Pavlik
olegmotov
тгда нужно делать симеетричную схему, чтобы подавить на выходе низкую ПЧ ещё без ФНЧ. Иначе в области аудиочастот и МРХ будут заметные фазовые сдвиги.

Хайо
Если точнее, не симметричную, а балансную схему. Но это мысли не меняет.
Если подразумевается моно приём, то ФНЧ с полосой пропускания только области звуковых частот справится. Если стерео, то да, намного сложнее. В данном случае необходимо обеспечить линейную АЧХ и ФЧХ вплоть до 57(60) кГц, а в идеале до 100 кГц. Я ставил высокодобротную фильтр-пробку. Но на частоту ПЧ 10700 кГц. Но на более низких частотах высокую добротность "малой кровью" получить сложнее.

Pavlik
если схему делать простую схему и ограничится на "визуально" чистый сигнал на осциллоскопе (-40дБ искажения) то всякие ФАПЧ и счётные детекторы наверно хорошие.
А если делать высокое качество, то лучше на высокой ПЧ с качественными контурами и быстрыми фазодискриминаторами в стиле ЭСЛ.

И как не крутить, ближе к науке сделана ИМС TDA1047 = 174ХА6. Перепробовал кучу ИМС, и в итоге переплюнуть ХА6 было нечем. Ни по С/Ш ни по искажениями.

Счётный демодулятор всегда будет иметь резко выраженный порог срабатывания. То есть , будет работать только с сильными сигналами, а при слабых резко теряет качество. Для городского приёма в простом приёмнике наверно решение нормальное. Для эксклюзивного приёмника не вариант, как и всякие ФАПЧ.

olegmotov
в MAX9202 имеются 2 компаратора, можно с самого входа делать балансную (симметричную) схему, у которой на выходе подавлена ПЧ.

Хайо

если схему делать простую схему и ограничится на "визуально" чистый сигнал на осциллоскопе (-40дБ искажения) то всякие ФАПЧ и счётные детекторы наверно хорошие.
Минус 40 дБ это 1% искажения. Это очень много. Стоковая схема на К174УР3 и то лучше имеет параметры. Тракт в тюнере ОДА 102 с ДЧМ 1-5 на борту (к 174УР3 в стоковой схеме) имеет искажения 0.2 - 0.4% при полосе пропускания тракта ~180 кГц, ФАПЧ, построенный по схеме Кенвуда, около 0.02% (в отличии от стоковой схемы я применил иную схему гетеродина в детекторе) при полосе пропускания тракта 400 кГц, практически то же (КНИ 0.03 - 0.04%) в тюнере Техникс ST-G5 c аналогичной полосой пропускания, но в нём установлен демодулятор на МСХ прототипа ХА6 с двумя контурами в ЧФД. Со схемой с двухтактным детектором по принципу преобразования ЧМ/АМ - 0.008 - 0.01%. Измерялось в полосе 30-10000Гц с выключенной коррекцией в области высоких частот (+10.3 дБ на 10 кГц). В плане шума, то с УР3 в ОДА 102 шумовая полка была на уровне -55/-60 дБ, в Техниксе и в самодельных демодуляторах с ФАПЧ около -80дБ, в двухтактном около -90 дБ. Уровнень шума измерялся по отношению к полезному сигналу при заданной девиации в ЧМ модуляторе (50/75 кГц) с фильтром помех от осветительной сети на выходах детекторов РПУ и при довольно сильном сигнале на входе последних. C более узкой полосой ПЧ шумовая палка была ещё на более низкой отметке.
Счётный демодулятор всегда будет иметь резко выраженный порог срабатывания. То есть , будет работать только с сильными сигналами, а при слабых резко теряет качество
Поэтому необходимо обеспечить достаточное усиление по ПЧ, обеспечив тем самым стабильную работу компаратора и дальнейшей схемы даже при довольно слабых сигналах.
По поводу счётного детектора то можно довольно просто оценить его работу в К174ХА34 и её аналогах с низкой ПЧ.

https://www.radiomuseum.org/r/trio_kenwo_fm_stereo_tuner_l_02t.html
Кенвуд, с которого был взят ФАПЧ демодулятор.
Technics ST-G5. Этот аппарат в наличии
https://manualmachine.com/technics/stg5/3240066-service-manual/

