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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Mezcladores clave en microcircuitos. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Nudos de equipos de radioaficionados. Mezcladores, convertidores de frecuencia Esta vez, el circuito de mezcladores en llaves electrónicas y varios circuitos prácticos. Supongamos que ya ha pasado algo así, pero no en vano dicen: “la repetición es la madre del aprendizaje”. ¿Dónde aprenden los jóvenes radioaficionados sobre el principio de funcionamiento del mezclador? si las revistas viejas están en la basura y la nueva literatura es solo sobre computadoras? Mientras tanto, el circuito del mezclador se mejora constantemente. Los desarrolladores se esfuerzan por obtener un mezclador con parámetros ideales: un amplio rango dinámico. sencillo, económico, tecnológico y de banda ancha. Tal vez sea un mezclador ensamblado en teclas de ultra alta velocidad controladas por microcircuitos digitales CMOS de alta velocidad. Los radioaficionados no pierden interés en los circuitos mezcladores. La base del elemento moderno permite diseñar mezcladores inusuales con propiedades sorprendentes. Pero primero, algo de teoría y terminología. En el entorno de la radioafición, hay una división de mezcladores en clave y "suave", según el tipo de señal del oscilador local, rectangular o sinusoidal. También hablan de mezcladores pasivos y activos: los mezcladores pasivos, a diferencia de los activos, no amplifican la señal convertida. De acuerdo con el principio de funcionamiento, en general, todos los mezcladores son interruptores de fase de la señal de entrada con la frecuencia de la señal del oscilador local. Como elementos de conmutación se suelen utilizar diodos, transistores o interruptores electrónicos. Además, los activos, por supuesto, solo pueden ser mezcladores en transistores. Aunque no todos los mezcladores de transistores están activos. Por ejemplo, el mezclador que generó mucho interés en los lectores y que se analiza en RD #1-97 en la página 11 no está activo. Es fácil entender el principio de funcionamiento del mezclador considerando el circuito de un mezclador balanceado de anillo de diodo clásico, Fig.1.
Tensión del oscilador local Uget. en el momento en que su polaridad en el punto A con respecto al punto B es positiva, abre un par de diodos VD1 y VD4. En caso de señal, pasa de la entrada a la salida del mezclador a través de estos diodos. Esto continúa hasta que el voltaje del oscilador local cambia de signo. En este caso, los diodos VD1, VD4 se cierran y los diodos VD2, VD3 se abren. La misma señal pasa a través de estos diodos como en el primer caso, solo se invierte su fase en la salida del mezclador; las conclusiones opuestas del devanado secundario del transformador T2 comienzan a funcionar. Las corrientes del oscilador local en los devanados simétricos de los transformadores T1 y T2 se dirigen en direcciones opuestas en cualquier momento y se anulan entre sí. Por supuesto, sin medidas especiales, es difícil lograr una compensación aceptable para estas corrientes, y en la salida del mezclador aparece una señal residual a la frecuencia del oscilador local (portadora). Para equilibrar el mezclador, se incluye una resistencia variable en la ruptura de uno de los devanados simétricos de los transformadores. Pero en este caso tampoco es difícil lograr una supresión profunda de la portadora: la propagación de las resistencias tecnológicas de los diodos, la asimetría de los devanados del transformador, las capacidades de montaje y otros factores afectan aquí. Ahora imagine que reemplazamos los diodos con llaves electrónicas: interruptores, en sus propiedades cercanas a los contactos de relé ordinarios, pero con una velocidad mucho mayor, Fig. 2.
En este caso, los circuitos de control y la ruta de la señal están separados, lo que reduce en gran medida su penetración mutua. Pero estos no son todos los beneficios recibidos. Los interruptores electrónicos modernos (por ejemplo, MAX361 de MAXIM) tienen una resistencia abierta de menos de 2 ohmios y una velocidad de conmutación de unos 100 nanosegundos. Además, cada una de las cuatro claves ubicadas en la caja del microcircuito conserva sus parámetros en el rango de voltaje de conmutación dentro de +/-20 V. Esto significa que la clave pública no introduce distorsiones no lineales en la señal que pasa a través de ella. Las llaves electrónicas están controladas por señales con niveles digitales suministradas a las salidas "F1" y "F2" en antifase desde el microcircuito acondicionador de señal del oscilador local. El circuito moldeador se muestra en la Fig.3.
La resistencia de entrada está determinada por el valor de las resistencias R1, R2, y la amplitud de la señal del oscilador local aplicada a la entrada es de aproximadamente 0,5 V. La atenuación de la penetración de la señal de control en los circuitos conmutados de acuerdo con las especificaciones para los microcircuitos de la serie 1561 supera el valor (-130 dB), lo que permite montar el mezclador en tales teclas, ¡sin mucha dificultad para lograr una supresión de portadora de casi 100 dB! Probé varios circuitos mezcladores más que se utilizaron como acondicionadores de señal DSB y como mezcladores, portadores de la frecuencia operativa cuando se trabaja en bandas KB de baja frecuencia, de 160 a 40 metros. En el esquema más simple, solo se usa una clave. La Figura 4 muestra un diagrama de este mezclador. Se utiliza como controlador DSB.
