Dvostruki balansirani mikser SA612A. Referentni podaci

Dvostruki balansirani mikser SA612A

Aktivni dvostruko balansirani frekvencijski mikser grupe SA612A (od Philips Semiconductors) dizajniran je za upotrebu u radio prijemnim uređajima koji rade u frekvencijskom opsegu do 500 MHz. Osim samog miksera, mikrokolo sadrži ugrađeni lokalni oscilator i krugove za stabilizaciju napona.

Osnova miksera je balansirano (diferencijalno) pojačalo, koje daje izlazni signal koji je proporcionalan samo razlici signala na ulazima i ne ovisi o njihovim apsolutnim vrijednostima, fluktuacijama napona napajanja ili promjenama temperature okoline. .

Uređaj je smešten u plastično kućište dve opcije dizajna: DIP8 (SA612AN) - za tradicionalnu instalaciju (Sl. 1); S08 (SA612AD) - za površinu (sl. 2).

Blok dijagram balansiranog miksera SA612A prikazan je na Sl. 3. Pinout uređaja: pinovi 1 i 2 - diferencijalni ulaz balansiranog pojačala; pin 3 - zajednički, negativni pin napajanja; pinovi 4 i 5 - diferencijalni izlaz miksera; pinovi 6 i 7 - pinovi za povezivanje eksternih lokalnih oscilatora: pin 8 - pozitivni pin napajanja.

Kao što se vidi iz dijagrama, uređaj ima dva balansirana ulaza i izlaza (otuda i karakteristika - dvostruki). Ova struktura pruža široke mogućnosti za konstruisanje ulaznih i izlaznih kola miksera (vidi dole). Konkretno, upotreba balansiranog miksera omogućava vam da se riješite nusproizvoda konverzije u izlaznom signalu.

Basic tehničke specifikacije kod Tokr. av = 25 °C i napon napajanja 6 V

Napon napajanja, V......4.5...8
Potrošnja struje, mA, maksimalna vrijednost......3
tipična vrijednost......2.4
Maksimalna frekvencija ulaznog signala, MHz......500
Maksimalna frekvencija ugrađenog lokalnog oscilatora, MHz......200
Broj šuma, dB (tipična vrijednost), na frekvenciji ulaznog signala od 45 MHz......5
Koeficijent konverzije, dB, na frekvenciji ulaznog signala od 45 MHz, minimalna vrijednost......14
tipična vrijednost......17
Presek za intermodulaciju trećeg reda IIRZ*. dBm (tipično), sa ulaznom snagom -45 dBm.....-13
Ulazna impedansa balansiranih ulaza, kOhm (minimalna vrijednost)......1.5
Izlazna impedansa, kOhm (tipična vrijednost).........1.5
Ulazni kapacitet, pF......3
Radni opseg temperature okoline, °C. -40...+85

* Ovo je ime dato tački uslovnog preseka na grafu prave linije koja karakteriše snagu intermodulacione distorzije trećeg reda sa nastavkom linearnih dinamičkih karakteristika miksera. Ovaj parametar vam omogućava da procenite dinamički opseg miksera koristeći intermodulaciju trećeg reda.

Navedeni visokofrekventni parametri miksera izmereni su na ispitnom stolu, čiji je dijagram prikazan na Sl. 4. Zapravo se može smatrati tipičnim sklopnim krugom.

Ovisno o specifičnoj primjeni čipa, ulazni signal se može primijeniti na različite načine. Na sl. 5, a i b prikazuju rezonantne verzije ulaznog kola, a na sl. 5,v - širokopojasni (u ovom slučaju, neiskorišteni pin mora biti "uzemljen" za naizmjeničnu struju sa kondenzatorom kapaciteta 0,001...0,1 μF, ovisno o radnoj frekvenciji).

Izlazni signali miksera (na pinovima 4 i 5) imaju suprotne faze. Opterećenje se može uključiti i između faza (slika 6,a) i jednofazno (slika 6,b). Proizvođač dozvoljava da neiskorišteni izlaz ostane slobodan; ipak, bolje je i njega “uzemljiti” preko naizmjenične struje kroz kondenzator.

Kao element za podešavanje frekvencije ugrađenog lokalnog oscilatora, možete koristiti ili LC kolo (slika 7,a) ili kvarcni rezonator (sl. 7,6), koji radi na osnovnoj frekvenciji ili harmonicima. Uparen sa harmonijskim rezonatorom, potrebno je koristiti dodatno LC kolo koje je podešeno na frekvenciju odgovarajućeg harmonika (L1C2C3, sl. 7c). Ocene eksternih elemenata određuju se iz istih razmatranja kao i za konvencionalni lokalni oscilator na bipolarnom tranzistoru. Pin 6 mikrokola je povezan sa bazom unutrašnjeg tranzistora (VT1 na slici 7a).

Mikser može da radi i sa eksternim lokalnim oscilatorom (slika 7d). Amplituda ulaznog napona na pinu 6 miksera treba da bude unutar 200...300 mV.

Ako je potrebno, signal lokalnog oscilatora se može dovesti do eksternog pojačala preko kondenzatora za sprezanje C5 (slika 7a) malog kapaciteta. Amplituda oscilovanja lokalnog oscilatora bit će veća ako se pin 7 miksera šantira otpornikom (R1) otpora od 1...10 kOhm.

Na sl. Na slikama 8 i 9 prikazane su temperaturne zavisnosti figure šuma Ksh mešalice pri različitim vrednostima napona napajanja i ulazne snage koje odgovaraju „tački preseka intermodulacione distorzije trećeg reda” Pvx. od redom, i na sl. 10 - zavisnost istog parametra Rvh. od napona napajanja.

Književnost

Golovin O. V., Kubitsky A. A. Elektronska pojačala. - M.: Radio Isvyae, 1983, str. 87.
Polyakov V. T. O stvarnoj selektivnosti HF prijemnika. - Radio, 1981, br. 3, str. 18-21; br. 4, str. 21,22.
Red E.T. Krug radio prijemnika. - M.: Mir, 1989, str. 8.
SA612A. Dvostruko balansirani mikser i oscilator Tehnički list. -

može se koristiti u stazi pojačala visoke ili srednje frekvencije radio prijemnika. Koeficijent prijenosa pojačala ovisi o načinu rada kaskade na tranzistoru VT1, što vam omogućava da uđete u AGC s dubinom podešavanja do 40 dB.

