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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Convertidor de frecuencia de alta eficiencia en llaves electrónicas. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / diseñador radioaficionado En nuestro tiempo, es difícil sorprender a los lectores con nuevas soluciones de circuitos; parece que todo se inventó hace mucho tiempo. Y, sin embargo, lo asombroso está ahí. Esta vez, la sorpresa la presentó un sencillo y conocido chip 74HC4066 para muchos radioaficionados que contiene claves electrónicas de alta velocidad. Sobre la base de este microcircuito, el autor desarrolló un convertidor de frecuencia original, cuya descripción se ofrece a la atención de los lectores. Actualmente, los elementos clave de alta velocidad, generalmente fabricados en transistores de efecto de campo, se utilizan ampliamente en las unidades mezcladoras de los equipos de recepción y transmisión. El uso de tales teclas puede mejorar significativamente los parámetros dinámicos de los mezcladores. Sin embargo, resultó que las posibilidades de las llaves electrónicas de alta velocidad no se limitan de ninguna manera a la conmutación de señales analógicas y digitales. En las teclas electrónicas, puede realizar no solo un mezclador, sino también un oscilador local. Además, 4 teclas analógicas de alta velocidad incluidas en el microcircuito 74HC4066. con la máxima simplicidad, los circuitos permiten crear un convertidor de frecuencia de alta calidad, es decir nodo que contiene tanto el mezclador como el oscilador local. El diagrama de bloques de dicho convertidor de frecuencia, que se utiliza en el receptor de conversión directa, se muestra en la Fig.1.
La característica principal del circuito es que la conversión ocurre a una frecuencia que es 2 veces mayor que la frecuencia del oscilador local. Un principio de conversión similar se utiliza en un mezclador basado en diodos antiparalelos, propuesto por V. T. Polyakov [1]. Considere el funcionamiento del convertidor en llaves electrónicas. El oscilador local está hecho en los elementos DD1.3 y DD1.4, que forman parte del microcircuito 74NS4066. Cuando la relación de las resistencias de los resistores R1 y R2 a R3 es de aproximadamente 18:1, la componente constante del voltaje en los capacitores C1 y C2, que forman parte del circuito heterodino, es de aproximadamente 1,7 V y el valor de amplitud de la componente variable de la tensión del oscilador local es de aproximadamente 1,3 V. De los gráficos de la Fig. 2 se puede ver que 2 se puede ver que la tensión en los condensadores C1 y C2, a los que están conectadas las entradas de control de las teclas DD1.1 y DD1.2, alcanza el umbral de apertura de 2.5 V a un nivel de voltaje de CA de aproximadamente 0,7 del valor de amplitud. Con tal relación de los componentes variable y constante del voltaje en el circuito, la duración del estado abierto de la tecla es ¼ "del período de oscilación del oscilador local.
Dado que la tensión del oscilador local en los condensadores C1 y C2 está en oposición de fase, TODD1.1 y DD1.2 se abren a su vez durante un % del período del oscilador local con un intervalo también de la mitad del período de oscilación del oscilador local. Así, el tiempo de los estados abierto y cerrado de la llave formada por la conexión en paralelo de DD1.1 y DD1.2 es la mitad del período de oscilación con una frecuencia 2 veces mayor que la frecuencia del oscilador local y es óptimo en términos de máxima eficiencia de conversión a una frecuencia que es 2 veces mayor que la frecuencia del oscilador local. Cabe señalar que el circuito mezclador es completamente reversible, y cuando se aplica una señal de baja frecuencia a una de las entradas, se forma una señal DSB de alta frecuencia en la otra. Oscilador local hecho en las teclas del microcircuito 74NS4066. funciona de forma estable a frecuencias de hasta 11 MHz (con una tensión de alimentación de 5-8) y 18 MHz (con una tensión de alimentación de 10 V), mientras que la frecuencia de conversión es de 22 y 36 MHz, respectivamente. Obviamente, el uso de microcircuitos modernos de interruptores electrónicos de alta velocidad (por ejemplo, FST3126) en un convertidor de frecuencia mejorará los parámetros del convertidor: aumentará la frecuencia de conversión máxima y reducirá las pérdidas en el mezclador. El uso de un convertidor de frecuencia cuyo oscilador local opera a una frecuencia 2 veces menor que la frecuencia de recepción ofrece varias ventajas. Primero, a una frecuencia más baja es más fácil obtener la estabilidad de frecuencia requerida. En segundo lugar, se reduce el nivel de la señal del oscilador local que penetra en la antena, lo que proporciona una reducción significativa de la probabilidad de interferencia en forma de fondo multiplicativo. En tercer lugar, dado que los circuitos de entrada y del oscilador local están sintonizados a diferentes frecuencias, estos circuitos pueden ubicarse muy cerca uno del otro sin temor a una mayor penetración de la señal del oscilador local en los circuitos de entrada del receptor y al desequilibrio del mezclador. En consecuencia, se simplifica el diseño del receptor y se reducen sus dimensiones. Además, el convertidor tiene un bajo consumo de energía, lo que es especialmente importante para los receptores autoalimentados. Por ejemplo, la corriente consumida por el convertidor de frecuencia cuando funciona en el rango de 80 m (3,6 MHz) es de solo 3,2 mA con una tensión de alimentación de 5 V. Al mismo tiempo, los altos parámetros dinámicos inherentes a los mezcladores montados en interruptores 74HC4066 se conservan. Este convertidor de frecuencia se puede utilizar con éxito en un receptor o transceptor superheterodino. Dado que la frecuencia recibida está separada de la frecuencia del oscilador local por el valor de la IF. en algunos casos, es conveniente realizar la conversión a la frecuencia del oscilador local, y realizar el mezclador según un circuito balanceado. Tal implementación del mezclador se muestra en la Fig.3. En este circuito, con una relación de las resistencias de los resistores R1 y R2 a R2 de aproximadamente 1: 1, el componente constante del voltaje a través de los capacitores C2 y C2,5 estará cerca de 4 V y, como se puede ver en Fig. 1.1, el tiempo de apertura de las llaves DD1.2 y DD0.5 será de aproximadamente XNUMX periodo de voltaje LO. Basado en este convertidor de frecuencia, se puede hacer un detector de señal AM síncrona. El esquema del detector se muestra en la Fig.5. El oscilador local opera a una frecuencia que es 2 veces menor que la frecuencia de la señal recibida. La sincronización de la frecuencia del oscilador local con la frecuencia portadora de la señal recibida se realiza mediante captura directa. Se probó el funcionamiento del detector síncrono al recibir estaciones de radio de la banda de transmisión de 41 m La calidad de recepción de las estaciones de radio recibidas a volumen medio fue alta. Cabe señalar que con esta inclusión de un transistor de efecto de campo, el rango de niveles de señal de entrada recibidos sin distorsión es limitado. Para expandirlo, debe agregar una resistencia sintonizada con una resistencia de 680 ohmios al circuito. Una de las salidas extremas está conectada en lugar del drenaje del transistor de efecto de campo al punto de conexión de las teclas, el drenaje, a su vez, está conectado a la salida del contacto móvil de la resistencia. La otra salida extrema está conectada a un cable común. Con una resistencia variable, ahora es posible ajustar la banda de captura de frecuencia del oscilador local según el nivel de la señal en la entrada del detector, logrando la mejor selectividad. En la fabricación práctica de convertidores de frecuencia de acuerdo con los esquemas anteriores, la inductancia de la bobina Y y la capacitancia de los condensadores C1-C2 del circuito del oscilador local se calculan mediante las fórmulas: C1 \u2d C3618 \uXNUMXd XNUMX / Fg, donde L es la inductancia en microhenrios; C es la capacitancia en picofaradios; Fg - frecuencia del oscilador local en megahercios. Literatura
Autor: O. Shipilov, Kobrin.
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