3.4. Принципиальная схема Импульсные источники питания данного класса имеют несколько различных модификаций схемотехнической реализации отдельных вспомогательных узлов. Принципиальных различий в их рабочих характеристиках нет, а разнообразие объясняется множеством производителей блоков питания. Поэтому при описании узлов и каскадов источников питания и особенностей их функционирования будут также приведены и графические иллюстрации вариантов их исполнения. Для подробного обсуждения принципа построения и функционирования блока питания компьютеров типа AT/XT в качестве базовой выбрана модель, принципиальная схема которой показана на рис. 3.2. Рис. 3.2. Принципиальная схема импульсного блока питания На принципиальной схеме не показан сетевой выключатель, так как он относится к системному модулю компьютера. В самом блоке питания по входу первичной электрической сети установлен предохранитель – необходимый элемент системы защиты. Предохранитель предназначен для отключения импульсного источника питания от питающей сети при возникновении в нем неисправностей и не используется для сохранения работоспособности активных элементов источника питания, так как обладает высокой тепловой инерционностью. Процессы пробоя развиваются лавинообразно, остановить их может только электронная защита. Предохранитель способен лишь предотвратить лавинообразное нарастание процесса, который разрушает конструктивные элементы блока питания и повреждает проводники печатной платы. Терморезистор TR1, также подключенный по входу первичной цепи, имеет отрицательный коэффициент сопротивления. Этот элемент имеет максимальное значения сопротивления в холодном состоянии, то есть в момент включения источника. Основным назначением терморезистора TR1 является ограничение пускового тока, протекающего по входной цепи блока питания. При включении источника питания возникает скачок тока, так как конденсаторы сглаживающего фильтра C10 и C11 в начальный момент времени не заряжены и их сопротивление крайне мало. По мере их заряда уровень тока, протекающего по входным цепям блока питания, постепенно снижается. Под действием тока терморезистор TR1 медленно разогревается, а его сопротивление снижается. После выхода на рабочий режим сопротивление TR1 имеет значение десятых долей Ома и практически не влияет на общие энергетические показатели блока питания. После терморезистора и предохранителя в первичную цепь источника питания включен сетевой фильтр. В конструкции фильтра использованы элементы, которые должны обеспечивать значительный уровень затухания помех, проникающих в источник питания и исходящих из него. В отсутствие сетевого фильтра блок питания можно применять только в идеальных условиях, при полном отсутствии приборов, способствующих возникновению помех. Но даже в этом случае целесообразность его установки вполне оправдана, так как фильтр значительно ограничивает уровень паразитных колебаний, проникающих в сеть от самого источника с импульсным преобразователем. Конструкцию входного фильтра рассчитывают из условий, обеспечивающих работу блока питания при кратковременных бросках и провалах сетевого напряжения. Стандарт отечественной сети переменного тока допускает изменение напряжения в диапазоне 220 В ±15 %. Но стандарт не может предусмотреть уровней кратковременных импульсных помех, источником которых являются приборы и устройства на основе электродвигателей, электромагнитных пускателей. Импульсные помехи от таких приборов могут проникать во вторичные цепи источника питания и оказывать негативное влияние на функционирование нагрузочных элементов. Наличие входного фильтра способствует устранению или значительному ослаблению влияния внешних помех на работоспособность блока питания и элементов нагрузки, подключенных к его вторичным цепям. Помехоподавляющий фильтр представляет собой звено П-типа, состоящее из конденсаторов C1 – C4 и дросселя T, две обмотки которого намотаны в одном направлении на общий сердечник из материала с высоким значением магнитной проницаемости. Обмотки имеют одинаковое количество витков. Конденсаторы C3 и C4 включены последовательно, точка их соединения подключается к корпусной клемме блока питания. В отечественной сети выполняется заземление нулевого провода и поэтому точка соединения обязательно должна подключаться через корпус к «нулю». Таким образом, один из конденсаторов C3, C4 оказывается зашунтированным, а второй подключается параллельно конденсатору C2. Если корпус источника питания с таким фильтром оставить без подключения к защитному «нулю», то в средней точке емкостного делителя образуется напряжение, равное половине входного питающего напряжения. Емкостное сопротивление конденсаторов C1 и C2 фильтра на частоте питающей сети достаточно большое и