Înmulțirea frecvenței pulsului. Multiplicator de frecvență (MF). Revizuirea metodelor de rezolvare a unor probleme similare

Un multiplicator de frecvență este un astfel de GVV, frecvența de oscilație, a cărei ieșire este de 2, 3,..., de n ori mai mare decât intrarea.

Circuitul multiplicator de frecvență este similar cu cel al unui amplificator de frecvență radio convențional. Un multiplicator diferă de un amplificator prin aceea că circuitul de ieșire al multiplicatorului este reglat la al doilea, al treilea sau p-y armonica tensiunii de intrare. Prin urmare, sarcina eliberează puterea armonicii la care este configurat circuitul de ieșire.

Din analiza modului de oscilații de al doilea fel se știe că odată cu creșterea numărului armonic, amplitudinea componentelor armonice scade: I n =α n, Imah- Prin urmare putere utilă iar randamentul multiplicatorului este mai mic decat cel al amplificatorului. Modul de multiplicare este utilizat în trepte de emițător de putere redusă, a căror eficiență scăzută practic nu reduce eficiența emițătorului în practică.

Principiul construirii multiplicatorilor de frecvență a tranzistorului se bazează pe utilizarea a două procese fizice: selectarea armonicii dorite din impulsul de curent al colectorului și natura neliniară a modificării capacității colectorului de la modificările tensiunii colectorului.

Multiplicatorii de frecvență a tranzistorului, care funcționează pe principiul separării armonicii dorite de un impuls, asigură multiplicarea cu un frecvente joase. Acest lucru se întâmplă deoarece, odată cu creșterea frecvenței de funcționare, impulsul de curent al colectorului se extinde (până la 180 °) și conținutul de armonici superioare din acesta scade brusc. În practică, multiplicatorii bazați pe acest principiu funcționează la frecvențe de până la 0,3 Ѡ t.

Pentru multiplicarea la frecvențe mai mari, se folosește neliniaritatea capacității colectorului. Acest lucru vă permite să obțineți o frecvență la ieșirea multiplicatorului care este mai mare decât frecvența de tăiere a tranzistorului. În fig. Figura 2.12 prezintă o diagramă a unui multiplicator de frecvență a tranzistorului care funcționează atât la frecvențe joase, cât și la frecvențe înalte. Intrarea circuitului este alimentată cu o tensiune a frecvenței fundamentale, la care este reglat circuitul din circuitul de bază al tranzistorului. Circuitul colector include filtre care izolează o anumită armonică pe sarcină.

Oscilatoarele cu tranzistori funcționează la frecvențe de până la 10 GHz. Pentru a obține putere la frecvențe mai mari, multiplicatoarele de frecvență bazate pe diode semiconductoare - varicaps și varactor - sunt pornite după generatorul de tranzistori.

ÎN dispozitive semiconductoare Capacitatea unei joncțiuni p-n este formată din două componente: bariera (1) - cea principală când joncțiunea este închisă și difuzia (2) - cea principală într-o tranziție deschisă.

Grafice ale dependenței capacităților joncțiunii p-n de tensiunea pe ea sunt prezentate în Fig. 2.13. Curba 3 reflectă capacitatea rezultată a joncțiunii pn. Pentru a opera multiplicatorul pe caracteristică C res =f(U) selectați punctul de operare O, prin aplicarea tensiunii de polarizare corespunzătoare.

Diodele concepute pentru a funcționa la amplitudini mici în comparație cu tensiunea de polarizare se numesc varicaps. Proprietățile unui varicap sunt determinate numai de proprietățile capacității de barieră a joncțiunii cu poartă.

Diodele concepute pentru a funcționa la amplitudini mari se numesc varactor. În multiplicatorii varactor, lucrul are loc atât în ​​regiunile de tranziție închise, cât și în cele deschise.

Principiul de funcționare al unui multiplicator de frecvență varactor se bazează pe utilizarea neliniarității capacității joncțiunii p-n. Când se aplică o tensiune armonică joncțiunii p-n, curentul prin joncțiune va fi nearmonic (Fig. 2.13.6). Acest curent conține componente armonice superioare. Utilizarea regiunii de joncțiune pn deschisă duce la creșterea nivelului armonicilor superioare.

Un varactor poate fi conectat la un circuit multiplicator atât în ​​paralel (Fig. 2.14a), cât și în serie (Fig. 2.14.6). Circuitul de intrare multiplicator este reglat la frecvența fundamentală, iar circuitul de ieșire este reglat la a doua sau a treia armonică. Un astfel de multiplicator de frecvență este pasiv, deoarece energia oscilațiilor de ieșire la frecvența fno este determinată de energia unei singure surse de tensiune de intrare cu o frecvență co.

Avantajul unui circuit multiplicator paralel este că un terminal al varactorului este la potențial zero. Acest lucru face posibilă plasarea varactorului pe un radiator mare și îmbunătățirea condițiilor termice, ceea ce înseamnă creșterea puterii utile.

Circuitul secvenţial (Fig. 2.14.6) asigură o mai bună stabilitate de funcţionare, deoarece inductanţa cablurilor şi capacitatea carcasei fac parte din sistemul oscilator al multiplicatorului. Dar în această schemă, condițiile de îndepărtare a căldurii devin mai complicate.

Cea mai bună eficiență a conversiei puterii într-un varactor este obținută prin selectarea valorii optime a tensiunii de polarizare corespunzătoare unei anumite valori a tensiunii de intrare. Pe măsură ce se modifică amplitudinea tensiunii de intrare, se modifică și eficiența conversiei.

Polarizarea automată asigură modificarea tensiunii de compensare pe măsură ce tensiunea de intrare se modifică, menținând astfel eficiența optimă a conversiei.

Multiplicatorii de frecvență Varactor sunt utilizați pentru a dubla sau tripla frecvența. Pentru a obține înmulțirea unei multiplicități mai mari, mai multe dublatoare sau triplere sunt conectate în serie.

2.10. Scheme de conectare pentru generatoare de tranzistori

Pentru a crește puterea de ieșire a GVV, mai multe tranzistoare sunt conectate în paralel sau în serie pentru a funcționa pe o sarcină comună.

