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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Detector de filtro de banda estreita. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Telefonia Este artigo descreve o uso do receptor DTMF KT3170 como um detector de banda estreita de um sinal senoidal de tom único na faixa de frequência de áudio de até 5 kHz. O dispositivo tem alto desempenho. No rádio amador e na prática profissional, muitas vezes é necessário resolver os problemas de filtragem de banda estreita de sinais de baixa frequência com sua detecção subsequente e processamento digital para determinar se o sinal pertence a uma determinada frequência ou grupo de frequências. Um exemplo disso são os receptores de sinal DTMF amplamente utilizados em telefonia (discagem por tom) e radiocomunicação (chamada de rádio pessoal). Normalmente, para identificar sinais senoidais em telefonia, telemecânica, são utilizados filtros analógicos (ativos ou passivos), sintonizados nas frequências desejadas. O sinal selecionado é detectado, alimentado ao comparador, do qual já foi removido o sinal lógico da presença ou ausência de um tom de uma determinada frequência. Esses detectores são bastante volumosos e nem sempre atendem aos requisitos de estabilidade de frequência com mudanças de temperatura e tensão de alimentação. Com o advento da tecnologia de filtro de capacitor comutado (SCT), a tarefa de alcançar um desempenho de filtro altamente estável é bastante simplificada. Muitas empresas estrangeiras produzem vários tipos de filtros feitos com essa tecnologia. Por exemplo, MAXIM produz uma ampla gama de filtros passa-faixa e rejeição ativos integrados, filtros passa-baixa e passa-alta com características Chebyshev. Butterworth, Bessel, Gauss de diferentes ordens (de 2 a 9), para os quais você pode programar a frequência central / frequência de corte de décimos de hertz a 100 ... 200 kHz e o fator de qualidade de 0,5 a 64 usando jumpers ou sob o controle de um microprocessador. Essa versatilidade, é claro, não pode deixar de afetar o preço desses produtos. Seu custo dos revendedores domésticos é bastante alto, nem sempre é fácil comprá-los, e o uso de sinais de tom único como detector requer, conforme observado acima, detecção e processamento digital adicional. Nesse caso, parece interessante usar o receptor de sinal DTMF KT3170 da SAMSUNG (análogo ao MV8870 da GEC PLESSEY SEMICONDUCTOR), que já se provou em sistemas de telefonia e rádio. O análogo doméstico do KT3170 é o microcircuito KR1008VZh18 fabricado pela Minsk NPO Integral. Este receptor permite que 16 pares de tons padrão sejam decodificados em um código de 4 bits. Fabricado em tecnologia CMOS utilizando filtros passa-banda de capacitores chaveados, possui as seguintes características: digite="disco">No entanto, este receptor decodifica apenas pares de frequências DTMF padrão das bandas de frequência superior e inferior determinadas pela frequência do oscilador (o padrão é 3,58 MHz). e não responde a sinais de tom único. O princípio de decodificação de um sinal de frequência única é mostrado no diagrama de blocos (Fig. 1).
Como o receptor DTMF decodifica apenas pares de frequências, é necessário adicionar uma frequência exemplar F0 em sua entrada ao sinal monotom em estudo com frequência Fc, que o complementa a um par padrão. Consequentemente, um sinal de dois tons será enviado para a entrada do receptor DTMF, que é decodificado da maneira usual. Como gerador de sinal de referência, é conveniente usar o gerador DTMF TR5088 (TP5089), que possui um modo de geração de sinal de tom único. Como o receptor DTMF e o oscilador são sincronizados a partir de um oscilador de cristal interno, os pares padrão são formados automaticamente. Considere o diagrama esquemático do dispositivo usando o exemplo de um detector de sinal de fax (Fig. 2).
O detector deve responder à presença na linha de comunicação de um sinal com frequência de 1100 ± 15 Hz e duração de 0,5 s, que é transmitido pelo telecopiador chamador quando é estabelecida uma ligação para transmissão de dados por fax. O receptor DTMF DD2 é ligado de acordo com o esquema padrão. O amplificador operacional embutido no chip receptor é incluído como soma com um coeficiente de transferência igual a 1. A impedância de entrada para o sinal em estudo é determinada pela resistência do resistor R2 e é de 100 kOhm. A frequência do relógio é estabilizada por um ressonador de quartzo ZQ1. Pulsos de clock são alimentados tanto para o receptor DD2 quanto para o gerador DD1. Corrente de distribuição C5R5. conectado ao pino ESO, serve para proteger contra possíveis interferências, inclusive de fala, proporcionando filtragem temporal do sinal. Com sua ajuda, a duração do sinal recebido é verificada. Os sinais mais curtos do que a duração especificada são ignorados. Ele também verifica se há uma pausa entre caracteres válida. Em outras palavras, o microcircuito não aceitará sinais DTMF menores que a duração permitida e não levará em consideração a perda de um sinal menor que a pausa permitida. Com as classificações indicadas no diagrama, este tempo é de 80 ... 100 ms. O chip TP5088 da National Semiconductor é um gerador de sinal DTMF controlado por um microcontrolador. Suas entradas DO - D3 (pinos 9 - 12) são alimentadas com o equivalente binário de números, caracteres ou letras (Tabela 1).
