Схема. Синтезатор частоты для УКВ радиоприемника

      Устройство предназначено для УКВ радиоприемника с диапазоном 88— 108 МГц и промежуточной частотой 10,7 МГц, в котором частота гетеродина выше частоты принимаемого сигнала. Столкнувшись с трудностями написания управляющей программы микроконтроллера AVR для диапазона 88— 108 МГц, я разработал синтезатор частоты на микросхеме LM7001 для указанного выше диапазона, не содержащий микросхем, требующих программирования.

      Схема синтезатора
      Устройство состоит из двух блоков — синтезатора и узла управления. Схема синтезатора показана на рис. 1. Он собран на микросхеме LM7001 (DA1). Частота внутреннего генератора стабилизирована кварцем на 7,2 МГц. Управление микросхемой LM7001 осуществляется сигналами последовательного кода по линии DATA (выв. 5 DA1), сопровождаемыми импульсами синхронизации на входе CL (выв. 4 DA1) и разрешения записи на входе СЕ (выв. 3 DA1) [1.2]. Последовательный (24-разрядный) код управления формируют три сдвиговых регистра DD1— DD3. Сигналы синхронизации и разрешения записи как для регистров DD1— DD3, так и для приемного сдвигового регистра микросхемы DA1 формируют двоичный счетчик DD4, логический элемент ЗИ (диоды VD1— VD3 и резистор R3) и три логических элемента микросхемы DD5 из образцового сигнала частотой 400 кГц. снимаемого с выхода SC (выв. 6 «открытый сток») микросхемы DA1. Согласно справочным данным [1, 3] сигналы синхронизациии сдвиговых регистров DD1—DD3 и приемного регистра микросхемы DA1 противофазны. Поэтому сигналы с тактовых входов (вывод 2) регистров DD1—003 перед подачей на тактовый вход приемного сдвигового регистра микросхемы DA1 проинвертированы элементом DD5.3. Входы не используемого элемента микросхемы DD5 (выводы 1 и 2) подключают либо к общему проводу, либо к шине +5 В.

     При низком уровне на выв. 1 регистров DD1—DD3 и выв. 3 приемного регистра микросхемы DA1 происходит асинхронная загрузка При воздействии на эти выводы высокого уровня происходит фиксация данных, которые сдвигаются по фронту (в регистрах DD1—DD3) и спаду (в приемном регистре DA1) тактовых импульсов положительной полярности на выводах 2 DD1—DD3 и выводе 4 DA1 соответственно. Данные с параллельных входов регистров DD1— DD3, начиная с входа D7 (выв. 6) DD1. сдвигаются к выходу (выв. 9) регистра DD1 и передаются по линии DATA на информационный вход (выв. 5) приемного регистра микросхемы LM7001 (DA1).

      Сигналы управления регистрами формируются так. После обнуления счетчика DD4 и поступления 24-х импульсов с его вывода 7 на выводах 12 и 13 будет установлен высокий уровень. Низкий уровень на выходе элемента DD5.1 разрешит асинхронную загрузку Так как в этом случае на выводе 5 элемента DD5.2 также низкий уровень, прохождение 25-го импульса синхронизации через элемент DD5.2 запрещено. После появления на выв. 7 DD4 26-го импульса (прохождение которого через элемент DD5.2 также запрещено) на выходе элемента ЗИ (точка соединения диодов VD1 —VD3 и резистора R3), а значит, и на входе R счетчика DD4 появится высокий уровень, обнуляющий счетчик DD4. В результате на выходе элемента DD5.1 возникает высокий уровень, фиксирующий данные и разрешающий их сдвиг. На выводе 5 DD5.2 также высокий уровень, разрешающий прохождение на тактовые входы регистров 24-х импульсов синхронизации.

      На выводе 11 регистра DD3 высокий уровень, поэтому в микросхеме DA1 включен режим FM [1]. Низкий уровень на выводах 12—14 регистра DD3 определяет шаг частотной сетки — 100 кГц, а высокий уровень на выводе 3 DD3 задает генерацию на выходе BS1 (выв. 7 •DA1) с открытым стоком импульсов частотой 8 Гц. В цепь стока включен светодиод HL1 с токоограничительным резистором R1. По миганию светодиода осуществляют визуальный контроль за правильностью формирования импульсов, необходимых для работы регистров DD1—DD3 и приемного сдвигового регистра микросхемы DA1. Так как управление внешними устройствами не предусмотрено, выводы 4—6 регистра DD3 соединены с общим проводом.