Când tranzistoarele sunt conectate în paralel pentru a funcționa pe o sarcină comună, aceiași electrozi ai tranzistorilor sunt conectați unul la altul în paralel. În acest caz, curenții tranzistorilor individuali din firul comun se adună și puterea totală este eliberată în circuitul de ieșire.

Tranzistoarele conectate în paralel trebuie să aibă aceiași parametri, altfel unul dintre tranzistori va ocoli celălalt tranzistor și sarcina. O răspândire semnificativă a parametrilor tranzistorilor duce la necesitatea utilizării unor soluții suplimentare de circuit pentru a egaliza modurile de funcționare ale tranzistoarelor individuale. Cu toate acestea, acest lucru duce la complexitatea circuitului și, prin urmare, reduce fiabilitatea funcționării acestuia. Prin urmare, se limitează la conectarea a nu mai mult de două sau trei tranzistoare în paralel.

Datorită complexității configurației și fiabilității reduse, circuitele cu conexiune paralelă a tranzistorilor sunt rareori utilizate.

Generatoarele push-pull de putere redusă (zeci de wați) la frecvențe de 1-10 MHz pot fi executate pe transformatoare cuplate magnetic, așa cum se arată în Fig. 2.15. Tranzistoarele din acest circuit funcționează în modul clasa B, adică cu un unghi de tăiere de 0 = 90°. Când o tensiune de excitație alternativă este aplicată la intrarea în circuitele colectorului, impulsurile de curent ale colectorului sunt deplasate în fază cu 180°. Conform primului curent armonic, tranzistoarele sunt conectate în serie.

VT1 scurgeri de la colector VT1 prin tranzistor VT1, apoi secțiunea emițător - colector a tranzistorului VT2, prin sarcină T2 la colectorul tranzistorului VT1.

Curentul colector al primei armonice a tranzistorului VT2 scurgeri de la colector VT2 prin secţiunea colector - emiţător VT2, prin emitator – colector VT1, prin sarcină şi către colector VT2.

Prin sarcină T2 Curenții de colector ai primei armonice curg într-o singură direcție și, prin urmare, se adună. În firul de alimentare comun, primii curenți armonici sunt direcționați unul către celălalt și se anulează reciproc.

La ieșirea acestui circuit, cu o simetrie bună, nu există armonici superioare, deoarece armonicile pare ale curenților colectorului ambelor tranzistoare din transformatorul de ieșire sunt compensate, iar armonicile impare în impulsuri cu o limită de 0 = 90° sunt practic. absent.

2.11. Diagrame ale treptelor de ieșire ale emițătoarelor radio

Oscilațiile de radiofrecvență create de generator sunt transmise la antenă pentru radiație. Pentru a face acest lucru, antena emițătorului trebuie conectată la circuitul de ieșire al ultimei trepte a emițătorului. Etapa încărcată cu antenă se numește treapta de ieșire. Etapa de ieșire a transmițătorului este cea mai puternică etapă și atrage cea mai mare energie din sursele de alimentare. Prin urmare, performanța energetică a etapei de ieșire determină în principal performanța energetică a emițătorului în ansamblu. Prin urmare, treapta de ieșire ar trebui să aibă cea mai mare eficiență posibilă. În plus, treapta de ieșire funcționează în modul de oscilații de al doilea fel, „componentele armonice superioare ale curentului circuitului său de ieșire pot fi transmise la antenă și emise de aceasta, creând interferențe cu alte posturi radio. Pentru a elimina acest lucru, treapta de ieșire trebuie să asigure o filtrare a armonicilor suficient de bună.

De modul de funcționare și performanța energetică a etapei de ieșire depind parametrii electrici antena și metoda de conectare a acesteia la circuitul de ieșire al generatorului.

În funcție de metoda de conectare a antenei, există două scheme de ieșire - simple și complexe.

Un circuit de ieșire simplu este unul în care antena este conectată direct la circuitul de ieșire al generatorului, așa cum se arată în Fig. 2.16, a. În acest circuit, antena, împreună cu elementele de reglare și comunicare, face parte din circuitul de ieșire, care este sarcina generatorului. Circuitul de ieșire aici se numește circuit de antenă. Trebuie să fie reglat la o frecvență dată și să aibă o rezistență egală cu rezistența optimă de sarcină echivalentă a generatorului.

Se știe că cel mai complet transfer al puterii oscilatorii către antenă are loc atunci când impedanța de intrare a antenei este potrivită cu impedanța de ieșire a generatorului. Într-un circuit simplu, circuitul antenei este reglat la o frecvență dată folosind o bobină de reglare L n, iar rezistența de sarcină este selectată prin schimbarea inductanței sau a capacității de cuplare.

Dacă transmițătorul funcționează pe o undă fixă, atunci condițiile pentru implementarea celui mai avantajos mod de generator și cel mai complet transfer de energie către antenă sunt realizate după cum urmează. Mai întâi, reglați circuitul antenei la frecvența de funcționare a generatorului și apoi, fără a modifica setările circuitului, selectați valoarea rezistenței echivalente a circuitului pentru a asigura funcționarea optimă a generatorului.

Atunci când antena este conectată direct la circuitul de ieșire al generatorului, energia este transferată cel mai complet către antenă și se realizează o eficiență mai mare a generatorului, ceea ce este un avantaj al unui circuit de ieșire simplu.

Dezavantajul unui circuit simplu este filtrarea armonică scăzută și funcționarea nesigură în cazul întreruperii antenei. Dacă antena se rupe, rezistența de sarcină scade și generatorul se poate găsi într-un mod de subtensiune. În acest caz, pierderile de putere pe un dispozitiv electronic pot depăși limitele permise și pot distruge dispozitivul.

Într-un circuit de ieșire complex, există două circuite în circuitul de ieșire al generatorului (Fig. 2.16.6). Unul dintre ele este conectat direct la circuitul de ieșire al generatorului și se numește intermediar. Al doilea circuit este creat de elementele antenei și se numește circuitul antenei. Ambele circuite sunt reglate la frecvența de funcționare a generatorului. Rezistența optimă de sarcină într-un circuit complex este selectată prin selectarea conexiunii dintre circuitul intermediar și antenă (folosind metoda aproximării succesive).

