Синтезатор для К.В. трансивера (VER-2)
Телепов В.А., (RW4HDL), Самарская обл., г. Чапаевск
Этот синтезатор обладает высокой стабильностью частоты при шаге перестройки 30 и 15Hz, имеет высокую скорость установки и обладает малым уровнем помех и пораженок, а также позволяет убрать КПЕ с верньером. При этом он представляет собой не очень сложную конструкцию, в нем нет ни процессоров, ни ПЗУ и он легко программируется с помощью диодов. По этому его может повторить практически любой радиолюбитель.
Синтезатор состоит из шести основных узлов:
- ДПКД DD1-DD4 и фазовый детектор DD9 T4-T6
- Опорный генератор DD5 T1-T3 с делителем частоты DD6,DD7
- Счетчики валкодера DD13-DD16 со схемой предварительной загрузки DD17
- ЦАП точной настройки DD17, DD12
- ГУН DD10,11; T7,8; L1-L5 и усилитель Т9,Т10, ТР1
- Валкодер DD1-DD5
ДПКД состоит из четырех счетчиков 1533ИЕ10 и загружается в двоичном коде, коэффициент деления, которого от 0 до 61440. Он делит входную частоту до частоты опорного генератора (488 Гц) и на этой частоте происходит их сравнение на фазовом детекторе. Так как ДПКД является выделяющим (выделяет m импульсов из n-ой последовательности), выходные импульсы имеют большую скважность и их практически не видно на осциллографе, и здесь может помочь обычный пробник со ждущим мультивибратором. ДПКД постоянно подгружает новый коэффициент деления, который хранится в счетчиках валкодера DD13-16. Первый счетчик DD12 делит входную частоту на 16 и служит для формирования пилообразного напряжения (ЦАП DD17). Микросхема DD8 служит для формирования импульса, предварительной установки счетчиков вал кодера в нужный участок диапазона при включение синтезатора и переключение диапазонов. На микросхеме К561КТ3 собран ЦАП с весовыми резисторами и диапазонными ключами (Т11-14). Он формирует пилу с логарифмической зависимостью (по тому, что варикап имеет не линейную зависимость изменения емкости от напряжения) для изменения в небольших пределах частоты опорного генератора. При переходе с одного диапазона на другой, резко изменяется коэффициент деления ДПКД, из-за этого приходится изменять влияние на варикап в опорнике, с помощью ключей T11-T14 . Опорный генератор имеет немного сложную схему, но это необходимо для получения рас стройки и хорошей стабильности. На мс. DD5 собран генератор и коммутатор, который при отключении рас стройки подключает вместо варикапа конденсатор, и тем самым убирает из работы не термостабильный элемент. Далее частота опорника делится на 16384 с помощью двух сдвоенных счетчиков DD6,7 и поступает на один из входов фазового детектора DD9. Частота кварца, 8MHz выбрана для получения необходимой ширины рас стройки, но ее можно менять в пределах 8-10 MHz (8,867MHz). ГУН построен на двух транзисторах T7, T8. На мс. DD10 сделан делитель частоты на два и на четыре, а на микросхеме DD11- мультиплексор, который переключает деление выходной частоты. ГУН перекрывает частоту от 20 до 42 MHz (при частоте ПЧ 8,820 MHz) , где контура переключаются с помощью коммутационных диодов КД409. Так как в последний контур подано напряжение +5В, то все диоды кроме с коммутированного диода, оказываются надежно закрытыми обратным напряжением.
На транзисторах Т9,Т10 - собран выходной усилитель, который без трансформатора ТР1 выдает на выходе ~5v на высокоомную нагрузку (смесители EYS93,97,98), соответственно с помощью трансформатора 4:1 -1,2v на 50 Ом, 1:1 -пара фазный выход.