Quando a entrada TE (pino 2) está baixa, o chip DD1 está em modo de microconsumo e não há sinal na saída TOUT (pino 14). Quando o nível na entrada TE muda de baixo para alto, os dados nas entradas D0-D3 são armazenados no registro do microcircuito, o gerador interno é iniciado (se tiver seu próprio circuito de temporização). Neste caso, o sinal do par de tons selecionado das frequências DTMF padrão aparece na saída TOUT e fica presente até que um nível baixo apareça novamente na entrada TE. Saída TOUT - com um emissor aberto. Diagramas de temporização da operação do gerador e parâmetros de sinal são mostrados na fig. 3.
O capacitor C1, instalado na entrada do TE, juntamente com o resistor interno do microcircuito, formam um circuito para partida do gerador quando a tensão de alimentação é aplicada. É definido se o decodificador de tom for usado de forma autônoma (sem microcomputador). A entrada STE (pino 3) controla a geração de um ou um par de tons. Quando está conectado ao terminal positivo da fonte de alimentação, ou não está conectado, alguns tons são gerados. No nosso caso, esta entrada é conectada a um fio comum para gerar um sinal de tom único. O sinal na entrada GS (pino 4) determina a geração de um sinal de tom único do grupo de frequência superior ou inferior (Tabela 1). Um nível baixo nesta entrada gera um sinal com frequência do grupo inferior e um sinal alto (ou entrada desabilitada) do grupo superior. Agora vamos fornecer um método para calcular a frequência do oscilador mestre, que determina a frequência de geração de um sinal de tom único e, como resultado, a frequência de ajuste do decodificador de tom. Para fazer isso, determinamos as taxas de divisão de frequência de clock, respectivamente, para cada frequência de tom de um sinal DTMF padrão usando fórmulas empíricas: k=Fn/Fg ou k = Fv/Fn onde Fn é a frequência do grupo inferior em hertz. Fв - frequência do grupo superior em hertz. Fg é a frequência do oscilador mestre em megahertz. Os coeficientes são calculados para frequências DTMF padrão, ou seja, em uma frequência de oscilador principal de 3,579545 MHz (3,58 MHz). Os resultados do cálculo - na tabela. 2.
Em seguida, para a frequência do decodificador de tom desejada de 1100 Hz, determinamos a frequência calculada do oscilador mestre Fr para cada k usando as fórmulas dadas acima e selecionamos um ressonador de quartzo para uma frequência o mais próxima possível da calculada (Tabela 2, coluna 4). Neste caso, esta é a frequência do ressonador comum 4.608 MHz. Com base nisso, calculamos as frequências usando a mesma fórmula (Tabela 2, coluna 5). Como pode ser visto na Tabela. 2, a frequência original do decodificador de tom 1100 Hz (calculada em 1097 Hz) corresponde à frequência Ft0 do grupo inferior. Agora, se você escolher qualquer um do grupo superior como frequência auxiliar, por exemplo, FB1=1557 Hz. e usar a tabela verdade do receptor e gerador DTMF (consulte a Tabela 1), você pode determinar o código binário. que deve ser aplicado na entrada do gerador DTMF para receber um sinal com frequência de 1557 Hz, e o código lido nas saídas do receptor DTMF. correspondente a um sinal de entrada com frequência de 1100 Hz. O gerador irá gerar um sinal com frequência de 1557 Hz quando for aplicado nas suas entradas um código binário, correspondente a todos os símbolos cujas frequências tonais tenham frequência Fv1, a saber: "1", "4". "7", neste caso, é claro, um nível lógico alto deve ser aplicado à entrada GS do chip DDI. O diagrama (ver Fig. 2) mostra a submissão do código correspondente ao número "1". O código na saída do receptor DTMF corresponderá ao número "7" (frequências de tom F&3 e F&1). É bastante óbvio que até quatro sinais de tom único podem ser determinados com um receptor. No nosso exemplo, são sinais com frequências de 899, 991, 1097 (nosso sinal de fax) e 1212 Hz. Esses quatro sinais são identificados pelo código lido das saídas DD2 na presença de um sinal estroboscópico na saída DSO (pino 15). que aparece cada vez que o receptor detecta uma das frequências especificadas. Se for certo que apenas uma frequência pode estar presente no canal, é permitido usar apenas a saída DSO como saída do decodificador de tom. Deve-se notar aqui que o algoritmo de processamento de sinal digital fornece proteção contra a recepção de sinais coincidentes aleatoriamente, em particular fala, e também na presença de mais de duas frequências de sinal. Esta característica deve ser levada em conta. Para dispositivos autônomos, ou seja, não controlados por um microcontrolador ou computador. o chip TP5089 também pode ser usado como gerador. tendo entradas para conectar um teclado matricial 4x4. Fechando as conclusões correspondentes das colunas e linhas entre si ou para um fio comum, eles conseguem a geração de um sinal de tom único da frequência necessária. As opções para construir nós de decodificação são mostradas na fig. quatro.
Como os dados na saída do receptor DD2 são inseridos em uma trava e armazenados nela após a ação do sinal DSO, os decodificadores devem ser controlados pelo sinal DSO. A frequência máxima do oscilador mestre, na qual esses microcircuitos funcionam de forma estável, é de 9 a 10 MHz. Portanto, a frequência máxima detectada pelo receptor está dentro de 4100 ..4560 Hz. Autor: O.Potapenko, Rostov-on-Don
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