составляет примерно 145 кОм. Такое сопротивление не оказывает заметного влияния на помехи с частотой, близкой к частоте промышленной сети. Импульсные же помехи, имеющие спектр от десятков килогерц до нескольких мегагерц, замыкаются через малое сопротивление этих конденсаторов, и поэтому происходит значительное снижение их уровня. Полностью нейтрализовать помеху, проникающую из сети, одними конденсаторами не удается, и для более глубокой фильтрации применяется индуктивный элемент – дроссель Т1. По конструкции и техническому смыслу дроссель T1 больше похож на трансформатор, поэтому в специальной литературе иногда его называют нейтрализующим трансформатором. Каждая из обмоток дросселя включена в цепь потенциального проводника. По одной из обмоток протекает ток прямого направления, по второй – возвратный ток. Направление токов противоположно, но их величины абсолютно одинаковы. Токи, протекающие по каждой из обмоток, будут создавать магнитные потоки, равные по величине, но противоположные по направлениям. Взаимно противоположные потоки будут компенсировать друг друга. Ни один из потоков не будет преобладающим, а значит, не будет происходить намагничивание сердечника и индуктивность обмоток дросселя будет иметь максимально возможное значение. Это положение справедливо независимо от уровня тока потребления блока питания. Магнитные потоки, создаваемые колебаниями помехи, также взаимно компенсируются. Индуктивное сопротивление обмоток дросселя прямо пропорционально частоте протекающего тока. На частоте сети его величина относительно небольшая, но для высокочастотных колебаний помех она значительна. Затухание помех растет по мере увеличения их частоты. Установка отдельных дросселей на каждом отдельном проводнике будет производить значительно меньший эффект. В выпрямителе сетевого напряжения устанавливаются НЧ диоды. Ток, протекающий через сетевой выпрямитель, имеет пульсирующий характер, определяемый частотой переключения силовых транзисторов импульсного преобразователя. В моменты изменения полярности напряжения на диодах D1 – D4 выпрямителя происходит перезарядка их внутренней емкости. Этот процесс занимает определенный временной интервал. Диоды, изменяющие свое проводящее состояние на закрытое, не могут переключиться мгновенно, и некоторое время остаются открытыми. В это время одна пара диодов еще не закрыта, а вторая – постепенно открывается и начинает пропускать ток. Возникают сквозные токи, которые возбуждают кратковременные помеховые колебания. Подавление помех такого типа выполняют конденсаторы C2 – C4, подключенные к защитному заземлению или «нулю». Все конденсаторы сетевого фильтра рассчитаны на максимальное рабочее напряжение 1 кВ. С помощью селектора уровня входного напряжения S1 выполняется переключение входной цепи блока питания для работы от сетевого напряжения с номинальными уровнями 220 или 115 В. Переключатель имеет только два состояния: замкнутое и разомкнутое. Разомкнутое состояние переключателя устанавливается, когда напряжение сети равно 220 В. Контакты переключателя замыкаются для подключения блока питания к сети с пониженным напряжением. Естественно, что при сохранении энергетического баланса, ток потребления и соответственно нагрузка на входные цепи источника питания при пониженном входном напряжении увеличивается в два раза по сравнению с режимом работы от 220 В. Действие переключателя достаточно подробно рассмотрено в главе 2 при описании аналогичного узла источника питания для компьютеров ATX форм-фактора. Следует еще раз отметить, что коммутация переключателя S1 при его замыкании переводит схему выпрямителя на работу в режиме удвоителя напряжения. Основная же цель установки переключателя заключается в сохранении уровня постоянного напряжения питания на силовом каскаде. Когда происходит коммутация транзисторов полумостового усилителя, на силовой трансформатор подается импульсное напряжение, полный размах которого равен напряжению питания силового каскада. Сохранение этого напряжения на неизменном уровне позволяет использовать все элементы силового каскада без каких-либо модификаций. В этом случае отпадает необходимость применения транзисторов для силового каскада с повышенным напряжением коллектор-эмиттер, а также не происходит коммутации обмоток трансформатора для изменения коэффициентов трансформации. Диодный мост выпрямителя нагружен на два электролитических конденсатора C10 и C11, включенных последовательно, а таже на силовой каскад импульсного преобразователя. Конденсаторы входят в состав фильтра, сглаживающего выпрямленное пульсирующее напряжение. Параллельно каждому из конденсаторов С10 и С11 сглаживающего фильтра включены высокоомные резисторы соответственно R17 и R18, создающие цепь разряда конденсаторов при