Хайо
смотрел даташит 9202ого.
его аналоговое питание блокировать на 100нФ
его цифровое питание блокировать на 100 нФ
смещение к входу придавать некритично +0,5...+1 Вольт
на выходе компаратора напряжение от выходного каскада меняется между +0,1 и 3,5 Вольт и дополнительное сопротивление к +5 Вольт для скоростных схем не решит проблему.
Лучше бы брать скоростную КМОП 74АС86 при питании 3,3В или 74АСТ86 с порогом около 1,7В
на входе 9205 С\Ш начинает быть хорошим при сигнале более 100 мВ размах (30мВ эфф) и если подавать с малым импедансом. Подачу через 1 кОм поменять на 100 Ом
Не думаю, что моя упрощенная модель учитывает все эффекты для которых даны эти рекомендации. А вот в реальной схеме, они, безусловно, имеют большое значение.

Pavlik
Это сразу надо было делать. Частота ПЧ не более 1 МГц.
Я, собственно, сразу так и хотел сделать: http://www.radioscanner.ru/forum/topic51929.html#msg1556931

10.7МГц решил попробовать для сравнения. Как выяснилось, проблема высокой ПЧ не только в низком коэффициенте передачи, но и в сложности обеспечить приемлемую точность срабатывания компаратора и стабильную длину импульса на высоких частотах.

Если точнее, не симметричную, а балансную схему.
Именно поэтому я и хочу использовать К174ПС1

Хайо
в MAX9202 имеются 2 компаратора, можно с самого входа делать балансную (симметричную) схему, у которой на выходе подавлена ПЧ.
Подскажите, пожалуйста, как можно использовать два компаратора для балансной схемы?
Есть две задачи: симметричное подключение выхода (2,3) и симметричное подключение входа (7,8).
Мне кроме трансформатора и дифференциального входа на ОУ ничего в голову не пришло.

Результаты моделирования на 500 кГц.

Для импульса 670 нс взял CD4070B.
Сигнал 1k; Девиация +-75кГц; Upp 745мВ; гармоники -76дБ; THD < 0.04%:


Сигнал 10кГц; девиация 75кГЦ; гармоники -82дБ; THD< 0.01%:


Сигнал 1кГц; Девиация +-7.5 кГц; -79 дБ THD <0.04%:


В принципе, можно обеспечить THD 0.04%. Для низкой частоты можно подобрать компараторы и логику на 9В и обойтись без преобразователя 9В-5В и бонусом получить хороший уровень на выходе 0.7-1.4В.
Основная проблема - симметричное подключение смесителя на входе и выходе.
Для К174КП1 можно обойтись без отдельного гетеродина, а если использовать кварц, то можно получить стабильный и чистый синус (на практике не проверял, пока это только мое предположение).

olegmotov
Мне не очень нравится работа внутреннего гетеродина в ПС1. Возможно, поэтому и в схемах промышленных образцов блоков УКВ с применением ПС1 применяли внешний отдельный гетеродин.
Основная проблема - симметричное подключение смесителя на входе и выходе
Теоретически, если после компаратора установить, например, триггер D типа и с его выходов подать на счётчики импульсов. Единственное, триггер будет делить частоту входных импульсов на 2, но этот фактор и повысит коэффициент преобразования самих детекторов. На выходе детекторов установить усилитель с дифференциальным входом. Но это теоретически. Работать детекторы то будут, но не вычтет ли дифференциальный усилитель весь спектр на выходе, в том числе и полезный или наоборот, всё "полезет" с удвоенной амплитудой? Надо пробовать.

Если говорить за примеры ресиверов с импульсно-счетными детекторами:
http://mihalcz.ingyenweb.hu/keret.cgi?/radio/radios.html

Kenwood KT-815
Signal to noise ratio: mono 84dB, stereo 80dB for FM, and 55dB for AM
Harmonic distortion: mono 0.05%, stereo 0.07% for FM, and 0.5% for AM

Pioneer F90
Signal/noise ratio: MW 55dB, FM 93dB mono, 86dB stereo
THD: on FM 0.02% for mono, and 0.04% for stereo


Есть даже пример реализации на PSoC:
https://docplayer.net/41064002-Fm-demodulation-using-psoc-3-and-psoc-5.html

olegmotov
Ваше моделирование идёт без шума.
Если есть в симуляторе генератор белого шума, подавайте разные соотношения С\Ш на входе. Если С\Ш выше 14дБ на входе (5 раз) , должно быть существенное улучшение на выходе, если система сделана более менее правильно.