      Пределы перестройки частоты гетеродина выбраны равными 98,5—119 МГц. При этом Рпч = 10,7 МГц приемник перекроет диапазон 87.8—108,3 МГц. Если шаг частотной сетки равен 111 кГц, коэффициент деления программируемого делителя микросхемы DA1 должен изменяться от 985 до 1190, или от ЗС9 до 4А6 (hex), или от 0011 1101 1001 до0100 1010 0110 (bin). Исходя из этого, три старших разряда, управляющих коэффициентом деления частоты (выводы 3,13,14) регистра DD2, установлены в нулевое состояние. Выводы 11 и 12 регистра DD2 — тестовые разряды. Они должны быть всегда установлены в нулевое состояние. Код, установленный на всех информационных входах регистра DD1, а также на выводах 6,5 и 4 регистра DD2, определяет коэффициент деления программируемого делителя частоты микросхемы DA1. Логические уровни на указанных выше входах регистров DD1 и DD2, изменяют с помощью блока управления в указанных выше пределах (985—1190). Гетеродин (ГУН) собран на транзисторе VT2 по схеме с емкостной обратной связью через конденсатор С11. С резистора R7 через конденсатор С5 сигнал ГУНа подан на вход (выв. 11) программируемого делителя частоты микросхемы DA1. Частотозадающим элементом Гуна служит контур L1C12C13VD4, резонансная частота которого зависит от управляющего напряжения на варикапе VD4. Крутизна перестройки ГУН — около 2 МГц/В.

      На транзисторе VT1 собран активный инвертирующий ФНЧ, нагрузка которого — резистор R6, с которого инвертированный сигнал через интегрирующую цепь R9C9 поступает на неинвертирующий усилитель с коэффициентом усиления напряжения 2,2 (Ку = 1+R11/R8). Через резистор R13 сигнал ошибки с выхода ОУ DA2 подан на варикап VD4, замыкая петлю ФАПЧ. Каскад на транзисторе VT3 — буферный.

      Схема блока управления показана на рис. 2. При включении питания дифференцирующая цепь R4C2 формирует импульс разрешения записи двоичного кода в буферные регистры счетчиков DD2—DD4 со входов параллельной загрузки. При этом на выходах DD2—DD4 будет двоичный код десятичного числа 985, соответствующего минимальной частоте гетеродина, а на выходе элемента DD1.1 присутствует низкий уровень, поэтому диод VD1 открыт и работа «минусового» генератора, собранного на элементе DD1.2, запрещена. При нажатии на кнопку SB3 на выводе 9 элемента DD1.3 будет высокий уровень, разрешающий работу «плюсового» генератора, собранного на элементе DD1.3. При этом на входах управления направлением счета счетчиков DD2—DD4 уровень высокий. На выводе 12 буферного элемента DD1.4 тоже высокий уровень, разрешающий прохождение импульсов генератора на элементе DD1.3 на тактовые входы счетчиков DD2—DD4. При достижении последними двоичного кода, соответствующего числу 1190, диоды VD12—VD16 будут закрыты, открывая транзистор VT2 и блокируя работу генератора на элементе DD1.3. При этом работа счетчиков на сложение запрещена, а на вычитание разрешена до числа 985. Нажатием на кнопку SB1 (при любом текущем состоянии) загружают в буферные регистры счетчиков DD2—DD4 двоичный код. соответствующий числу 985, устанавливая минимальное значение частоты гетеродина. В результате кнопками SB3 и SB2 осуществляется сканирование вверх и вниз соответственно, а кнопкой SB1 — установка минимального значения частоты гетеродина. Конденсаторы СЗ и С5 подавляют импульсы «дребезга» контактов кнопок SB2 и SB3 соответственно.

      Код на выходах счетчиков DD2 DD4 изменяется от 985 до 1190. Выходы счетчиков в определенной последовательности подключены к информационным входам регистров DD1— DD3 (см. рис. 1) синтезатора, обеспечивая изменение коэффициента деления программируемого делителя частоты микросхемы LM7001 в необходимых пределах. Благодаря резистору R8 (рис. 2) нажатие на две кнопки (SB2 и SB3) одновременно не вызовет изменения состояния счетчиков DD2—DD4.

