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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Misturadores de chave em microcircuitos. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Nós de equipamento de rádio amador. Misturadores, conversores de frequência Desta vez - o circuito de misturadores em chaves eletrônicas e vários circuitos práticos. Suponha que algo assim já tenha acontecido, mas não é à toa que eles dizem: "repetição é a mãe do aprendizado". Onde os jovens radioamadores aprendem sobre o princípio de operação do mixer. se as revistas velhas estão no lixo e a nova literatura é apenas sobre computadores? Enquanto isso, os circuitos do mixer estão sendo constantemente aprimorados. Os desenvolvedores se esforçam para obter um mixer com parâmetros ideais: uma ampla faixa dinâmica. simples, econômico, tecnológico e de banda larga. Tal, talvez, será um mixer montado em teclas de velocidade ultra-alta controladas por microcircuitos digitais CMOS de alta velocidade. Os radioamadores não perdem o interesse nos circuitos do mixer. A base de elementos moderna permite projetar misturadores incomuns com propriedades surpreendentes. Mas primeiro, alguma teoria e terminologia. No ambiente de rádio amador, há uma divisão dos mixers em chave e "suave" - de acordo com o tipo de sinal do oscilador local, retangular ou senoidal. Eles também falam sobre mixers passivos e ativos - mixers passivos, ao contrário dos ativos, não amplificam o sinal convertido. De acordo com o princípio de funcionamento, em geral, todos os misturadores são interruptores da fase do sinal de entrada com a frequência do sinal do oscilador local. Diodos, transistores ou interruptores eletrônicos são geralmente usados como elementos de comutação. Além disso, ativos, é claro, só podem ser misturadores em transistores. Embora nem todos os misturadores de transistores estejam ativos. Por exemplo, o mixer que gerou muito interesse do leitor e discutido no RD #1-97 na página 11 não está ativo. É fácil entender o princípio de funcionamento do misturador considerando o circuito de um misturador balanceado de anel de diodo clássico, Fig.1.
Tensão do oscilador local Uget. no momento em que sua polaridade no ponto A em relação ao ponto B é positiva, ele abre um par de diodos VD1 e VD4. No caso de um sinal, ele passa da entrada para a saída do mixer através desses diodos. Isso continua até que a tensão do oscilador local reverta o sinal. Neste caso, os diodos VD1, VD4 fecham e os diodos VD2, VD3 abrem. O mesmo sinal passa por esses diodos como no primeiro caso, apenas sua fase na saída do mixer é invertida - as conclusões opostas do enrolamento secundário do transformador T2 começam a funcionar. As correntes do oscilador local nos enrolamentos simétricos dos transformadores T1 e T2 são direcionadas em direções opostas a qualquer momento e se cancelam. Obviamente, sem medidas especiais, é difícil obter uma compensação aceitável para essas correntes e, na saída do misturador, aparece um sinal residual na frequência do oscilador local (portador). Para equilibrar o misturador, um resistor variável é incluído na ruptura de um dos enrolamentos simétricos dos transformadores. Mas também é difícil alcançar a supressão profunda do portador neste caso - a propagação das resistências tecnológicas dos diodos, a assimetria dos enrolamentos do transformador, as capacitâncias de montagem e outros fatores afetam aqui. Agora imagine que substituímos os diodos por chaves eletrônicas - interruptores, em suas propriedades próximas aos contatos de relé comuns, mas com velocidade muito maior, Fig. 2.
Nesse caso, os circuitos de controle e o caminho do sinal são separados, o que reduz muito sua penetração mútua. Mas isso não é todos os benefícios recebidos. Os interruptores eletrônicos modernos (por exemplo, MAX361 da MAXIM) têm uma resistência aberta de menos de 2 ohms e uma velocidade de comutação de cerca de 100 nanossegundos. Além disso, cada uma das quatro chaves localizadas na carcaça do microcircuito mantém seus parâmetros na faixa de tensão de comutação dentro de +/-20 V. Isso significa que a chave aberta não introduz distorções não lineares no sinal que passa por ela. As chaves eletrônicas são controladas por sinais com níveis digitais fornecidos às saídas "F1" e "F2" em antifase do microcircuito condicionador de sinal do oscilador local. O circuito do shaper é mostrado na Fig.3.
A resistência de entrada é determinada pelo valor dos resistores R1, R2 e a amplitude do sinal do oscilador local aplicado à entrada é de aproximadamente 0,5 V. A atenuação da penetração do sinal de controle nos circuitos comutados de acordo com as especificações para os microcircuitos da série 1561 supera o valor (-130 dB), o que permite que o mixer seja montado em tais chaves, sem muita dificuldade para obter supressão de portadora de quase 100 dB! Testei vários outros circuitos de mixer que foram usados como condicionadores de sinal DSB e como mixers - portadores da frequência de operação ao trabalhar em bandas KB de baixa frequência - de 160 a 40 metros. No esquema mais simples, apenas uma chave é usada. A Figura 4 mostra um diagrama deste mixer. Ele é usado como um driver DSB.