Я не поменял бы на CD4070 в целом. У серии CD4070 граничная частота 2...5 МГц. Также задержки плавют с температурой и усиление на 500 кГц уже не идеальное. Наверно проще брать 74АСТ86 и набрать нужную задержку с помощью простой ФНЧ-RC-цепи после 2ого элемента из трёх.

Pavlik
Теоретически, если после компаратора установить, например, триггер D типа и с его выходов подать на счётчики импульсов
Ничего не понял. Предлагается сделать два детектора на каждый выход смесителя и уже потом диф. вход ОУ?
Обеспечить симметричную работу двух детекторов практически невозможно. Лучше уж тогда дифференциальное включение ОУ или трансформатор между балансным смесителем и компаратором.

Pavlik
D-триггер не меняет обстановку по шумам и помехам. Он просто делает работу более идеальной при работе без шумов и помех.

olegmotov
балансную схему делать тем, что компараторы работают противофазно. Далее, на выходах двух дискриминаторах поставить по 1 элемент *86 , но инверсно друг к другу. А потом в сумматоре на ОУ их противофазно сложить.

Хайо
Ваше моделирование идёт без шума.
Да, пока по упрощенной системе. Потом можно будет провести моделирование с шумом для плохого и хорошего приема.

Подскажите, пожалуйста, на основе Вашего опыта:
1) Какой уровень выходного сигнала и шума для Океана 209 для плохого и хорошего приема, если его брать с коллектора T4 (C111)?
2) Спектр шума это белый шум в полосе ПЧ 10.7 +-120кГц?

Хайо
балансную схему делать тем, что компараторы работают противофазно. Далее, на выходах двух дискриминаторах поставить по 1 элемент *86 , но инверсно друг к другу. А потом в сумматоре на ОУ их противофазно сложить.
Идея интересная, но у компараторов будет много ложных срабатываний ("дребезг") на гармониках или "джиттер" и обеспечить их симметричную работу на практике будет очень сложно. Лучше уж по простому ОУ с дифференциальным входом или трансформатор перед компаратором. Ради интереса попробую смоделировать, посмотрю что получится.

там найдутся несколько 100 мВ к нагрузке несколько 100 Ом. Для компаратора нормально.
Шум наверно брать +/-300 кГц, если для ОКЕАНа моделировать на заводской плате.

там найдутся несколько 100 мВ к нагрузке несколько 100 Ом. Для компаратора нормально.
Шум наверно брать +/-300 кГц, если для ОКЕАНа моделировать на заводской плате.
А какой уровень шума по отношению к сигналу для хорошего и плохого приема?
Нагрузка 100 Ом не зашунтирует работу АРУ?

Я не поменял бы на CD4070 в целом. У серии CD4070 граничная частота 2...5 МГц. Также задержки плавют с температурой и усиление на 500 кГц уже не идеальное. Наверно проще брать 74АСТ86 и набрать нужную задержку с помощью простой ФНЧ-RC-цепи после 2ого элемента из трёх.
Эту микросхему я взял из-за задержки ~100 нс - шесть элементов дают нужную длину импульса, а несколько элементов должны усреднять случайную ошибку срабатывания из-за внутренних шумов.
Температурный дрейф данном случае значения не имеет - будет немного плавать длительность и как следствие громкость. Важна не долговременная, а краткосрочная стабильность.
На RC элементах мне не удалось обеспечить стабильную длину импульса из-за разного остаточного напряжения на конденсаторе. Оно постепенно падает и получается, что в зависимости от длины импульса конденсатор заряжается от разного начального напряжения -> разное время заряда -> разная длина импульса -> дополнительные искажения.

В принципе, форма импульса большого значения не имеет, главное чтобы был краткосрочно стабильным и не зависел от скважности. Задержки в логических элементах вроде как этому соответствуют.

olegmotov
Вы всё равно выкидываете диодный демодулятор. На коллекторном контуре есть обмотка связи. Её делайте на 3...6 витка и к компаратору.