Radio prijemnik (slika 39.9) može primati signale od amaterskih radio stanica u opsegu od 14 MHz (ili 21 MHz pri zamjeni kola). sastoji se od ulaznog pretpojačala na bazi tranzistora VT1 i dva miksera sa podesivim (DA1) i kvarcnim (DA2) lokalnim oscilatorima. Izlazni signal sa frekvencijom od 465 kHz se zatim dovodi do AM/ i (nije prikazano na dijagramu).

Induktori radio prijemnika su napravljeni na okvirima prečnika 6-7 mm sa jezgrima za podešavanje od ferita i sadrže: L2, L4-L9 - 18 zavoja žice prečnika 0,3-0,4 mm zavoj do okreta; LI, L3, L10 - 6 zavoja iste žice, namotane na vrh odgovarajućih zavojnica; L11 - 80 zavoja žice prečnika 0,15 mm u rinfuzi. Zavojnice se izrađuju bez sita. Kada koristite ekrane, broj okreta treba povećati za 30-40%.

Rice. 39*17. Tipično uključivanje mikrokola SA612A

Rice. 39.18. Opcije za implementaciju ulaznih kola balansiranog miksera na SA612A čipu

Rice. 39.19. Opcije za izlazne krugove balansiranog miksera na mikrokrugu SA612A,

Rice. 39.20. Opcije za implementaciju kola lokalnog oscilatora balansiranog miksera na mikrokolo SA612A

Tipična veza mikrokola prikazana je na Sl. 39.17. Opcije za povezivanje ulaznih, izlaznih kola i kola lokalnog oscilatora prikazane su na Sl. 39.18-39.20. Parametri induktora, sl. 39,17: L1 - 0,2-0,283 µH;

Rice. 39.21. na ΝΕ612 čipu

L2 - 0,5-1,3 µH; L3 - 5,5 µH,

L4 - 1,5-44 µH.

Pomoću mikrokola ΝΕ612 može se napraviti jednostavan, sl. 39.21. Međusobno povezani oscilatorni krugovi L1C5, L2C6 moraju biti podešeni na frekvenciju drugog harmonika ulaznog signala.

Za CB radio stanice koje rade na frekvencijskoj mreži obično se koriste digitalni sintisajzeri. S obzirom da se prilikom prijema signala koristi automatsko podešavanje frekvencije kanala, možete sastaviti jednostavan analogni sintetizator frekvencije koji se može glatko podešavati u cijelom rasponu.

Rice. 39.22. sintisajzer frekvencije baziran na SA612A čipu

Frekvencijski modulirani “analogni” sintisajzer prikazan na Sl. 39.22, povoljno se odlikuje povećanom stabilnošću frekvencije generiranog signala, što je posljedica upotrebe visokofrekventnog kvarcnog rezonatora na frekvenciji od 24 MHz. Glatko podešavanje se vrši u frekvencijskom opsegu 27,0-27,3 MHz. sa elektronskim podešavanjem radi u frekvencijskom opsegu 3,0-3,3 MHz.

L1 sadrži 20 zavoja; L2 - 9; L3 - 2; L4 - 8; L5 - 3 (odskok); L6 35 zavoja PEV-1 žice 0,23 mm, namotaj zavoj do zavoj. Zavojnice L2 i L3, kao i L4 i L5, nalaze se na zajedničkim okvirima.

Rice. 39.23. Fragment putanje prijema na SA612A čipu

Put radio prijema (do kola) na SA612A čipu je napravljen od kvarca

stabilizacija frekvencije, sl. 39.23. Signal srednje frekvencije je izolovan piezokeramičkim filterom na 10,7 MHz. Ulazni krug L1C2 je postavljen na frekvenciju 27.14 MHz.

Shustov M. A., Circuitry. 500 uređaja na analognim čipovima. - Sankt Peterburg: Nauka i tehnologija, 2013. -352 str.

Svaki radio prijemnik sadrži pretvarače signala iz HF u IF i IF u NF (može postojati nekoliko međufrekvencija). U PPP postoji samo jedan takav pretvarač, iz HF direktno u NF. Oni se zovu mikseri i nalaze se odmah iza antene i DFT-a, ili dalje - nakon UHF, IF, čime se "povezuju" glavne komponente prijemnika sa GPA, OG. Dakle, parametri cijelog prijemnika u velikoj mjeri zavise od efikasnosti i kvaliteta konverzije signala. Postoje dvije glavne vrste miksera - pasivni i aktivni. Prvi imaju koeficijent prijenosa manji od 1, a drugi daju pojačanje signala veće od jedinice, međutim, da bi se održao dinamički raspon, pojačanje nije veliko, obično ne više od 10 puta veće od napona.

Svaki mikser, posebno onaj prvi, pored koeficijenta prenosa, mora imati i nizak nivo buke (da bi se povećala osetljivost). Jednako važan pokazatelj je i sposobnost potiskivanja moćnih signala izvan opsega, što može rezultirati direktnom detekcijom i "začepljenjem" glavnog signala.

Mikseri aktivnog tipa neće se razmatrati u ovom članku, jer Ovo je zasebna nezavisna tema. Članak je posvećen pasivnim mikserima napravljenim na pasivnim elementima - poluvodičkim diodama, jer se najčešće koriste u različitim radioamaterskim dizajnom. Pasivni mikserski krugovi zasnovani na efektu polja, uključujući tranzistore velike snage, koji rade u ključnim režimima, kao i krugovi miksera na elektronskim prekidačima, takođe su postali široko rasprostranjeni. razne vrste multipleksori/demultiplekseri). Međutim, ovo je također tema za poseban članak.

Prije svega, uravnoteženi mikseri različite vrste, predstavljaju simetrična kola, u kojem se miješaju dva signala (ulazni RF i lokalni oscilator). Dvostruko balansirani mikseri se široko koriste u krugovima radio prijemnika. Oni su balansirani ne samo u odnosu na oscilacije lokalnog oscilatora, već iu odnosu na ulazni signal. Ovaj tip miksera prigušuje i lokalni oscilator i ulazne signale na izlazu. Naravno, izlaz takođe proizvodi niži nivo nusproizvoda konverzije u poređenju sa konvencionalnim balansiranim mikserima.