Avantajul unui circuit complex este o mai bună filtrare armonică. În plus, un circuit complex este mai fiabil, deoarece dacă antena se rupe, generatorul intră în modul de supratensiune și pierderile de putere datorate încălzirii dispozitivului electronic sunt reduse. Dezavantajul unui circuit complex este eficienta scazuta din cauza pierderilor de energie la elementele de comunicatie si circuitul intermediar.

Circuitele complexe de ieșire sunt utilizate în mari și putere medie, în care o mai bună filtrare armonică este de mare importanță și sunt permise dimensiuni mari de gabarit ale circuitului și complexitatea acestuia.

În transmițătoarele de comunicații de putere redusă, pentru care dimensiunile lor mici, greutatea și simplitatea circuitului, precum și eficiența sunt de o importanță decisivă, este utilizat circuit simplu Ieșire.

Pentru a controla modul de funcționare al dispozitivului electronic și a regla circuitul la rezonanță, în treapta de ieșire a transmițătorului este inclus un dispozitiv pentru măsurarea curenților în circuitele de ieșire și de intrare ale generatorului.

Capitolul 3. GENERATOARE AUTO

3.1. Principiul autoexcitarii

Pentru a crea oscilații de radiofrecvență în dispozitivele de transmisie radio, se folosește fenomenul de apariție a oscilațiilor electrice într-un circuit oscilator, în care este introdusă o anumită cantitate de energie din exterior, adică sursa primară de oscilații electrice în dispozitivele de transmisie radio. este circuitul oscilator.

Dacă în circuitul electric L.C. introduceți o anumită cantitate de energie din exterior, de exemplu, prin încărcarea condensatorului C, apoi apar în circuit oscilații libere amortizate ale frecvenței radio.

Pentru ca oscilațiile să fie neamortizate, adică amplitudinea lor să nu scadă, este necesar să se reînnoiască periodic, în timp cu oscilațiile libere, energia din circuit. Acest lucru se poate face periodic prin conectarea unei surse EMF la circuit, care va reîncărca condensatorul circuitului. Când cantitatea de energie care intră în circuit este suficientă pentru a compensa toate pierderile de energie din acesta, oscilațiile din circuit vor fi neamortizate.

Pentru a crea oscilații continue în circuit, este necesar să se reumple energia o dată pe perioadă. Și, deoarece frecvența de oscilație este mare (sute și mii de kiloherți), doar un dispozitiv special de mare viteză - un tub de vid sau un tranzistor - poate conecta o sursă de energie electrică la circuit pentru a reumple energia din acesta.

Pentru ca completarea energiei să intre în circuit în timp cu oscilații libere (cu oscilații proprii), este necesar ca oscilațiile în sine să controleze curentul sursei de alimentare. În acest scop, circuitul generator are un feedback (OS) al circuitului de ieșire cu circuitul de intrare. Astfel, un generator auto-excitat constă dintr-un circuit oscilator, un dispozitiv electronic, o sursă de energie și elemente pozitive. feedback. /

Energia oscilațiilor generate este eliberată în circuitul oscilator, a cărui frecvență este determinată de parametrii circuitului L și C. Dispozitiv electronic actioneaza ca un regulator al consumului de energie al sursei de energie. Elementele de feedback pot fi un inductor sau un condensator. Sursa de alimentare reface energie în circuit. Astfel, un generator auto-excitat este

_____________________________________________________________

Fig.3.1. diagrama bloc a unui auto-oscilator

1-Circuit OS; 2-element de armare; 3-circuit oscilator;

4-alimentare.

un dispozitiv care creează oscilații de radiofrecvență folosind un circuit oscilant și elemente de feedback. Și deoarece oscilațiile într-un astfel de generator apar automat, imediat după pornirea surselor de energie, acesta se numește auto-oscilator (Fig. 3.1).

Formarea unei frecvențe care este un multiplu al unei frecvențe fixe de intrare este una dintre cele mai comune aplicații ale unui PLL. În sintetizatoarele de frecvență, frecvența semnalului de ieșire se formează prin înmulțirea frecvenței stabilizate de un rezonator cu cuarț cu numărul n, numărul n poate fi specificat digital, adică. Puteți obține o sursă de semnal flexibilă care poate fi controlată chiar și folosind un computer sau un simplu controler.

ÎN în acest exemplu Să încercăm să folosim un PLL pentru a obține o frecvență destul de ridicată a gamei UHF, stabilizată de un rezonator de cuarț de joasă frecvență. Deci avem rezonator cu cuarț la o frecventa de 6,8 MHz, microcircuitul KR193IE6 (divizor cu 64, functioneaza la frecvente de pana la 1000 MHz), precum si microcircuitul KR1564LP5, pe care il vom folosi ca detector de faza.

Să începem cu un circuit PLL standard, în care un contra-divizor cu - n este conectat între ieșirea VCO și detectorul de fază (Fig. 1).

În această diagramă, coeficientul de transfer este indicat pentru fiecare bloc funcțional. Când se calculează bucla PLL, acești coeficienți sunt utilizați pentru a efectua calcule de stabilitate. Există formule speciale pentru calcularea fiecărui coeficienți de transmisie. Câștigul total al buclei PLL va fi egal cu produsul câștigurilor tuturor blocurilor funcționale ale buclei.

Pe baza rezultatelor calculării valorii coeficientului general, se apreciază funcționarea stabilă a unei scheme de circuite date. Cele mai mari dificultăți în aceste calcule provin din calculul elementelor de filtrare trece-jos. Majoritatea radioamatorilor care nu au posibilitatea de a calcula stabilitatea trebuie să selecteze componentele filtrului până când circuitul funcționează. Să încercăm să ne uităm la scopul elementelor de filtrare. Figura 2 prezintă unul dintre posibilele circuite de filtru trece-jos.

