Добро пожаловать! Пт, 19.01.2018, 09:27
Приветствую Вас Гость | RSS
Меню сайта

Категории раздела
Авторское [14]
Описания товаров [16]

Поиск по сайту

Сайты коллег
SDR-техника из Запорожья Синтезаторы, эквалайзеры, компрессоры, эхо-процессоры для трансивера Сайт UA3GDW

Статистика
Ваш IP: 23.22.240.119 Браузер: v
На сайте сейчас: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0


TOP.zp.ua

Главная » Статьи » Авторское

Некоторые аспекты схемотехники трансивера "Маламут"

  В данном материале излагается моя личная точка зрения на нюансы схемотехники трансивера "Маламут". Материал вынесен отдельно, поскольку занимал слишком много места в основной статье.

  Всё нижеописанное сначала было осмыслено теоретически, а затем проверено практически по ходу сборки аппарата. Это - исключительно тема к размышлению для тех, кто, самостоятельно повторяя конструкцию, не боится поэкспериментировать, и никоим образом не руководство к действию для тех, кто просто повторяет чужие схемы, совершенно не разбираясь в том, как они работают!

  В материал вносятся корректировки и дополнения изменения по мере продвижения процесса сборки и доработок платы. Последняя редакция - 17.01.2018.

  Далее по тексту - используется документация, размещенная на сайте Александра UR4QBP, поскольку именно эта версия платы попала ко мне в руки. Схемотехника повторяет авторскую практически 1:1, поэтому некоторые моменты применимы к любому варианту плат. "Практически" - потому что были внесены некоторые изменения в схему, как полезные, так и совершенно наоборот :) Позиционные обозначения в скобках - по схеме R3DI (ASDR_SCHv1.3.pdf).

  К процессорной части и ДПФ-ам - вопросов не возникло :) Хотя, "по фен-шую", как говорит Саша, можно было бы поставить конденсаторы C125 и C126 по 2.2uF, как рекомендует datascheet (прим. - в авторской схеме (11С5, 11С13) стоят 2.2uF, но почему-то - полярные, хотя в документации на STM32F4xx конкретно указано - ceramic). Не понял хода с применением диодной сборки D2. Вообще-то, ко входу процессора VBAT надо подключать батарейку, за напряжением на которой процессор следит. Или(!) подавать туда основное питание в случае если батарейка не используется. Я могу понять, почему так сделано на отладочной плате - производитель понятия не имеет, как Вы её будете использовать, поэтому пытается предусмотреть все варианты. А в законченной конструкции - стоило бы определиться. Хотя, если в программе не используется контроль напряжения батарейки - то какая разница? :)

  Страница со смесителями (файл TRX_MIX.PDF). К левой части схемы - практически нет вопросов, кроме номиналов C130 и C131 (6C5, 6C6). 100n - это многовато. Согласно рекомендациям производителя ERA-3SM, оптимальное значение в данном включении - 1n. Ну и конденсаторы C9 и C16 (6C7, 6C19)- лишние, вместо них - перемычки или резисторы 0R. Также, можно было бы поставить проходной конденсатор в разрыв перемычки обхода PreAmp (между 3-ми выводами K1 и K2 (6U3, 6U4)). Глядишь - и отпал бы вопрос, который всплывал на форуме cqham.ru, мол, почему-то при выключении PreAmp он на самом деле не выключается. Но последнее - уже потребует работы скальпелем.

  А вот в правой части схемы... Во-первых, я не буду уточнять, как называется запитка от 3.3В микросхем, которые производитель рекомендует питать от 4.0V Min. Однозначно - нехорошим словом. Не верите? Убедитесь сами! Нет, я никоим образом не утверждаю, что оно работать не будет. Разумеется, будет :) Но - как? Общеизвестно, что качество работы смесителя на аналоговых ключах зависит от сопротивления каналов. А оно, в свою очередь - от напряжения питания. Одно дело - если в схеме применены 74CBTLV3253. Их-то именно от 3.3V и надо питать. Но FST3253 - 5-вольтовые!

  Поговорим ещё и о резисторах, которые задают напряжение смещения на входе смесителя? :D 1.1V. При том, что и в документации говорится и умными людьми неоднократно подтверждено для CMOS коммутаторов, коими являются FST3253, оптимальное смещение - ровно половина питания. Ну, такое решение как в 1500-м имеет банальное объяснение - открываем глаза пошире и созерцаем, что у нас там подключено со стороны QSD/QSE. Оппа! ОУ, запитанный от 5V. А что у нас там на между ними и смесителями? Оппа! Танталовые конденсаторы. До кого ещё не дошло - полярные категорически не работают без смещения на обкладках. А если на "+" у нас - полвина от 5V, что делать на "-"? Правильно - понижать напряжение! А как? Ну, думаю, теперь уже все поняли... А что у нас в Маламуте? Тоже - ОУ, и тоже - с конденсаторами. Но питается-то он  - почти от 10V.