Na VF frekvencijama radio amaterskih bendova(do 30 MHz), obične visokofrekventne silikonske diode, na primjer, tipovi KD503, KD509, KD514, KD521, KD522 i germanij tipa GD508, također imaju prilično dobra svojstva konverzije.

U dvostruko balansiranim mikserima preporučljivo je koristiti Schottky diode (na primjer, tip KD922). Prilično česta greška je smatrati silikonske diode KD514 Schottky diodama. Ovo nisu Schottky diode, ali su im po nekim karakteristikama prilično bliske. Ponekad se ova greška javlja u staroj referentnoj literaturi, jer... Prema tehnologiji, dioda sa kontaktom METAL-POLUPROVODNIK ranije se zvala dioda sa Schottkyjevom strukturom (prema autoru ove tehnologije). Njegova proizvodna tehnologija je križ između konvencionalne diode s pn spojem i diode sa Schottky barijerom. Prema fizici (ne tehnologiji!), prednji napon silicijumskih Šotkijevih dioda je primetno niži od onog kod konvencionalnih silicijumskih dioda (koristeći bilo koju drugu tehnologiju). Osim toga, postoji veliki omjer otpora unazad i naprijed i beznačajna kapacitivnost pri nultom prednaponu. Schottky diode imaju vrlo kratko vrijeme prebacivanja, što proširuje frekvencijski raspon njihove primjene (do nekoliko stotina GHz).

Upotreba silikonskih, impulsnih, epitaksijalno-planarnih, brzih dioda s kratkim obnavljanjem KD514 (tako ih je ispravno zvati!) u brzim prekidačima, koji uključuju prstenaste diodne miksere, povećava osjetljivost smanjenjem šumova i , tako, može povećati pojačanje IF putanje (i na kraju osjetljivost). Ponekad u praksi, instaliranje KD514 ima primjetan, zvučni učinak, bez odabira dioda, što se ne može reći za KD503 i druge vrste dioda.

Količina gubitka u diodnom mikseru je obično 6-10 dB. Ovo nije mnogo, ali većina dizajnera želi imati manje gubitke. Ovo ukazuje na potrebu korištenja aktivnog miksera u krugu prijemnika. Ali dinamički opseg (DR) prijemnika sa pasivnim mikserom je često veći od onog kod prijemnika sa aktivnim mikserom. Osim toga, DD je potreban kada je radio prijemnik namijenjen za rad s moćnim susjednim radio stanicama, ili u uvjetima radio-amaterskih takmičenja, kada su u općoj vazdušnoj deponiji slabe stanice u blizini moćnih susjeda. IN normalnim uslovima ovo se skoro nikada ne dešava. Dakle, veličina dinamičkog opsega prijemnika ne bi trebalo da nas posebno brine.

Ako je mikser prva faza prijemnika, a to se događa prilično često, onda sve glavne karakteristike prijemnika praktički ovise o kvaliteti miksera. Važan je nivo sopstvene buke miksera. Što je manji, to postaje veća osetljivost prijemnika. Iz navedenog postaje jasno da među diodama treba dati prednost onima s najmanjim direktnim unutrašnjim p-n otpor tranzicija. Što je manji, to se manje šuma stvara u diodi pri istoj struji kroz diodu. Treba imati na umu da faza koja prati mikser takođe mora imati nisku cifru buke. Ovo je veoma važno da bi se shvatile prednosti pasivnog miksera.

Na slici 1 prikazana su kola jednostavnog balansiranog miksera i prstenastog (dvostruko balansiranog) miksera napravljenog pomoću dioda.

Ovi mikseri koriste balun transformatore T1 i T2, namotane na prstenaste feritne jezgre sa uvrtanjem od tri žice.

Da biste postigli maksimalnu osjetljivost pri postavljanju miksera, morate odabrati napon lokalnog oscilatora. Nedovoljan napon smanjuje koeficijent prijenosa i povećava ulazni otpor, a prevelik napon povećava buku samog miksera. U oba slučaja, osjetljivost se smanjuje. Optimalni napon se kreće od djelića volta do 1-1,5 V (vrijednost amplitude) i ovisi o vrsti diode.

U mikserima sa back-to-back diodama (VPD), napon se dovodi istovremeno preko zavojnice sprege - signal iz ulaznog kola i napon lokalnog oscilatora (slika 2).

Napon lokalnog oscilatora je znatno veći od napona signala. Za normalan rad takvog miksera koji koristi silikonske diode, napon lokalnog oscilatora trebao bi biti 0,6-0,7 V (vrijednost amplitude). Jedna od dioda se otvara na vrhovima pozitivnih poluvalova signala lokalnog oscilatora, a druga - na vrhovima negativnih. Kao rezultat toga, otpor paralelno spojenih dioda smanjuje se dva puta tokom perioda heterodinskog napona. Otuda takve prednosti ovog miksera kao što je odsustvo DC(mikser ne detektuje ni signal ni napon lokalnog oscilatora). A frekvencija lokalnog oscilatora je odabrana da bude polovina frekvencije signala, što poboljšava stabilnost frekvencije i značajno smanjuje interferenciju lokalnog oscilatora na ulazna kola miksera, jer Emisija njegovog signala je 30-60 dB niža (pola frekvencije signala) nego kod konvencionalnih miksera.

U VPD mikseru je najbolje koristiti silikonske diode s graničnim naponom od oko 0,5 V - one pružaju nešto veću otpornost na buku od germanijevih dioda. U svakom slučaju, potrebno je odabrati optimalni napon lokalnog oscilatora za maksimalni koeficijent prijenosa. Općenito, sve vrste diodnih miksera zahtijevaju pažljiv odabir GPA napona kako bi se dobili najbolji parametri miksera.

Za više informacija o radu miksera, preporučujemo vam da pogledate radove V.T. Polyakova, G. Tyapicheva, veze na koje su navedene na kraju članka.

Sumirajući gore navedeno, treba napomenuti da je u gornjim krugovima diodnih miksera potrebno (osim pravi izbor tip diode) i simetrija (identične karakteristike) samih dioda, ili njihovih krakova (u prstenastim krugovima), i simetrija dizajna. Dakle, za normalan rad dioda u krugovima miksera možemo govoriti o potrebi njihovog pravilnog odabira i ugradnje na štampana ploča(o dizajnu ugradnje slavina na diode bit će riječi na kraju članka).

