Szerokopasmowy generator KF.pdf

Do czego to służy?

Z napływającej korespondencji wynika, że

jednym z marzeń naszych Czytelników jest

zbudowanie szerokopasmowego generatora

pokrywającego cały zakres w.cz., sięgające−

go górnych zakresów fal krótkich, łącznie

z CB. Do tej pory było kilka takich generato−

rów w postaci kitów AVT, cieszących się du−

żym zainteresowaniem. Jednak problemy

rynkowe z zakupem potrójnych diod pojem−

nościowych typu BB113 oraz układów scalo−

nych MC1648 (SP1648), a później konden−

satorów zmiennych − agregatów AM/FM

spowodowały, że po wyczerpaniu się zapa−

sów magazynowych ww. podzespołów, kity

zostały wycofane z oferty handlowej AVT.

Z listów wynika, że nie trzeba dalej niko−

go przekonywać, iż generator w.cz. jest bar−

dzo potrzebnym, a często wręcz niezbędnym

urządzeniem w pracowni elektronika − radio−

amatora. Przydaje się przy wszelkich napra−

wach oraz strojeniach odbiorników i urzą−

dzeń w.cz. Z tego też powodu postanowili−

śmy opracować inną wersję takiego urządze−

nia, na dostępnych i tańszych podzespołach.

Opisany poniżej generator, pomimo swojej

prostoty, pracuje w zakresie od około 100kHz

do 30MHz i daje na wyjściu sygnał sinusoi−

dalny o regulowanej amplitudzie 0−0,8Vpp

przy znormalizowanej impedancji 50Ω .

Sądzić należy, że układ ten spełni wyma−

gania większości elektroników a także krót−

kofalowców, bowiem pokrywa cały zakres

fal długich, średnich i krótkich, w tym CB.

Należy jednak zdawać sobie sprawę, że upro−

szczona do niezbędnego minimum konstruk−

cja generatora nie może być porównywalna

do profesjonalnych, bardzo drogich urządzeń

pracujących z rozbudowanymi układami wy−

posażonymi m.in. w pętle stabilizacji często−

tliwości oraz automatyczny układ regulacji

poziomu sygnału wyjściowego.

tranzystorach nie jest zadaniem łatwym. Naj−

prościej jest wykorzystać do tego specjalizo−

wane układy scalone, projektowane pod ką−

tem minimalizacji elementów zewnętrznych.

Okazuje się, że po nieprodukowanych już

układach MC1648 i ich odpowiednikach, nic

więcej się nie pojawiło na rynku. Pozostały

więc układy odbiorników radiowych zawiera−

jące wewnątrz generator w.cz. (oscylator

wchodzący w skład przemiany częstotliwości).

Poszukując takiego układu scalonego,

który byłby najodpowiedniejszy do zastoso−

wania w szerokopasmowym generatorze,

a jednocześnie łatwo dostępny, autor wpadł

na pomysł wykorzystania układu TDA1072

firmy Telefunken.

Schemat blokowy struktury wewnętrznej

tego układu scalonego jest pokazany na ry−

sunku 1 .

Jak widać na rysunku, TDA1072 jest kom−

pletnym odbiornikiem radiowym AM przysto−

sowanym do zakresu fal średnich (napięcie za−

silania: 7,5...18V, pobór prądu około 23mA).

W skład struktury wewnętrznej tego układu

scalonego, obok generatora przestrajanego,

wchodzą następujące

bloki: wzmacniacz

w.cz., mieszacz zrów−

noważony, wzmac−

niacz p.cz., detektor

zrównoważony,

układ ARW, wzmac−

niacz S metra, układ

Stand−by.

Częstotliwość pra−

cy generatora jest uza−

leżniona od obwodu

rezonansowego LC

zgodnie ze wzorem

wewnętrzny układ generatora pracuje w bar−

dzo szerokich granicach, od kilkudziesięciu

kHz aż do kilkudziesięciu MHz. Testowany

egzemplarz pracował praktycznie do około

40MHz. Kolejną zaletą układu była dość dobra

stabilność częstotliwości, na którą z pewnością

miał wpływ brak dodatkowych kondensatorów

czy dzielników pojemnościowych wchodzą−

cych w skład obwodu rezonansowego.

Schemat ideowy właściwego układu ge−

neratora jest przedstawiony na rysunku 2 .

Indukcyjność L generatora składa się

z dziewięciu dobranych cewek oznaczonych

symbolami L1...L9 (nieobsadzone miejsca

Rys. 1

Rys. 2

2π

Choć TDA1072

był pierwotnie wyko−

rzystany w zakresie

kilku MHz, podczas

prób okazało się, że

Jak to działa

Zaprojektowanie dobrej jakości szeroko−

pasmowego generatora w.cz. na pojedynczych

Maj 2002

Elektronika dla Wszystkich

cewek L10−L12 pozostały jako rezerwowe do

ewentualnego wykorzystania). Do strojenia

wykorzystano diodę pojemnościową AM typu

BB130, ale z dobrym rezultatem można użyć

podwójnego agregatu odbiorczego (ELTRA) z

równolegle połączonymi sekcjami AM.

Jak już podano, zakres pracy generatora

zależy od wypadkowej indukcyjności cewki.

Łatwo zauważyć, że na najniższym zakresie,

czyli 100kHz, pracują wszystkie sekcje ce−

wek połączone szeregowo L1...L9.

Podzakresy generatora i załączone cewki:

I: 100−200kHz (L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7+L8+L9)

II: 200−400kHz (L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7+L8)

III: 400−500kHz (L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7)

IV: 0,5−1MHz (L1+L2+L3+L4+L5+L6)

V: 1−2MHz (L1+L2+L3+L4+L5)

VI: 2−4MHz (L1+L2+L3+L4)

VII: 4−7MHz (L1+L2+L3)

VIII: 7−15MHz (L1+L2)

IX: 15−30MHz (L1)

Wraz ze wzrostem częstotliwości induk−

cyjność jest zmniejszana przez odłączanie

niewykorzystanych cewek. Na najwyższym

zakresie pracuje tylko cewka L1, o najniższej

wartości indukcyjności jaką autor aktualnie

znalazł na rynku.

Napięcie na diodę pojemnościową jest po−

dawane z suwaka potencjometru R1. Przy

maksymalnym napięciu zasilania 12V (dioda

pojemnościowa ma minimalną pojemność

rzędu kilku pF) generator pracuje na maksy−

malnej częstotliwości, zaś przy suwaku bli−

skim masy dioda ma maksymalną pojemność

ponad 300pF i częstotliwość jest niska.

Chcąc mieć dodatkową możliwość precy−

zyjnego ustalenia częstotliwości należy za−

stosować dodatkowy potencjometr (tzw.

RIT) włączony w szereg z R1.

Zakres zmian wartości częstotliwości za−

leży od podzakresu. Na najniższych często−

tliwościach zakres zmian częstotliwości tym

potencjometrem jest niewielki i wynosi nieco

ponad 100kHz, zaś na wyższym zakresie jest

odpowiednio większy i pod koniec zakresu

wynosi ponad 15MHz.

Na wyjściu generatora znajduje się poten−

cjometr R5 do regulacji amplitudy sygnału

wyjściowego. Jest to najprostsze rozwiązanie

(w warunkach amatorskich wystarczające),

choć lepiej byłoby zastosować przełączany

tłumik dekadowy.

Sygnał wyjściowy z suwaka potencjome−

tru generatora jest podawany na układ sepa−

ratora − wzmacniacza wykonanego na ukła−

dzie scalonym z serii MAR (MAR6 jest do−

stępny w ofercie handlowej AVT).

Warto podać dla Czytelników nie mają−

cych dostępu do EDW3/02, gdzie były opisa−

ne te układy, kilka podstawowych informacji.

Układy MAR charakteryzują się wzmocnie−

niem od 13dB do 30dB i mocą wyjściową do

40mW (+16dBm). Współczynnik szumów

zawiera się pomiędzy 3,5dB a 7dB. Są to bar−

dzo proste układy, nie wymagające wielu ele−

mentów zewnętrznych. Wyprowadzone są

tylko wejście w.cz., wyjście w.cz. i dwie koń−

cówki masy. Użycie dwóch wyprowadzeń

masy usprawnia uziemienie, zmniejszając je−

go całkowitą indukcyjność. Zasilanie napię−

ciem stałym jest doprowadzane przez obwód

zewnętrzny i końcówkę wyjścia. Wyprowa−

dzenie 1 jest oznaczone kolorowe kropką

i jest skośnie zakończone (patrząc z góry,

wyprowadzenia są numerowane w kierunku

przeciwnym do ruchu wskazówek zegara,

poczynając od oznaczonego).

Niebagatelną zaletą układu MAR jest we−

wnętrzne dopasowanie do obciążenia 50

ny zasilacz 12V oraz co najmniej miernik

częstotliwości (ew. oscyloskop do kontroli

jakości sygnału). Pomimo znacznych różnić

w wartościach zastosowanych dławików jako

cewek L1...L9 powinniśmy uzyskać ciągłość

zakresu częstotliwości.

Podczas konstrukcji autor celowo pozo−

stawił duże zapasy częstotliwości z uwagi na

nadmiar pozycji przełącznika.

Poniżej osiągnięte wartości podzakresów

generatora:

I: 90−210kHz (L1=6,5mH)

II: 180−410kHz (L=1,8mH)

III: 350−620kHz (L=786uH)

IV: 0,49−1,1MHz (L=226uH)

V: 0,9−2,1MHz (L=76uH)

VI: 1,9−4,1MHz (L=17uH)

VII: 3,3−7,1MHz (L=7uH)

VIII: 7−16MHz (L=1uH)

IX: 14,5−30,2MHz (L=0,18uH)

Sygnał wyjściowy ma przebieg sinusoi−

dalny o amplitudzie regulowanej w zakresie

0−0,8Vpp.