       Детали и конструкция
      Синтезатор собран на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита, а блок управления — из двустороннего. Трассировка платы и расположение деталей на плате синтезатора показаны на рис. 3. Трассировка платы блока управления и расположение деталей показаны на рис. 4.

      В синтезаторе (см. рис. 1) вместо регистров КР1533ИР9 можно применить аналогичные регистры серий К555, КР1564, а также их импортные аналоги 74LS165N, 74ALS165, 74АС165, 74НС165. Вместо счетчика К561ИЕ16 можно применить КР1561ИЕ20,С04020, на месте DD5 — любую микросхему, содержащую не менее трех логических элементов И—НЕ как КМОП, так и ТТЛ серий. Однако в случае применения на месте DD5 других микросхем нужно будет изменить трассировку платы. Микросхему LM358 можно заменить на КР1040УД1 (полный аналог). Вместо интегрального стабилизатора КР142ЕН5А можно применить его импортный аналог 7805. Вместо КТ3102А можно применить транзисторы серий КТ315, КТ316, КТ325, КТ368, КТ3102. А вместо КТ363АМ — КТ326, КТ363, КТ3127, КТ3128. Замена КТ368А — КТ316, КТ325, КТ368, КТ399. Диоды серий КД503, КД509, КД522. Все транзисторы и диоды — с любыми буквенными индексами. Резисторы ВС-0,125 или МЛТ-0,125. Конденсаторы С1, С2, С5, С11, С12, С14 — КД-1; С13 — КТ4-24; С17 — К50-35, остальные — КМ. Дроссель L2 —ДПМ-0,1 индуктивностью 10…100 мкГн. В крайнем случае его можно заменить перемычкой. Катушка L1 — бескаркасная. Она намотана на оправке диаметром 5 мм проводом ПЭЛ 0,8 и содержит 4 витка. Варикап КВ121А (применяется в селекторах ТВ каналов СКМ-24) заменять другим не рекомендуется, так как с ним генератор имеет наиболее линейную вольт-частотную характеристику в диапазоне 98,5—119МГц.

      В блоке управления (см. рис. 2) микросхемы К561ИЕ11 можно заменить на К561ИЕ14. Однако их выводы 9 должны быть подключены к шине +5 В. Транзисторы в этом блоке — любые маломощные структуры n-p-n с коэффициентом передачи тока не менее 150 и обратным током коллектора не более 10 мкА. Резисторы МЛТ-0,125 или ВС-0,125, конденсаторы СЗ и С5 — любые оксидные, остальные — КМ.

      Налаживание
      При исправных деталях и отсутствии ошибок в монтаже в налаживании нуждается только блок синтезатора (см. рис. 1). Начинают с установки (подборкой резистора R14) напряжения +2,5 В на коллекторе транзистора VT3. Далее к выходу устройства (к правому по схеме выводу конденсатора С16) подключают цифровой частотомер с верхней границей измерения не менее 120 МГц, а к выходу (выв. 1) ОУ DA2 — вольтметр постоянного тока. Конденсатор С13 устанавливают в положение, соответствующее средней емкости. Если генератор не возбуждается, проверяют исправность транзистора VT2 и режим его работы. Сжатием или растягиванием витков катушки L1 устанавливают частоту 98,5 МГц. При этом постоянное напряжение на выходе DA2 должно быть в пределах 0,5…1 В. Если напряжение больше, его корректируют подстройкой конденсатора С13. Далее осуществляют сканирование вверх до максимального значения частоты ГУН (119 МГц). При этом напряжение на выходе ОУ должно быть около 10,5 В. В случае необходимости его корректируют подборкой конденсатора С13. Затем нажимают на кнопку SB1 блока управления. Частотомер должен показать 98,5 МГц, а вольтметр — на выходе ОУ — не более 1 В. При необходимости напряжение на выходе ОУ устанавливают в пределах 0,5…0,9 В сжатием витков катушки L1. На этом налаживание можно считать законченным. Синтезатор готов к работе.

М. ОЗОЛИН, с. Красный Яр Томской обл.
«Радио» №№11-12 2005г.

Похожие статьи:
Синтезатор частоты KB трансивера
Синтезатор частоты радиоприемника УКВ
Синтезатор частоты для KB радиостанции
Синтезатор частот для любительской коротковолновой радиостанции
Синтезатор частоты для KB трансивера (1)
Синтезатор частоты для KB трансивера (2)
Синтезатор частоты диапазона 144 МГц