Bez odabira dioda teško je osigurati potrebnu simetriju mosta, posebno u onim kolima gdje nisu predviđeni balansni elementi, kao što je to u kolima na sl. 1 i 2. Potrebna simetrija heterodinskog napona postiže se činjenicom da je zavojnica spojnice (ili širokopojasni transformator) istovremeno namotana sa dvije druge uvrnute žice i postavljena na feritni prsten striktno simetrično. Nepoštivanje ovog jednostavnog pravila dovodi do toga da neki radio-amateri instaliraju moderni tipovi diode se ne biraju prilikom inicijalnog otklanjanja grešaka u dizajnu miksera, s obzirom da asimetrija preostalih elemenata domaće izrade smanjuje dobit od njihovog odabira na nulu. Naravno, razlozi za asimetriju mogu biti povezani ne samo sa samim transformatorima, tako da se ne treba nedvosmisleno preporučiti žuriti da ih prepravite.

Prilikom odabira dioda za mikser na temelju referentnih materijala, treba imati na umu da njihovi kapaciteti trebaju biti isti (i što manji) pri istom naponu. Preporučljivo je odabrati minimalno vrijeme prebacivanja (oporavka). V.T.Polyakov, RA3AAE u svojim radovima ukazuje da prednost treba dati diodama sa nižim kapacitetom (ne više od 1...3 pF) i najkraćim vremenom oporavka obrnutog otpora (ne više od 10...30 ns). Ovi podaci se mogu naći u referentnim knjigama. Prilikom rada na VHF zahtjevi se još više povećavaju.

U mnogim slučajevima, optimalan izbor može biti korištenje gotovih diodnih mikrosklopova sa odabranim karakteristikama. Na primjer, često preporučene KDS523A, B ili diode odabrane za sklop (KDS523VR). Međutim, u određenom broju slučajeva potrebno je ove sklopove provjeriti barem na najjednostavniji način, jer dopušteno širenje u njima može doseći 10% i to može negativno utjecati na rad miješalica i zahtijevaće dodavanje balansnih otpornika i/ ili kondenzatori u krug miksera, što je općenito beskorisno, jer povećava gubitke u miješalici. A to je uvijek nepoželjno.

Odabir dioda na temelju direktnog otpora, koji je nedavno postao široko rasprostranjen, ne čini se toliko relevantnim, jer će nesavršeni transformator (kao što je gore spomenuto) i dalje unijeti neravnotežu u krakove mosta. Naravno, ako ste sigurni u potpunu simetriju namotaja i njihovu jednakost ukupnih (složenih) otpora, tada pomoću konvencionalnog digitalnog multimetra (u načinu "testiranja") možete odbaciti diode s velikim odstupanjima u direktnim otporima. Postoji drugi razlog, još značajniji. Stvar je u tome da jednakost direktnih otpora samo znači da će uz istu amplitudu lokalnog oscilatora ista struja teći kroz diodu. Ali to je važno za visoke napone iz GPA, ali za ulazne signale, čija je amplituda mnogo manja i leži na nivou mikrovolta, najvažnije su iste I-V karakteristike dioda upravo u području niskih napona, tj. na samom početku strujno-naponske karakteristike, a ne u području visokih napona.

Nažalost, domaće diode, čak i iz iste serije, da ne govorimo samo o istom tipu, imaju vrlo veliki raspon parametara, pa je jednostavan odabir po otporu (naponu naprijed) u jednoj tački strujno-naponske karakteristike neefikasan. Objašnjenje zašto takav odabir nije efikasan dat je na donjoj slici. Zapravo, širenje strujno-naponskih karakteristika dioda može biti prilično veliko, ali slučajno će na mjestu mjerenja unutarnji otpor dioda biti isti s dovoljno visokom preciznošću. U stvari, to je često moguće. Međutim, ovo je samo privid identiteta strujno-naponskih karakteristika dioda. Odabir pomoću 2 boda je precizniji. Ali takav odabir je također samo provjera podudarnosti statičkih karakteristika, a ne dinamičkih.

Stoga se često preporučuje korištenje uvezenih - isti 1N4148 (analogno KD522). Imaju znatno manji raspon, što garantuje dobar posao mikser čak i bez selekcije. Iako napravite izbor u jednoj tački strujno-naponske karakteristike digitalni multimetar(u načinu biranja) je vrlo jednostavno. Treba napomenuti da se u ovom krugu za odabir (i u drugim!) diode moraju spojiti pomoću aligatorskih kopči ili sličnog, ali ni u kojem slučaju lemljenjem. Čak i nakon spajanja stezaljkama, morate pričekati neko vrijeme - zagrijavanje dioda ručno mijenja rezultate mjerenja (da ne spominjemo lemljenje). I treba da dođu na sobnu temperaturu...

Diode možete odabrati na osnovu "direktnog napona" sklapanjem najjednostavnija šema: iz stabilnog izvora s naponom od najmanje 10 V kroz otpornik, postavljena je struja naprijed kroz diodu (na primjer, 1 mA). I mjere pad napona bilo kojim voltmetrom sa visokom ulaznom impedancijom (cijev, tip VK7-9, ili bilo koji digitalni, što je bolje). Odaberite diode koje imaju najbliže izmjerene vrijednosti napona. Možete provjeriti dvije točke, na primjer, postavljanjem struje od 1 mA i 0,1 mA.

Uobičajena tehnika se preporučuje za odabir dioda za prstenasto balansirani mikser i opisana je B. Stepanov, RU3AX. Koristi se za poređenje strujno-naponskih karakteristika dioda u smjeru naprijed. Budući da je poluvodička dioda nelinearni element, direktno mjerenje njenog otpora naprijed pomoću ommetra ne dozvoljava takvo poređenje. To se mora učiniti na nekoliko (najmanje dvije) tačke strujno-naponske karakteristike dioda, mjerenje pada napona na diodi pri fiksnim vrijednostima struje naprijed. Dijagram najjednostavnijeg uređaja koji vam omogućuje odabir dioda prikazan je na slici.