отключении источника питания от сети. Резисторы выбраны с такими номиналами сопротивления, чтобы не оказывать влияния на работу ВЧ преобразователя. Вся остальная электрическая схема блока питания предназначена непосредственно для генерации, усиления импульсных сигналов и их преобразования во вторичные напряжения, поступающие на элементы нагрузки. Этапы функционирования импульсного преобразователя приведены ниже в последовательности, соответствующей изложению материала в главе 2. Но прежде чем перейти к детальному разбору функционирования отдельных каскадов, следует дать общую схему развития процессов, происходящих в блоке питания непосредственно после его включения в сеть. Именно начальный этап включения блоков питания для компьютеров AT/XT коренным образом отличается от более поздних модификаций, используемых в ATX системах. Следующая глава > tech.wikireading.ru Современные домашние механические терморегуляторы, как правило, могут применяться не только в отоплении квартиры или дома, но и в системах охлаждения. Принцип работы тут простой - пока не достигнута выставленная регулятором температура срабатывания – включены обогреватели – котлы и иные компоненты системы обогрева, или же наоборот, когда достигается выставленная температура, включается кондиционер и работает до того момента, пока температура воздуха не понизиться ниже выставленного, порогового значения. Чаще всего к термостату подключают только отопление. Для реализации таких различных схем подключения, в механическом термостате имеется две различные клеммы, первая из которых используется для подключения отопительных компонентов, а вторая для охладительных. Вообще, производители предлагают различные модели терморегуляторов, которые могут отличаться между собой наличием или отсутствием некоторых дополнительных опций, но основной набор функций обычно единый. Тут стоит напомнить, что для работы механическому терморегулятору не требуется подключение к сети или использование элементов питания. Внутри него производится лишь коммутация проводки, идущей до климатических систем, а работа всех алгоритмов управления заложенных в них, основана на изменении механических свойств материалов при изменении температуры. Подробнее о принципе работы, устройстве и применении стандартных комнатных механических терморегуляторов в отоплении читайте в нашей статье «Механический терморегулятор для отопления | Термостат» Согласитесь, схема совершенно не информативная, подключить согласно такой инструкции механический термостат сможет далеко не каждый. И этот пример, к сожалению, не единичный и подобное встречается довольно часто. Ниже я привожу более наглядную, чем стандартная, схему подключения механического терморегулятора. Как видите, основные здесь клеммы для подключения «4», «5» и «6», а сам терморегулятор работает по принципу переключателя. Пока температура окружающего воздуха не достигла выставленной регулятором величины, электрический ток, подведенный на клемму «6», подаётся на контакт «4», но как только будет достигнута необходимая температура, режим меняется и ток начинает поступать на клемму «5». Таким образом, к клемме «4» подключаются отопительные приборы, которые обогревают помещение и, если ничего не подключено к клемме «5», просто отключаться при достижении нужной температуры. А к контакту «5» обычно подключается охладительные системы, которые начинают работать лишь когда температура воздуха превысит заданное значение. Клемма «1» нужна для подключения нулевого провода, требуемого для того, чтобы лампа светилась или как общая клемма для нуля, если у вас реализована следующая схема подключения механического термостата: Как видите, в этой схеме, в терморегуляторе осуществляется вся коммутация, минуя распределительные (распаячные) коробки. В терморегулятор заходит кабель с фазой и нулем домашней электросети, а также от него проброшен провод до управляемых им климатическим систем, например, до обогревателя. Внутри произведена вся необходимая коммутация, необходимая для работы такой системы. Иногда такая схема подключения бывает единственно возможной, особенно когда требуется подключить отопительные или охладительные приборы с наименьшими трудозатратами. Достаточно проложить до термостата фазу и ноль и так же прокинуть от него две жилы кабеля до приборов, которыми он будет управлять. Очень важно! Все представленные выше варианты схем подключения комнатного механического термостата актуальны лишь для подключения к нему нагрузки с током не более 10-16 ампер ( в зависимости от модели). Довольно часто этого бывает достаточно, но если используете термостат с энергоёмкими устройствами, то чаще всего единственно возможным вариантном становится подключение механического терморегулятора через