Na wypadkową stabilność częstotliwości

generatora, oprócz stabilizowanego napięcia

zasilania, ma wpływ stabilność mechaniczna

potencjometru lub kondensatora zmiennego

(luzy na przekładniach zębatych), a także

drgania obudowy, szczególnie na najwyż−

szych zakresach.

Do zasilania urządzenia niezbędne jest

źródło stabilizowanego napięcia +12V/100mA.

Ciąg dalszy na stronie 63.

Wykaz podzespołów:

ΩΩ

R3,, R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22 ΩΩ

R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1k

R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .560 ΩΩ

C1,, C2,, C4,, C7,, C9,, C10 . . . . . . . . . . . . . . . .100nF

C3,, C5,, C6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10nF

C8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100 µµ F/16V

L1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .0,,18

Montaż i uruchomienie

Rozmieszczenie elementów na płytce gene−

ratora przedstawiono na rysunku 3 . Cewkę

0,18µ H może stanowić zwinięty w spiralę

odcinek drutu srebrzonego o długości około

10cm. Trzeba też wiedzieć, że układ US2 jest

na płytce przewidziany do lutowania bez

otworów (po przeciwnej stronie, czyli od lu−

towań) i że obudowa układu serii MAR jest

bardzo mała, co wielu konstruktorom może

utrudnić manipulowanie palcami. Z tego też

względu przy montażu na płytce drukowanej

warto posłużyć się pincetą i szkłem powięk−

szającym lub lupą zegarmistrzowską.

Zmontowane urządzenie ze sprawnych

elementów nie wymaga dodatkowych czyn−

ności uruchomieniowych. Do zestrojenia

i sprawdzenia pracy generatora jest niezbęd−

L2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 µµ H

L3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5,,6

L4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10 µµ H

L5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47

L6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .150 µµ

L8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1mH

L9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,,7mH

D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BB130

US1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .TDA1072

US2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .MAR6

P − przełłączniik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1x12

Wy − gniiazdo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BNC

Rys. 3

Elektronika dla Wszystkich

Maj 2002

nie wymagające zewnętrznych układów do−

pasowujących. Jest to bardzo wygodne do

wszelkich zastosowań w.cz., bowiem więk−

szość sprzętu radiokomunikacyjnego charak−

teryzuje się impedancją we/wy właśnie 50

R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k ΩΩ /A pottencjjomettr

R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100k

L7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .560

Podzespoły

Ciąg dalszy ze strony 56.

zakres przestrajania diody pojemnościowej

(b. nieliniowa niekorzystna charakterystyka

pojemności).

Do określania częstotliwości wyjściowej

generatora można posłużyć się albo skalą

mechaniczną (niezbędna jest podziałka na

obwodzie osi potencjometru) albo skalą cy−

frową podłączoną na wyjście generatora. Ja−

ko cyfrową skalę częstotliwości można w za−

sadzie wykorzystać każdy miernik częstotli−

wości o zakresie co najmniej 30MHz.

Cały układ generatora, łącznie z zasila−

czem oraz miernikiem częstotliwości, można

zmontować w jednej obudowie.

Wszystkie połączenia sygnałowe, zarów−

no na wyjściu urządzenia jak do cyfrowej

skali, powinny być dokonane przewodem

ekranowanym w.cz., np. WL50.

Przykładowy sposób wykonania otworów

w przedniej ściance obudowy przedstawiono

na rysunku 4 (płytkę odwrócono w celu za−

chowania rosnącego zakresu częśtotliwości).

Na zakończenie jeszcze jedna uwaga. W

niektórych przypadkach może być przydatny

sygnał modulowany, ale ponieważ AM jak

również FM nie są powszechnie stosowane w

części krótkofalowej pasma amatorskiego,

problem ten pozostał do ewentualnego do−

pracowania. Ponieważ autorowi nie zależało

na sygnale modulowanym, zadowolił się tyl−

ko podstawowym sygnałem wyjściowym,

wystarczające do kontroli odbiorników z mo−

dulacją CW/SSB.

Chcąc uzyskać modulację częstotliwości,

w najprostszym przypadku sygnał m.cz.

można doprowadzić do diody pojemnościo−

wej poprzez dodatkowy rezystor rzędu

100k

Jeżeli dla kogoś jest to zbyt szeroki zakres

zmian − nic nie stoi na przeszkodzie, aby

zmniejszyć przestrajanie napięcia poprzez

użycie dodatkowego rezystora włączanego

przełącznikiem w szereg z potencjometrem

R1 (jest taka możliwość poprzez zworę na

płytce).

Wskazane jest także włączenie od strony

masy w sereg z potencjometrem R1 dodatko−

wego rezystora rzędu 1kΩ

ograniczajacego

Rys. 4

. W przypadku modulacji amplitudy

niezbędny jest dodatkowy stopień na wyjściu

układu.

Andrzej Janeczek

Maj 2002

Elektronika dla Wszystkich

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: