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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Decodificador estéreo con filtro de entrada KSS. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / radiocomunicaciones civiles Muchos radioaficionados están interesados en cómo utilizar medios sencillos para mejorar la calidad de los programas de radiodifusión de audio estereofónico recibidos. El autor del artículo analiza el método de formación de las características de frecuencia y fase de la ruta radioeléctrica y determina los enlaces en los que, a bajo coste, es posible introducir elementos correctivos para mejorar la selección de la señal a la salida del decodificador estéreo. La calidad de la recepción de radio estéreo depende no sólo de la relación señal-ruido real en la entrada de la antena del receptor, sino también del funcionamiento del dispositivo decodificador. Como saben, en un decodificador estéreo (SD), una señal estéreo compleja (CSS) se convierte en oscilaciones moduladas polares (PMO) y luego en señales de salida de baja frecuencia de los canales izquierdo y derecho. Las transformaciones que se producen en este caso determinan, en particular, un parámetro tan importante como la atenuación de transición entre canales. La mejor separación de canales se puede lograr mediante un método de decodificación basado en el tiempo que elimina la recuperación de subportadora y las distorsiones de fase y no lineales asociadas. La mayoría de los LED integrados modernos funcionan según este principio. La calidad de la decodificación también se ve significativamente influenciada por el espectro del CSS de entrada. La frecuencia modulada superior necesaria para transmitir una frecuencia de audio de 15 kHz en un sistema de transmisión estéreo con modulación polar (PM) y una subportadora de 31,25 kHz es 46,25 kHz, y en un sistema con un tono piloto (PT) y una subportadora de 38 kHz es 53 kHz. Un requisito previo para la ausencia de distorsión y una buena separación de canales es una respuesta de frecuencia horizontal (sin bloqueo) y una respuesta de fase lineal en el rango de frecuencia supratonal, hasta las indicadas. Al mismo tiempo, la más típica es la ruta de recepción de radio, que tiene una disminución en la respuesta de frecuencia en las frecuencias superiores del CSS. Esta caída se produce debido al ancho de banda limitado de la ruta del detector de FI y FM. Si la frecuencia de corte del SSC a un nivel de -3 dB se denomina Fcp y la frecuencia subportadora es Fsub, entonces la atenuación de transición entre canales se puede calcular utilizando la fórmula aproximada p = 20 log (2 Fcp/Fsub). Es fácil calcular que para obtener una separación de canales estéreo de 30 dB, se requiere un ancho de banda de señales de PM de hasta 88 kHz y de señales de PT, de hasta 107 kHz. Por supuesto, estos datos son aproximados y no tienen en cuenta las características de un método de decodificación en particular. Para corregir la respuesta de frecuencia del CSS, los modelos de decodificador utilizan uno u otro circuito de corrección, generalmente del tipo RC más simple. Por otro lado, una expansión excesiva del espectro CSS conduce a un fuerte aumento del ruido y de las interferencias debidas a la conversión de señales fuera de banda. Si la banda CSS no está limitada de ninguna manera, entonces el deterioro de la relación señal-ruido al recibir estaciones remotas puede ser de 20 dB o más en comparación con el modo monofónico. Y al contrario: estrechar la banda CSS es una técnica eficaz para reducir el ruido. Los requisitos contradictorios de CSS se satisfacen mejor con una respuesta de amplitud-frecuencia que sea lo más plana posible hasta una frecuencia de 70...80 kHz con una disminución adicional pronunciada organizada por filtros de alto orden. Esta característica le permite acercarse a los parámetros máximos alcanzables de un LED en particular en términos de ruido y atenuación de diafonía entre canales. Estas disposiciones se confirmaron plenamente durante las pruebas de un decodificador estéreo de doble estándar en el microcircuito KR174XA51. En un circuito de conmutación típico [1], se utiliza en su entrada un filtro de paso bajo simple de primer orden con una frecuencia de corte de aproximadamente 10 kHz. Una atenuación de 6 dB/oct por encima de 10 kHz proporciona un rendimiento de ruido aceptable pero reduce la atenuación entre canales de 43 dB (típico sin filtro de entrada) a 24 dB para señales PM y 20 dB para señales DC. Además, el filtro corta la parte superior de la señal de tono en la región de 10...15 kHz, lo que hace que el sonido sea “apagado”. En general, a pesar de las soluciones de diseño progresivas (un método temporal de separación de canales con doble muestreo, supresión adicional del tono piloto, etc.), el SD mencionado funcionó peor que el decodificador del obsoleto chip BA1320. Otro inconveniente del KR174XA51 son los clics desagradables en la ruta del sonido cuando se enciende el indicador de modo estéreo. Reemplazar el microcircuito por otra copia no trajo ningún cambio fundamental. Para mejorar la calidad del trabajo, el decodificador propuesto se complementa con un filtro de entrada KSS, que forma el tipo necesario de respuesta de frecuencia con posibilidad de ajuste manual y automático. Las ventajas del nuevo LED también incluyen una indicación separada del sistema de transmisión estéreo, que funciona en silencio. Principales características técnicas
Funcionalmente, el dispositivo consta de tres bloques (Fig. 1): un filtro de entrada KCC, un interruptor en el chip DD1 y el decodificador en el chip DA1.