Produsul R1xC0 determină timpul de netezire a conturului, iar R0/R1 - amortizare, adică. fără suprasarcină în saltul de frecvență. Selectarea valorilor poate începe cu R0 = 0,2 R1. Figura 2(b) prezintă un circuit cu un condensator suplimentar C1. Una dintre opțiunile posibile pentru acest filtru poate avea următoarele date: R1 = 10k, R0 = 10k, C0 = 1000 și C1 = 0,033 microni.

Să luăm în considerare schema de circuit a unui multiplicator de frecvență cu un PLL, care conține un rezonator de cuarț cu o frecvență de 6,8 MHz, un microcircuit KR193IE6 (divizor cu 64, funcționează la frecvențe de până la 1000 MHz), precum și un microcircuit KR1564LP5, care vom folosi ca detector de fază. Figura 3 prezintă una dintre posibilele fundamentale scheme electrice multiplicator de frecvență cu 64 folosind un PLL, care utilizează componentele enumerate mai sus.

Fig.3

Această schemă nu este elaborată și este prezentată de mine doar în scopuri ilustrative. opțiune posibilă multiplicator folosind PLL. Detectorul de fază este realizat pe MS DD1 74NS86 (564LP5). Elementul acestui microcircuit DD1.1 este folosit pentru a realiza un generator cu un rezonator de cuarț Z1. Elementul DD1.3, care funcționează în modul repetitor, primește un semnal de la divizorul de frecvență MS VCO.

Semnalul de diferență este detectat la elementul DD1.2 și alimentat la un filtru activ trece-jos realizat pe tranzistoarele VT1 și VT2. R10 și C6 sunt elemente suplimentare de filtrare trece-jos. Semnalul de diferență este furnizat varicap VD1 prin R10. VCO este realizat pe tranzistorul VT3, iar pe VT4 este asamblat un tampon - un amplificator de frecvență VCO. De la VT4, semnalul c este transmis prin C14 la ieșire, iar prin filtrul de trecere înaltă C13Dr1S15 la divizorul de frecvență VCO, realizat pe DD2. De la ieșirea divizorului de frecvență, semnalul este transmis la detectorul de fază prin condensatorul C16.

Proces de captare

Pentru a efectua procesul de blocare a frecvenței o conditie necesara este tensiunea suficientă a semnalului de eroare după filtrul trece-jos. Trebuie să vă amintiți întotdeauna că filtrul trece-jos pe elementele LC introduce o atenuare mare a semnalului. Bucla de ordinul întâi se va sincroniza întotdeauna deoarece nu există nicio atenuare a semnalului de eroare la frecvență joasă.

Temporizarea buclei de ordinul doi depinde de tipul de detector de fază și de lățimea de bandă a filtrului trece-jos. În plus, detectorul de fază XOR are un domeniu de achiziție limitat în funcție de constanta de timp a filtrului.

Fig.4
Procesul de captare are loc după cum urmează: Când semnalul de eroare de fază aduce frecvența VCO mai aproape de frecvența de referință, modificările acesteia devin mai lente și invers. Semnalul de eroare este prin urmare asimetric și se modifică mai lent în partea ciclului în care fgun se apropie de fon.

Ca urmare, apare o componentă medie diferită de zero, adică. componentă constantă, care aduce PLL-ul în sincronism. Dacă analizați grafic tensiunea de control VCO în timpul procesului de captare, puteți obține ceva similar cu semnalul prezentat în Fig. 4.
Fiecare proces de captare este diferit și arată diferit de fiecare dată.

Bandă de captură și urmărire

Când se utilizează un detector de fază XOR, lățimea de bandă de captare este limitată de constanta de timp a filtrului trece-jos. Acest lucru are sens, deoarece dacă diferența de frecvență este mare, semnalul de eroare va fi atenuat de filtru atât de mult încât bucla nu va putea niciodată să capteze. Evident, creșterea constantei de timp a filtrului reduce lățimea de bandă de captare, deoarece aceasta duce la un câștig redus al buclei.

Multiplicator de frecvență pe MS12179

Motorola produce în serie cipul PLL de tip MC12179, care conține deja următoarele componente necesare pentru a crea un circuit PLL cu drepturi depline și anume:

Toate elementele necesare pentru a organiza funcționarea unui generator extern cu stabilizare a frecvenței cu quartz;
detector de fază;
Divizor de frecvență cu 256, care vă permite să utilizați acest MS ca multiplicator de frecvență până la frecvențe de 2500 MHz;
Există o intrare pentru frecvența VCO și o ieșire a semnalului de eroare către filtrul trece-jos.

Vă rugăm să rețineți că nu există niciun filtru trece-jos inclus în microcircuit, în fiecare caz individual, acesta ar trebui să fie proiectat în conformitate cu cerințele individuale pentru multiplicator.

Fig.5 și 6

Figura 5 prezintă o diagramă schematică a circuitului PLL cu microcircuitul MC12179. Quartz Z1 poate fi selectat în intervalul de la 5 la 11 MHz, în timp ce ieșirea multiplicatorului poate obține frecvențe în intervalul de la 2400 la 2800 MHz. Schemele posibilelor filtre trece-jos sunt prezentate în Fig. 6.

Multiplicatorul de frecvență cu PLL de pe MS12179 creează zgomot de multe ori mai mic decât multiplicatorul conform circuitului descris mai sus cu un divizor de frecvență separat.

Sintetizator de frecvență pe LM7001

Circuitul sintetizator de frecvență pentru gama de 145 MHz este realizat pe cipul LM7001J, folosit de diverse companii din radiourile de uz casnic.

Sintetizatorul este proiectat să funcționeze în dispozitive transceiver FM cu o frecvență intermediară de 10,7 MHz. Oferă formarea semnalului cu o frecvență de 133,3...135,3 MHz în modul de recepție și 144...146 MHz în modul de transmisie cu un pas al grilei de frecvență de 25 kHz. De asemenea, oferă posibilitatea de a scana în modul recepție pe întregul interval de frecvență de operare.

Sintetizatorul are memorie nevolatilă pentru trei frecvențe de utilizator. Contine si 9 canale repetoare (R0...R8). În modul de transmisie, sintetizatorul efectuează modularea în frecvență a semnalului RF. Sintetizatorul este alimentat cu o tensiune de 8...15 V. Consumul de curent nu este mai mare de 50 mA. Nivelul semnalului RF la ieșire la o sarcină de 50 ohmi este de cel puțin 0,1 V. Acest design foarte interesant ar trebui să fie de interes pentru mulți radioamatori.