пускатель. Электромагнитный пускатель – это по большому счету выключатель (реле), рассчитанный на управление большими токами. Принцип действия пускателя достаточно прост, при подаче даже небольшого тока его на управляющую клемму, которая связана с магнитной катушкой, эта катушка втягивает сердечник, в результате чего некоторые контакты пускателя замыкаются, а другие наоборот размыкаются. Применяется магнитный пускатель как раз в таких случаях как наш, когда требуется управлять электрооборудованием с большими токовыми нагрузками. Выбор той или иной схемы подключения зависит от вашей конкретной ситуации, но как вы уже могли заметить, вариантов использования у механического термостата масса. Если же вы не можете определиться, как лучше выполнить монтаж, какую схему или алгоритм лучше использовать, пишите в комментариях к статье, постараемся помочь. rozetkaonline.ru 8. Высокоуровневые Termination Insensitive Mixers с заземленными ключами Рассмотренные высокоуровневые смесители идеологически используют структурную схему, показанную на Рис.4В. Некоторый выигрыш можно получить, используя структурную схему 1В – т.е., заземляя один из выводов ключей. Такая топология может иметь несколько лучший параметр IP3 и лучшую развязку портов. На Рис.24 изображен процесс синтеза TIM из DBM. Рис.24 Диодное кольцо разбивается на две пары диодов, каждая из которых открыта в соответствующий полупериод колебаний гетеродина. Напряжение гетеродина подается через разветвитель с синфазным выходом (Рис.24В). В данной схеме входной сигнал протекает через трансформаторы Tr1 и Tr2,что препятствует их объединению. Если модифицировать схему так, как показано на Рис.24С, то мы устраним протекание входного/выходного сигнала через эти трансформаторы, что позволит их объединить в один и, таким образом, упростить схему. Таким образом, мы пришли к диодным ключам, построенным на четверке диодов. С подробным анализом процессов протекающих в таком диодном ключе можно ознакомиться в [1]. В случае «цифрового» гетеродина схема еще более упрощается, т.к. Tr1 и Tr2 могут быть исключены. На Рис.25 приведены практические схемы таких смесителей. Рис.25 Смеситель на Рис.25A применен в трансивере «Дружба-М» [26,61]. Смеситель с цифровым возбуждением на Рис.25B применен в трансиверах HT-981 [27] и 4Z5KY [28]. На Рис.26 представлена схема этого смесителя выполненная на современных интегральных ключах [5]. Смеситеь имеет потери около 4 dB и OIP3 >+40 dBm (снижение до +29 dBm на 50 MHz). Важно отметить наличие цепей смещения по постоянному току, которые предназначены для повышения линейности ключа. Рис.26 Интересная идея реализована в смесителе приемника HGCR2010 [43] (Рис.27). Рис.27 Если посмотреть на обобщенную схему этого смесителя (Рис.28), то становится очевидным, что сопротивление замкнутого ключа в данной схеме в 8 раз меньше, чем в обычной – Tr2/Tr3 имеют коэффициент трансформации сопротивления 1:4, кроме этого, ключи соединены по два в параллель. Рис.28 Сопротивление замкнутого ключа согласно даташита составляет порядка 4 Ом. Соответственно к Tr1 подключены эквивалентные ключи с сопротивление 4/8=0,5 Ом. Это уменьшает потери в смесителе. Но с другой стороны напряжение сигнала на ключах будет в 2 раза больше, чем в схеме Рис.25, что может привести к снижению IP3. Так что схема нуждается в дальнейшем исследовании. О. Скидан в [31] отмечает, что при макетировании классического H-mode смесителя, как на промышленных, так и на самодельных трансформаторах, он получал падение IP3 с +35..+40 dBm на 2 MHz до +25..+30 dBm на 30 MHz. Использование ТДЛ позволяет расширить частотный диапазон и улучшить параметр IP3 на высоких частотах. Применение ТДЛ в смесителях имеет некоторые тонкости – для правильной работы линии должны быть всегда корректно терминированы. На Рис.29А представлена схема смесителя на ТДЛ из [1]. И.Усихин, RW3FY в [37] подверг эту схему критике и выдвинул гипотезу, что работа схемы улучшится, если ее вход задействовать как симметричный. Рис.29 На Рис.29В изображен TLT-mode смеситель Г. Брагина, RZ4HK [33]. О.Скидан в [31] указывает, что неподключенные обмотки линии создают дополнительную емкость, которая ухудшает широкополосность смесителя. Несмотря на это, смеситель имеет очень высокие параметры, подтвержденные независимыми измерениями [34]. На Рис.29С представлена новая топология ТДЛ-смесителя конструкции Г.