El filtro KSS representa una modernización adicional del dispositivo [2]. Sus parámetros se han mejorado mediante modelado por computadora: se ha reducido la desigualdad de la respuesta de frecuencia en la región tonal y se ha aumentado la pendiente del corte en la región supratonal. El filtro consta de un enlace ajustable R1, R2, C1, C2 y un filtro de paso bajo de tercer orden C3, L3, C1 con una frecuencia de corte que se puede cambiar según el sistema de transmisión estéreo. La respuesta de frecuencia del filtro está en el modo de recepción con CC (que se muestra en la Fig. 4).
Enlace R1,R2, C1,C2 - puente regulador de alta frecuencia KSS. En él, utilizando una resistencia variable R2, es posible aumentar o disminuir el nivel de los componentes supratonales (y parcialmente tonales), lo que conduce a una expansión o estrechamiento proporcional de la base estéreo debido a cambios en la atenuación de transición entre canales [2 ]. En la posición media del regulador R2, la respuesta de frecuencia del filtro es horizontal hasta la frecuencia de corte (ver Fig. 2, curva 1), en las dos posiciones extremas su irregularidad en el rango de audio no supera los 2 dB. El ajuste cubre solo la parte superior del espectro de sonido, por encima de 10 kHz, lo que permite, con una recepción segura, enfatizar las frecuencias más altas y así mejorar la calidad del sonido. Al mismo tiempo, el nivel de ruido también cambia, es mínimo en la posición inferior del control deslizante de la resistencia R2, cuando la parte supratonal del KSS está realmente cortada y el sonido es casi monofónico. Por lo tanto, la sección de filtro ajustable le permite obtener una calidad adaptable de la señal de salida dependiendo de la señal de entrada, desde "Estéreo" extendido para señales de RF potentes hasta "Mono", para señales ruidosas y distorsionadas, en particular, por recepción multitrayecto. Se ensambla un filtro de paso bajo en forma de U de tercer orden en los elementos C3, L3, C1. Este filtro está diseñado para suprimir eficazmente el ruido y la interferencia de la conversión de señales que se encuentran detrás de la banda de información principal del CSS. El filtro de paso bajo fue sintetizado por la aplicación Diseño del programa MicroCap4. Sus parámetros: frecuencia de corte en un sistema con PT - 6.0 kHz, en un sistema con PM - 75 kHz, pendiente detrás de la banda de transparencia - 60...15 dB/oct, impedancia característica - 17 kOhm. La frecuencia de corte se cambia estructuralmente cambiando el número de vueltas de la bobina L4,7 mediante un interruptor electrónico DD1. Gracias al modelado por computadora, el filtro tiene una respuesta de frecuencia suave (ver Fig. 1) y una respuesta de fase bastante lineal (Fig. 2).
El filtro KSS está conectado al decodificador estéreo (chip DA1) en lugar del circuito de entrada remota R1C1 [1]. La atenuación que introduce (12 dB) se compensa con el gran margen de ganancia del chip DA1 (hasta 14 dB). Al recibir señales del PM, el pin 8 del chip DA1 se establece en un nivel lógico bajo, cercano a cero. En las entradas de control 5 y 6 del interruptor DD1 hay un nivel lógico alto suministrado desde el punto medio del divisor R4, R5. En este caso, el interruptor K2 está cerrado en los pines 4 y 3, el pin 3 de la bobina L1 está conectado al condensador C4. El filtro está configurado a una frecuencia de corte de 60 kHz. Al mismo tiempo, se abre la llave de cortocircuito y, a través de sus pines 8 y 9, se suministra al LED HL7 el voltaje de indicación del pin 1 del microcircuito DA1, indicando el modo “PM”. Al reconocer señales del PT, el nivel de voltaje en el pin 8 del chip DA1 cambia a alto, en realidad igual al voltaje de suministro. Esta señal se suministra a las entradas de control 12 y 13 de las teclas K1 y K4 del interruptor DD1. La tecla K4, en apertura, reduce la tensión en el punto medio del divisor R4R5 a un nivel bajo. Al mismo tiempo, los interruptores K2 y KZ cambian a un estado no conductor, como resultado de lo cual el terminal 3 de la bobina se desconecta del condensador C4 y el LED HL1 se apaga. Al mismo tiempo se abre la tecla K1, que conecta el terminal 2 de la bobina L1 al condensador C4. La inductancia de la bobina disminuye, lo que provoca un cambio en la frecuencia de corte del filtro de paso bajo a 75 kHz. Además, el cátodo del LED HL2 está conectado al cable común a través del interruptor K11 abierto en los pines 10 y 4, y en su ánodo hay voltaje proveniente del pin 7 del chip DA1. En este caso, el LED HL2 indica el modo “PT”. El interruptor SA1 puede habilitar por la fuerza el modo "Mono". En este caso, ambos LED están apagados, ya que no habrá voltaje en el pin 7 del chip DA1. El voltaje de suministro permitido del microcircuito KR174XA51 es 2,7...7 V. Se ha establecido experimentalmente que los clics característicos cuando se enciende el indicador de modo estéreo ocurren solo cuando el voltaje de suministro es superior a 4 V. En este caso, el voltaje en El pin 15 del microcircuito DA1 está limitado por el diodo Zener VD1 en el nivel 3,9, 1 V. En este caso, los indicadores HL2, HLXNUMX se encienden casi en silencio, los parámetros del microcircuito permanecen altos. El decodificador estéreo utiliza resistencias fijas MLT-0,125, condensadores cerámicos tipo KM y condensadores electrolíticos importados. Interruptor SA1 - botón P2K. Resistencia variable R2: cualquier de tamaño pequeño, por ejemplo, SPZ-4b, con una característica de tipo A. Debido al voltaje de suministro reducido del microcircuito DA1, los emisores HL1, HL2 deben tener una alta salida de luz a baja corriente. Los LED KIPD05A cumplen esta condición, pero se pueden seleccionar otros con brillo máximo, incluidos los importados. La bobina L1 está fabricada sobre un anillo de ferrita K20x10x5 mm de ferrita de grado 2000NM. El devanado 1 - 2 contiene 110 vueltas, el devanado 2-3 - 30 vueltas de cable PEV 2-0,2. El factor de calidad de la bobina es alto, por lo que los parámetros del filtro de paso bajo prácticamente no deterioran la resistencia del canal abierto del microcircuito DD1 (aproximadamente 270 ohmios), conectado en serie con la bobina L1. Los componentes del dispositivo, como el filtro KSS y el conmutador DD1, no requieren configuración. En el decodificador estéreo DA1, solo debe usar la resistencia de recorte R8 para lograr un reconocimiento estable del modo estéreo “PM” o “PT” encendiendo el LED correspondiente HL1 o HL2. Después de esto, verifique el funcionamiento del enlace del filtro ajustable girando el mango de la resistencia R2: el sonido debería cambiar de “Estéreo” extendido a “Mono”. El efecto subjetivo de este ajuste está bien descrito en [2]. Se recomienda marcar la posición media del regulador R2, que corresponde a la respuesta de frecuencia horizontal del KSS (ver Fig. 2] y el modo "Estéreo" normal. La eficacia del filtro de paso bajo de tercer orden se puede comprobar fácilmente activando temporalmente el interruptor P3K (botón fijo) para cambiarlo. Cuando se presiona el botón, un grupo de contactos P2K debe cortocircuitar los terminales 2 - 1 de la bobina L3, y el otro debe desconectar los terminales de los condensadores C1, C3 del cable común. La desactivación del filtro presionando un botón va acompañada de un fuerte aumento del ruido y las interferencias, incluso cuando se reciben señales no muy débiles. Recibir señales distantes y débiles en modo estéreo se vuelve imposible en absoluto. Por el contrario, activar el filtro de paso bajo limpia la señal de ruidos, silbidos de interferencia, etc., mientras que la separación de canales permanece alta. En general, la calidad del trabajo del SD propuesto resultó ser significativamente mayor que el original [1]. El filtro KCC, por supuesto, se puede utilizar en otros decodificadores. Debido a la impedancia característica relativamente baja del filtro de paso bajo, su salida coincide bien con la entrada de casi cualquier LED. Para LED de estándar único, no se necesita el interruptor DD1 y el circuito se simplifica significativamente (Fig. 4).
Se elige que el número de vueltas de la bobina L1 sea 110 para un sistema de radiodifusión estéreo con PT o 140 para PM. Sin embargo, para un SD específico es mejor aclararlo experimentalmente. En este caso, la bobina L1 se realiza con varios grifos (cada 10-15 vueltas) y al sintonizar se conmutan consiguiendo un mínimo de ruido y una buena separación de canales estéreo. Este trabajo se realiza mejor cuando se escucha sonido en teléfonos estéreo. Literatura
Autor: A.Pakhomov, Zernograd, región de Rostov
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