Za odabir dioda nisu važne točne vrijednosti stabilizirane struje - sve diode će se uspoređivati na istim vrijednostima struje. Potrebno je samo da se ove vrijednosti razlikuju za desetak puta... Dati su detalji o montaži i radu ovog uređaja .

Postoje i ozbiljniji pristupi odabiru dioda za miksere. Iskusni radio amateri su ponekad skeptični prema gore navedenim metodama i ne preporučuju odabir dioda za mikser s prednjom strujom, vjerujući da takav odabir daje malo koristi, posebno za visoko dinamičan mikser.

Na primjer, razvijajući ideju mjerenja pada napona pomoću stabiliziranih struja (u suštini upoređivanje strujno-naponskih karakteristika), predlaže se napajanje izmjeničnim naponom od 12...24 V kroz otpornik koji određuje struju. na antiparalelne diode. Zatim, nakon RC filtera, napon se mjeri multimetrom. Parovi se biraju prema minimalnom širenju napona pri različitim strujama (što je niži napon i manji raspon, to su parovi bolji, komplementarniji).

Ocjenjujući ovu metodu, nameće se zaključak da je frekvencija AC napon mora odgovarati radnoj frekvenciji, tj. HF.

Ova šema i metodologija selekcije su testirani V. Lifarem, RW3DKB, prilikom razvoja svog primopredajnika za direktnu konverziju i pokazao vrlo dobre rezultate. Funkcionalni dijagram za odabir dioda prikazan je na slici 6.

Par dioda spojenih u back-to-back paralelnom modu je spojen na izlaz GSS-a (od 0 do 1 V na frekvenciji od nekoliko MHz) preko otpornika. Drugi kraj je povezan sa zemljom preko mikroampermetra od 30-50 µA sa SREDNJOM TAČKOM. Postepeno povećavajući napon na izlazu generatora do maksimuma, promatrajte odstupanje indikatorske igle od nule.

Dakle, pri odabiru para dioda, struja razlike se određuje na pokazivaču s nulom u sredini. Naravno, idealno je da odstupanje igle ne bude ni „plus ni minus“. Odstupanje od 1 µA se smatra prihvatljivim, iako je, uz određenu upornost, moguće pronaći savršeno podudarne parove, četvorke, pa čak i osmice.

Naravno, na ovaj način „ubijaju barem dvije muhe jednim udarcem“. Ovdje uočavamo STVARNU podudarnost parametara dioda na RADNOJ frekvenciji i na radnim naponima. Istovremeno se uzima u obzir jednakost propusnih kapaciteta dioda. Ovo je jedini način odabira dioda za visokodinamične miksere.

I drugo, kod ovakvog odabira ne može biti govora ni o kakvom curenju signala ili direktnoj detekciji, jer most napravljen od savršeno usklađenih dioda je savršeno simetričan u SVIM svojim parametrima.

Autor upozorava da je postupak izbora dugotrajan. Osim toga, diode odabrane samo direktnim otporom (kontinuitetom) dale su jednostavno loš rezultat u stvarnom dizajnu TPP-a, što se ne može porediti sa gore opisanom i preporučenom metodom odabira, posebno na VF. U nedostatku GSS-a, ulogu izvora signala može obavljati GFO proizveden od strane radio-amatera za korištenje u istom dizajnu. Trebao bi uključivati regulator razine izlaznog signala, čiju ulogu lako može odigrati potenciometar niske impedancije.

Do sada smo govorili o odabiru dioda za rad u mikserima sa stanovišta simetrije, određene ujednačenošću (sličnošću, jednakošću) njihovih parametara. Ali čak i jedna dioda (kao i bilo koji drugi aktivni i pasivni elementi koji se koriste u krugu prijemnika ili primopredajnika) može aktivno stvarati buku.

Problem buke u elementima kola oduvijek je bio vrlo relevantan i svi programeri hardvera, kako profesionalci tako i amateri, moraju ga riješiti. Profesionalcima je lakše, jer... naoružani su posebnom mjernom opremom. Radio amateri moraju da se riješe jedni drugih na svoj način. Ali svaki normalni amaterski dizajner ima priliku koristiti jednostavne niskofrekventne voltmetre za takve svrhe, koji se mogu koristiti za mjerenje razine buke na zvučniku (neka vrsta izlaznih mjerača). U teoriji, potreban vam je RMS voltmetar, ali u principu, bilo koji će odgovarati. Ovo, naravno, nije precizan uređaj, ali budući da se vaše vlastite uši koriste paralelno, "rade" na istoj skali "više-manje", buka se prilično dobro određuje.

Korištena metodologija je, nadam se, sasvim jasna iz članka. , samo se umjesto cijelog radio prijemnika u mjerenju koristi njegov dio - osjetljiva ultrazvučna sirena niske razine šuma. V.T. Polyakov je svojevremeno pisao o tome, predlažući da se procijeni šum diode spajanjem preko razdjelnog kondenzatora kapaciteta nekoliko mikrofarada na ulaz osjetljive ultrazvučne frekvencijske jedinice, koja se može koristiti kao niskofrekventno pojačalo već sastavljeno. za JPP. Dioda je bila isporučena sa prednagibom i obrnuto. Dobra dioda ne bi trebala značajno povećati šum na izlazu ultrazvučnog pojačala pri strujama naprijed do nekoliko miliampera i obrnutom prednaponu do nekoliko volti. Prema podacima iz svih navedenih parametara, najbolje su se pokazale diode tipa KD514. Nekoliko drugih tipova dioda je upoređeno u heterodinskom prijemniku sa balansiranim mikserom na 20 MHz. Dobijene su sljedeće vrijednosti šumne figure cijelog prijemnika (bez RF kontrole frekvencije): KD503A - 32, D311 - 37, GD507A - 50, D9 - 200, D18 - 265. Posljednja od navedenih dioda treba jasno ne koristiti.

V.N. Lifar, RW3DKB, Spojio sam diodu na ulaz svoje ultrazvučne sonde (krug pojačala koji koristi moderne diskretne elemente može se preuzeti iz članka

) katoda prema zemlji. Prednapon je primijenjen na anodu kroz potenciometar od 10 kOhm, a promjena nivoa buke sa i bez prednapona je upoređena na izlazu. Pomak se može mijenjati potenciometrom. Naravno, na izlazu ultrazvučne sonde je bio i osciloskop da se vidi šta se dešava sa šumom. Razlika je vidljiva. Pošto je buka niskofrekventna, možete koristiti zvučnu karticu računara tako što ćete instalirati odgovarajući program na računar, uzimajući ga sa interneta.