Qualquer amplificador operacional pode servir como amplificador de microfone. O sinal original é alimentado a ele por um microfone condensador de eletreto. A entrada da chave é conectada diretamente à saída do "opamp", e os circuitos R1, R2, C1 mantêm automaticamente o equilíbrio do mixer. As propriedades ressonantes do filtro eletromecânico conectado restauram a simetria horizontal do sinal de saída. A vantagem deste circuito é a sua simplicidade, bem como o fato de o sinal de controle ser um sinal unipolar com frequência de oscilador local. Ao usar um EMF piezocerâmico miniatura tipo FEM4-031 -500-3,1V-2, o capacitor C2 pode ser excluído e os resistores Rl e R2 podem ser selecionados para combinar o misturador com a impedância de entrada do filtro, que neste caso será de cerca de 5 kOhm. O próximo modulador balanceado, Fig. 5, funciona bem em freqüências de até 12 MHz, mas ao contrário do mixer anterior, este também requer controle bidirecional.
Como transformador T1, é usado um transformador de baixa frequência correspondente do receptor e, para quem é alérgico a transformadores, podemos recomendar o circuito Fig.6.
Em uma frequência LO de 500 kHz, a supressão de portadora neste circuito foi de 94 dB. O mesmo circuito foi usado com sucesso como um segundo misturador - portador da faixa, bem como um demodulador ou detector SSB, Fig.7.
Com base nessas unidades, montei e operei por vários anos um compressor de baixa frequência de pequeno porte, o que me permitiu esquecer o que é bombear os estágios de saída dos transmissores. Seu esquema simplificado é mostrado na Fig.8.
A ideia deste dispositivo é conhecida há muito tempo, mas, a julgar pelas publicações, ainda ressoa com os radioamadores na forma de uma ou outra implementação técnica. O princípio de operação é limitar o sinal SSB gerado com sua filtragem subsequente em um EMF adicional. O circuito misturador proposto possibilitou a obtenção de um sinal mais linear. Assim, com o grau de limitação de cerca de 15 dB, os correspondentes no ar não notaram o aparecimento de distorções perceptíveis que geralmente acompanham a compressão, mas notaram um aumento no nível do sinal em 1,5 pontos. A linearidade do caminho se deve à ausência de distorção nos misturadores. Devido ao nível comparativamente mais alto de sinais e baixas correntes para o propósito do circuito, não há necessidade de blindar partes individuais dele, e a referida supressão de portadora é alcançada com uma instalação completamente arbitrária. O compressor tem três saídas, o que facilita a experimentação. A primeira saída será um sinal comprimido linear ns de um amplificador de microfone. No segundo - sinal comprimido de baixa frequência. E na terceira saída - sinal comprimido SSB. Todo o dispositivo se encaixa em uma caixa de microfone de mão de um transceptor portátil. O consumo de corrente de uma fonte de 12 V é de cerca de 15 mA. Ao mesmo tempo eu usei este "microfone" como um driver para um transmissor-receptor de banda única com uma conversão. Eu adicionei apenas o segundo mixer, Fig. 7, um driver push-pull, cujo circuito é dado em RD # 1-97 na página 15, e um amplificador de potência (RD # 2-97, página 3). Acabou sendo uma "coisa para dar" de tamanho pequeno, mas poderoso. No futuro, está planejado experimentar comutadores em mixers de anexos de transceptores para receptores mais complexos, bem como para transceptores de conversão direta. A Figura 9 mostra um diagrama de outro mixer. Eu o usei como meu primeiro mixer para um transmissor com um conjunto de filtros Quartz 35 e é bom porque não requer uma saída de ponto médio do transformador.
Quero observar mais uma vez que os circuitos acima foram testados por mim apenas nos caminhos de condicionamento de sinal de transmissores para bandas amadoras de baixa frequência. O uso de teclas nas bandas KB superiores é dificultado pela minha falta de informação sobre chips mais rápidos. Ficarei grato aos radioamadores que forneceram tais informações. Quanto ao uso desse circuito em receptores, esse é um assunto para experimentos posteriores.Na minha opinião, é perfeitamente possível usar esses misturadores, por exemplo, como detectores SSB. E as teclas de alta velocidade podem ser usadas nos primeiros mixers do receptor. Posso imaginar que faixa dinâmica eles terão quando forem capazes de alternar um sinal de vinte volts sem distorção! Autor: S.Makarkin, RX3AKT; Publicação: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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