Брагина, RZ4HK [19]. По сравнению с предыдущими двумя схемами данный смеситель имеет улучшенную симметрию по входу и сохранение режима работы линий. Используя балун конструкции Chris Trask [41], можно построить смеситель конструкции UR5FFR (Рис.29D) [36]. ТДЛ, входящие в состав балуна, могут быть попарно объединены и выполнены на одном сердечнике. Рассмотренную ранее (см. Рис.9) схему из патента [47] можно реализовать на ключах (Рис.30А), что существенно улучшит ее параметры. Рис.30 Другой вариант с очень близкой топологией предложил Reinhold «KubiK» [51]( Рис.30В). Используя ключи 74HC4066 по два в параллель, он получил значение IP3=+19 dBm при напряжении питания ключей 5в, +25 dBm при питании 6 В и +27 dBm при питании 7 В. При этом потери в смесителе составляют 5 dB при частоте гетеродина меньше 25 MHz. С ростом рабочей частоты потери увеличиваются и достигают 7 dB на частоте 50 MHz и 9 dB на частоте 70 MHz. На Рис.31 приведена структурная схема termination-insensitive mixer, предложенная Adams Russel. Рис.31. На Рис.32 приведена схема реализации этого смесителя на ТДЛ. Рис.32 Если не требуется высокая широкополосность, то смеситель можно реализовать на трансформаторах (Рис.33). Рис.33 Вариант (Рис.33А) полностью соответствует приведенной выше блок-схеме смесителя и использует 180°-гибрид на трансформаторе. Вариант Рис.33В отличается тем, что по гетеродинному входу используется т.н. magic-tee гибрид, который не изменяет фазу сигнала. Это потребовало изменения полярности включения диодов в одном из плеч. Результаты моделирования подтверждают, что если исключить гибрид в цепи гетеродина, то смеситель перестает быть TI-смесителем высокого уровня и ограничение сигнала на выходе наступает при амплитуде равной напряжению отсечки примененных диодов. В то же время, если на входе присутствует гибрид, то ограничение наступает при амплитуде равной напряжению гетеродина. Для того, чтобы было понятно, каким образом были синтезированы смесители (Рис.31-33), вспомним процесс синтеза TIM из DBM, приведенный в начале главы на Рис.24. Тогда мы не остановились на промежуточном результате и сразу перешли к рассмотрению ключей на диодных мостах. Рассмотрим более подробно промежуточный результат (Рис.34А). Рис.34 Обратим внимание на ключи, образованные двумя диодами и трансформатором (Рис.34В). Они коммутируют вход RF на землю и обладают свойством изоляции портов, которая определяется неидентичностью диодов и асимметричностью используемого трансформатора. При соответствующем изменении включения диодов мы можем изменить назначение входов (Рис.34С). Также, ничто не мешает нам заземлить точку соединения диодов, а сигнал подавать на средний отвод вторичной обмотки трансформатора и получить схемы, показанные на Рис.34D и E. А такое включение трансформатора является не чем иным, как 180°-гибридом. Таким образом, мы показали, что смеситель предложенный Adams Russel (Рис.31) является TIM и может быть синтезирован из обычного DBM. Трижды балансная версия TIM изображена на Рис.35A. В англоязычной литературе такая реализация известна под названием H-mode mixer [12]. Рис.35 Используя интегральные ключи FST/FSA, можно получить IP3 не хуже +40..+45 dBm при потерях преобразования порядка 5 dB [11]. Существует несколько различных вариантов данного смесителя, отличающиеся реализацией трансформаторов. На Рис.35В показана конфигурация, известная под названием 2T-H-Mode [30]. Г.Брагин в трансивере MiniYES [29] предложил заменить входной симметрирующий трансформатор на Guanella balun, а Tr1 выполнить на «бинокле» (Рис.35C). На Рис.36 показана реализация "True” TLT H-mode mixer конструкции О. Скидана [31]. Практически аналогичную схему предложил ранее И.Усихин, RW3FY в [37], которая отличается наличием дополнительных ТДЛ для обеспечения лучшей симметрии смесителя. Рис.36 Используя балун конструкции Chris Trask [41], можно построить H-mode смеситель (Рис.37) [36]. Рис.37 9. Широкополосное согласование портов Следует понимать, что пассивный смеситель трансформирует импеданс нагрузки к своему входу, впрочем, как и выходной импеданс источника сигнала к выходу. Поэтому, подключение нагрузки, которая имеет частотнозависимый импеданс (например КФ) и/или использование источника с частотнозависимым выходным импедансом (например, полосовые фильтры), приводят к несогласованности импедансов по портам смесителя и ухудшению его параметров, в частности, IP3. Исследование модели 8-ми резонаторного кварцевого QER-фильтра из [57] в моделировщике RFSimm99 показывает, что при отстройке на частоту, равную частоте пропускания фильтра, его импеданс составит 168 kOm || 25 pF. При более сильных отстройках импеданс фильтра становится полностью реактивным. Например, при отстройках +/-1 MHz он составляет 7 pF. В ближней зоне на скатах АЧХ наблюдаются существенные всплески реактивности. Например, на нижнем скате (точка -10 dB) импеданс составит 127 Оm || 260 pF. Аналогичный всплеск наблюдается и на верхнем скате, но с противоположным знаком реактивности (т.