Наладка и настройка:
После сборки платы в первую очередь проверяем наличие опорной частоты на входе фазового
детектора (F кварца /16384), при 8MHz она равна 488 Hz, это и будет шагом перестройки ГУНа от ДПКД. Припаяв переменный резистор рас стройки, и включив ее, проверяем диапазон перекрытия в пределах 10kHz . Она берется с запасом, так как при переходе на деление выходной частоты ГУНа на 4, диапазон рас стройки сжимается еще в два раза. Если не удается получить такую рас стройку, то нужно подобрать элементы DR3, DR4, C8 (применять другой варикап вместо D2 нельзя, D1 можно заменить на другой с большим перекрытием). Далее ставим переменный резистор в среднее положение, запоминаем частоту и отключаем рас стройку, при этом частота не должна измениться, если она не совпадает, то необходимо подобрать конденсатор C7. Затем включаем ГУН и, отпаяв резистор R23 со стороны ФД, и, подав на него напряжение с переменного резистора 10 Ком (один его конец включаем на массу, а второй на +9В) вгоняем частоту ГУНа в необходимые пределы с помощью контуров L1-L5. Предварительно необходимо скомму-тировать нужный контур (рассчитанный на этот диапазон), подав напряжение +12В на его диод (точки PD1-PD4). Настройку начинаем с первого контура на самой высокой частоте, диапазон перестройки рассчитывается так: с 28,0-8,820=19,8*2=38,3MHz по 29,8-8,820=21,0*2= 42MHz , и так просчитываем на каждый диапазон с небольшим запасом снизу и сверху. Если некоторые диапазоны практически укладываются друг в друга, контур используют на два диапазона с учетом перекрытия по обоим диапазонам. Если не удается вогнать частоту сдвиганием и раздвиганием витков, нужно их уменьшить или увеличить, или припаять небольшую емкость (как это показано на схеме пунктиром). Если ни на один диод не подано напряжение, то включены все контура (пятый под диапазон), по этому он не обозначен точкой PD, и частота будет минимальной, а для еще большего понижения выходной частоты включают выходной делитель на 4. Например, диапазон 20М с14,0-8,820=5,15*4=20,7 по 14,35-8,820=5,53*4=22,12 , иначе на низкой частоте трудно добиться хороших результатов по перекрытью ГУНа. В данном случае эта частота используется еще на одном диапазоне, и при переключение со 160М диапазона на 20 происходит добавление одного диода в сборке D20-D27 для включения деления выходной частоты на 4. После настройки ГУНа впаиваем резистор на место. Теперь проверяем узел загрузки счетчиков валкодера, переключая кнопки (выбора диапазона с взаимной фиксацией), и смотрим на 11-ых ножках (микросхем DD12-DD16) импульс отрицательной полярности и длительностью около 0,5С. Начинаем программировать начальную установку синтезатора, определившись точкой наилучшего входа (например, 3,600; 14,150 и т.д.).
Распределяем контура: PD1 10M (19,1-20,8MHz); PD2 40M (15,8-16,0MHz); PD3 80,15M (12,1-12,7MHz); PD4 160,20М (10,3-11,0MHz).
Для примера расчетов распайки диодов берем диапазон 20М:
14,150-8,820=5,33*2!!=10,66; 10660000Hz / 488Hz =21844; 61440-21844=39595-это необходимый коэффициент деления ДПКД. Теперь переводим десятичное число в двоичное, последовательным вычитанием и получением остатка:
39595 - 32768=6827 SB8=1 т.к. результат > 1, вычитаем из остатка след. коэффициент
6827 - 16384 SB4=0 т.к. результат < 1 6827 - 8192 SB2=0 < 1 6827 - 4096=2731 SB1=1 остаток 2731 2731 - 2048=683 MB8=1 остаток 683 683 - 1024 MB4=0 < 1 683 - 512=171 MB2=1 остаток 171 171 - 256 MB1=0Диапазон 80М: 3.630; 3,63+8,820 = 12,45; 61440-(12450000Hz / 488Hz) = 35927
35927 - 32768=3159 SB8=1 3159 - 16384 SB4=0 3159 - 8192 SB2=0 3159 - 4096 SB1=0 3159 - 2048=1111 MB8=1 1111 - 1024= 87 MB4=1 87 - 512 MB2=0 87 - 256 MB1=0Так как два младших счетчика валкодера в нулях, дальше считать нет необходимости.
