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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Filtro-detector de banda estrecha. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Telefonia Este artículo describe el uso del receptor DTMF KT3170 como detector de banda estrecha de una señal sinusoidal de un solo tono en el rango de frecuencia de audio de hasta 5 kHz. El dispositivo tiene un alto rendimiento. En la práctica profesional y de radioaficionados, a menudo es necesario resolver los problemas de filtrado de banda estrecha de señales de baja frecuencia con su posterior detección y procesamiento digital para determinar si la señal pertenece a una determinada frecuencia o grupo de frecuencias. Un ejemplo de ello son los receptores de señales DTMF muy utilizados en telefonía (marcación por tonos) y radiocomunicaciones (llamadas personales por radio). Habitualmente, para identificar señales sinusoidales en telefonía, la telemecánica, se utilizan filtros analógicos (activos o pasivos), sintonizados a las frecuencias deseadas. La señal seleccionada se detecta, se alimenta al comparador, del cual ya se elimina la señal lógica de la presencia o ausencia de un tono de una frecuencia dada. Dichos detectores son bastante voluminosos y no siempre cumplen los requisitos de estabilidad de frecuencia con cambios de temperatura y tensión de alimentación. Con el advenimiento de la tecnología de filtro de condensador conmutado (SCT), la tarea de lograr un rendimiento de filtro estable se simplifica enormemente. Muchas empresas extranjeras producen varios tipos de filtros fabricados con esta tecnología. Por ejemplo, MAXIM produce una amplia gama de filtros de paso de banda y de rechazo activos integrados, filtros de paso alto y bajo con características Chebyshev. Butterworth, Bessel, Gauss de diferentes órdenes (de 2 a 9), para los cuales se puede programar la frecuencia central/frecuencia de corte desde décimas de hertz hasta 100...200 kHz y el factor de calidad desde 0,5 hasta 64 mediante jumpers o menos el control de un microprocesador. Tal versatilidad, por supuesto, no puede sino afectar el precio de estos productos. Su costo de los distribuidores nacionales es bastante alto, no siempre es fácil comprarlos y el uso de señales de un solo tono como detector requiere, como se señaló anteriormente, detección y procesamiento digital adicional. En este caso, parece interesante utilizar el receptor de señal DTMF KT3170 de SAMSUNG (análogo al MV8870 de GEC PLESSEY SEMICONDUCTOR), que ha demostrado su eficacia en sistemas de telefonía y radio. El análogo doméstico del KT3170 es el microcircuito KR1008VZh18 fabricado por Minsk NPO Integral. Este receptor permite decodificar 16 pares de tonos estándar en un código de 4 bits. Realizado en tecnología CMOS utilizando filtros paso banda de capacitores conmutados, posee las siguientes características: tipo="disco">Sin embargo, este receptor solo decodifica pares de frecuencias DTMF estándar de las bandas de frecuencia superior e inferior determinadas por la frecuencia del oscilador (el valor predeterminado es 3,58 MHz). y no responde a señales de un solo tono. El principio de decodificación de una señal de frecuencia única se muestra en el diagrama de bloques (Fig. 1).
Dado que el receptor DTMF decodifica únicamente pares de frecuencias, es necesario añadir a su entrada una frecuencia ejemplar F0 a la señal monotonal en estudio con frecuencia Fc, que la complemente con un par estándar. En consecuencia, se enviará una señal de dos tonos a la entrada del receptor DTMF, que se decodifica de la forma habitual. Como generador de señal de referencia, es conveniente utilizar el generador DTMF TR5088 (TP5089), que tiene un modo de generación de señal de un solo tono. Dado que el receptor DTMF y el oscilador están sincronizados desde un oscilador de cristal interno, los pares estándar se forman automáticamente. Considere el diagrama esquemático del dispositivo usando el ejemplo de un detector de señal de fax (Fig. 2).
El detector debe responder a la presencia en la línea de comunicación de una señal con una frecuencia de 1100 ± 15 Hz con una duración de 0,5 s, que es transmitida por la máquina de fax que llama cuando se establece una conexión para la transmisión de datos por fax. El receptor DTMF DD2 se enciende de acuerdo con el esquema estándar. El amplificador operacional integrado en el chip receptor se incluye como sumador con un coeficiente de transferencia igual a 1. La impedancia de entrada para la señal en estudio está determinada por la resistencia de la resistencia R2 y es de 100 kOhm. La frecuencia del reloj está estabilizada por un resonador de cuarzo ZQ1. Los pulsos de reloj se alimentan tanto al receptor DD2 como al generador DD1. Cadena de distribución C5R5. conectado al pin ESO, sirve para proteger contra posibles interferencias, incluido el habla, proporcionando un filtrado temporal de la señal. Con su ayuda, se verifica la duración de la señal recibida. Las señales más cortas que la duración especificada se ignoran. También comprueba si hay una pausa válida entre caracteres. En otras palabras, el microcircuito no aceptará señales DTMF más cortas que la duración permitida y no tendrá en cuenta la pérdida de una señal más corta que la pausa permitida. Con las clasificaciones indicadas en el diagrama, este tiempo es de 80 ... 100 ms. El chip TP5088 de National Semiconductor es un generador de señales DTMF controlado por un microcontrolador. Sus entradas DO - D3 (pines 9 - 12) se alimentan con el equivalente binario de números, caracteres o letras (Tabla 1).