е., он имеет индуктивный характер). Исследуя в RFSimm99 двухконтурный полосовой фильтр диапазона 40м с емкостными делителями по входу/выходу, можно обнаружить, что вне полосы при значительных отстройках порядка нескольких MHz его выходной импеданс имеет полностью реактивный емкостный характер с величиной порядка 2..4 nF. При этом предполагалось, что источник имеет постоянный выходной импеданс 50 Оm. В реальных условиях источником сигнала у нас обычно является резонансная антенна, для которой это условие не выполняется. Но, несмотря на это расчеты в моделировщике показывают, что реактивность антенны вне резонансной частоты влияет на выходной импеданс системы «антенна+ДПФ» крайне незначительно и этим можно пренебречь. Известные методы широкополосного согласования портов смесителя: 1. Аттенюатор. Пожалуй, самый простой метод приведения импеданса источника/нагрузки к требуемому активному. Часто используется при измерении параметров смесителя. В приемных трактах используется, обычно, только на низкочастотных диапазонах, т.к. приводит к падению чувствительности. 2. Диплексер. Достаточно распространенное решение по согласованию выхода смесителя с входом КФ. Позволяет получить очень хорошее согласование на больших отстройках. Не работает при малых отстройках. Алгоритмы расчета диплексера можно найти в [2,3,53,54]. 3. Схема с двумя квадратурными каналами. Описание есть в [2] (Рис.2.86). Суть метода в том, что после смесителя ставят пассивный двунаправленный квадратурный разветвитель (гибрид) [58, 59], который формирует два канала с взаимным сдвигом фаз в 90°. Каждый из каналов поступает на свой КФ с идентичными характеристиками. Выходы КФ объединяются посредством квадратурного сумматора. Суть метода заключается в том, что отраженные в КФ сигналы, проходя обратно через квадратурный гибрид, оказываются в противофазе и взаимно компенсируются, не попадая в смеситель. Метод работает достаточно хорошо как на малых, так и на больших расстройках. Из практических реализаций можно отметить [43, 60]. 4. Каскад усиления с частотнонезависимым импедансом по входу/выходу. Обычно это каскад на ПТ по схеме с ОЗ, хотя возможны и другие варианты схемотехники. Метод обеспечивает согласование в широкой полосе частот. Чаще всего по выходу смесителя применяются варианты (2) и (4) в различных комбинациях. Метод (3) используется сравнительно редко, т.к. требует наличия двух КФ с очень близкими параметрами, что не всегда достижимо в любительских условиях. Важно отметить, что, увлекаясь согласованием смесителя по выходу, часто забывают о необходимости согласование по входу. В [52] проводится детальное исследование работы классического кольцевого DBM в условиях рассогласования по входу/выходу. В частности, отмечается тот факт, что при идеальном согласовании выхода смесителя использование в качестве источника сигнала ДПФ, без принятия мер по широкополосному согласованию стыка ДПФ-смеситель, приводит к уменьшению IP3 на 9dB. Из практических вариантов согласования смесителя по входу с ДПФ можно отметить использование неотключаемого УВЧ [27,29,61,62]. Также, существенно улучшить ситуацию с согласованием может применение аттенюатора между ДПФ и смесителем. Обычно такая мера применяется на низкочастотных диапазонах, где чувствительность тракта избыточна, а требования к ДД повышены. Все ранее сказанное в полной мере справедливо для классических кольцевых диодных смесителей. Насколько все это справедливо для высокоуровневых «нечувствительных к нагрузке смесителям» - вопрос открытый и требует детального исследования. Так, например, О.Скидан в [63], исследуя зависимость IP3 смесителя на двух КП905 в режиме пассивных ключей, подключенного непосредственно к ДПФ, отметил, что подключение КФ без использования диплексера дает значение IP3=+4.5 dBm. Использование диплексера с терминированием 50 Оm дает IP3=+15..+19.5 dBm, а использование диплексера с zero termination дает IP3=+30..+42 dBm. Является ли такая зависимость типичной для TIM, или это свойство конкретной реализации? К сожалению, опубликованные данные экспериментов не позволяют однозначно ответить на этот вопрос. 10. Ошибки и нерабочие схемы В свое время желание автора упростить кольцевой смеситель и сэкономить на трансформаторах в InfraSDR [22] привело к появлению схемы, изображенной на Рис.38. Ее нельзя назвать удачной, т.