Caracteristicile tehnice ale MS LM7001J:

1. Tensiune nominală sursa de alimentare, V................................................. .......... ......4.5...6.5.
2. Tensiune de intrare nivel înalt, V, la intrările CE, CL, Date 2.2...6.5.
3. Tensiune de intrare nivel scăzut, V, la intrările CE, CL, Date ...0... 0.7.
4. Tensiunea maximă admisă furnizată la ieșirea SC, V.... 6.5.
5. Tensiunea maximă admisă furnizată la ieșirile BSoutl... BSout3, V........13.
6. Curentul de ieșire maxim admisibil al ieșirii SC, mA.............................................. 3.
7. Curentul de intrare maxim admisibil al intrărilor BSoutl... BSout3, mA 3.
8. Intervalul de frecvență al intrării Amin1, MHz....0,5...10.
9. Intervalul de frecvență al intrării Fmin, MHz, la pasul grilei de frecvență
- 25,50,100 kHz.............45...130.
- 1,5,9,10 kHz............ 5...30.
10. Sensibilitate pentru intrările Amin și Fmin, V (rms)..............0,1 ...1,5.
11. Valoarea tipică a rezistenței de intrare pentru intrările Amin și Fmin, kOhm ............ 500.
12. Consum total de curent, mA................................. 40.

Microcircuitele LM7001J și LM7001JM sunt proiectate pentru construirea de sintetizatoare de frecvență cu un sistem PLL utilizat în receptoarele radio de uz casnic. Ambele microcircuite sunt identice ca circuit și parametri și diferă doar prin designul carcasei - LM7001J are o carcasă DIP16 pt. instalație convențională, LM7001JM -MFP20 pentru montaj la suprafață (ambele cipuri sunt din plastic). Alocarea pinilor microcircuitului este prezentată în tabelul de mai jos.

Pini Xout și Xin - ieșirea și intrarea amplificatorului de semnal de frecvență de referință; Un rezonator de cuarț este conectat la acești pini. Concluzie Intrare CE semnal de permisiune de înregistrare. CL - intrare de ceas de scriere. Date - intrare de informații. SC - Syncro Control - iesire frecventa de control 400 kHz. BSoutl -BSout3 - ieșiri de control cu ​​comutare de bandă dispozitive externe(Ieșirea BSoutl, în plus, este o ieșire de semnal de frecvență de 8 Hz); Cu ajutorul acestor semnale se comută intervalele Amin și Fmin - intrările divizorului de frecvență programabil, cu alte cuvinte, intrările semnalelor AM și FM. Pdl și Pd2 sunt ieșirile detectorului frecvență-fază în modurile FM și, respectiv, AM.

Schema funcțională a dispozitivului este prezentată în Fig. 7. Secvența de control al biților care sosesc la registrul de deplasare de recepție determină valoarea pasului grilei de frecvență a sintetizatorului, coeficientul de divizare al divizorului de frecvență programabil, modul său de funcționare și starea ieșirilor BSoutl...BSout3.

Fig.7

Microcircuitul poate funcționa cu șapte valori de trepte ale grilei de frecvență standard - 1, 5, 9, 10, 25, 50 sau 100 kHz (cu o frecvență standard a oscilatorului de 7200 kHz. Secvența de biți de control este introdusă secvențial, începând cu cel puțin bit semnificativ al coeficientului de divizare a frecvenței al divizorului programabil, care poate funcționa în două moduri - AM și FM.

Buclele blocate în fază sunt adesea folosite pentru multiplicarea frecvenței. Anterior, în acest scop erau folosite circuite generatoare de armonice, urmate de selectarea armonicii corespunzătoare cu un filtru de bandă îngustă.

Un circuit cu buclă blocată în fază este mult mai potrivit pentru acest scop. În acest circuit, este relativ ușor să schimbați coeficientul de multiplicare al circuitului prin schimbarea coeficientului de divizare în circuitul de feedback. Pentru multiplicarea frecvenței, se utilizează circuite de buclă cu fază blocată fie digitală, fie complet digitale.

Multiplicatorii de frecvență sunt acum folosiți în mod obișnuit pentru a crește viteza ceasului intern de mare circuite integrate. În aceste microcircuite circuit digital bucla blocată în fază se numește multiplicator analogic frecvența ceasului, iar circuitul PLL complet digital se numește multiplicator digital de frecvență.

Pentru a crește frecvența de ceas a microcircuitelor digitale, se folosește adesea un circuit multiplicator de frecvență complet digital, iar pentru circuite mixte sau circuite destinate procesării semnalelor digitale, este de preferat utilizarea unui multiplicator de frecvență analogic. Acest lucru se datorează purității spectrale a semnalului de ieșire. Circuitul analogic oferă o oscilație mai stabilă, dar ajunge mai lent în modul de funcționare.

Un exemplu de diagramă de circuit a unui multiplicator de ceas analogic este prezentat în Figura 1.

Figura 1. Diagrama schematică multiplicator de frecvență analogic.

În acest circuit, este implementat un oscilator de referință cu stabilizare a frecvenței de cuarț elemente logice D4 și D6. Generatorul controlat de tensiune este implementat pe elementele D1 și D3. Având în vedere că acesta este un oscilator RC, are o gamă de frecvență foarte mare. Tranzistorul cu efect de câmp VT1 este utilizat ca element de control. Poate schimba rezistența canalului în câteva mii. (Frecvența VCO va fi ajustată de același număr de ori.) Comparatorul de fază este implementat pe cipurile D7, D8 și D10. Banda de captare a circuitului de buclă blocată în fază este determinată de un filtru trece-jos implementat pe condensatorul C4.

Acest multiplicator de frecvență permite doar șaisprezece pași de ajustare a frecvenței ceasului. Codul care determină factorul de multiplicare se introduce printr-un port serial simplificat asamblat pe registrul de deplasare D2. În funcție de cod, frecvența de ieșire se modifică de 16 ori.

