воскресенье, 18 ноября 2018 г.

Сдвиг частоты диодом на генераторе 74HC240

Для получения сдвига частоты провожу эксперимент с генератором на микросхеме 74HC240.
Идея заключается в подключении в цепь кварца сборки, состоящей из
разделительной емкости, диода, еще одной разделительной емкости.
Номиналы емкостей 1 мкФ, диод запитывается напряжением от 1 до 5 В через резистор 10-20 кОм.
Сборка корректирующего звена на макетной плате.
Предварительно проверил величину сдвига с последовательным КПЕ.

Имеем для кварца 27 МГц
при С=5 пФ, 26.998.540 МГц
при С=180 пФ, 27.011.350 МГц
dF=12810 Гц

Повторяю опыт для кварца 10.120 МГц
при С=5 пФ, 10.125.020 МГц
при С=180 пФ, 10.121.260 МГц
dF=3760 Гц

Повторяю опыт для кварца 10.110 МГц
при С=5 пФ, 10.122.990 МГц
при С=180 пФ, 10.117.120 МГц
dF=5870 Гц

Действительно, сдвиг частоты уменьшается с уменьшением рабочей частоты резонатора.

Опыт по частотному сдвигу продолжаю с кварцем 10.110 МГц.
При изменении постоянного напряжения на диоде с 5 до 1 В получаем сдвиг 600 Гц (диод силовой)
При изменении постоянного напряжения на диоде с 5 до 1 В получаем сдвиг 40 Гц (диод детекторный)

На интервале напряжений с 1 до 0 В изменение частоты более выражено, но скорее всего с нелинейным характером.

600 Гц достаточно для синтеза сигнала RTTY, а вот хватит ли стабильности для получения сигнала WSPR - вопрос.

Лавриненков Игорь / R2AJA

связь:
lis-soft * at * rambler.ru



Кварц 25 МГц в синтезаторе SI5351 для WSPR

Для генерации сигналов WSPR cуществует рекомендация использовать в синтезаторе SI5351 кварц с частотой 27 МГц, однако
применение микросхемы с кварцем 25 МГц тоже возможно. А ведь именно с 25 МГц продаются готовые сборки на AliExpress.
Ограничение связано с точностью установки шага частоты режима 4-FSK. Подсчитано, что для частоты 144 требование по точности
шага не выполняется при работе на кристалле 25 МГц, однако что мешает использовать их на диапазонах КВ? http://qrp-labs.com/images/synth/synth_assembly_RUS.pdf

На фото сборка маяка  WSPR на которой поочередно устанавливаются кварцы на 25 МГц и 27 МГц с конфигурированием синтезатора каждый раз на компьютере. Маяк нагружается на резистор 50 Ом.
Посмотрим на тактовую частоту с кварцем 25 МГц, при температуре -1°С
Ft25 = 25.000.000 Гц + 400 Гц.
Посмотрим теперь на тактовую частотус кварцем 25 МГц, при температуре +25°С
Ft25 = 25.000.000 Гц + 1190 Гц.
Частотный сдвиг составляет dF25=790 Гц
Температурный коэффициент ухода частоты = 790/26 = 30.3 Гц/Градус

Посмотрим на частоту выходного сигнала WSPR, температура -1°С
Fw = 10.138.700 Гц + 1400 Гц = 10.140.100 Гц
Выходной сигнал WSPR, температура 25°С
Fw = 10.138.700 Гц + 1710 Гц = 10.140.410 Гц
Сдвиг выходной частоты составил 310 Гц, а температурный коэффициент 11.9 Гц/Градус
Сдвиг больше окна приема WSPR = 200 Гц!
Вид сигнала в программе WSPR:
Дрифт частоты в пределах: -1...+1.
Т.е. для работы с таким кварцем нужно учитывать температуру места его установки.
Например если установить частоту WSPR на середину окна приема, то возможные колебания температуры могут быть 100/11.9 = ±8.4 градуса! Все что больше - уведет частоту за пределы окна WSPR, и станции не зафиксируют ваш сигнал.

Теперь рассмотрим работу с кварцем на 27 МГц.

Тактовая частота при температуре 25°С
Ft27=27.000.000 Гц + 1020 Гц
Тактовая частота при температуре -2°С
Ft27=27.000.000 Гц + 1120 Гц
Частотный сдвиг составляет dF27=-100 Гц
Температурный коэффициент ухода частоты = -100/27 = -3.7 Гц/Градус

Частота передачи WSPR при температуре 25°С
Fw = 10.138.700 Гц + 1500 Гц = 10.140.200 Гц

Частота передачи WSPR при температуре -2°С
Fw = 10.138.700 Гц + 1540 Гц = 10.140.240 Гц
Сдвиг выходной частоты составил 40 Гц, а температурный коэффициент -1.48 Гц/Градус
Возможные колебания температуры могут быть 100/1.48 = ±67.5  градусов, это уже достаточно в большинстве случаев для нормальной работы без подстройки по температуре!

Вид сигналов:
 Дрифт частоты около 0.

Повторил данный температурный опыт с генератором на 74HC240.
Для кварца 25 МГц получил dF = 600 Гц, температурный коэффициент = 22.2 Гц/Градус
Для кварца 27 МГц получил dF = -140 Гц, температурный коэффициент = -5.1 Гц/Градус

Измеренные цифры для SI5351 и 74HC240 несколько отличаются, но общие тенденции видны. Кварц 27 МГц более стабилен по частоте, а  температурные коэффициенты отличны по знаку(!)

Дополнительно обнаружил влияние на мощность источника питания USB.
При работе от компьютера Vcc = 4.0 В, W = 0.1 Вт
При работе от сетевого ЗУ Vcc = 4.3 В, W = 0.2 Вт
(Измерения мощности по SX-600)
Теоретическая мощность сигнала на выходе Si5351 около 10 мВт, следовательно однотранзисторный УМ на BS170 дает усиление 0.2/0.01 = 20 раз (13 дБ), что нормально для 1 каскада усиления.

Лавриненков Игорь / R2AJA

связь:
lis-soft * at * rambler.ru