к. в цепь сигнала оказывается включенным сопротивление 150/2=75 Ом, что приводит к потерям в Кпер и рассогласованию по портам. Рис.38 На Рис.39 приведена схема смесителя популярного трансивера BITX [23]. В процессе работы смесителя при положительной полуволне открываются верхние два диода, при отрицательной – нижние. В результате смеситель работает как обычный ключ и имеет потери на 6 dB больше, чем обычный DBM. Рис.39 Справедливости ради, стоит отметить, что в последующем доработанном варианте BITX20A смеситель заменен на классический DBM. Следующая схема (Рис.40) из конструкции RX9CDR [24]. Рис.40 Неискушенный радиолюбитель может подумать, что мы имеем дело с качественным высокоуровневым смесителем – аж целых восемь диодов! Ничего подобного. Смеситель ограничивает выходной сигнал при амплитуде равной удвоенному напряжению отсечки примененных диодов. Но и это не самое главное. Существенным недостатком этого смесителя является проникновение сигнала гетеродина на порт IF с достаточно высоким уровнем (порядка несколько сотен mV). При этом в схеме тракта порт IF смесителя подключен непосредственно к каскаду с ОЗ без диплексера. Таким образом, сигнал гетеродина проникает с высокой амплитудой в первый каскад УПЧ. Ни о какой динамике в этом решении не может быть и речи. И «на закуску» – фрагмент схемы Chris Trask из [5] (Рис.41). Автор приводит эту схему в качестве аргумента, критикуя H-mode mixer. Дескать, вот я сделал H-mode mixer на диодах, измерил его IP3 и оказалось что он такой же, как и у классического кольцевого DBM. Отсюда автор делает вывод, что H-mode топология не имеет никаких преимуществ перед обычной кольцевой. Рис.41 На самом деле, если внимательно посмотреть на схему смесителя, то становится очевидно, что он не является высокоуровневым TIM, т.к. ограничение наступает уже при амплитуде на выходе, равной напряжению отсечки диодов. Соответственно и параметры этого смесителя не могут кардинально отличатся от параметров обычного кольцевого DBM. 11. Литература 1. Б.М.Богданович, Радиоприемные устройства с большим динамическим диапазоном, 1984 2. Э.Ред, Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике, 1990 3. M.Wilson, Mixers, Modulators and Demodulators, ARRL Handbook, http://mxh.strefa.pl/pliki/tech/book2006/11.pdf 4. PassiveMixers by Ali M.Niknejad, http://rfic.eecs.berkeley.edu/~niknejad/ee142_fa05lects/pdf/lect20.pdf 5. "Mixer Musing and the KISS Mixer” by Chris Trask N7ZWY http://www.mikrocontroller.net/attachment/146369/Mixer_Musings.pdf 6. Патент US4637069, Doubly balanced diode mixer by Roger Charbonnier, 1985 7. AVAGO AppNotes 5380, Double balanced diode mixer using the HSMS-2822, http://www.avagotech.com/docs/AV02-1100EN 8. Патент US4119914, Double balanced mixer using single ferrite core by John Duncan 1977 9. LA7MI mixer experiments, http://www.agder.net/la8ak/12345/n16.htm 10. Патент US6041223, High level diode mixer by Robert McLaren Thomas 2000 11. H-mode mixer home http://martein.home.xs4all.nl/pa3ake/hmode/ 12. A "Double Balanced "H-mode” mixer for HF” Sergio Cartoceti, IK4AUY, QEX Jul/Aug 2004, http://www.ab9il.net/software-defined-radio/h-mode-mixer-ik4auy.pdf 13. Analog Switches as Mixers, http://www.oe1ira.at/sl/mix.html 14. "Notes on the Basic Operation of Commutative Mixers” by Andrew Smith G4OEP. http://g4oep.atspace.com/mixers/notes_on_the_basic_operation_of_.htm 15. H-MODE HIGH LEVEL MIXER FOR HF WITH bus switch ICs http://ik4auy.xoom.it/h-mode_links.htm 16. H-mode mixer implementation by G3OOU, http://www.qsl.net/g3oou/solidstatecircuits9.html 17. Патент US4727596, High dynamic range mixer by Aubrey Jaffer 1988, http://people.csail.mit.edu/jaffer/Mixer/ 18. Патент US4224572, Broadband doubly balanced mixer having improved termination insensitivity characteristic, Peter Will, 1980 19. НОВЫЙ СМЕСИТЕЛЬ НА TLT, Г.Брагин RZ4HK, http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?t=6206 20.180grad RF Hybrid by Michael Ellis, http://michaelgellis.tripod.com/180hybrid.html 21. Magic "T" combiner-splitter by W8JI, http://www.w8ji.com/combiner_and_splitters.htm 22. InfraSDR by А.Н.Белоконь UR5FFR, http://dspview.com/viewtopic.php?f=9&t=15 23. BITX TRX by Ashhar Farhan http://www.cqham.ru/BITX_rus.htm 24. Основная плата КВ радиостанции RX9CDR, http://www.cqham.ru/op38.htm 25. Transformers and Hybrids http://www.ece.jcu.edu.au/subjects/ee4306/lectures/RF_Electronics_Kikkert_Ch4_RFTransformers.pdf 26. Коротковолновый трансивер "Дружба-М”. С.Тележников RV3YF, http://www.cqham.ru/druzba-m.htm 27. Коротковолновый трансивер HT-981, А.Л.Белянский US2II, http://www.cqham.ru/ht981.htm 28. Основная плата трансивера 4Z5KY, http://www.cqham.ru/trx75_23.htm 29. MiniYES Одноплатный тракт трансивера, Г. Брагин, RZ4HK, http://www.cqham.ru/MiniYES.htm 30. 2-Transfomer H-Mode mixer, http://martein.home.xs4all.nl/pa3ake/hmode/2t-hmode.html 31. The "True” TLT H-mode Mixer by Oleg Skydan UR3IQO, QEX Jul/Aug 2010 http://neon.skydan.in.ua/downloads/The_True_TLT_H-mode_Mixer.pdf 32. С.Г.Бунин, Л.П.Яйленко, Справочник радиолюбителя-коротковолновика, 1984 33. Новый смеситель на ШТЛ, Г. Брагин RZ4HK, http://www.cqham.ru/trx86_49.htm 34. TLT-mode mixer by RZ4HK, http://martein.home.xs4all.nl/pa3ake/hmode/tlt-hmode.html 35. Патент US3383601, MIXER CIRCUIT EMPLOYING LINEAR RESISTIVE ELEMENTS by William K. Squires 1968 36. TLT-mixer by UR5FFR, http://dspview.com/viewtopic.php?f=13&t=105 37. Смесители с трансформаторами на длинных линиях. И.Усихин RW3FY, ж-л РадиоДизайн №25, 2008/2009 38. Трансивер SW2012 от UR3LMZ, http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?t=19271 39. Ключевой смеситель на микросхеме ADG774, С.Макаркин RX3AKT, http://www.cqham.ru/mix_akt.htm 40. A high-dynamic-range MF/HF receiver front end, Jacob Makhinson N6NWP, QST №2/1993, http://www.robkalmeijer.nl/techniek/electronica/radiotechniek/hambladen/qst/1993/02/page23/index.html 41. A Single-Core 4:1 Current Balun of Improved Performance, Chris Trask N7ZWY, http://home.earthlink.net/~christrask/Trask4to1Balun.pdf 42. Taking the mystery out of diode double-balanced mixers By Shankar Joshi, QST №12/1993, http://www.robkalmeijer.nl/techniek/electronica/radiotechniek/hambladen/qst/1993/12/page32/index.html 43. HGCR2010 - General Coverage Receiver (5 kHz - 30 MHz), http://www.qth.at/oe3hbw/Projects/HGCR2010/HGCR2010.htm 44. Bert C.Henderson, Mixers: Theory and Technology, http://www-atom.fysik.lth.se/QI/laser_documentation/Selected_articles/wj Mixers_part_2.pdf 45. Peter Riml OE9PMJ, Low cost high performance mixer up to 2500MHz, Dubus 1/87, http://www.qsl.net/o/ok1cdj//dubus/8701-4.pdf 46. Daxiong Ji, Low temperature co-fired ceramic double balanced mixer, http://www.strutpatent.com/patent/07027795/low-temperature-co-fired-ceramic-double-balanced-mixer 47. Патент US7013122, Ultra high isolation mixer, Doron Gamliel, 2006 48. Wideband transformers by YO3IIU, http://yo3iiu.ro/blog/?p=513 49. LT introduction by Bob J. van Donselaar ON9CVD, http://sharon.esrac.ele.tue.nl/~on9cvd/E-Ferriet.html 50. Some Broad-Band Transformers by C.I. Ruthroff, http://www.qsl.net/kp4md/ruthroff.pdf 51. 45 MHz Aufwдrtsmischer (Schaltmischer), Reinhold «KubiK», http://www.qrpforum.de/index.php?page=Thread&postID=39046#post39046 52. Reducing IMD in high-level mixers by J. Stephensen, KD6OZH, http://www.robkalmeijer.nl/techniek/electronica/radiotechniek/hambladen/qex/2001/05_06/page45/index.html 53. Диплексеры, Wes Hayward, W7ZOI, http://www.cqham.ru/diplex8.htm 54. Diplexer Supplemental Page by Wes Hayward, W7ZOI, http://www.qrp.pops.net/dip_sup.asp 55. Understanding Mixers From a Switching Perspective by Gary Breed, http://highfrequencyelectronics.com/Archives/Apr06/HFE0406_tutorial.pdf 56. Analyzing the Performance of a Switching Mixer by Gary Breed, http://rfti.com/wp-content/uploads/2012/04/RFTI0412_Tutorial.pdf 57. Трансивер «Стрекоза», А. Белоконь UR5FFR, http://dspview.com/viewtopic.php?f=8&t=25 58. Transmission Line and Lumped Element Quadrature Couplers by Gary Breed, http://www.highfrequencyelectronics.com/Archives/Nov09/HFE1109_Tutorial.pdf 59. The Twisted-Wire Quadrature Hybrid by John Seboldt, K0JD, http://www.seboldt.net/k0jd/phase_notes.html 60. The CDG2000 Transceiver, http://www.warc.org.uk/cdg2000/the_cdg2000_transceiver.htm 61. Белоусов Ю.М. RA3PEM, Всеволновый КВ трансивер Роса, http://padabum.com/d.php?id=20486 62. В. Удовенко UT6LU, Основная плата КВ трансивера « Sloboda – M», http://www.cqham.ru/sloboda.htm 63. The T03DSP High Performance Transceiver with DSP IF processing by Oleg Skydan UR3IQO, http://t03dsp.skydan.in.ua/ 12. Благодарности Хочу выразить благодарность В.Демидову и Г.Брагину за конструктивную дискуссию по тематике статьи, а так же А.Смирнову за бесплатно предоставленный симулятор NL5 http://nl5.sidelinesoft.com. 13. История версий 1.0 20.01.2013 Первоначальный релиз; 1.1 7.02.2013 Статья существенно переработана и расширена; 1.2 8.02.2013 Добавлен анализ синтеза смесителя Adams Russel Рис.34. Устранены некоторые ошибки нумерации рисунков. 14. Авторские права и условия распространения Все права на текст данной статьи принадлежат А.Н.Белоконь, UR5FFR. Схемы, приведенные в статье, являются собственностью их авторов. Данная статья может распространяться свободно, если: 1) это не приводит к получению коммерческой прибыли; 2) при условии отсутствия правок/модификации документа; 3) распространение не подразумевает передачу либо отказ от авторских прав. Просьба все замечания, пожелания и дополнения к данной статье присылать по адресу [email protected]. А.Н.Белоконь, UR5FFR Одесса, 2013 smham.ucoz.ru3.4. Принципиальная схема. Tr1 на схеме
3.4. Принципиальная схема. Импульсные блоки питания для IBM PC
Схема подключения механического терморегулятора
Андрей Белоконь, UR5FFR. Пассивные смесители (часть 2) - Все остальное - Другое - Каталог статей и схем
интернет-магазин светодиодного освещения
Пн - Вс с 10:30 до 20:00
Санкт-Петербург, просп. Энгельса, 138, корп. 1, тк ''Стройдвор''
Поделиться с друзьями: