一个简单的中波频率合成器。方案、说明

一个简单的中波频率合成器。无线电电子电气工程百科全书

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在开发这款合成器时，作者试图在不牺牲技术特性的情况下尽可能简化其电路和设计。

所提出的合成器是在[1]中提出的一个有趣主题的开发过程中开发的。不幸的是，“黄金矿工”的活跃活动使得那里描述的合成器的制造对于广大无线电爱好者来说变得困难，并且当它被转移到DIP封装中的无金微电路时，设备的尺寸显着增加。另外，对于许多无线电爱好者，尤其是初学者和居住在远离工业中心的无线电爱好者来说，带有镀孔的双面印刷电路板的制造是一个难题。寻找低频率和“非圆形”频率的石英谐振器也不会让生活变得更容易。

正在考虑的合成器是根据经典方案构建的，采用无金封装的 CMOS 微电路上的锁相环 (PLL) 和广泛使用的 1 MHz 石英谐振器。

主要技术特点

频率范围，kHz ...... 1449 ... 1800
调谐步长，kHz .... 9
固定频率数量......40
频率设定精度，
赫兹，不差.......±5
温度漂移频率，^оС^-1....1,5 10^-6
电源电压，V......15...30
消耗电流，毫安....... 50
外形尺寸，mm ....... 90x70x25

合成器的框图如图 1 所示。 XNUMX. 压控振荡器 (VCO) 的工作频率与输出相同。该发生器的频率设置电路不包含电感器，并且发生器本身几乎完全位于一个微电路内，从而确保了拾音器的稳定性。

一个简单的中波频率合成器
图。 1

脉冲整形器 (PI) 具有开漏的单周期强大输出，允许电压高达 200 V。为了与负载实现最佳匹配，整形器能够调整输出脉冲的持续时间。

通过将 100 MHz 的晶体振荡器 (KG) 的频率除以 1 可以获得 10000 Hz 的示例性参考频率信号。该频率选择得如此之低，因为合成器的输出信号的频谱不可避免地包含由其值来自主输出频率。虽然这在通信设备中是可以容忍的，但对于广播发射机来说，在幅度检测期间产生音频信号的频谱分量的存在是不可接受的。因此，比较频率必须选择在音上或音下区域。在我们的例子中，采用了第二种选择，因为 100 Hz 很容易被接收器的后检测滤波器抑制，而不会降低接收到的语音和音乐信号的质量。

频率相位检测器 (PFD) 将 100 Hz 参考信号与相同频率（在捕获模式下）的信号进行比较，该信号是通过将 VCO 频率首先除以 9，然后使用可变分频系数分频器 (CVD) 除以 1610 获得的。 2000按照设定值输出频率。根据比较信号在频率和相位上的不匹配的符号，PFD 产生一个控制信号来增加或减少 VCO 频率。控制电压通过比例积分滤波器 (PIF) 馈送到 VCO，从而优化 PLL 环路的动态特性。

将 VCO 频率初步除以 9 有两个原因。首先，需要获得步长为9kHz的频率网格。其次，DPKD中使用的KA561IE15A芯片的最高工作频率为1,5 MHz。

米。 2（点击放大）

合成器的原理图如图2所示。 561、所采用的数字微电路均为中小集成度的CMOS结构。 K1561 和 KR2 系列微电路的工作频率高达 3 ... 3 MHz，电源电压为 15 ... XNUMX V。它们在动态模式下消耗的电流不超过几毫安。

KG是在DD1芯片上制作的。调谐电容器 C4 将生成频率设置为 1 MHz，精度不低于 1 ... 2 Hz。

为了获得频率为100Hz的示例性信号，来自KG输出的脉冲被馈送到二进制计数器DD4的输入C。这里使用的K561IE16芯片是一个14位二进制计数器。使用二极管 VD10000-VD5 和电阻器 R3 上的 7I 逻辑节点可以获得所需的分频系数 7。在计数过程中，当所有连接有二极管的计数器输出端出现高逻辑电平时，其输入端 R 的电平也将变高，这会将计数器设置为初始零状态，然后脉冲计数过程将进行。被重复。连接图中所示二极管时的分压系数等于K_д = 16+256+512+1024+8192= 10000.

VCO和FFD位于DD2 KR1561GG1芯片中。 VCO调谐范围频率的极值由电阻R1、R2、C1设定。频率由 IG 输入（微电路的引脚 9）处的电压调节。

选择上述元件的初始数据是1,449.1,8 MHz的合成器频率范围和VCO参数的扩展，其在微电路实例之间可以达到20%。因此，必须有至少 0,36 MHz 的调谐裕度。带着一些保留，我们假设 VCO 应在 1.2,2 MHz 范围内调谐。该范围的下限（IG 输入为零电压时）由电阻器 R2 设置，上限（控制电压等于电源电压时）由电阻器 R1 和 R2 的总电阻设置。 VCO 的操作由 INH 输入（引脚 5）处的低逻辑电平启用。

PFD 有两个输入 IC 和 IS（引脚 3 和 14）以及一个输出 Q1（引脚 13）。来自输出 Q1 的误差信号通过 PIF R4R3C2 馈送到 VCO IG 的控制输入。

PIF 是 PLL 环路中非常关键的部分。一般来说，该滤波器的计算相当复杂，需要自动控制理论的知识[2]。对于业余无线电实践，使用 MC14046B 微电路（KR1561GG1 的国外模拟）的参考材料中给出的关系进行计算，可以提供完全令人满意的特性：

