Расчет синтезатора на основе ФАПЧ с ДПКД. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Радиолюбительские расчеты

 Комментарии к статье

Целью статьи является показать на примере микросхемы синтезатора (КР1015ХК2,3) расчет коэффициентов деления и частотных соотношений синтезатора частоты на основе ФАПЧ с ДПКД как наиболее простого и доступного основной массе радиолюбителей.

В статье не предлагается схема синтезатора частоты, а дается только расчет коэффициентов деления и соотношений частот. Приведенная универсальная схема управления синтезатором предназначена для микросхем синтезаторов с последовательным вводом данных (КР1015ХК2,3 и т.п. [8]). Микросхемы синтезаторов других типов имеют более удобный интерфейс и практически не требуют дополнительной "обвески" (микросхема NJ8820 [2, 3]). Поэтому приведена только блок-схема синтезатора, и то не вся ее часть. Причем основная ее часть (кроме ВД и ФНЧ) обычно содержится в микросхемах синтезаторов частот (например КР1015ХК2,3; NJ8820 и т.п. [8]).

(нажмите для увеличения)

Структурная схема синтезатора [1] показана на рис.1, на котором приняты следующие обозначения:

• ВД - внешний делитель;
• ДПКД -делитель с переменным коэффициентом деления;
• ПС - поглощающий счетчик;
• ФД - фазовый дискриминатор;
• ОД - опорный делитель;
• ФНЧ - фильтр низких частот;
• ГУН - генератор, управляемый напряжением.

Код управления синтезатором показан на рис.2.

(нажмите для увеличения)

Основные соотношения частот синтезатора:

- dF - минимальный шаг сетки частот;

- dF=N*Fo,

где N - целое число, на которое изменяется коэффициент деления ВД;

- Fo - опорная частота ФД;

- FBX - синтезируемая частота

Fвх=Fо*К*Кдпкд+Fo*N*Кпс,

где К - коэффициент деления ВД (Квд).

Расчет коэффициентов деления Коэффициент деления ДПКД Кдпкд=Fвх/(Fо*К), т.е. целое число без остатка.

Коэффициент деления ПС Кпс=(Fвх/(Fо*К)-Кдпкд)/(N*Fo), т.е. остаток, от деления при вычислении Кдпкд, деленный на минимальный шаг сетки частот.

Коэффициент деления ОД Код=Fкв/Fо, т.е. частота опорного кварца, деленная на опорную частоту ФД.

Некоторые типы синтезаторов имеют фиксированные коэффициенты деления ОД (КР1015ХКЗ имеет Код=1024; 2560; 5120).

Пример расчета синтезатора

1. Исходные данные:

- синтезатор - микросхема КР1015ХКЗ (Кдпкд <4095, Код 5120, 2560,1024; Fmax<10 МГц).

- внешний делитель К1507ИЕ1 (Квд 10/11,20/22,40/44);

- Fвх= 135000 кГц;

- dF=25кГц.

2. Исходя из Fвх и Fmax выбираем Кдел 20/22, т.е. Квд=20, N=2.

Далее вычисляем Fo, как dF/N=25/2= 12,5 кГц.

Возьмем Код=1024, тогда Fкв=12,5*1024=12800 кГц.

Если взять Кдел 40/44, получим Fo=6,25 кГц и при Код=1024 Fкв=6,25*1024=6400 кГц.

Теперь определим dFдпкд (шаг частоты на единицу кода ДПКД) как FоКвд=б,25*40=250.

Далее можно рассчитать код ДПКД и код ПС:

Код ДПКД=Fвх/(dFдпкд= =135000/250=540. Т.к. остаток равен нулю, код ПС=0.

Для частоты 135050 кГц остаток = 50 и, следовательно, код ПС=50/25=2.

3. При расчете нужно учитывать следующие ограничения:

- минимальный и максимальный коды ДПКД (определяются выбранным типом синтезатора);

- максимальный код ПС должен быть >Квд;

- максимальные частоты по входам сигнала и опорного генератора.

Универсальная схема управления синтезатором

Данный вариант схемы рассчитан на диапазон УКВ ЧМ 145 МГц, 80 основных и 80 дополнительных каналов.

Схема состоит из двух основных (самостоятельных) узлов:

- схема формирования и ввода кода синтезатора;

- схема формирования номера канала и индикации.

Схема формирования и ввода кода (рис.3) рассчитана на синтезатор типа КР1015ХК3 или любой другой с вводом кода в последовательном виде (до 32-х разрядов). Приведенный вариант рассчитан на двадцатиразрядный код Для изменения разрядности кода необходимо изменить К пересчета счетчика D2. Коды частот, вводимых в синтезатор, записываются в ПЗУ. Как составить прошивку ПЗУ - описано ниже.