Promjenom količine struje koja teče kroz diodu, određuje se minimalni šum diode. Treba imati na umu da pri vrlo malim strujama diode stvaraju još više buke, jer njihov unutrašnji otpor je takođe veoma visok. A to je nepoželjno, jer formula napona buke uključuje vrijednost otpora.

Kako se struja povećava, nivo šuma diode prvo opada, zatim prolazi kroz optimalno korito, a zatim ponovo počinje rasti (sa povećanjem struje naprijed kroz diodu). Zbog toga je za diodne miksere toliko važno pravilno postaviti amplitudu pobude tako da maksimalna struja kroz diodu pada u ovu dolinu kako bi se osigurao minimalni unutarnji šum diodnog miksera. U ovom slučaju, ispada da je minimalni minimum za dati tip diode i više se ne može smanjiti. Osim ako ga zamijenite manje bučnim diodama drugog tipa.

Položaj dioda na ploči mora biti striktno simetričan u odnosu na okolne elemente i ekrane. Ovaj dizajn obezbeđuje potrebno balansiranje na strani lokalnog oscilatora bez ugradnje dodatnih elemenata. Općenito, do štampana ploča Mikseru treba pristupiti na najozbiljniji način. Instalaciju treba izvoditi što je moguće simetričnije, čak i na štetu dimenzija. Ne treba se zanositi mikrominijaturizacijom krugova miksera, jer... Istovremeno, parazitski kapaciteti instalacije značajno se povećavaju. Na primjer, u verziji TPP V. Lifarya, RW3DKB, mikser diode, međusobno povezane, postavljene su „naslagane“ jedna iznad druge horizontalno, tj. ležali su na dasci, a ne stajali jedno pored drugog, a njihove igle su bile ubačene u JEDNU rupu na ploči. Naravno, rupa na ploči je bila nešto veća od debljine jednog diodnog vodiča. Iako je vjerovatno prihvatljivo postaviti ih odvojeno. Međutim, mogu se pojaviti neobračunati otpori i kapaciteti montaže, tako da rizik nije opravdan.

Zbog svoje jednostavnosti, visoke osjetljivosti i selektivnosti, te dobre pouzdanosti, prijemnici i primopredajnici s direktnom konverzijom popularni su među radio-amaterima. Ali nije uvijek slučaj da uređaj, čak i onaj napravljen prema dobro razvijenom dizajnu, implementira mogućnosti i parametre koji su mu u početku svojstveni.

Kao rezultat dugogodišnjeg rada autora ovog članka ove grupe komunikacione opreme, pokazalo se da niskofrekventne jedinice (uglavnom niskofrekventna pojačala) ostaju u funkciji kada se napon napajanja smanji na 2...6 V (na nominalnom naponu 9...12 V). Istovremeno, njihov dobitak se, po pravilu, smanjuje.

Glavni razlog za nezadovoljavajuće performanse prijemnika i primopredajnika s direktnom konverzijom je neoptimalan način rada miksera. Visoki parametri se postižu samo pažljivim odabirom heterodinskog visokofrekventnog napona na diodama miksera. Trebalo bi da bude unutar 0,6...0,75 V na silicijumskim diodama i 0,15...0,25 na germanijumskim diodama. Pri nižim naponima lokalnog oscilatora, koeficijent prijenosa miksera opada. Također se smanjuje pri visokim naponima, jer su diode otvorene gotovo cijelo vrijeme. Istovremeno se povećava buka miksera.

Stabilnost frekvencije i amplitude napona koji se dovodi u mikser iz lokalnog oscilatora (posebno na VF amaterski bendovi), u velikoj mjeri zavisi od stabilnosti napona napajanja.

U gotovo svim krugovima navedenim u literaturi ne postoji sklop za podešavanje heterodinskog napona na diodama miksera. Preporučljivo je odabrati spojni kondenzator između lokalnog oscilatora i miksera ili promijeniti broj zavoja spojnice. Ali ovaj proces je vrlo radno intenzivan i, osim toga, ne daje povjerenje da je uređaj ispravno konfiguriran.

Nedostatak ove metode je što je tokom procesa podešavanja potrebno isključiti prijemnik (primopredajnik) i prelemiti kondenzator ili premotati zavojnicu. Ali za to vrijeme, amaterska stanica, čija se jačina prijema prilagođava, često prestane raditi, pa je stoga nemoguće znati povećava li se ili opada osjetljivost uređaja koji se podešava. Pogodnije je izvršiti podešavanje pomoću signala sa "slabe" stanice tokom stabilnog prolaska radio talasa, tj. kada nema vidljivih fluktuacija u nivou primljenog signala.

Zbog nedostatka potrebnih merni instrumenti Prijemnici i primopredajnici s direktnom konverzijom se često podešavaju "po sluhu", što ne utiče najbolje na njihove parametre.

Puc.1

Na sl. Na slici 1 prikazan je dijagram voltmetarske sonde, modifikovan u skladu sa preporukama datim u. Omogućava vam prilično precizno mjerenje napona lokalnog oscilatora direktno na diodama miksera.

Hajde da razmotrimo jednostavne načine prilagođavanja i modifikacije prijemnika i primopredajnika s direktnom konverzijom, koji eliminišu gore navedene nedostatke u dizajnu.

Puc.2

Prije svega, prilikom modifikacije treba uvesti krug za stabilizaciju napona napajanja lokalnog oscilatora. Stabilizatorski krug je prikazan na sl. 2. Zener dioda VD1 se bira sa stabilizacijskim naponom 1,5...2 puta manjim nazivni napon napajanje za prijemnik (primopredajnik). Otpornik R 1 postavlja optimalnu struju kroz zener diodu. Otpor otpornika R1 mora biti takav da stabilizacijska struja zener diode VD1 ne prelazi maksimalno dozvoljenu vrijednost. Kondenzator C1 smanjuje “curenje” buke zener diode, što rezultira smanjenjem modulacije šuma napona lokalnog oscilatora i smanjenjem ukupne buke prijemnika.

