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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Mélangeurs clés sur microcircuits. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Noeuds d'équipement de radio amateur. Mélangeurs, convertisseurs de fréquence Cette fois - le circuit des mélangeurs sur les clés électroniques et plusieurs circuits pratiques. Supposons que quelque chose comme cela se soit déjà produit, mais ce n'est pas pour rien qu'ils disent : « la répétition est la mère de l'apprentissage ». Où les jeunes radioamateurs apprennent-ils le principe de fonctionnement du mélangeur. si les vieux magazines sont à la poubelle et que la nouvelle littérature ne concerne que les ordinateurs ? Entre-temps, les circuits du mélangeur sont constamment améliorés. Les développeurs s'efforcent d'obtenir un mélangeur avec des paramètres idéaux : une grande plage dynamique. simple, économique, technologique et haut débit. Tel sera peut-être un mélangeur monté sur des touches ultra-rapides contrôlées par des microcircuits numériques CMOS ultra-rapides. Les radioamateurs ne perdent pas leur intérêt pour les circuits de mixage. La base de l'élément moderne permet de concevoir des mélangeurs inhabituels aux propriétés étonnantes. Mais d'abord, un peu de théorie et de terminologie. Dans l'environnement radioamateur, il existe une division des mélangeurs en clé et "lisse" - selon le type de signal d'oscillateur local, rectangulaire ou sinusoïdal. Ils parlent également de mélangeurs passifs et actifs - les mélangeurs passifs, contrairement aux mélangeurs actifs, n'amplifient pas le signal converti. Selon le principe de fonctionnement, en général, tous les mélangeurs sont des commutateurs de la phase du signal d'entrée avec la fréquence du signal de l'oscillateur local. Des diodes, des transistors ou des interrupteurs électroniques sont généralement utilisés comme éléments de commutation. De plus, actifs, bien sûr, ne peuvent être que des mélangeurs sur transistors. Bien que tous les mélangeurs à transistors ne soient pas actifs. Par exemple, le mélangeur qui a suscité beaucoup d'intérêt chez les lecteurs et dont il est question dans le RD #1-97 à la page 11 n'est pas actif. Il est facile de comprendre le principe de fonctionnement du mélangeur en considérant le circuit d'un mélangeur équilibré en anneau de diodes classique, Fig.1.
Tension d'oscillateur local Uget. au moment où sa polarité au point A par rapport au point B est positive, il ouvre une paire de diodes VD1 et VD4. En cas de signal, il passe de l'entrée à la sortie du mélangeur à travers ces diodes. Cela continue jusqu'à ce que la tension de l'oscillateur local change de signe. Dans ce cas, les diodes VD1, VD4 se ferment et les diodes VD2, VD3 s'ouvrent. Le même signal traverse ces diodes que dans le premier cas, seule sa phase à la sortie du mélangeur est inversée - les conclusions opposées de l'enroulement secondaire du transformateur T2 commencent à fonctionner. Les courants d'oscillateur local dans les enroulements symétriques des transformateurs T1 et T2 sont dirigés dans des directions opposées à tout moment et s'annulent. Bien entendu, sans mesures particulières, il est difficile d'obtenir une compensation acceptable de ces courants, et en sortie du mélangeur un signal résiduel apparaît à la fréquence de l'oscillateur local (porteuse). Pour équilibrer le mélangeur, une résistance variable est incluse dans la coupure de l'un des enroulements symétriques des transformateurs. Mais il est difficile d'obtenir une suppression profonde des porteuses dans ce cas non plus - la propagation des résistances technologiques des diodes, l'asymétrie des enroulements du transformateur, les capacités de montage et d'autres facteurs affectent ici. Imaginons maintenant que nous remplacions les diodes par des clés - interrupteurs électroniques, dans leurs propriétés proches des contacts de relais ordinaires, mais avec une vitesse beaucoup plus grande, Fig. 2.
Dans ce cas, les circuits de commande et le trajet du signal sont séparés, ce qui réduit fortement leur pénétration mutuelle. Mais ce ne sont pas tous les avantages reçus. Les commutateurs électroniques modernes (par exemple MAX361 de MAXIM) ont une résistance ouverte inférieure à 2 ohms et une vitesse de commutation d'environ 100 nanosecondes. De plus, chacune des quatre clés situées dans le boîtier du microcircuit conserve ses paramètres dans la plage de tension de commutation à +/-20 V. Cela signifie que la clé publique n'introduit aucune distorsion non linéaire dans le signal qui la traverse. Les clés électroniques sont commandées par des signaux à niveaux numériques fournis aux sorties "F1" et "F2" en opposition de phase à partir du microcircuit du conditionneur de signal de l'oscillateur local. Le circuit de mise en forme est illustré à la Fig.3.
La résistance d'entrée est déterminée par la valeur des résistances R1, R2 et l'amplitude du signal de l'oscillateur local appliqué à l'entrée est d'environ 0,5 V. L'atténuation de la pénétration traversante du signal de commande dans les circuits commutés selon les spécifications pour les microcircuits de la série 1561 dépasse la valeur (-130 dB), ce qui permet au mélangeur monté sur de telles touches, sans trop de difficultés d'atteindre une suppression de porteuse de près de 100 dB ! J'ai testé plusieurs autres circuits mélangeurs qui ont été utilisés comme conditionneurs de signaux DSB et comme mélangeurs - porteurs de la fréquence de fonctionnement lorsque vous travaillez sur des bandes KB basse fréquence - de 160 à 40 mètres. Dans le schéma le plus simple, une seule clé est utilisée. La figure 4 montre un schéma de ce mélangeur. Il est utilisé comme pilote DSB.
N'importe quel amplificateur opérationnel peut servir d'amplificateur de microphone. Le signal original lui est transmis par un microphone à condensateur électret. L'entrée de la clé est connectée directement à la sortie du "opamp", et les circuits R1, R2, C1 maintiennent automatiquement la balance du mixeur. Les propriétés résonantes du filtre électromécanique connecté rétablissent la symétrie horizontale du signal de sortie. L'avantage de ce circuit est sa simplicité, ainsi que le fait que le signal de commande est un signal unipolaire avec une fréquence d'oscillateur locale. Lors de l'utilisation d'un EMF piézocéramique miniature de type FEM4-031 -500-3,1V-2, le condensateur C2 peut être exclu et les résistances Rl et R2 peuvent être sélectionnées pour faire correspondre le mélangeur avec la résistance d'entrée du filtre, qui dans ce cas sera d'environ 5 kOhm. Le modulateur équilibré suivant, Fig. 5, fonctionne bien à des fréquences allant jusqu'à 12 MHz, mais contrairement au mélangeur précédent, celui-ci nécessite également un contrôle bidirectionnel.
En tant que transformateur T1, un transformateur basse fréquence correspondant du récepteur est utilisé, et pour ceux qui sont allergiques aux transformateurs, nous pouvons recommander le circuit Fig.6.
À une fréquence LO de 500 kHz, la suppression de porteuse dans ce circuit était de 94 dB. Le même circuit a été utilisé avec succès comme deuxième mélangeur - porteur de la gamme, ainsi que comme démodulateur ou détecteur SSB, Fig.7.
Sur la base de ces unités, j'ai assemblé et fait fonctionner pendant plusieurs années un compresseur basse fréquence de petite taille, ce qui m'a permis d'oublier ce que c'est que de pomper les étages de sortie des émetteurs. Son schéma simplifié est illustré à la Fig.8.
L'idée de cet appareil est connue depuis longtemps, mais, à en juger par les publications, elle résonne encore auprès des radioamateurs sous la forme de l'une ou l'autre mise en œuvre technique. Le principe de fonctionnement est de limiter le signal SSB généré avec son filtrage ultérieur sur une FEM supplémentaire. La conception de circuit proposée des mélangeurs a permis d'obtenir un signal plus linéaire. Ainsi, avec un degré de limitation d'environ 15 dB, les correspondants en direct n'ont pas remarqué l'apparition de distorsions notables qui accompagnent généralement la compression, mais ont noté une augmentation du niveau du signal de 1,5 point. La linéarité du chemin est due à l'absence de distorsion dans les mélangeurs. En raison du niveau comparativement plus élevé de signaux et de faibles courants pour les besoins du circuit, il n'est pas nécessaire d'en protéger des parties individuelles, et ladite suppression de porteuse est obtenue avec une installation complètement arbitraire. Le compresseur a trois sorties, ce qui facilite l'expérimentation. La première sortie sera un signal compressé ns linéaire provenant d'un amplificateur de microphone. Sur le second - un signal compressé à basse fréquence. Et sur la troisième sortie - signal compressé SSB. L'ensemble de l'appareil tient dans un boîtier de microphone à main à partir d'un émetteur-récepteur portable. La consommation de courant d'une source 12 V est d'environ 15 mA. À un moment donné, j'ai utilisé ce "microphone" comme pilote pour un émetteur-récepteur monobande avec une seule conversion. J'ai ajouté seulement le deuxième mélangeur, Fig. 7, un driver push-pull, dont le circuit est donné dans RD # 1-97 à la page 15, et un amplificateur de puissance (RD # 2-97, page 3). Il s'est avéré être une "chose à donner" de petite taille mais puissante. À l'avenir, il est prévu d'expérimenter des commutateurs dans des mélangeurs d'accessoires d'émetteur-récepteur vers des récepteurs plus complexes, ainsi que vers des émetteurs-récepteurs à conversion directe. La figure 9 montre un schéma d'un autre mélangeur. Il a été utilisé comme mon premier mélangeur pour un émetteur avec un ensemble de filtres Quartz 35 et est bon en ce sens qu'il ne nécessite pas de sortie de point médian de transformateur.
Je tiens à souligner une fois de plus que les circuits ci-dessus ont été testés par moi uniquement dans les voies de conditionnement du signal des émetteurs pour les bandes amateurs à basse fréquence. L'utilisation des touches sur les bandes KB supérieures est entravée par mon manque d'informations sur les puces plus rapides. Je serai reconnaissant aux radioamateurs qui ont fourni de telles informations. Quant à l'utilisation de ce circuit dans les récepteurs, c'est un sujet d'expérimentation ultérieure. À mon avis, il est tout à fait possible d'utiliser de tels mélangeurs, par exemple comme détecteurs SSB. Et des touches rapides peuvent être utilisées dans les premiers mélangeurs récepteurs. Je peux imaginer quelle plage dynamique ils auront lorsqu'ils seront capables de commuter un signal de vingt volts sans distorsion ! Auteur : S. Makarkin, RX3AKT ; Publication : N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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