Теперь распаиваем диоды в соответствие с полученным результатом ("1" означает впаянный диод). Диоды в программируемой матрице для удобства запаиваются в две стороны:
10M 15M 20M 40M 20М
*D1 *D2 *D3 *D4 80М *D1 *D2 *D3 *D4 SUM *D1 *D2 *D3 *D4
*SB1 *SB2 *MB1 *MB2 *SB1 *SB2 *MB1 *MB2 *SB1 *SB2 *MB1 *MB2
80M 160M
*D5 *D6 *D7 *D8 *D5 *D6 *D7 *D8 *D5 *D6 *D7 *D8
*MB8 *MB4 *SB4 *SB8 *MB8 *MB4 *SB4 *SB8 *MB8 *MB4 *SB4 *SB8
10M 15M 20M 40M
*D1 *D2 *D3 *D4 *D1 *D2 *D3 *D4 *D1 *D2 *D3 *D4
Для удобства, сначала нужно проверить все диапазоны из точки D1, а затем, нарисовав общую карту распайки диодов, распаять их все сразу. Запрограммировав, впаиваем диоды (D20-D27) и соединяем с двумя точками PD1(ГУН) и PD1(ЦАП), PD2, и так далее. Теперь нам понадобится осциллограф и частотомер для определения вхождения ГУНа в зону захвата. Включаем питание синтезатора, и подключаем осциллограф к С12, при нормальной работе ФАПЧ должно быть постоянное напряжение около +5в, без каких либо выбросов, а если поднести и отнести отвертку к контуру должны быть видны импульсы положительной и отрицательной полярности. Если все работает нормально, то начинаем проверку и калибровку ЦАП. Для этого подключаем осциллограф к точке R36-DR5(step) и, замкнув средний с одним из крайних выводов резистора R13 валкодера, смотрим форму сигнала. Она должна иметь форму вогнутой пилы и состоять из 16 ступенек, если нет, то проверяем входы и выходы аналогового коммутатора DD18. Теперь настраиваем срастание ЦАП с ДПКД (когда код на ЦАП переходит из 16 в 0 а код на ДПКД прибавляется на 1), припаяв временно светодиод через резистор 300 Ом с ножки 3 мс.DD13 на массу и, вращая валкодер влево, вправо находим, то место где он то загорается, то тухнет. В этой точке срастания частота должна меняться на один мелкий шаг (488 Hz / 16 = 30Hz, а на диапазоне 20м 488Hz/16/2=15Hz). Оно выставляется подстроечными резисторами R41-R44, в зависимости от выбранного диапазона. Точки PD1-4 переключаются синхронно с контурами диапазонов. После всех настроек подключаем синтезатор к трансиверу и, прослушивая сигнал от ГСС, проверяем частоту тона. Он должен быть чистый и ровный, если есть какой-то рокот, то проверяем выход ФД R19+R22, напряжение должно быть чистым (вход осциллографа должен быть закрытым "~"), если есть импульсы, то проверяем T6,T5,C12,C14,C15 на предмет утечки. Теперь вращая вал кодер, находим точку срастания и в случае перескока корректируем R41-44. Проверяем время установления, включив рас стройку (on/off^), настраиваемся ей на станцию. Теперь подаем и снимем напряжение +12В на вход (+RX), и при этом практически не должно быть вибрации тона. Если есть заметные колебания (а также и в обычном рабочем режиме), то проверьте еще раз ФД или поварируйте номиналами фильтра на выходе ФД, это R21, C14, R22, C15. Если прослушивается фон, проверьте пульсации питающих напряжений и напряжения расстройки (UPR). Резистор рас стройки припаивают экранированным проводом, также им соединяют точки step, gun, oporn.ТР1-10x6x5 600HH. DR7 самодельный, в половинку дросселя продевается два витка d0.47 . L1-13 вит., L2-7 вит., L3-10 вит., L4-11 вит., L5-..., ПЭЛ 0.8 (все на оправке D 5 мм), после окончательной настройки они заливаются лаком. Конденсаторы C52-57,C50,44,45 припаиваются поверх микросхем, к их питающим выводам. Вместо R51-R58 можно впаять сборку резисторов, D8-D15, D20-D27, R56-R63, R65-R72, R47-R50 впаиваются вертикально. Конденсаторы C58,51,59,32,33,46,14 К53-xx. Вместо КД102 можно применить любые малогабаритные кремневые диоды. В синтезаторе желательно применять (особенно DD1,DD10) микросхемы серии 1533, так как она имеет граничную рабочую частоту порядка 60 MHz, и имеет низкий ток потребления. После сборки, плата впаивается в коробку из тонкой луженой жести, ГУН и опорный генератор закрывают отдельными перегородками, для исключения наводок. В перегородке опорника и ГУНа устанавливаем по одному