(нажмите для увеличения)

Схема включает в себя следующие узлы:

- генератор и счетчик-делитель на 20 (D1.1,D1.2,D2,VD1,VD2);

- схему запуска и привязки (D3, D1.5);

- схему формирования кода и сигналов записи синтезатора (D5, D6, D1.3, D1.4,D4,VT1).

Запуск схемы осуществляется импульсом START. Схема привязки формирует импульс разрешения счета D2 и включения питания D5, привязанный к переднему фронту импульсов генератора D1, D2. После отсчета 20 импульсов схема запуска переходит в исходное состояние и питание снимается с D5. С выхода D6 выдаются данные, с выхода D4 выдаются синхроимпульсы ввода данных в синтезатор, с вывода 13 D3.2 выдается сигнал записи кода в ПДКД синтезатора (может иметь постоянно высокий уровень).

Работа универсальной схемы управления синтезатором

1. Устанавливается код выбранного канала (ТТЛ уровни на выводах 1-6,23, 22,19D5).

2. По сигналу START (положительный импульс) происходит установка в "1" триггера D3.1.

3. Положительному перепаду синхроимпульса, вырабатываемого генератором на D 1.1, D 1.2, устанавливается в "1" триггер D3.2. Сигналом низкого уровня с вывода 12 D3.2 разрешается работа счетчика (коэф. 20) на D2.1, D2.2, а сигналом высокого уровня с вывода 13 D3.2 разрешается выдача синхроимпульсов записи на синтезатор через D4 и подается питание на ПЗУ D5 с помощью D1.5 и VT1. Так же формируется сигнал высокого уровня на входе выбора синтезатора (ЗАПИСЬ).

4. Данные, вводимые в синтезатор, с помощью мультиплексора D6 преобразуются в последовательный код.

5. Синхроимпульсы записи данных формируются из импульсов генератора D1.1, D1.2 элементами D1.3, D1.4, С2, С3, R4. Синхроимпульс генератора задерживается, а затем из его переднего фронта формируется короткий импульс. Таким образом синхроимпульс записи всегда точно попадает на соответствующий ему бит данных.

6. После того как счетчик отсчитает 20 импульсов, на выводах 11 D2.2 и 5 D2.1 появляются сигналы высокого уровня, что приводит к появлению сигнала- высокого уровня на выводах 4 D3.1 и 10 D3.2. Триггеры D3.1, D3.2 устанавливаются в исходное состояние. Таким образом счетчик прекращает счет, снимается питание с ПЗУ, прекращается подача синхроимпульсов записи на синтезатор, сигнал выбора синтезатора (ЗАПИСЬ) переходит в низкий уровень и происходит занесение введенных данных в счетчики синтезатора.

7. После изменения кода нужно подать сигнал START, и новое значение кода вводится в синтезатор.

8. Схема построена на КМОП микросхемах, которые могут питаться от напряжения 3...15 В. ПЗУ имеет питание 5 В и поэтому резистор R6 нужно подобрать в зависимости от напряжения питания так, чтобы при подаче питания на ПЗУ оно не превышало 5...5,5 В.

9. Нужно также учесть, что синтезатор по управляющим входам обычно имеет ТТЛ уровни, поэтому может потребоваться включение схем фиксации уровня по сигналам, подаваемым на синтезатор. Схема фиксации уровня - включенный последовательно в цепь сигнала резистор (1...5 кОм) и диод, подключенный катодом к цепи питания синтезатора.

10. Приведенная схема наладки не требует. Частота генератора не критична, при указанных номиналах - около 100 кГц.

Схема формирования номера канала и индикации

Схема (рис.4) содержит двоично-десятичный счетчик номера канала (D5, D6), который используется для индикации номера канала (D7, D8, HL1, HL2) и адресации ПЗУ. Максимальный номер канала, который может быть реализован в данной схеме - 99 (на приведенной схеме максимальный номер канала - 80).

Рис.4. Схема формирования номера канала и индикации (нажмите для увеличения)

При включении и переполнении счетчика схема устанавливается на 40-й канал (можно установить любой перепайкой входов SO...S3 счетчиков D5, D6).

Кнопками S1, S2 производится увеличение или уменьшение номера канала. Кнопка S3 предназначена для модификации кода синтезатора, например для уменьшения частоты передачи на 600 кГц в репитерном режиме. На элементах D1.5, D1.6, D2.6, D4 выполнена схема установки счетчика. На элементах C8...C11,VD4...VD7,R14...R18 выполнена схема формирования сигнала START для схемы ввода кода синтезатора. Как видно из схемы, сигнал START формируется в следующих случаях:

- изменение номера канала (по кнопкам S1,S2);

- модификация кода (по нажатию и отпусканию кнопки S3);

- при включении питания (элементы D1.5.D1.6).

