продуктов, вызывающих все больше опасений, является маргарин - популярная замена сливочному маслу. Несмотря на свою распространенность, маргарин подвергается интенсивной химической обработке. По мнению Дэвида Винера, специалиста по фитнесу и здоровому образу жизни, работающего с приложением Freeletics на базе искусственного интеллекта, именно содержащийся в маргарине диацетил способен вызывать слипание белка бета-амилоида, который играет ключевую роль в патогенезе деменции и болезни Альцгеймера. Винер утверждает, что этот компонент не только способствует аг ...>>

Контактные линзы с инфракрасным зрением 13.06.2025

Инфракрасный свет представляет собой часть электромагнитного спектра с длиной волны более 700 нанометров - это волны, которые находятся за пределами видимого человеческому глазу диапазона. Благодаря своим свойствам инфракрасный свет широко используется в различных технологиях, от ночного видения до тепловизоров. Однако человеческий глаз не имеет способности воспринимать эти длинноволновые излучения, поэтому для наблюдения инфракрасного света до сих пор требовались громоздкие приборы, такие как ночные очки или камеры с инфракрасными детекторами. Это ограничивало их применение в повседневной жизни и профессиональной деятельности. Недавно команда ученых из Университета науки и технологий Китая под руководством нейроученого Тяня Сюэ разработала инновационные контактные линзы с наночастицами, способными преобразовывать инфракрасный свет в видимый. Этот процесс называется "восходящим преобразованием" (upconversion) - наноматериалы внутри линз меняют длинные инфракрасные волны на короткие ...>>

Ультратонкие водородные мембраны 12.06.2025

Водородные технологии приобретают все большее значение в глобальном переходе к экологически чистой энергетике. Одним из ключевых элементов таких систем являются мембраны, через которые происходит транспорт ионов в топливных элементах. Недавние разработки норвежской исследовательской лаборатории SINTEF открывают новые горизонты в этой области, предлагая ультратонкие мембраны, которые не только повышают эффективность, но и уменьшают затраты и вредное воздействие на окружающую среду. Новая мембрана, представленная специалистами SINTEF, имеет толщину всего 10 микрометров, что составляет примерно две трети от стандартной толщины в 15 микрометров. В пресс-релизе лаборатории описывается, что такой тонкий материал кажется сопоставимым с легчайшим листом бумаги формата А4, который при этом прочнее и тоньше многих аналогов. Этот значительный шаг вперед позволит существенно сократить себестоимость производства топливных элементов - примерно на 20%. При этом снижение толщины мембраны никак н ...>>

Случайная новость из Архива iSuppli прогнозирует спад на рынке бытовой электроники 21.06.2006 Хотя в настоящее время мировой рынок потребительской электроники сохраняет положительные показатели динамики развитая, аналитики из iSuppli прогнозируют замедление темпов роста в 2006 г., что выразится в его сокращении до единиц процентов. В качестве объяснения подобного вывода на ум могут придти два "лежащих на поверхности" факта - продолжающийся разнобой с форматами оптических носителей высокой емкости и задержка с выходом игровых консолей нового поколения, но на самом деле причиной кризиса, по мнению специалистов компании, станут иные причины. Настоящая причина замедления роста рынка, по мнению iSuppli, будет связана с производством, доходы от которого сокращаются настолько неожиданно быстро, что к 2010 году могут смениться убытками. Дальнейшие выкладки очевидны: меньше доходов от производства - меньше производимой продукции - меньший объем поставок - замедление роста рынка. Еще одной причиной может стать поднятие банками процентов по кредитам, что является, по мнению специалистов, реакцией на нестабильную ситуацию в средневосточном регионе.

Другие интересные новости:

▪ Безопасное время для кофе

▪ Процессор ARM Cortex-M0+ для систем низкой мощности

▪ Вирус - строитель пирамид

▪ Горы растут в теплом климате

▪ По следам мусора

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Эффектные фокусы и их разгадки. Подборка статей

▪ статья Выбивать из колеи. Крылатое выражение

▪ статья Почему запрет на браки между кузенами не имеет смысла? Подробный ответ

▪ статья Коровий узел. Советы туристу

▪ статья Высокочастотный амперметр. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Видеопроцессоры серии TDA88xx. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025