проходному конденсатору, через которые подводим питающие напряжения. Если нет конденсаторов, можно просверлить дырки и вставить кусочки дросселей с вынутыми ножками. Провода, идущие от точек PD1-PD4 перед и после отверстия в перегородке, пропускаем через пару мелких ферритовых колец. На переключателе диапазонов распаиваем на массу блокировочные конденсаторы 68Н. В точках D1-D8, MB1-MB8 впаиваем 20 штырьков, к которым припаиваются диоды программирования. Валкодер собран на отдельной плате и содержит 5 микросхем, в качестве оптопар лучше всего применить щелевой датчик нулевой дорожки от старого 5-ти дюймового дисковода. Можно использовать оптопары от кассовых аппаратов или, по крайней мере, от мыши или попробовать АЛ109+ФД256. Самая большая проблема - это перфорированный диск, хорошо подходят диски от кассового аппарата ОКА500 (64 прорези) или SAMSUNG 4615 (96 прорезей), при этом на один оборот приходится 64*4=256*30Hz=7,7KHz. Количество шагов умножается на 4, за счет оригинального схемного решения, при вращении, получается, по два фронта от каждого датчика, а по ним формируется 4 коротких импульса. При настройке валкодера, удобнее всего вращать диск каким либо двигателем постоянного тока и при этом, наблюдая форму импульсов на КТ1, КТ2 подбирая резисторы R2, R4 добиваться, чтобы импульсы были как можно ближе к меандру и одинаковые в обоих плечах. После этого проверяем импульсы на выходе + или - (в зависимости то направления вращения), они должны быть в четыре раза большей частоты, чем на КТ1 и без нарушений последовательности, это настраивается путем небольшого перемещения одного из датчиков вокруг оси диска. Датчики должны располагаться под углом 90 градусов друг к другу и иметь за хлест флажка на половину тени другого, только при этом правильно работает распознавание направления вращения. Валкодер подробно описан в журнале ["Радиолюбитель КВ и УКВ" №11, 97г.], но можно его применить практически любой конструкции главное, чтобы на входе счетчика DD12, где нет импульсов, была лог. '1'. Вторая часть валкодера содержит в себе обычный переменный резистор R13, когда движок находится по середине, оба гуна выключены, а как только поворачиваем ручку в ту или иную сторону включается один из гунов, причем, чем больше поворачиваем, тем выше скорость перестройки. Резисторами R10,R11 настраивается мертвая зона, чтобы гуны включались при повороте ручки на +-5 градусов от середины. Данной ручкой настройки можно пользоваться, не только пока нет перфодиска, но и оставить ее рядом с ручкой валкодера. Аналогичная ручка настройки есть в трансивере FT1000, где среднее положение фиксируется пружинами. Конечно, недостатки у этого синтезатора есть - отсутствие индикации, (индикация сильно бы усложнила схему из-за неровной частоты ПЧ 8820, 8867 и т.д., особенно немеющую процессора), а также отсутствие памяти. Есть схема и печатные платы ц.ш. (модернизированная схема шкалы трансивера "УРАЛ"), она сделана на более распространенных счетчиках 176ИЕ2 и сдвоенных, малоточных, светодиодных индикаторах типа КИПЦ22. Сейчас разрабатывается схема синтезатора на распространенном процессоре 1816ВЕ31, обладающая высокими шумовыми и другими параметрами: работа на разнесенных частотах, малое время успокоения, память до 100 каналов, связь с компьютером (через RS23 и т.д.). Он работает полностью в статическом режиме (индикатор, клавиатура, загрузка ДПКД) и переходит в режим засыпания, что обуславливает отсутствие помех и пораженок от процессора. Данный синтезатор имеет меньшее количество микросхем, чем описанный, без учета цифровой шкалы.
Необходима помощь в написание программы на языке ASSM для данного процессора, кого заинтересовала эта разработка, можно объединится в создание этого синтезатора.
По всем вопросам обращаться по адресу: 446100, Самарская обл., г. Чапаевск, ул. Ленина д.13 кв.67. Телепов Валерий Александрович (RW4HDL).
E-mail: rw4hdl@mail.samtel.ru