Схема формирования сигнала START На рис.5 приведен вариант схемы формирования сигнала START, который удобно применять при использовании вместо электронной схемы формирования номера канала кодирующих переключателей типа ПП8-1 или подобных. Эта схема является, по сути, схемой привязки фазы импульса записи кода в ДПКД к фазе опорной частоты синтезатора, что исключает появление импульсов рассогласования на выходе фазового дискриминатора синтезатора при записи постоянного кода в ДПКД.

Работа схемы формирования сигнала START (рис. 5)

Из положительного перепада импульса генератора формируется короткий положительный импульс START, который подается на схему управления синтезатором. Из отрицательного перепада импульса генератора формируется импульс установки в " 1" триггера. Положительным перепадом сигнала опорной частоты синтезатора (вывод 14 КР1015ХКЗ) триггер сбрасывается в "0". Сигналом (отрицательный перепад) с выхода триггера происходит занесение введенной в синтезатор информации в его счетчики. Таким образом происходит временная привязка записи информации к опорной частоте синтезатора, исключаются появление импульсов рассогласования на выходе фазового детектора синтезатора и выбег частоты в кольце ФАПЧ.

Частота генератора должна выбираться исходя из скорости реакции схемы на смену канала (1...10 Гц).

Нужно учесть, что сигнал, поступающий с синтезатора, имеет высокий уровень - около 5 В. Поэтому схема работает при напряжении питания не более 9 В. В противном случае по выходу нужно поставить схему фиксации уровня. Схема не критична к номиналам элементов и не требует настройки.

Автор: С.Гуров, Санкт-Петербург; Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Смотрите другие статьи раздела Радиолюбительские расчеты.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Волосы темной материи 07.12.2015 Некоторые астрофизики наслаждаются "звездной" популярностью благодаря своим смелым теориям и появлениям на публике. На ум сразу приходят Стивен Хокинг и Кип Торн (последний еще и в качестве автора идеи и научного консультанта фильма "Интерстеллар"). Однако большинство ученых в этой области мало известны широким массам, и занимаются они тем, что смотрят в темноту: 27% массы Вселенной - это темная материя, а 68% - темная энергия. Однако недавно появился новый претендент на звание "звезды" астрофизики. Сотрудник Лаборатории реактивного движения НАСА Гэри Презо (Gary Prezeau) опубликовал статью в авторитетном "Астрофизическом журнале", в которой выдвинул гипотезу о том, что Земля и другие планеты нашей галактики окружены теоретическими нитями темной материи, которые он назвал волосами. По мнению ученого, если удастся найти "корни" эти волос, то можно обнаружить темную материю. Поскольку попытки обнаружить темную материю эмпирическим способом успеха не имели, в 1990-е годы физики занялись построением компьютерных моделей, которые показали, что темная материя может обращаться вокруг галактик в виде потоков из тонких волокон. Презо развил идею и смоделировал условия, возникающие при прохождении этой темной материи через солнечную систему. То, что он обнаружил, напоминает свет, попадающий в телескоп. Свет поступает со всех сторон, но лучи от звезды движутся по параллельным линиям, и в фокус телескопа попадает только параллельный сильный свет. По мнению Презо то же самое происходит с темной материей. По мере обращения вокруг галактики Земля периодически проходит через спирали из нитей темной материи, и благодаря силе притяжения Земли темная материя фокусируется подобно тому, как это происходит со светом в телескопе. Но, поскольку Земля не является идеальной "линзой", темная материя не фокусируется в одной точке, а образует потоки или "волосы" на разных расстояниях от Земли. Такие потоки должны где-то начинаться, т.е. иметь "корни", в которых плотность темной материи в миллиард раз превышает ее среднюю плотность. Модели Презо показывают, что они должны находиться на расстоянии около миллиона км от Земли. Впрочем, никто не знает, где эти корни. Можно только предположить их количество и рассчитать вероятность того, что на правильном расстоянии от Земли исследовательский космический аппарат в конкретный год попадет в эти "волосы".

Другие интересные новости:

▪ Эффективные керамические светодиоды XLamp XH от Cree

▪ Samsung SSD

▪ Lenovo F20 iCoke

▪ Эталонный антенный модуль от Imec для 60-ГГц точек доступа

▪ Комплект Cool Bitts ICEbox для экспериментов с иммерсионным охлаждением

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Предварительные усилители. Подборка статей

▪ статья Страна дураков. Крылатое выражение

▪ статья Какой водный путь в США соединяет два океана? Подробный ответ

▪ статья Полынь таврическая. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Приставка для электрогитары. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Двухканальный кодовый замок. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026