Pogodno je promijeniti RF napon na diodama miksera pomoću neinduktivnog otpornika za podešavanje koji je povezan paralelno ili serijski sa zavojnicom spojnice (R1, respektivno, na sl. 3 i 4).

U potonjem slučaju možete koristiti i transformatorsku (slika 4,a) vezu lokalnog oscilatora sa mikserom i autotransformator (sl. 4,6). Za preciznije podešavanje napona lokalnog oscilatora (na primjer, kada primate signale od stanica niske čujnosti „na uho“), RF voltmetar se isključuje.

Treba napomenuti da ako se primjene gore navedene modifikacije, broj zavoja komunikacijskih zavojnica treba malo povećati, jer se uvođenjem rezistora smanjuje izlazni napon lokalni oscilator Ovo se posebno odnosi na opciju, čiji je dijagram prikazan na slici 3. Uzeti zajedno, broj zavoja spojnice, otpor otpornika R1 i kapacitivnost kondenzatora C2 moraju biti takvi da se napon na silikonskim diodama miksera može podesiti u rasponu od 0 do 1,2...2 V, na germanijumskim diodama - od 0 do 0,5 ... 1 V. U ovom slučaju optimalni napon se postiže približno na srednjem položaju klizača otpornika R1.

Izlazni napon lokalnog oscilatora možete regulirati promjenom napona napajanja, kao što je urađeno, na primjer, u [3]. Međutim, ovo je prikladno samo na frekvencijama do 3...4 MHz. Na višim frekvencijama (iznad 7 MHz), takvo podešavanje može dovesti do značajnog pomaka frekvencije lokalnog oscilatora.

Na sl. Na slici 5 prikazan je dijagram lokalnog oscilatora sa bafer čvorom, u koji je uveden krug za regulaciju izlaznog napona. Prilikom ponavljanja treba uzeti u obzir da emiterski sljedbenik ne daje naponsko pojačanje, te stoga visokofrekventni napon na zavojnici spojnice mora biti dvostruko veći. nego što je potrebno za normalan rad miksera.

U radioamaterskoj praksi najčešće se koriste diodni balansirani mikseri. Njihove glavne prednosti su jednostavnost dizajna i konfiguracije, nedostatak visokofrekventnog prebacivanja pri prelasku s prijema na prijenos. Balansirani mikseri za teren i bipolarni tranzistori se koriste mnogo rjeđe.

U jednostavnim balansiranim diodnim mikserima, napon lokalnog oscilatora i neki nusproizvodi izlazne konverzije mogu biti potisnuti za 35 dB ili više. Ali takvi se rezultati postižu samo u jednom smjeru: onom u kojem je mikser uravnotežen. U originalnom dizajnu primopredajnika, mikser je balansiran samo prema pojačalu snage. Ako se koristi dvostruko balansirani mikser, buka će se smanjiti, osjetljivost će se povećati, a otpornost na buku će se poboljšati.

Dvostruko balansirani mikseri su balansirani na oba ulaza (izlaza). Oni potiskuju ne samo oscilacije lokalnog oscilatora, već i pretvoreni signal, ostavljajući samo proizvode njihovog miješanja i na taj način osiguravajući čistoću spektra. Upotreba ovakvih miksera omogućava da se smanje zahtjevi za filterom za čišćenje koji je uključen na izlazu miksera, pa čak i da se potpuno napusti povezivanjem izlaza miksera direktno na IF pojačalo, na čijem izlazu treba biti glavni odabir filter (na primjer, EMF ili kvarcni filter). Dvostrukom mikseru tokom prijema može se isporučiti znatno veći nivo signala, jer naglo slabi efekat direktne detekcije signala ili smetnje, tj. detekcija se ne događa bez sudjelovanja oscilacija lokalnog oscilatora, kao što se događa u konvencionalnom detektoru amplitude.

Najčešće se u dizajnu radioamatera koristi dvostruko balansirani mikser, čiji je dijagram prikazan na Sl. 6. Naziva se i prstenastim, jer su diode u njemu spojene na prsten.

Prilikom rada u niskofrekventnim opsezima, visokofrekventni transformatori su u pravilu namotani na feritne prstenove standardne veličine K7x4x2 s magnetskom propusnošću od 600...1000 sa tri PELSHO 0,2 žice upletene zajedno (3-4 uvijanja po 1 cm dužine). Približno napravite oko 25 okretaja (dok se prsten potpuno ne napuni). Prilikom ugradnje transformatora, njegovi namotaji su fazni prema sl. 6 i 7.

Postoje dvije glavne opcije za ugradnju dvostrukog balansiranog miksera u primopredajnik. U prvom, signal prolazi i za vrijeme prijema i za prijenos u jednom smjeru od ulaza do izlaza miksera. To se, na primjer, radi u poznatim primopredajnicima Radio-76 i Radio-76M2. Brojni eksperimenti koje je autor proveo otkrili su da se s heterodinskim naponom manjim od optimalnog, osjetljivost u prijemnom modu značajno pogoršava, a s višim naponom značajno se smanjuje potiskivanje nosioca u načinu odašiljanja (osjetljivost također opada, ali ovo manje je uočljivo uhu nego u prethodnom slučaju). Kvalitativna zavisnost glavnih parametara primopredajnika o nivou napona lokalnog oscilatora koji se napaja u mikser prikazana je na Sl. 8 (kriva 1 - osetljivost tokom prijema, određena sluhom, 2 - osetljivost merena instrumentima, 3 - potiskivanje nosioca tokom prenosa).

U drugoj opciji, signal u režimu prijema se dovodi na ulaz balansiranog miksera, a pri odašiljanju se dovodi na izlaz. Kod ove veze koristi se princip reverzibilnosti miksera. Ovako je RF putanja primopredajnika opisana u . Postavljanje miksera u ovom slučaju se također svodi na postavljanje optimalnog heterodinskog napona i pažljivog balansiranja. Posebno treba napomenuti da operacija podešavanja ne zavisi od principa konstruisanja RF putanje primopredajnika.