Пока получилась такая схема:


Питание 9В, поэтому можно обойтись без понижения на 5В, единственное что надо сделать - стабильную искусственную землю 4.5В. Компаратор подключил непосредственно к К174ПС1. Получилось балансное подключение, именно то, что надо. Для балансного входа использовал два ОУ - при таком подключении сигнал можно взять с коллекторного контура через конденсатор оставив нетронутым родной детектор. ФНЧ на ОУ нужен больше для согласования нагрузки, в принципе можно было бы обойтись и пассивным фильтром. ПЧ сделал 1МГц - для хорошей фильтрации она должна быть достаточно далеко от НЧ, но не слишком близко к 10.7 МГц. По этой же причине частота кварца выше ПЧ на 1МГц - 12.7 МГц. Цепь коррекции (50 мкс) пока отключена, немного позже проведу моделирование с ней, а сейчас результаты моделирования без цепи коррекции и источника шума:

ПЧ: 1МГЦ Сигнал 50кГц DB: -74 THD: 0,036%


ПЧ: 1МГЦ Сигнал: 10кГц DB: -81 THD: 0,024%


ПЧ: 1МГЦ Сигнал: 1кГц DB: -77 THD: 0,024%



При моделировании самое трудное оказалось "завести" кварцевый генератор. Мне нужен только моно сигнал, поэтому ПЧ можно снизить до 500 кГц и получить амплитуду в два раза больше. Но если нужен именно КСС с полосой до 57 кГц, то ПЧ должна быть выше, иначе будут мешать гармоники.
С цепью предискажений не вполне понятно - она применяется ко всему КСС? Если это так, то какая максимальная девиация может быть на 57 кГц, 15 кГц, 1 кГц?
С моделированием шума тоже не вполне понятно. В Микрокапе можно генерировать шум случайной амплитуды и заданным интервалом, я пробовал так делать с интервалом 100 НС, но не уверен, что это именно то, что надо. Если кто-нибудь знает как моделировать белый шум, буду рад вашей помощи.

Для балансного входа взял довольно дорогую LMH6643 попробую ее заменить на MC33079, тем более в корпусе их четыре штуки. Частота MC33079 ниже, но для моно-исгнала может быть это не так критично. Непонятно только, будет ли взаимное влияние ОУ на одном кристалле и внесет ли оно дополнительные помехи между ВЧ/НЧ.
Саму схему осталось привести к рабочему виду: сделать искусственную землю, блокирующие конденсаторы о питанию, возможно стабилизацию питания на диоде. Очень важным моментом оказалось подобрать амплитуды сигнала и гетеродина - именно они влияют чистоту сигнала ПЧ на входе детектора и в конечном итоге на искажения.
После того как определюсь с финальной схемой можно будет пробовать ее на макете.

olegmotov
балансный вход не нужно так замудрено попортить)))

Берите коллектроный контур и на выходе УПЧ и симметричную обмотку 2х3 Вам даст ровно то, что нужно. К входу 174ПС1 более 150мВ размаха у каждого входе не нужно ,больше уже ничего не улучшает.

Хайо
Берите коллектроный контур и на выходе УПЧ и симметричную обмотку 2х3 Вам даст ровно то, что нужно. К входу 174ПС1 более 150мВ размаха у каждого входе не нужно ,больше уже ничего не улучшает.
Обмотка связи конечно проще и дешевле чем два ОУ. Если я ее намотаю поверх существующих обмоток, работа родного детектора не нарушится? Непонятно, зачем нужна симметричная обмотка? Можно ведь сделать одну на 6 витков и напрямую подключить 7,8 выводам К174ПС1.

Кстати, моделирование на 1кГц было с ошибкой из-за некорректного Time Step.
Пересчитал и по получилось DB: -87 THD: 0,0044%



Понятно, что это только моделирование, но оно показывает, что сама схема достаточно линейна.
Кстати такое моделирование применимо только для оценки искажений КСС.
Если говорить про оценку моно сигнала, то его девиация должна быть 90% (67.5 кГц) и выходной сигнал надо брать после цепи коррекции.

