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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Décodeur stéréo de haute qualité pour un système de signal pilote. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Radiocommunications civiles Dans notre pays, la radiodiffusion stéréophonique utilisant un système à tonalité pilote est de plus en plus répandue. L'équipement étranger utilisé pour recevoir les transmissions via ce système dispose de décodeurs stéréo à clé (SD) de conception à microcircuit. Ils sont technologiquement pratiques pour la répétition massive, mais ils sont cependant inférieurs, de l’avis de l’auteur, aux décodeurs stéréo matriciels. Les radioamateurs qui souhaitent améliorer les performances de leurs récepteurs radio stéréo sont encouragés à construire un décodeur stéréo d'un système de tonalité pilote (PT) avec division de spectre, aussi parfois appelé somme-différence ou matrice, qui est assez rarement utilisé dans cette diffusion stéréo. système. Dans notre pays, où, comme on le sait, un système de diffusion stéréo à oscillations polaires modulées (PMC) [1] a été adopté, les décodeurs matriciels stéréo (SD) sont largement utilisés. Ceci s'explique par le fait que la sous-porteuse supprimée pendant la transmission de 14 dB peut être relativement facilement restaurée dans le SD. Dans ce cas, un signal harmonique avec un rapport « normal » de la sous-porteuse et de ses bandes latérales est détecté par un détecteur à diode pleine onde. Le signal de différence détecté est ajouté (soustrait) au signal total sur la matrice résistive, où les canaux sont séparés. À l'étranger (et récemment en Russie, lorsque les stations de radio fonctionnent dans la gamme 88...108 MHz), le système dit avec une tonalité pilote (PT) égale à la moitié de la valeur de la fréquence sous-porteuse est largement utilisé, c'est-à-dire 19 kHz. La sous-porteuse de ce système est presque complètement supprimée pendant la transmission, ne laissant que les bandes latérales du signal harmonique, qui ne peuvent pas être détectées sans distorsion par les détecteurs à diode conventionnels. Pour cette raison, le nombre écrasant de LED d'un système avec PT est considéré comme essentiel. Dans les premiers modèles de telles LED basés sur des éléments discrets, pour obtenir des impulsions contrôlant les interrupteurs (généralement ceux à diodes), on a utilisé le double de la fréquence du FET [2]. Dans les LED basées sur des micropuces apparues plus tard, les impulsions de commande sont obtenues en divisant la fréquence d'un oscillateur de référence contrôlé en tension (VCO), qui est couvert par un système PLL. Le FET est comparé dans un système PLL avec une fréquence VCO divisée jusqu'à 19 kHz et assure la stabilisation de fréquence et de phase des impulsions de commande. Récemment, des LED clés similaires de conception micropuce (microcircuits A290, TA7342, TA7343, etc.) sont également apparues sur le marché intérieur. Cela permet aux radioamateurs de créer de simples LED pour recevoir des transmissions stéréo dans la bande 88 ... 108 MHz, dont la diffusion a commencé il y a 5 à 6 ans et est de plus en plus répandue dans notre pays. Cependant, malgré les avantages bien connus des LED clés, tels que la simplicité de mise en œuvre du circuit (en particulier dans la conception des microcircuits), une bonne séparation des canaux, cette classe de LED, dans la profonde conviction de l'auteur, ne peut toujours pas fournir une réception stéréo vraiment de haute qualité. émissions. Le fait est que dans un signal musical réel, l'information totale prévaut - dans [1] il est indiqué que le coefficient de modulation de la sous-porteuse dépasse rarement 30% avec un maximum possible de 80%, et en première approximation, le signal traversant le CD peut être considéré comme monophonique. La commutation constante du signal, qui a lieu dans les LED des touches, provoque en effet l'échantillonnage de la composante basse fréquence avec une très basse fréquence (38 ou 31,25 kHz), tout en éliminant, selon [3], la influence de la fréquence d'échantillonnage sur le signal basse fréquence, elle doit être supérieure à la fréquence la plus élevée du signal basse fréquence (15 kHz pour un système à oscillations modulées polaires) au moins 4 à 5 fois, c'est-à-dire être 60...75 kHz. La conséquence d'un tel "traitement" d'un signal basse fréquence est la détérioration du son à des fréquences plus élevées, tandis que les indicateurs de qualité formelle des LED obtenus sur un signal de test sinusoïdal peuvent être très élevés - le coefficient de distorsion non linéaire est de 0,2. 