Prije svega, potrebno je postaviti miksere. Klizači balansnog otpornika u njima se prvo postavljaju u srednji položaj. Zatim povežite GSS na antensku utičnicu primopredajnika i postepeno povećavajte heterodinski napon na mikserima. Signal iz GSS-a se isporučuje na nivou koji nekoliko puta premašuje osjetljivost prijemnog puta. Potrebno je postići prijem signala. Nema generatora, operacija se izvodi na uho, primajući signal od amaterske radio SSB radio stanice ili generatora buke pomoću zener diode male snage.

Zatim se svaki od miksera podešava redom. Prvo se odabire optimalni heterodinski napon. Da bi se to postiglo, postepeno se povećava i procjenjuje sluhom: povećava li se jačina prijema GPS signala, radio stanice ili generatora buke. Kako je autor primetio, kako se heterodinski napon koji se dovodi u mikser povećava, jačina slušanja se prvo povećava, dostižući maksimum, a zatim ostaje praktično nepromenjena (slika 8, kriva 1). Heterodinski napon treba postaviti tako da kada se lagano smanji, jačina prijema opada, a kada se malo poveća, ne povećava se. U praksi se to ostvaruje pomeranjem u malim granicama klizača otpornika koji kontroliše nivo izlaznog napona lokalnog oscilatora. Ako primopredajnik nema tu mogućnost, uređaj treba modificirati.

U pravilu je emiterski sljedbenik povezan na izlaz jednog ili drugog lokalnog oscilatora. U ovom slučaju, modifikacija se ispostavlja vrlo jednostavnom: konstantni otpornik u emiterskom krugu tranzistora zamjenjuje se neinduktivnim otpornikom za podešavanje iste vrijednosti kao i konstantni.

Nakon optimizacije heterodinskog napona, morate ponovo pažljivije balansirati miksere. RF milivoltmetar ili osciloskop se povezuje na ulaz ili izlaz (u zavisnosti od dizajna primopredajnika) i pomeranjem klizača otpornika R1, a zatim podešavanjem kondenzatora C1 i C2 (vidi sliku 7), postižemo minimalno čitanje. Ako se koriste uređaji sa visokim ulaznim otporom, onda na ulaz i izlaz miksera treba spojiti otpornike sličnog otpora (unutar 50...100 Ohma).

Prednost treba dati balansiranju prema izlazu predajnog puta. Razlika u balansu između ulaza i izlaza miksera trebala bi biti mala (nekoliko decibela). Ako dostigne 10 dB ili više, onda je to, u pravilu, posljedica činjenice da je heterodinski napon koji se dovodi u mikser znatno veći od optimalnog.

Za provjeru i ravnotežu miksera, kreirao je autor jednostavnih uređaja. Na sl. 9, a prikazuje dijagram RF pojačala, mikser je spojen na ulaz, a mikser je spojen na izlaz gruba podešavanja visokofrekventni voltmetar (sl. 9, b), za preciznost - HF sonda (slika 9, c). U ovom slučaju nema potrebe za ugradnjom dodatnih otpornika sa otporom od 50...100 Ohma u mikser.

Mikseri se konačno podešavaju nakon što se ugrade u primopredajnik (prebacuje se u režim odašiljanja). Uređaj se prvo mora postaviti u režim prijema. Kako bi se spriječilo da šum mikrofona ometa balansiranje, ulaz mikrofonskog pojačala je kratko spojen. Najnižefrekventni mikser se balansira prvo, a zatim i ostali redom kojim signal prolazi kroz njih u režimu prenosa, postižući minimum RF očitavanja na ekvivalentu opterećenja (slika 10) spojenog na pojačalo snage primopredajnika. Nakon toga se prilagođavaju postavke preostalih čvorova. Preporučljivo je ponoviti ovaj postupak dva ili tri puta.

Vladislav Artemenko (UT5UDJ) Kijev. Ukrajina

LITERATURA

1. Polyakov V.T. Radio amateri o tehnologiji direktne konverzije. - M.: Patriot, 1990, str. 264.
2. Stepanov B. Merenje malih RF napona. - Radio, 1980, N 7, str. 55-56.
3. Artemenko V. Jednostavan SSB mini-primopredajnik za 160 m - Radio-amater, 1994, N 1.c. 45, 46.
4. Artemenko V.A. Jednostavan primopredajnik sa EMF. - RadioAmator, 1995, N 2, str. 7-10.
5. Bunin S.G., Yaylenko L.P. Kratkotalasni amaterski vodič. - K.: Tehnologija, 1984, str. 264.
6. Stepanov B., Shulgin G. Transceiver "Radio-76". - Radio, 1976, N 6, str. 17-19, br. 7, str. 19-22.
7. Stepanov B., Shulgin G. Transceiver "Radio-76M2". - Radio, 1983, N 11, str. 21-23, br. 12, str. 16-18.
8. Vasiljev V. Reverzibilna putanja u primopredajniku. - Radio, N 10, str. 20,21.

Prstenasti diodni mikser, u odnosu na tranzistorski, ima prednost u tome što potiskuje mnoge nusproizvode konverzije i gotovo potpuno eliminiše direktan prolaz signala u IF pojačalu i krugu lokalnog oscilatora.

Šematski dijagram

Signal na ulaz prstenastog miksera (V2-V5) se dovodi preko aperiodične kaskade na tranzistor V1. Napon lokalnog oscilatora se dovodi u mikser kroz simetričnu zavojnicu L1 sa IF filterom L2C4 podešenim na frekvenciju od 465 kHz. Linearnost pretvarača na ulazu signala održava se do amplitude jednake približno 0,1 amplitude napona lokalnog oscilatora.

Optimalni napon lokalnog oscilatora (uzimajući u obzir gubitke na otpornicima R3 - R5) je 150...400 mV, dozvoljeni napon signala je 10...30 mV. Ovo postavlja ograničenja na pojačanje RF pojačivača - ono mora biti minimum potrebno da bi se dobila potrebna osjetljivost prijemnika. Pored toga, RF pojačalo mora biti pokriveno efektivnim AGC-om.

Detalji

Namotaji L1 i L2 su namotani na objedinjeni trodelni okvir smešten u feritne (600NN) čaše spoljašnjeg prečnika 8,6 mm. Podkonstruktor - dimenzija CC2.8 X 14 od ferita iste marke. Zavojnica L1 sadrži 3X6 zavoja PELSHO žice - 0,1 (namotana u dvije žice), zavojnica L2 - 3 X 24 zavoja žice PEV-2 - 0,1.