  В общем, поставил R6, R7, R12, R13 (6R7, 6R8, 6R19, 6R20) одинаковых номиналов и вместо TPS76333 - TPS76350. Кстати, из-за последнего - пришлось чуток приподнять +5VEXT до 6V.

  После всего перечисленного, эта часть схемы будет выглядеть так (здесь и далее, внесенные изменения выделены красным):
 

  Синтезатор (TRX_SINT.PDF). Ну, здесь особо не развернуться, только и того, что трансформатор - наследие AD9951 и в случае применения Si5351 можно вполне себе без него обойтись. Идея была "сдана" Александру UR4QBP, внесена в схему (sint_v4.pdf) и доведена до сведения широкой общественности. Вот примерно такой вариант реализации:
 
  

  В случае применения SN65LVDS34 можно обойтись без R17 и R18 - у микросхемы свои цепи формирования смещения на входах, а вот с SN65LVDS048 и DS90LV028 без этих резисторов - никак.

  К кодекам (TRX_CODEC.PDF) - особо не придраться, единственное - отсутствие разделительного конденсатора между выходом кодека и регулятором громкости (сигнал AFP) - реальный недосмотр, исправленный в версии платы 1.3 R3DI (8C28), и в v4.1 UR4QBP (C100). Александр в 5-й версии платы пошел ещё дальше - добавил в эту цепь пассивный ФНЧ 1-го порядка (R93, C213). Также, чрезмерное увлечение конденсаторами 10uF хоть и оправдано чисто экономически, но вполне может нанести вред параметрам аппарата. Всё же настоятельно рекомендовал бы не пожалеть несколько копеек на конденсаторы по 22uF. Пусть не везде, но по крайней мере - по питанию и на выводах кодеков FILT+ (т.е. все, кроме C82 и C84 на этой странице схемы).

  Усилители (TRX_IF.PDF) Не побоюсь этого слова - самая "веселая" часть схемы :D

  Вопрос первый - какова функция конденсаторов C54 и C64 (7C6, 7C15)? Я так понимаю, в первоисточнике эта схема была активным ФНЧ второго порядка. В таком случае - зачем были выброшены резисторы с выходов ОУ? А так -эти конденсаторы просто занимают место на плате. Изначально резать дорожки не планировалось, но дойдя до этого места схемы - пришлось-таки браться за скальпель. Добавил упущенные автором резисторы и подкорректировал номиналы остальных. Получился полноценный фильтр, аналогичный по характеристикам Flex-1500. Вот так выглядела АЧХ "до" (слева) и вот так она выглядит "после" (справа):
 
  

  А вот так выглядит реализация на практике (на схеме показан один канал, второй выполняется аналогично):
 
  

  Тот же вопрос - относительно конденсаторов С34 и C42 (7C24, 7C32). Остатки RC-фильтра? Именно остатки. Т.к. фильтр должен, как минимум, из 2 элементов состоять. Явно, не хватает резисторов перед конденсаторами.

  Ну и наконец - вопрос (уже третий) - какую роль играет "фильтр" на выходах U8 и U9 (7U3, 7U4)? В кавычках - потому, что в оригинальной схеме (Flex-1500) фильтр нагружен на 50-омную нагрузку (смеситель через трансформатор 1:1), а здесь - трансформатор 1:4, т.е нагрузка фильтра - 200 ом. О результате догадываетесь? Он работает, мягко говоря, несколько не так, как ожидалось бы. Ну и рассогласование смесителя - тоже не самый лучший режим работы. А для правильного согласования суммарное сопротивление каждой из пар резисторов должно быть 100ом за вычетом сопротивления канала смесителя (5ом, в теории). Ничего не напоминает? :) 95.3R - знакомый номинал, не правда ли?

  К тому же, если у R3DI фильтр хотя бы точно скопирован с Flex-1500 и рассогласование импедансов - единственный "подводный камень" этой части схемы, то в варианте UR4QBP - есть дополнительный сюрприз: конденсаторы C65-C72 - это, фактически, разбитые пополам 7C21, 7C22, 7C29 и 7C30, и при таком включении их емкость должна быть вдвое больше (если не обращать внимания на несоответствие импедансов). А на самом деле, она даже в 1.5 раза меньшего номинала, т.е., в общем - втрое меньше, чем стоило бы. В результате - "варежка" такого фильтра больше, чем 65 кГц, хотя должна быть 28 кГц.

  Эффект - потрясающий! Вся срань с кодека лезет в смеситель! Чего, собственно, и следовало ожидать. Теоретически. Ну и практики - тоже не пришлось долго ждать. Когда поступил тревожный сигнал от одного из коллег - не пришло в голову ничего лучше, кроме как "Я же говорил!.." В результате, потратив некоторое количество времени, частично решили с Александром UR4QBP эту проблему компромиссным способом (подробнее - 2 абзацами ниже).