0,3 % ou moins. Dans les LED matricielles, le signal somme n'est pas échantillonné, mais le signal différence, dont la valeur, comme mentionné ci-dessus, est faible, lors de la détection pleine onde, s'avère « échantillonné » avec une fréquence deux fois supérieure à la sous-porteuse, c'est-à-dire 76 ou 62,5 kHz. Cela améliore la qualité du signal différentiel restitué et, par conséquent, les signaux à la sortie de la LED. Les considérations ci-dessus ont été vérifiées expérimentalement par l'auteur en comparant le son des LED matricielles [4] et clés [5]. Malgré les circuits très primitifs et la base élémentaire de la matrice LED, son son, de l'avis de l'auteur, dépassait largement le son de la clé LED, qui se distinguait par des hautes fréquences floues et floues. Le seul avantage de la clé LED était peut-être seulement une qualité de séparation des canaux légèrement supérieure. Le maillon faible des LED matricielles connues est le détecteur de diode sous-porteuse, qui est réalisé à l'aide d'un transformateur haute fréquence avec un grand nombre de spires de l'enroulement secondaire, car pour obtenir un niveau de distorsion acceptable lors de la détection de diode, la tension d'entrée de le détecteur doit être de plusieurs volts [1]. Les capacités parasites du transformateur haute fréquence s'avèrent importantes, ce qui provoque des distorsions d'amplitude et de phase des fréquences plus élevées et aggrave la séparation des canaux. La distorsion du signal différence peut être considérablement réduite en utilisant des détecteurs synchrones, notamment ceux basés sur des commutateurs CMOS. De tels détecteurs permettent de détecter (contrairement aux diodes) des signaux d'amplitude minimale, y compris ceux à porteuse complètement supprimée, ce qui se produit dans un système à courant continu. Ils introduisent des distorsions extrêmement faibles, déterminées pratiquement par le rapport de la résistance du canal ouvert du commutateur à la résistance d'entrée de l'étage suivant, qu'il est conseillé de mettre en œuvre sous la forme d'un émetteur (source) suiveur. Pour générer des impulsions qui contrôlent les touches CMOS, absolument les mêmes solutions de circuit peuvent être utilisées que dans les LED de touches « standard », c'est-à-dire VCO avec PLL et diviseur de fréquence. En tenant compte des considérations ci-dessus, le SD proposé pour un système avec PT a été développé, dont le diagramme schématique est donné ci-dessous. Principales caractéristiques techniques de SD
L'appareil se compose de quatre blocs fonctionnels :
Le signal d'entrée (directement de la sortie du démodulateur FM du récepteur ou du tuner), qui a généralement une valeur de 60 ... 90 mV, est envoyé au bloc amplificateur A1, réalisé sur les transistors VT1, VT2. (Fig. 1). Depuis la sortie de l'amplificateur, le KSS va au circuit R11 C6, qui corrige la pré-distorsion du signal total (t = 50 μs). La partie harmonique du signal (bandes latérales de la sous-porteuse plus FET) à travers le condensateur C5, qui, avec les résistances R12 et R14, forme un filtre passe-haut qui supprime partiellement le signal total, pénètre dans la base du transistor VT5. Les transistors VT5 et VT6 amplifient les bandes latérales de sous-porteuse de 38 kHz modulées par le signal de différence, qui sont allouées sur un circuit oscillatoire de faible qualité (Q = 6), constitué de l'enroulement du transformateur T1 et du condensateur C8, et alimentées à la pleine- détecteur de clé d'onde sur les clés du microcircuit DD1.
Le signal de différence sélectionné de polarité positive et négative provenant des sorties des émetteurs suiveurs VT7, VT8 et VT9, VT10 via les résistances d'ajustement R21 et R26 (ajuster la séparation des canaux) est envoyé aux matrices R24R25, R28R29. Le signal total arrive également ici via la résistance R11. Les signaux des canaux A et B isolés sur les matrices sont envoyés à un filtre passe-bas actif (LPF), réalisé selon un schéma commun à de tels dispositifs (Fig. 3), puis à la sortie SD.