În circuitele multiplicatoare de frecvență mai complexe, divizoarele sunt introduse între oscilatorul de referință și comparatorul de fază. Acest lucru permite implementarea factorilor de multiplicare a frecvenței fracționale.

un dispozitiv electronic (mai rar electromagnetic) conceput pentru a crește frecvența oscilațiilor electrice periodice furnizate acestuia de un număr întreg de ori. Atitudine f afară / fîn( f intrare și f out - frecvențele de oscilație, respectiv, la intrarea și la ieșirea unității AC) se numește factor de multiplicare a frecvenței m(m ≥ 2; poate ajunge la câteva zeci). Caracteristică U. h. – constanță T la schimbare (într-o zonă finită) f intrare , precum și parametrii frecvenței ultrasonice (de exemplu, frecvențele de rezonanță ale circuitelor oscilatorii (vezi Circuitul oscilator) sau Rezonatoare , incluse în partea U.). Rezultă că dacă f intrarea din anumite motive a primit un increment Δ fîn (suficient de mic), apoi incrementul Δ f frecvențele de ieșire f ieșirea este astfel încât Δ f intrare/ fîn = Δ f afară / f out, adică instabilitatea relativă a frecvenței de oscilație în timpul înmulțirii rămâne neschimbată. Această proprietate importantă a frecvențelor ultrasonice le permite să fie utilizate pentru a crește frecvența oscilațiilor stabile (obținute de obicei dintr-un oscilator principal cu cuarț (vezi oscilator principal)) în diferite instalații de transmisie radio, radar, măsurători și alte instalații.

Cele mai comune unități de curent alternativ sunt cele care constau dintr-un dispozitiv neliniar (de exemplu, un tranzistor , Varactor, sau Varicapa , bobine cu miez de ferită; un tub cu vid (vezi tubul electronic)) și un filtru electric (vezi filtrul electric) (unul sau mai multe). Un dispozitiv neliniar schimbă forma oscilațiilor de intrare, ca urmare a cărora componente cu frecvențe care sunt multiple ale f intrare Aceste oscilații complexe sunt alimentate la intrarea unui filtru, care selectează o componentă cu o frecvență dată mf intrare , suprimând (nu lăsând să treacă) restul. Deoarece o astfel de suprimare în filtrele reale nu este completă, componentele nedorite (așa-numitele laterale) rămân la ieșirea AC, adică armonici cu numere diferite de m. Sarcina devine mai ușoară dacă dispozitivul neliniar generează aproape numai m- a armonică fîn - în acest caz, uneori se descurcă fără filtru (se cunosc filtre cu ultrasunete similare pe diodele tunel (vezi dioda tunel) și dispozitivele speciale cu fascicul de electroni). La m> 5 Poate fi mai avantajos din punct de vedere energetic să se utilizeze amplificatoare cu mai multe trepte (în care oscilațiile de ieșire ale unei trepte servesc ca intrare pentru cealaltă).

De asemenea, sunt utilizate unități cu ultrasunete, a căror funcționare se bazează pe sincronizarea unui auto-oscilator (vezi . Generarea vibraţiilor electrice). În acesta din urmă, oscilațiile sunt excitate cu o frecvență f 0 = mf intrare , care devine exact egal mf intrare sub influența oscilațiilor care sosesc la intrarea sa cu o frecvență f intrare Dezavantajul unor astfel de unități de control este o bandă relativ îngustă de valori f intrări la care sincronizarea este posibilă. Pe lângă cele menționate mai sus, s-au răspândit oarecum frecvențele ultrasunete cu impulsuri radio, în care impulsuri radio de o anumită formă sunt furnizate la intrarea unui filtru electric, generate sub influența oscilațiilor de intrare cu o frecvență. f intrare

Principala problemă în crearea frecvențelor ultrasonice este reducerea instabilității de fază a oscilațiilor de ieșire (datorită naturii aleatorii a modificărilor fazei acestora), conducând la o creștere a instabilității relative a frecvenței de ieșire în comparație cu valoarea corespunzătoare la intrare. Calculul riguros al ecuațiilor implică integrarea ecuațiilor diferențiale neliniare.

Lit.: Zhabotinsky M. E., Sverdlov Yu L., Fundamentele teoriei și tehnologiei înmulțirii frecvenței, M., 1964; Rizkin I. Kh., Multiplicatori și divizori de frecvență, M., 1966; Bruevich A.N., Multiplicatori de frecvență, M., 1970; Dispozitive de transmisie radio bazate pe dispozitive semiconductoare, M., 1973.

I. Kh. Rizkin.

• - multiplicator de tracțiune, - dispozitiv electronic pentru a îmbunătăți fluxul de electroni pe baza emisiei secundare de electroni...
• - un transformator special care mareste frecventa AC generat de generator sau un circuit de tub special folosit pentru a produce curenți de înaltă frecvență...

  Dicționar marin

• - un dispozitiv electronic pentru amplificarea curentului de electroni primari pe baza emisiei de electroni secundari. UE fie face parte din anumite dispozitive de electrovacuum, fie este folosită ca un...

  Știința naturii. Dicţionar Enciclopedic

• - fotomultiplicator, - amplificator de fotocurenți slabi, acțiune la poro principal. asupra emisiei secundare de electroni; un tip de dispozitiv fotoelectronic. De bază Unități PMT: fotocatod care emit electroni sub influența opticii...

  Big Enciclopedic Polytechnic Dictionary

• - vezi multiplicatorul de electroni secundar...

  Big Enciclopedic Polytechnic Dictionary

• - un dispozitiv electronic conceput pentru a crește frecvența oscilațiilor electrice periodice care îi sunt furnizate de un număr întreg de ori. Raportul fout/fin se numește factor de multiplicare a frecvenței m...
• - un dispozitiv electric de vid în care fluxul de electroni emis de Fotocatod sub influența radiației optice este amplificat în sistemul de multiplicare ca urmare a emisiei secundare de electroni...

  Marea Enciclopedie Sovietică

• - un dispozitiv electronic pentru îmbunătățirea fluxului de electroni bazat pe emisia secundară de electroni...