  В общем, самым логичным решением (на стадии разработки) было бы применение фильтра не на выходе усилителя, а на входе. Или исполнение этого каскада не усилителем с единичным усилением, а активным ФНЧ. Ведь такое решение, как в Flex-1500, продиктовано исключительно тем, что там нет вообще никакого усилителя в тракте передачи, а сигнал на смеситель подается с умощненного выхода кодека, предназначенного для подключения наушников. Ну а поскольку текущая задача - не перепахивать схему, а обойтись минимумом переделок, остаются 2 варианта - или пересчитать фильтр под сопротивление нагрузки 200 ом, или применить трансформатор 1:1. Первый вариант - проще, как мне кажется. К тому же, если примененные ОУ NE5532 кое-как работают на нагрузку 200 ом при столь низком напряжении питания, то попытка заставить их качать 50 ом - чревата "неведомо откуда взявшимися" нелинейными искажениями... Не зря же эти ОУ обычно питают от ±15В. Поэтому - адаптируем номиналы элементов фильтра под сопротивление 200 ом: резисторы R23-26 и R31-34 (7R19, 7R20, 7R25-7R28, 7R33, 7R34) увеличиваем вчетверо - до 47-49.9 ом, а конденсаторы - пропорционально уменьшаем (7C21, 7C22, 7C29, 7C30 по схеме R3DI - до 36-43nF, C65-C72 по схеме UR4QBP - до 68-75nF, хотя, можно и оставить 100nF, небольшой завал на краях полосы особо не навредит - всё равно она ӳже изначально).

  Немного иллюстраций (графики специально размещены максимально близко друг к другу, чтоб было легче сравнивать, это 4 отдельных изображения, каждое из которых можно увеличить (клик мышкой)). В верхнем ряду - так выглядят АЧХ фильтра по схеме R3DI (слева) и UR4QBP (справа):
 

  В нижнем ряду: слева - АЧХ фильтра по схеме Flex-1500, справа - того, что получилось у меня после перерасчета схемы UR4QBP (кто скажет, что они непохожи - пусть первым бросит в меня камень). Ну и "бонусом" - такая АЧХ получится, если в схеме UR4QBP заменить резисторы R23-26 и R31-34, но оставить без изменений конденсаторы C65-C72 (именно так я сделал на своей плате):
 

  Тоже довольно-таки симпатичная, если не обращать внимания не небольшой завал на ВЧ, который никак не испортит полосу излучаемого сигнала в SSB :)

  Также, неплохим решением будет вернуть С34 и C42 (7C24, 7C32) роль активных фильтров, установив резисторы (оптимальный номинал - 1.8-2.2к), чем выше - тем меньше гадости будет лезть с выхода кодека, но не стоит "увлекаться", 4.7k - разумный предел, дальше - уже начнется ощутимый завал на ВЧ) последовательно с конденсаторами C30, C31, C38 и C39 (7C19, 7C25, 7C27, 7C33). При этом - придется увеличить R19, R20, R27 и R28 (7R21, 7R24, 7R29, 7R32) до 47к, а ещё лучше - до 100к, иначе они зашунтируют выходы "новоиспеченного" фильтра на выходе кодека, из-за чего упадет уровень выходного сигнала. Я при сборке платы сразу устанавливал резисторы, формирующие пол-питания на входах ОУ (R19-R22, R27-R30, также и в тракте приема - R40-R43, R47-R50), именно по 47к. Танталовые конденсаторы на выходах тракта передачи (C32, C33, C40, C41) - по 22u (по схеме UR4QBP используются 10u). Примерно вот таким образом:
 

  На имеющейся плате оставлю схему именно в таком виде, ибо для полноценного активного ФНЧ будет проблематично найти место для "лишних" 8 резисторов и 4 конденсаторов :D А вот при разработке новой версии платы - это неплохо было бы учесть.

   Также, хотелось бы чуть приподнять напряжение питания ОУ до 10V, а то и выше, но... Типичный случай, когда "хорошая мысля приходит опосля". Пришлось бы ставить танталовые конденсаторы на большее напряжение. А поскольку они были куплены заранее и уже запаяны в плату - придется смириться с этим моментом.

  Переходим к следующей части схемы (TRX_MIC_AF.PDF). Неплохо было бы, опять же, сделать микрофонный предусилитель по схеме активного ФНЧ. Но, увы, в данном случае резанием дорожек не обойтись :( Для начала - можно обойтись установкой конденсатора 100-150p в цепи обратной связи (параллельно R57). В схеме R3DI питание на микрофон подается ч-з 1 резистор 9R2, настоятельно рекомендую в следующей версии платы сделать это через Т-фильтр, как в схеме UR4QBP.