Le shaper d'impulsion de commande A2 (Fig. 2) se compose d'un VCO sur les transistors VT1, VT2 (f = 76 kHz) avec une PLL sur le commutateur DD1.1 et l'ampli-op DA1 [6] et d'un diviseur de fréquence sur les déclencheurs de le microcircuit DD2, générant des impulsions carrées d'une fréquence de 38 kHz pour contrôler les touches du détecteur et une onde carrée d'une fréquence de 19 kHz pour le système PLL. Il convient de noter que le générateur RC utilisé présente une très grande stabilité thermique, déterminée pratiquement uniquement par le TKE du condensateur C9, mais est très sensible à l'instabilité de la tension d'alimentation, qui doit être la plus faible possible.
Pour forcer la LED en mode « Mono » par l'interrupteur SA2 (Fig. 5), par exemple, en cas de réception incertaine, un interrupteur à transistor VT4 (Fig. 1) est prévu, qui verrouille l'entrée du canal différence lorsqu'un une tension positive (d'ouverture) est appliquée à sa base. Le deuxième interrupteur sur le transistor VT3 permet de "désactiver" le canal récapitulatif avec l'interrupteur SA1 installé directement sur la carte du bloc A1 (cela peut être nécessaire lors de la régulation de l'appareil). Dans ce cas, seul le signal de différence passe à la sortie LED, ce qui est pratique pour contrôler « à l'oreille » lors de la configuration du décodeur ou pour un contrôle subjectif de la qualité du signal reçu, car des conditions de réception insatisfaisantes affectent principalement le signal de différence.
L'unité d'indication stéréo et d'automatisme stéréo A4 est assemblée selon le schéma illustré à la fig. 4. Le principe de fonctionnement du prototype de ce dispositif, qui est un détecteur FET synchrone avec un élément de seuil (comparateur), est décrit en détail dans [6]. Le dispositif proposé diffère de l'original par la présence d'un amplificateur de signal d'entrée sur un transistor VT1 et d'un amplificateur inverseur de signal de sortie sur un transistor VT2. Au lieu d'un comparateur spécialisé K521CA1, comme le montre la pratique, des amplificateurs opérationnels à usage général avec des transistors bipolaires à l'entrée (UCM = 5 ... 10 mV), corrigés pour le gain unité, peuvent être utilisés.
Les détails. Les condensateurs C6, C8 du bloc A1 et C9 du bloc A2 doivent être en mica, polystyrène ou verre émaillé avec une tolérance de ±5 %. La résistance R11 du bloc A1 doit avoir la même tolérance. Au lieu des transistors KTZ102V utilisés, vous pouvez en utiliser d'autres de la même série, ainsi que des KT315B, KT342A avec h21e>200. Les transistors KT209 peuvent être avec n'importe quelle lettre d'index. Il n'est pas conseillé de les remplacer par des transistors pnp haute fréquence. Si de tels transistors (KT3107, KT361, etc.) doivent encore être utilisés, des condensateurs d'une capacité de 68 à 100 pF doivent être installés entre leur base et leur collecteur. Le transformateur T1 du bloc A1 est enroulé sur un châssis standard à quatre sections avec un trimmer en ferrite 400NN à partir de bobines hétérodynes de récepteurs radio des gammes MV et DV. Les enroulements sont enroulés simultanément avec trois fils : deux PEV 0.1 et un PELSHO 0,09. Le nombre de tours est de 410. L'enroulement est constitué de fil PELSHO 0,09 - l'enroulement primaire et secondaire (fils PEV 0,1) avec une prise au milieu est obtenu en reliant l'extrémité d'un enroulement au début d'un autre. La conception de l'appareil n'est pas critique - lors du prototypage, les blocs ont été reliés entre eux par des conducteurs non blindés jusqu'à 20 cm de long sans aucun effet indésirable sur le fonctionnement de la LED. Lorsqu'elle est installée dans un récepteur, la LED doit être placée aussi loin que possible des circuits des unités de sortie audiofréquence ou placée dans un écran pour éviter les interférences haute fréquence du VCO et des diviseurs de fréquence. Mise en place. Si des pièces réparables sont utilisées pour fabriquer l'appareil, les modes DC des éléments sont définis automatiquement. Si la tension d'alimentation diffère de la tension nominale (entre 12 et 15 V), la valeur de la résistance R1 du bloc A2 est sélectionnée de manière à ce que la tension au point de connexion des résistances R1 et R2 soit de 3 à 3.3 V. Par en sélectionnant la résistance R1 du bloc A4, la tension est fixée au collecteur du transistor VT1 égale à la moitié de la tension d'alimentation. Le transformateur T1 du bloc A1 est réglé sur une fréquence de 38 kHz en appliquant une tension de cette fréquence provenant d'un générateur externe (15 ... 20 mV) à l'entrée de la LED. La tension est contrôlée sur l'enroulement secondaire du transformateur T1. Le facteur de qualité requis (Q=6) est défini en ajustant la résistance R15. Ensuite, la LED est connectée à la sortie du détecteur du récepteur avec une plage de 88 ... 108 MHz (aux circuits de correction, le cas échéant) et le récepteur est réglé sur une station reçue en toute confiance. Le canal récapitulatif est désactivé par l'interrupteur SA1 du bloc A1. L'unité d'automatisation stéréo doit bien entendu être désactivée. En ajustant la résistance R14 (et aussi, si nécessaire, R13 - grossièrement), les dispositifs du formateur d'impulsions de commande A2 obtiennent l'apparition d'un signal de différence détecté à la sortie du SD - c'est facile à faire "à l'oreille". Ensuite, ils vérifient la stabilité de la réception du signal de différence (c'est-à-dire la clarté du système PLL) lors du réglage sur toute la plage. La bande de capture (et de maintien) de la PLL peut être ajustée dans certaines limites en modifiant la valeur de la résistance R8. Après cela, le canal somme est activé et, à l'aide des résistances d'ajustement R21 et R26 du bloc A1, la séparation maximale des canaux est atteinte. Le moyen le plus simple de réaliser cette opération consiste à recevoir des enregistrements de groupes de rock des années 60 et 70, lorsque la séparation presque complète des instruments par canaux était pratiquée. La séparation des canaux peut être encore améliorée en modifiant, dans certaines limites, le facteur de qualité du transformateur T1 du bloc A1 en sélectionnant la résistance R15, ce qui permet, dans une certaine mesure, de compenser les distorsions de phase de fréquence introduites par un chemin FM spécifique. . Cependant, il convient de noter qu'un tel ajustement est interdépendant de l'ajustement de séparation des canaux décrit ci-dessus. Vous pouvez déterminer les sorties des canaux SD (gauche-droite) à l'aide d'un récepteur stéréo « de référence » (magnétophone radio). Il convient de noter qu'il est difficile de régler avec précision le transformateur T1 sur la base du signal reçu à une fréquence de 38 kHz, car, comme déjà indiqué, la sous-porteuse dans un système avec PT est complètement supprimée et est absente pendant les pauses de transmission. Ici, vous pouvez utiliser la technique suivante : le récepteur étant réglé sur la station (il existe un mode de capture du système PLL), dessouder temporairement le condensateur C5 de la base du transistor VT5 du bloc A1. Appliquez ensuite des impulsions d'une fréquence de 10 kHz à la base de ce transistor via un condensateur d'une capacité de 15...1 pF à partir de la broche 2 ou 2 du microcircuit DD2 du bloc A38 et, en surveillant la tension sur T1 avec un oscilloscope , régler le transformateur T1 au signal maximum. Dans ce cas, le transformateur T1 sera précisément accordé sur une fréquence de 38 kHz. Enfin, l'unité d'affichage stéréo/automatique stéréo A4 (si installée) est configurée. La résistance R8 de ce bloc ajuste le seuil de réponse du comparateur pour qu'en présence d'un signal stéréo, la LED HL1 s'allume clairement. En l'absence de signal et lors du réglage de la plage d'éclairage (et du « clignotement »), la LED ne doit pas être présente. Si la tension à l'entrée de la LED diffère de celle recommandée (60...90 mV), il peut être nécessaire d'ajuster le gain de la cascade sur le transistor VT1 en sélectionnant la résistance R4 (dans ce cas, il faudra à nouveau régler le mode courant constant de ce transistor). La qualité sonore d'un récepteur amateur avec la LED décrite a été comparée à la qualité sonore des chemins stéréo de réception avec LED sur les microcircuits TA7342 et TA7343. L'écoute a été réalisée à l'aide d'un amplificateur à tube d'une puissance de sortie de 2x15 W et de systèmes de haut-parleurs 25AC-033, ainsi que de téléphones stéréo. Une plus grande transparence et un son naturel du SD proposé ont été notés. La séparation des canaux n'était pratiquement pas différente de celle des LED « de référence ». littérature
Auteur : A.Kiselev, Moscou
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