  Marea Enciclopedie Sovietică

• - dispozitiv radio-electronic pentru a crește cu un factor întreg frecvența oscilațiilor electrice periodice care îi sunt furnizate...
• - un amplificator de fotocurenți slabi, a cărui acțiune se bazează pe emisia secundară de electroni. Unitati structurale PMT: fotocatod, dynode si anod-colector...

  Dicționar enciclopedic mare

• - multiplicare/tel-det/ctor,...

  Împreună. Separat. Cu silabe. Dicționar-carte de referință

• - MULTIPLICATOR, multiplicator, soț. În expresia: un multiplicator de frecvență este un transformator care crește frecvența unui...

  Dicţionar Ushakova

• - ...

  Dicționar de ortografie - carte de referință

• - inmultiti...

  Dicționar de ortografie rusă

• - ...

  Forme de cuvinte

• - multiplicator, fotografie,...

  Dicţionar de sinonime

„Multiplicatorul de frecvență” în cărți

Frecvențe libere

Din Google Book. Trecut. Prezent. Viitor de Lau Janet

Frecvențe libere Este greu de descris încântarea lui Larry Page când a venit vestea că Comisia Federală de Comunicații (FCC) din SUA a aprobat utilizarea frecvențelor libere care nu sunt utilizate pentru difuzarea emisiunilor de televiziune sau radio: ziua nu este departe.

Cum să controlezi frecvențele

Din cartea Întreabă și vei primi autorul Morency Pierre

Cum să controlezi frecvențele Acest amplificator de succes completează pur și simplu explicațiile pe care le-am prezentat în secțiunea de nutriție. Deoarece totul în Univers vibrează, ar trebui să studiezi influente externe la nivelul tău de energie. Ce rost are

Capitolul șase Curenți de înaltă frecvență. Transformator de rezonanță. Este curentul electric sigur? Prelecția lui Tesla despre curenții de înaltă frecvență

Din cartea autorului

Capitolul șase Curenți de înaltă frecvență. Transformator de rezonanță. Este curentul electric sigur? Conferința lui Tesla despre curenții de înaltă frecvență Potrivit lui Tesla, anul petrecut în Pittsburgh a fost pierdut pentru munca de cercetareîn domeniul curenţilor multifazici. Este posibil ca asta

9. MOSCOVA FRECVENȚE

Din cartea Security Encyclopedia autorul Gromov V I

9. FRECVENȚELE MOSCOVA Majoritatea frecvențelor oferite atenției dumneavoastră pot fi ascultate folosind un receptor de scanare (scanner). Vă recomandăm scanere dovedite și de încredere de la compania japoneză AOR Ltd, modelele AR-3000 (staționare) sau AR-8000 (portabile). Ei, precum și oricare

Multiplicator de frecventa

autor Echipa de autori

Multiplicator de frecvență Un multiplicator de frecvență este un dispozitiv radio-electronic conceput pentru a crește frecvența oscilațiilor electrice periodice de un număr întreg de ori. Sarcina acestui aparat electric este de a crește frecvența celor conduși către el.

Tub fotomultiplicator

Din cartea Marea Enciclopedie a Tehnologiei autor Echipa de autori

Fotomultiplicator Fotomultiplicator Un fotomultiplicator este un dispozitiv electric cu vid în care fluxul de electroni emis de fotocatod sub influența radiației optice este îmbunătățit în sistemul de multiplicare ca urmare a emisiei de electroni secundari; curent de circuit

Deviația de frecvență

Din cartea Marea Enciclopedie Sovietică (DE) autor TSB Din cartea Marea Enciclopedie Sovietică (FO) a autorului TSB

Multiplicator de frecventa

Din cartea Marea Enciclopedie Sovietică (UM) a autorului TSB

1.3.2. Frecvențele

Din cartea Trucuri electronice pentru copii curioși autor Kashkarov Andrei Petrovici

1.3.2. Frecvențe La efectuarea unui experiment în condiții rurale, un semnal de la un transceiver portabil a fost recepționat de un alt corespondent situat la 22 m de mine - primit pe un post de radio identic reglat pe aceleași frecvențe În timpul experimentului, a fost observat un lucru interesant

MULTIPLICĂTORI DE FRECVENȚĂ SEMICONDUCTOR

Comunicații, comunicații, electronice radio și dispozitive digitale

MULTIPLICĂTORI DE FRECVENȚĂ SEMICONDUCTOR 17. Multiplicator de frecvență a tranzistorului 17. Multiplicatori de frecvență a diodei 17. Scop Principiul de funcționare și parametrii principali Multiplicatori de frecvență în schema bloc a emițătorului radio, vezi.

Cursul 17 . MULTIPLICĂTORI DE FRECVENȚĂ SEMICONDUCTOR

1 7 .2. Multiplicator de frecvență a tranzistorului

1 7 . 4 . Întrebări de securitate

17.1. Scopul, principiul de funcționare și parametrii principali

Multiplicatorii de frecvență din schema bloc a unui transmițător radio (vezi Fig. 2.1) sunt amplasați în fața amplificatoarelor de putere a oscilațiilor RF sau cu microunde, crescând frecvența semnalului excitator de numărul necesar de ori. Multiplicatorii de frecvență pot face, de asemenea, parte din excitatorul sau sintetizatorul de frecvență în sine. Pentru semnalul de intrare și de ieșire al multiplicatorului de frecvență scriem:

(17.1)

unde n factor de multiplicare a frecvenței cu un număr întreg de ori.

Clasificarea multiplicatorilor de frecvență este posibilă în funcție de două criterii principale: principiul de funcționare sau metoda de implementare a funcției (17.1) și tipul elementului neliniar. Conform principiului de funcționare, multiplicatorii sunt împărțiți în două tipuri: pe baza sincronizării frecvenței auto-oscilatorului semnal extern(vezi secțiunea 10.3), în n de ori mai mică în frecvență (Fig. 17.1, a) și folosind un element neliniar care distorsionează semnalul sinusoidal de intrare și izolând armonica necesară din spectrul multi-frecvență rezultat (Fig. 17.1, b).

