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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Conversor de frequência altamente eficiente em chaves eletrônicas. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Designer de rádio amador Hoje em dia é difícil surpreender os leitores com novas soluções de circuito - parece que tudo já foi inventado há muito tempo. E ainda assim o incrível está próximo. Desta vez a surpresa foi apresentada pelo simples e conhecido microcircuito 74NS4066 de muitos radioamadores, contendo chaves eletrônicas de alta velocidade. Com base neste microcircuito, o autor desenvolveu um conversor de frequência original, cuja descrição é apresentada à atenção dos leitores. Atualmente, elementos-chave de alta velocidade, feitos, via de regra, com transistores de efeito de campo, são amplamente utilizados em unidades misturadoras de equipamentos de transmissão e recepção. O uso de tais chaves pode melhorar significativamente os parâmetros dinâmicos dos mixers. No entanto, como se viu, as capacidades das chaves eletrônicas de alta velocidade não se limitam à comutação de sinais analógicos e digitais. As teclas eletrônicas podem ser usadas não apenas como mixer, mas também como oscilador local. Além disso, 4 switches analógicos de alta velocidade incluídos no chip 74NS4066. com extrema simplicidade, os circuitos permitem criar um conversor de frequência de alta qualidade, ou seja, um nó contendo um mixer e um oscilador local. O diagrama de blocos de tal conversor de frequência, que é usado em um receptor de conversão direta, é mostrado na Fig.
A principal característica do circuito é que a conversão ocorre em uma frequência 2 vezes maior que a frequência do oscilador local. Um princípio de conversão semelhante é usado em um misturador baseado em diodos back-to-back, proposto por VT Polyakov [1]. Consideremos o funcionamento do conversor em chaves eletrônicas. O oscilador local é feito nos elementos DD1.3 e DD1.4, que fazem parte do microcircuito 74NS4066. Quando a relação entre as resistências dos resistores R1 e R2 e R3 é de cerca de 18:1, o componente de tensão constante nos capacitores C1 e C2, que fazem parte do circuito oscilador local, é de cerca de 1,7 V, e o valor de amplitude do circuito alternado componente da tensão do oscilador local é de cerca de 1,3 V. 2 pode-se observar que a tensão nos capacitores C2 e C1, aos quais estão conectadas as entradas de controle das chaves DD2 e DD1.1, atinge um limite de abertura de 1.2 V em um nível de tensão alternada de cerca de 2.5 do valor da amplitude. Com esta relação entre os componentes de tensão alternada e contínua no circuito, a duração do estado aberto da chave é ¼" do período de oscilação do oscilador local.
Como a tensão do oscilador local nos capacitores C1 e C2 está em antifase, TODD1.1 e DD1.2 abrem por sua vez durante% do período do oscilador local com um intervalo de também ½ do período do oscilador local. Assim, o tempo dos estados aberto e fechado da chave formada pela conexão paralela de DD1.1 e DD1.2 é ½ do período de oscilação com frequência 2 vezes maior que a frequência do oscilador local e é ótimo do ponto de vista visão da eficiência máxima de conversão em uma frequência que é 2 vezes maior que as frequências do oscilador local. Deve-se notar que o circuito misturador é completamente reversível, e quando um sinal de baixa frequência é aplicado a uma das entradas, um sinal DSB de alta frequência é gerado na outra. Um oscilador local feito nas chaves do microcircuito 74NS4066. opera de forma estável em frequências de até 11 MHz (com uma tensão de alimentação de 5 8) e 18 MHz (com uma tensão de alimentação de 10 V), enquanto a frequência de conversão é de 22 e 36 MHz, respectivamente. É óbvio que o uso de interruptores eletrônicos modernos de alta velocidade no conversor de frequência (por exemplo, FST3126) melhorará os parâmetros do conversor - aumentará a frequência máxima de conversão e reduzirá as perdas no misturador. A utilização de um conversor de frequência cujo oscilador local opere em frequência 2 vezes menor que a frequência de recepção oferece diversas vantagens. Em primeiro lugar, numa frequência mais baixa é mais fácil obter a estabilidade de frequência necessária. Em segundo lugar, o nível do sinal do oscilador local que penetra na antena é reduzido, o que proporciona uma redução significativa na probabilidade de interferência na forma de um fundo multiplicativo. Em terceiro lugar, dado que os circuitos de entrada e do oscilador local estão sintonizados em frequências diferentes, esses circuitos podem ser localizados próximos uns dos outros sem medo de aumentar a penetração do sinal do oscilador local nos circuitos de entrada do receptor e desequilíbrio do misturador . Consequentemente, o design do receptor é simplificado e as suas dimensões são reduzidas. Além disso, o conversor possui baixo consumo de energia, o que é especialmente importante para receptores com alimentação própria. Por exemplo, a corrente consumida pelo conversor de frequência ao operar na faixa de 80 m (3,6 MHz) é de apenas 3,2 mA com uma tensão de alimentação de 5 V. Ao mesmo tempo, os altos parâmetros dinâmicos inerentes aos misturadores montados em switches 74NS4066 são mantido. Este conversor de frequência também pode ser usado com sucesso em um receptor ou transceptor super-heteródino. Já a frequência recebida difere da frequência do oscilador local pelo valor IF. em alguns casos, é conveniente realizar a conversão na frequência do oscilador local, e o misturador é realizado em um circuito balanceado. Esta versão da implementação do mixer é mostrada na Fig. Neste circuito, quando a relação entre as resistências dos resistores R3 e R1 e RЗ é de cerca de 2:2, a componente de tensão constante nos capacitores C1 e C1 será próxima de 2 V e, como pode ser visto na Fig. o tempo de estado aberto das chaves DD2,5 e DD4 será de aproximadamente 1.1 ciclos da tensão do sinal heteródino. Com base neste conversor de frequência é possível fazer um detector síncrono de sinais AM. O circuito detector é mostrado na Fig. O oscilador local opera a uma frequência 5 vezes menor que a frequência do sinal recebido. A sincronização da frequência do oscilador local com a frequência portadora do sinal recebido é realizada pelo método de captura direta. A operação do detector síncrono foi testada ao receber estações de rádio na banda de transmissão de 41 M. A qualidade de recepção das estações de rádio recebidas em volume médio foi alta. Deve-se notar que com esta conexão do transistor de efeito de campo, a faixa de níveis de sinal de entrada aceitos sem distorção é limitada. Para expandi-lo, você precisa adicionar ao circuito um resistor sintonizado com resistência de 680 Ohms. Um dos terminais externos é conectado no lugar do dreno do transistor de efeito de campo ao ponto de conexão das chaves, o dreno, por sua vez, é conectado ao terminal do contato móvel do resistor. O outro pino mais externo está conectado ao fio comum. Usando um resistor variável, agora você pode ajustar a banda de captura de frequência do oscilador local dependendo do nível do sinal na entrada do detector, obtendo a melhor seletividade. Na produção prática de conversores de frequência de acordo com os diagramas acima, a indutância da bobina I e a capacitância dos capacitores C1-C2 do circuito oscilador local são calculadas pelas fórmulas: C1 \u2d C3618 \uXNUMXd XNUMX / Fg, onde L é a indutância em microhenries; C é a capacitância em picofarads; Fg - frequência do oscilador local em megahertz. Literatura
Autor: O. Shipilov, Kobrin.
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