Cualquier amplificador operacional puede servir como amplificador de micrófono. La señal original se alimenta desde un micrófono de condensador electret. La entrada de la tecla está conectada directamente a la salida del "opamp", y los circuitos R1, R2, C1 mantienen automáticamente el equilibrio del mezclador. Las propiedades resonantes del filtro electromecánico conectado restauran la simetría horizontal de la señal de salida. La ventaja de este circuito es su simplicidad, así como el hecho de que la señal de control es una señal unipolar con una frecuencia de oscilador local. Cuando se utiliza un EMF piezocerámico en miniatura tipo FEM4-031 -500-3,1V-2, se puede excluir el condensador C2 y se pueden seleccionar las resistencias Rl y R2 para que coincida el mezclador con la impedancia de entrada del filtro, que en este caso será de unos 5 kOhm. El siguiente modulador balanceado, Fig. 5, funciona bien a frecuencias de hasta 12 MHz, pero a diferencia del mezclador anterior, este también requiere un control bidireccional.
Como transformador T1, se utiliza un transformador de baja frecuencia correspondiente del receptor, y para aquellos que son alérgicos a los transformadores, podemos recomendar el circuito Fig.6.
A una frecuencia LO de 500 kHz, la supresión de portadora en este circuito fue de 94 dB. El mismo circuito se ha utilizado con éxito como segundo mezclador - portador de la gama, así como demodulador o detector de SSB, Fig.7.
Sobre la base de estas unidades, monté y operé durante varios años un compresor de baja frecuencia de tamaño pequeño, lo que me permitió olvidar lo que es bombear las etapas de salida de los transmisores. Su esquema simplificado se muestra en la Fig.8.
La idea de este dispositivo se conoce desde hace mucho tiempo, pero, a juzgar por las publicaciones, todavía resuena entre los radioaficionados en forma de una u otra implementación técnica. El principio de funcionamiento es limitar la señal SSB generada con su posterior filtrado en un EMF adicional. El diseño de circuito propuesto de los mezcladores permitió obtener una señal más lineal. Entonces, con un grado de limitación de aproximadamente 15 dB, los corresponsales en el aire no notaron la aparición de distorsiones notables que generalmente acompañan a la compresión, pero notaron un aumento en el nivel de la señal en 1,5 puntos. La linealidad del camino se debe a la ausencia de distorsión en los mezcladores. Debido al nivel comparativamente más alto de señales y corrientes bajas para el propósito del circuito, no hay necesidad de blindar partes individuales del mismo, y dicha supresión de portadora se logra con una instalación completamente arbitraria. El compresor tiene tres salidas, lo que facilita experimentar con él. La primera salida será una señal comprimida lineal ns de un amplificador de micrófono. En el segundo - señal comprimida de baja frecuencia. Y en la tercera salida - señal comprimida SSB. Todo el dispositivo cabe en una carcasa de micrófono de mano de un transceptor portátil. El consumo de corriente de una fuente de 12 V es de unos 15 mA. En un momento utilicé este "micrófono" como controlador para un transmisor a receptor de banda única con una conversión. Agregué solo el segundo mezclador, Fig. 7, un controlador push-pull, cuyo circuito se proporciona en RD # 1-97 en la página 15, y un amplificador de potencia (RD # 2-97, página 3). Resultó ser una "cosa para dar" de tamaño pequeño pero poderosa. En el futuro, se planea experimentar con interruptores en mezcladores de accesorios de transceptores a receptores más complejos, así como a transceptores de conversión directa. La figura 9 muestra un diagrama de otro mezclador. Lo usé como mi primer mezclador para un transmisor con un conjunto de filtros de cuarzo 35 y es bueno porque no requiere una salida de punto medio de transformador.
Quiero señalar una vez más que los circuitos anteriores fueron probados por mí solo en las rutas de acondicionamiento de señales de los transmisores para bandas de aficionados de baja frecuencia. El uso de claves en las bandas superiores de KB se ve obstaculizado por mi falta de información sobre chips más rápidos. Estaré agradecido a los radioaficionados que proporcionaron tal información. En cuanto al uso de este circuito en los receptores, este es un tema para futuros experimentos, en mi opinión, es bastante posible usar tales mezcladores, por ejemplo, como detectores de SSB. Y las teclas de alta velocidad se pueden usar en los primeros mezcladores receptores. ¡Puedo imaginar qué rango dinámico tendrán cuando sean capaces de cambiar una señal de veinte voltios sin distorsión! Autor: S. Makarkin, RX3AKT; Publicación: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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