Orez. 17.1. Multiplicatori de frecventa.

Pe baza tipului de element neliniar utilizat, multiplicatorii de frecvență de al doilea tip sunt împărțiți în tranzistor și diodă.

Parametrii principali ai multiplicatorului de frecvență sunt: ​​factorul de multiplicare a frecvenței n ; putere de ieșire a n-a armonică Р n, Puterea de intrare prima armonică R 1, factor de conversie K pr = P n / P 1 ; eficienţă = Р n / Р 0 (în cazul unui multiplicator de tranzistor), nivelul de suprimare a componentelor false.

Lipsa multiplicatorilor de frecvență (Fig. 17.1, A) Primul tip constă în îngustarea benzii de sincronizare cu creșterea numărului de armonici p. Pentru multiplicatorii de frecvență de al doilea tip, coeficientul de conversie scade Pentru a pr cu creșterea p. Prin urmare, ele sunt de obicei limitate la valoare n = 2 sau 3 și, dacă este necesar, porniți mai mulți multiplicatori de frecvență în serie, alternându-i cu amplificatoare.

17.2. Multiplicator de frecvență a tranzistorului

Circuitul unui multiplicator de frecvență a tranzistorului (Fig. 17.2) și metoda de calcul al acestuia nu sunt practic diferite de un amplificator.

Este necesar doar configurarea circuitului de ieșire a generatorului la n a-a armonică și selectați valoarea unghiului de tăiere =120  / n , corespunzătoare valorii maxime a coeficientului n ( ). La calcularea circuitului de ieșire, coeficientul de expansiune al impulsului cosinus în prima armonică 1 ( ) trebuie înlocuit cu coeficientul pt a n-a armonică  n ( ). Un circuit din circuitul de ieșire reglat în rezonanță cu n - și armonici de semnal, trebuie să aibă proprietăți de filtrare satisfăcătoare.

Orez. 17.2. Circuit multiplicator de frecvență a tranzistorului.

Factorul de multiplicare al circuitului din Fig. 17,2 de obicei nu depășește de 34 de ori cu o eficiență de 1020%.

17.3. Multiplicatori de frecvență a diodelor

Funcționarea multiplicatorilor de frecvență a diodelor se bazează pe utilizarea efectului de capacitate neliniară. Acesta din urmă utilizează o capacitate de barieră polarizată invers p - n -tranziţie. Diode semiconductoare, special concepute pentru înmulțirea frecvenței sunt numite varactori. La =0,5 și  0 =0,5 V pentru capacitatea neliniară a varactorului obținem:

, (17.2)

unde si - tensiune inversă aplicată la joncțiune p - n.

Graficul funcției neliniare (17.2) este prezentat în Fig. 17.3.

Orez. 17.3. Graficul funcției neliniare (17.2).

Sarcina acumulată de capacitatea neliniară este legată de tensiune și curent prin următoarele dependențe:

, (17.3)

În Fig. 17.4.

Orez. 17.4. Multiplicatori de frecvență a diodelor cu varactor.

În circuitul multiplicator al diodelor paralele (Fig. 17.4, A) există două circuite (sau filtre) de tip serie, reglate în rezonanță în funcție de frecvența de intrare și ieșirea n  semnale. Astfel de circuite au rezistență scăzută la frecventa de rezonantași mare - pe toate celelalte (Fig. 17.5).

Orez. 17.5 Dependența rezistenței circuitului de frecvență.

Prin urmare, primul circuit, reglat la rezonanță cu frecvența semnalului de intrare o, trece doar prima armonică a curentului, iar al doilea circuit, reglat la rezonanță cu frecvența semnalului de ieșire n  , - numai n a armonică. Ca rezultat, curentul care curge prin varactor are forma:

, (17.4)

Deoarece capacitatea varactorului (17.2) este o funcție neliniară, atunci conform (17.3) la curentul (17.4) tensiunea pe varactor este diferită de forma sinusoidală și conține armonici.

Una dintre aceste armonice, la care este reglat al doilea circuit, trece în sarcină.

Astfel, cu ajutorul unei capacități neliniare, dispozitivul convertește puterea semnalului cu frecvența într-un semnal cu frecvență n , adică înmulțirea frecvenței.

Al doilea circuit multiplicator secvenţial de frecvenţă funcţionează într-un mod similar (Fig. 17.4, b), în care există două circuite (sau filtre) de tip paralel, reglate în rezonanță în funcție de frecvența de intrare și ieșirea n  semnale. Astfel de circuite au rezistență mare la frecvența de rezonanță și rezistență scăzută la toate celelalte. Prin urmare, tensiunea de pe circuitul primar, reglată în rezonanță cu frecvența semnalului de intrare , conține doar prima armonică, iar pe al doilea circuit, reglată la rezonanță cu frecvența semnalului de ieșire n  , - numai n a armonică. Ca urmare, tensiunea aplicată varactorului are forma:

, (17.5)

unde U 0 - tensiune de polarizare constantă pe varactor.

Deoarece capacitatea varactorului (17.2) este o funcție neliniară, atunci conform (17.3) la tensiunea (17.5) curentul care circulă prin varactor este diferit de o formă sinusoidală și conține armonici. Una dintre aceste armonice, la care este reglat al doilea circuit, trece în sarcină. Astfel, cu ajutorul unei capacități neliniare din circuit, puterea semnalului este convertită cu o frecvență într-un semnal cu frecvență n , adică înmulțirea frecvenței.

Multiplicatori de frecvență Varactor în domeniul DCV la n =2 și 3 au un factor de conversie ridicat K pr = P n / P 1 = 0,6…0,7. Pentru valori mari n în valoarea intervalului de microunde K pr scade la 0,1 și mai jos.

17.4. Întrebări de securitate

1. Cum se înmulțește frecvența oscilațiilor?

2. Desenați un circuit al unui multiplicator de frecvență a tranzistorului.

3. Explicați de ce este posibilă multiplicarea frecvenței de oscilație folosind o capacitate neliniară.

4. Desenați circuite cu multiplicator de frecvență a diodelor de tip serie și paralel. Care sunt diferențele dintre ele?