Коррекция ухода частоты в LC генераторах.
Оригинал статьи размещен на сайте PA0CMU http://home.wanadoo.nl/cmulder/ksbstabi.htm
О стабилизации частоты ГПД написано много после того, как Klaas Spaargaren, PA0KSB, опубликовал, примерно 25 лет назад свою первую статью по этой теме. С годами, многие радиолюбители ознакомились с предложенным Klaas’ом способом стабилизации частоты ГПД, применили его у себя. В декабре 1996 года в датском радиолюбительском журнале “Electron” была опубликована статья PA0KSB, продолжающая животрепещущую тему и, представляющая модернизированный вариант устройства стабилизирующего частоту в LC генераторах.
А в это время я как раз пытался минимизировать уход частоты ГПД, работающего в диапазоне частот 5,0…5,5 МГц, в моём самодельном QRP приёмопередатчике.
К сожалению, тогда я не смог раздобыть “печатку” под устройство. Пришлось плату разработать самому, и я привожу её здесь. Коротко объясню, как работает система стабилизации частоты. Напоминаю, что разработка оригинальной схемы не моя, а Klaas’а Spaargaren’а, PA0KSB, который разработал систему в начале 70-х годов прошлого века.
Блок-схема устройства для стабилизации частоты LC генератора.
Почему же появилась модернизация разработки, что же старая версия не работает? Нет, - работает, да только медленно, а современные микросхемы позволяют увеличить скорость счёта цифровых элементов и повысить качество стабилизации частоты ГПД. Klaas применил D-триггер в качестве цифрового смесителя для преобразования частоты в более низкую ПЧ, используемую далее в схеме стабилизации, с опорным кварцевым генератором (гетеродином). Сигнал ПЧ затем сравнивается с другим низкочастотным этого же порядка сигналом и разница (в случае, если частота ГПД “уйдёт”) будет компенсирована подачей соответствующего напряжения на варикап, включенный в цепь ГПД. Этот метод стабилизации работает значительно лучше, чем счётный, применяемый ранее.
Практическая схема модернизированного варианта стабилизации приведена на рисунке. Два последовательно включенных двоичных счётчика делят частоту ГПД
Монтажная плата устройства стабилизатора частоты. Размеры 52 х 67 мм.
на 32768 15-ю ступенями. В результате получается тактовый сигнал для D-триггера 74HC74. Кварцевый генератор работает на частоте 48 МГц с использованием кварцевого резонатора на частоту 16 МГц. Q1 и Q2 (эквивалентны S1 и S2 на блок схеме) оба номинально выключены, время их включения зависит от постоянной времени дифференцирующей RC цепочки в цепи их баз и составляет менее 1 мсек на импульс. Диапазон изменения выходного напряжения составляет 0…10 В. После включения величина этого напряжения будет находиться в середине указанного диапазона. Чтобы произвести сброс схемы стабилизации, нажмите на кнопку S3, смонтированную на панели. Регулировочная характеристика изменения частоты варикапом примерно описывается зависимостью: 1 кГц/ В.
Проверка делителей:
- амплитуда напряжения ГПД, подаваемого на первый делитель должна быть примерно 4 В “от пика до пика”
- амплитуда напряжения кварцевого генератора должна быть тоже 4 В (точка Т) измерение проводится с помощью мультиметра и устанавливается подстроечным конденсатором. Точное значение частоты не важно.
- на выводах 14 и 15 U2 присутствуют низкочастотные сигналы (152 и 38 Гц при частоте ГПД равной 5 МГц).
На выходе присутствуют прямоугольные импульсы, поэтому подключенный вольтметр постоянного тока покажет 2,5 В. Если делитель не работает, на выходе
будет присутствовать напряжение 0 или 5 В. Наличие сигнала (короткие резкие щелчки) можно проверить также головными телефонами, включив последовательно с ними токоограничивающий резистор.
Проверка интегратора U4:
- временно отключить резисторы 4М7 (сопротивлением 4,7 МОм)
- для сброса устройства нажать на кнопку S3
- в точке V напряжение постоянного тока должно составлять примерно 5 В
- соедините с корпусом (0 В) точку А на несколько секунд. Конденсатор интегратора ёмкостью 2,2 мкФ будет заряжаться через резистор сопротивлением 10 Мом
- напряжение в точке V должно возрастать на 1 В каждые 4,4 секунды
- освободите точку А, чтобы измерить напряжение на точке V. Теперь оно не должно изменяться.
Проверка схемы сравнения Q1 и Q2:
- снова отключите резистор 4М7 от транзистора Q1
- теперь работает только Q2 и постоянное напряжение в точке V будет уменьшаться на 1 В каждые 100 секунд
- обратно впаяйте резистор 4М7.
Последняя проверка:
Медленно поднесите руку к ГПД, настроенному на калибровочный сигнал, Вы должны услышать работу стабилизатора подстраивающего частоту ГПД.
Готово!!!
Литература:
- VERON's magazine Electron (December 1996, p517-521 and January 1997, p10)
- The ARRL's QEX (February 1996, p19-23)
- RSGB Handbook 1994
Свободный
перевод с английского: Виктор Беседин (UA9LAQ)
ua9laq@mail.ru
г. Тюмень январь, 2003 г
P.S. Поскольку вопрос как стабилизировать частоту гетеродина воистину неисчерпаем, читателям и посетителям сайта СКР предоставляется возможность самим посмотреть нижеприведенные ссылки по этой теме. Виктор Беседин, UA9LAQ
Сайты с конструкциями всевозможных "примочек" по теме стабилизации частоты…
http://www.HansSummers.com/radio/huffpuff/fast/index.htm Magnetically-Coupled
fast Huff & Puff stabiliser by Hans Summers, G0UPL
http://oernst.f5lvg.free.fr/ A Simple Frequency
Stabiliser by Olivier Ernst, F5LVG
http://www.pan-tex.net/usr/r/receivers/elrstbzr.htm A unique
magnetically-coupled stabiliser by David White, WN5Y
http://homepage.tinet.ie/~ei9gq/stab.html Eamon Skelton EI9GQ's
PIC-controlled stabiliser
http://members.iinet.net.au/~richardh/vfostab.htm Richard Hosking
VK6BRO's Atmel AT90S1200 microcontroller stabiliser
http://www.qsl.net/it9xxs/frmain.htm Another stabiliser, by
Giovanni Mazzola, IT9XXS
http://home.wanadoo.nl/cmulder/ksbstabi.htm Carel Mulder PA0CMU's
stabiliser design, from PA0KSB's improved version, 1996