  VOX. Здесь есть "нюанс". В отличие от оригинальной схемы R3DI, в которой этот узел собран на отдельном ОУ MCP6001, в схеме UR4QBP в этом узле используется половинка NE5532, запитанной от +8V. Может, конечно, в этом и ничего страшного, но мне как-то неспокойно подавать на вход процессора напряжение, выходящее за пределы "толерантности" выводов (VCC+4V). Поэтому - варианты: запитать U17 от 5V или сделать делитель напряжения на выходе ОУ - разрезать дорожку от 7 вывода U17 и в разрыв включить резистор и припаять резистор такого же или чуть большего номинала между 37 выводом процессора и общим проводом, 1.5к и 2.2к, например.

  А ещё лучше - вообще не "париться" с этой частью схемы, не собирать её. Ибо если изначально, будучи амплитудным детектором, она как-то худо-бедно работала, то после последнего упрощения автором - я просто понятия не имею, во что превратился этот узел и как он работает. Да и по опыту - не так уж много людей пользуются этой функцией. Это, скорей - из разряда "чтоб было".

  УНЧ. C111 (12C2) - должен быть неполярным 22n. Танталовый 10u - там совершенно ни к чему

  Выходим на финишную прямую, последняя часть схемы (TRX_CONN.PDF). Рекомендую - увеличить R88 (13R8) до или даже больше, из соображений безопасности - мало ли что может попасть туда. Народ частенько любит подключать к сигналу PTT всякую экзотику, так что - лучше перебдеть... Конденсаторы C148 и C149 - какой в них смысл на выходе ОУ? :D В оригинальной схеме R3DI их и нет, в общем-то.

  Ну и, довольно-таки веселый момент - DC-DC преобразователь на плате. Хотя, это уже вопрос не по схемотехнике, а по трассировке платы. Главная "шутка" в том, что дорожка с выхода преобразователя проходит параллельно и в непосредственной близости от дорожки, соединяющей выходы ДПФ-ов. Для понимающих - результат очевиден. У разных экземпляров это выглядит по-разному, но в моем конкретном случае - шумовой "горб" от преобразователя попал аккурат в середину 40-метрового диапазона. Спасибо, Саша! :D В общем, вариантов решения вопроса немного:

  • оставить всё, как есть и смириться;
  • если делаете стационарный вариант - "колхозьте" линейный стабилизатор в корпусе TO220 и на радиаторе, разумеется - "выносной", потому как он будет неслабо греться;
  • если делаете "мобильный" вариант - вынести преобразователь "в сторонку", соединив его с основной платой проводами, добавить фильтр на выход и, возможно, заэкранировав;
  • для пущей надежности, отрезать эту злосчастную дорожку, передав её функции перемычке из провода, расположенной подальше от ВЧ-цепей, как вариант - на обратной стороне платы.

  Общие рекомендации. Дросселя L1-L4 настоятельно рекомендую не использовать слаботочные (с током насыщения 10-25 мА), а ещё лучше - заменить на специализированные ферритовые фильтры наподобие BLM18AG601 или аналогичные, которые специально предназначены для применения в цепях питания и рассчитаны на работу при проходящем токе 100 мА и выше. Балластный резистор в цепи питания подсветки дисплея R87 - 22R - это "жестковато". Производитель рекомендует значение 100R при питании от 5V. У Евгения, кстати, там (11R13) - 220R и не думаю, что от этого заметно уменьшится яркость подсветки, а вот дисплей дольше проживет :)

  Все использованные позиционные обозначения - согласно схемы платы UR4QBP V3, в скобках - по оригинальной схеме R3DI. Изначально, задача-минимум заключалась в "нормализации" схемотехники уже имеющейся платы, но, как говорится - чем дальше в лес, тем... Всё-таки пришлось брать в руки скальпель и кромсать дорожки.

  Вышеизложенное - это, по большому счету, для себя, на память. Чтобы не забыть наработки до тех пор, пока дойдут руки до программы-максимума - сделать собственную версию платы. Хотя, такое желание помалу "растворяется". Надоело экспериментировать с чужими недоделками, пора уже и что-то свое сваять :) Голова - на месте, вроде бы, руки - тоже. Одна проблема мешает - лень :D

  Творческая группа этой писанины выражает благодарность Евгению R3DI за разработку трансивера "Маламут".
 
Категория: Авторское | Добавил: UR4QOP (21.12.2017)
Просмотров: 470
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
Для вопросов - "Обратная связь" в меню сайта.
Вход
Логин:
Пароль:

Поиск на QRZ.RU
Позывной:

Поиск по позывному
Russian Internet Callbook  
Совпадение:
Полное
Частичное

Новая почта

ОТСЛЕДИТЬ
ПОСЫЛКУ

Подробнее
Другая посылка

...