Cuando la entrada TE (pin 2) está baja, el chip DD1 está en modo de microconsumo y no hay señal en la salida TOUT (pin 14). Cuando el nivel en la entrada TE cambia de bajo a alto, los datos en las entradas D0-D3 se almacenan en el registro del microcircuito, se inicia el generador interno (si tiene su propio circuito de temporización). En este caso, la señal del par de tonos seleccionado de las frecuencias DTMF estándar aparece en la salida TOUT y está presente hasta que vuelve a aparecer un nivel bajo en la entrada TE. Salida TOUT - con emisor abierto. Los diagramas de tiempo de la operación del generador y los parámetros de la señal se muestran en la fig. 3.
El condensador C1, instalado en la entrada TE, junto con la resistencia interna del microcircuito, forman un circuito para arrancar el generador cuando se aplica el voltaje de suministro. Se establece si el decodificador de tonos se utiliza de forma autónoma (sin microordenador). La entrada STE (pin 3) controla la generación de uno o un par de tonos. Cuando está conectado al terminal positivo de la fuente de alimentación, o no está conectado, se generan un par de tonos. En nuestro caso, esta entrada está conectada a un cable común para generar una señal de un solo tono. La señal en la entrada GS (pin 4) determina la generación de una señal de un solo tono del grupo de frecuencia superior o inferior (Tabla 1). Un nivel bajo en esta entrada genera una señal con una frecuencia del grupo inferior y una señal alta (o entrada desactivada) del grupo superior. Ahora demos un método para calcular la frecuencia del oscilador maestro, que determina la frecuencia de generación de una señal de un solo tono y, como resultado, la frecuencia de sintonización del decodificador de tono. Para hacer esto, determinamos las relaciones de división de la frecuencia del reloj, respectivamente, para cada frecuencia de tono de una señal DTMF estándar utilizando fórmulas empíricas: k = Fn/Fg o k = Fv/Fn donde Fn es la frecuencia del grupo inferior en hercios. Fâ - frecuencia del grupo superior en hercios. Fg es la frecuencia del oscilador maestro en megahercios. Los coeficientes se calculan para frecuencias DTMF estándar, es decir, a una frecuencia de oscilador maestro de 3,579545 MHz (3,58 MHz). Los resultados del cálculo - en la tabla. 2.
A continuación, para la frecuencia deseada del decodificador de tono de 1100 Hz, determinamos la frecuencia calculada del oscilador maestro Fr para cada k utilizando las fórmulas dadas anteriormente, y seleccionamos un resonador de cuarzo para una frecuencia lo más cercana posible a la calculada (Tabla 2 , columna 4). En este caso, esta es la frecuencia del resonador común 4.608 MHz. Con base en esto, calculamos las frecuencias utilizando la misma fórmula (Cuadro 2, columna 5). Como puede verse en la Tabla. 2, la frecuencia original del decodificador de tonos 1100 Hz (1097 Hz calculados) corresponde a la frecuencia Ft0 del grupo inferior. Ahora, si elige cualquiera del grupo superior como frecuencia auxiliar, por ejemplo, FB1 = 1557 Hz. y usa la tabla de verdad del receptor y generador DTMF (ver Tabla 1), puedes determinar el código binario. el cual debe aplicarse a la entrada del generador DTMF para recibir una señal con una frecuencia de 1557 Hz, y leer el código de las salidas del receptor DTMF. correspondiente a una señal de entrada con una frecuencia de 1100 Hz. El generador generará una señal con una frecuencia de 1557 Hz cuando se aplique un código binario a sus entradas, correspondiente a todos los símbolos cuyas frecuencias tonales tengan una frecuencia de Fv1, a saber: "1", "4". "7", en este caso, por supuesto, se debe aplicar un nivel lógico alto a la entrada GS del chip DDI. El diagrama (ver Fig. 2) muestra la presentación del código correspondiente al número "1". El código a la salida del receptor DTMF corresponderá al número "7" (frecuencias de tono F&3 y F&1). Es bastante obvio que se pueden determinar hasta cuatro señales de un solo tono con un receptor. En nuestro ejemplo, estas son señales con frecuencias de 899, 991, 1097 (nuestra señal de fax) y 1212 Hz. Estas cuatro señales se identifican por el código leído de las salidas DD2 en presencia de una señal estroboscópica en la salida DSO (pin 15). que aparece cada vez que el receptor detecta una de las frecuencias indicadas. Si se sabe con certeza que solo una frecuencia puede estar presente en el canal, se permite usar solo la salida DSO como salida del decodificador de tonos. Cabe señalar aquí que el algoritmo de procesamiento de señales digitales proporciona protección contra la recepción de señales coincidentes aleatoriamente, en particular voz, y también en presencia de más de dos frecuencias de señal. Esta característica debe ser tenida en cuenta. Para dispositivos autónomos, es decir, no controlados por un microcontrolador o computadora. el chip TP5089 también se puede utilizar como generador. teniendo entradas para conectar un teclado matricial 4x4. Cerrando las conclusiones correspondientes de las columnas y filas entre sí o a un hilo común, consiguen generar una señal monotonal de la frecuencia requerida. Las opciones para construir nodos de decodificación se muestran en la fig. cuatro
Dado que los datos a la salida del receptor DD2 se ingresan en un pestillo y se almacenan en él después de la acción de la señal DSO, los decodificadores deben ser activados por la señal DSO. La frecuencia máxima del oscilador maestro, a la que estos microcircuitos funcionan de manera estable, es de 9-10 MHz. Por lo tanto, la frecuencia máxima detectada por el receptor se encuentra entre 4100 ..4560 Hz. Autor: O.Potapenko, Rostov del Don
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