其中 N 是 PLL 环路中工作频率的分频因子； F_最大和 f_分钟 - VCO调谐的边界频率； 3000 欧姆 - PFD 输出阻抗。

从VCO输出，工作频率信号被馈送到FI和9分频器。后者是在DD5 K561IE14芯片和K3.1LN561芯片的DD2元件上制作的。

四位向上/向下计数器 K561IE14 可以作为二进制（输入 B 为高电平）或十进制（输入 B 为低电平）运行。计数方向由输入 U 处的电平设置：高 - 增加，低 - 减少。计数脉冲提供给输入 C，计数器的状态根据其上升沿而变化。当 PI 输入为低电平时启用计数。

输入 S 允许您将输入 D1-D8 中的任何八位代码异步写入计数器触发器。由于计数器没有单独的初始设置输入，因此该功能由输入 D1-D8 处的低电平 S 输入执行（在增量计数模式下）。当累加数在向上计数模式下达到最大值（或在向下计数模式下达到最小值）时，进位输出变低。

在我们的例子中，计数器以十进制模式增加。当第十个脉冲到达时，来自传输输出的信号通过反相器 DD3.1 强制计数器清零。

信号从计数器的输出 4 传送至 DPKD - 芯片 DD6 KA561IE15A。具有计数脉冲输入C，1个控制输入K2、K3、K1、L，8000个用于设置分频系数的3-21327输入，1个输出。除法系数的范围是8000-16659，有多种设置方法。合成器使用最简单、最方便的方式 - 通过应用于输入 XNUMX-XNUMX 的二进制十进制代码来设置系数。但在本例中，其最大可能值为 XNUMX。

要使用此方法，输入 K1 和 L 必须设置为不同的逻辑电平（低和高或高和低），并且输入 K3 必须设置为低。输入 K2 用于将计数器设置为初始状态，在三个计数脉冲周期内，该输入处于低电平。当电平为高电平时，计数器工作在分频模式。

使用开关 SA1 和 SA8000 设置输入 1-2 所需的电平。它们连接到公共导线的触点对应于微电路相应输入处的低电平，它们的自由触点对应于高电平（它们由电阻器R8-R15支持）。

FI 允许您设置输出脉冲的持续时间，这对于连接到合成器的负载来说是最佳的，例如，没有中间放大器的输出电路（如在发射器中，其电路在[3]中给出）。 FI由逻辑反相器DD3.2-DD3.6、二极管VD2、微调电阻R6、晶体管VT1-VT3组成。晶体管VT1和VT2上的射极跟随器减少了场效应晶体管VT3栅极电容充放电的时间，从而提高了其开通和关断的速度。元件DD3.3-DD3.6的输入电容的充电通过VD2二极管的低动态电阻快速发生，并且通过调谐电阻器R6放电相对缓慢。放电的持续时间以及因此产生的脉冲的持续时间取决于电阻器R6的输入电阻。

关于合成器的设计与调整

合成器是在 1,5 毫米厚的单面印刷电路板上制作的（图 3）。

一个简单的中波频率合成器
图。 3

它是通过将激光打印机打印输出的导体图案热转印到箔表面上而制成的。板上用于连接开关的电线的安装孔的数量与图中线束的电线数量相匹配。建议在这些孔以及用于电源线和负载线的孔中安装安装销。晶体管 VT3 和稳压器 DA1 位于共用散热器上（不要忘记用 KPT-8 导热膏润滑它们的底座），散热器由铝片制成，如图 4 所示。 3、晶体管VTXNUMX必须通过绝缘垫片安装在散热器上。散热器的长臂用线夹固定在板上。

一个简单的中波频率合成器
图。 4

固定电阻 - MLT 或类似电阻。微调电阻R6 - SP3-38a。电容器 C2（例如，可以是 K73-24）必须采用有机电介质。电容器C4——微调器KT4-24。电容器 C1、C3、C7-C10 - 任何尺寸合适的陶瓷电容器。氧化物电容器的尺寸和额定电压也是任何合适的。

一个简单的中波频率合成器
图。 5

KA561IE15A微电路可以用564IE15代替，但不幸的是，它更昂贵，因为它含有金。如图所示的合成器中安装的就是这种微电路。 5. K561LE7可以代替K561LA5，无需更改电路和板卡即可工作。晶体管VT1、VT2——任何适当结构的低功率硅。

开关SA1和SA2 - P2G-3，分别为4P4N和10P4N，或任何其他饼干，适合位置和方向的数量。石英谐振器 - RG-06 或 RK170。

该合成器由已知的良好元件精确组装而成，不需要调整，只需用微调电容器C4设置石英振荡器的频率，精度为±2 Hz。它由DD11芯片的引脚1控制。调谐电阻R6用于在天线等效上实现最大不失真载波信号。

PS 在带有功率放大器的发射机中，合成器板必须良好屏蔽，以防止对 VCO 的干扰，从而导致 PLL 故障。

文学

Komarov S. 中波广播频率合成器。 - 广播，2012 年，第 9 期，第 19 页23-10；第 21 页，第 23 页。 XNUMX-XNUMX。
Horowitz P.，Hill W. 电路艺术。每。来自英语。编辑。 M.V.加尔佩里纳。 - M.：Mir，1993 年。共 3 卷（第 4 版、修订版和附加版）。
Komarov S. 低功率广播中波 AM 发射机。 - cqf.su/technics5-1.html。

作者：E. Golomazov、M. Doutaliev、B. Kanaev

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