Непонятно, зачем нужна симметричная обмотка? Можно ведь сделать одну на 6 витков и напрямую подключить 7,8 выводам К174ПС1.

такой подход мы видим часто и он является залогом плохой работы множества радиосхем.
Вы хотите поочерёдно вырубить транзисторы в одном плече и в другом врубить. При этом вырубленный транзистор не берёт сигнальный ток, он то вырублен. А врубленный транзистор должен брать ток - только откуда!?! Другой конец катушки то без тока.
Такой способ эконом-схемотехники сработает примерно до 40мВ размаха между входами, а потом хоть крути и дави, ничего не укрепится с сигналом.

Поэтому делаем симметрично и средний отвод заземлять через 33нФ на массу. Тогда врубленный транзистор получает свой ток, а вырубленный получает хороший запирающий потенциал. Мухи и мясо разделены идеально.

Хайо
Поэтому делаем симметрично и средний отвод заземлять через 33нФ на массу. Тогда врубленный транзистор получает свой ток, а вырубленный получает хороший запирающий потенциал. Мухи и мясо разделены идеально.

Не понял объяснения с током и потенциалом для транзисторов. Ток катушки определяется общим сопротивлением входа дифференциальных каскадов, а не только токами баз транзисторов. В статье Аглодина "Смеситель с расширенным динамическим диапазоном на микросхеме К174ПС1" описывается работа диф. каскада - при напряжении <0.018В он работает в линейном режиме, а при > 0.13В как токовый ключ. Это соответствует результатам моделирования, а вот заземление среднего отвода через конденсатор на массу никак на работу схемы не влияет:



Возможно, я что-то не так делаю. В любом случае не проблема сделать средний отвод и проверить работу в обоих вариантах.

Практически финальный вариант схемы:


Добавил на ОУ коррекцию 50 мс и фильтр-пробку на 19 кГц.
Можно обойтись и вариантами попроще, но, учитывая что все четыре ОУ в одном корпусе, решил попробовать такой вариант.
Вся схема детектора состоит из четырех микросхем:
1) К174ПС1 - смеситель для понижения ПЧ
2) LM311 - компаратор для формирования прямоугольных импульсов
3) CD4007 - формирователь импульсов фиксированной длительности
4) MC33079 - корректор 50мс и усилитель 20dB, режекторный фильтр пилот-тона 19кГц, ФНЧ третьего порядка с частотой среза 30 кГц
При модуляции 90% (максимальная по стандарту) на выходе должен быть сигнал Upp ~ 1.5В За счет этого можно уменьшить усиление в УНЧ и снизить его искажения. У меня после доработки УНЧ 0.12%, но не лишним будет еще немного уменьшить.

Моделирование на моем не особо производительном ноутбуке занимает много времени. С одной стороны надо учесть длительные переходные процессы, а с другой стороны шаг моделирования должен быть достаточно маленьким.

Девиация 90%, Сигнал 15кГц, THD 0,031%:


Девиация 18%, Сигнал 1кГц, THD 0,011%:


Теперь можно формировать заказ и проверить на макете как схема будет работать в реале.

а вот заземление среднего отвода через конденсатор на массу никак на работу схемы не влияет:
х.з. как симулятор работает. Просто если имеем круг из трёх элементов, катушка-источник, открытый транзистор, запертый транзистор, то это сам по себе противоречие. Это работает только очень ограничено и криво. Не то, что не работал бы, но не может быть одним и тем же током быть один транзистор открыт, а другой закрыт. Задействованы резисторы смещения 2 кОм внутри микросхемы. Через них уходит "не нужный" ток в обход запертого транзитсора. То есть, открытый транзитор получает свой ток через эти 2 кОм. ПОэтому у этих ширпотребских схем хреновый ДД.

olegmotov
я бы ещё добавил между выходами ПС1 последовательный контур на 21400 кГц, который коротит двойную ПЧ 10700 и чистит условия для компаратора. Это типа 2 мкГн + 27пФ последовательно между выводами 2 и 3. Но к сожалению это образует ФНЧ с коллекторными 30 кОм срезом 100 кГц.... плохо.
Двойная ПЧ там присутствует тем же током как и 500 кГц.

Хайо
ПОэтому у этих ширпотребских схем хреновый ДД.
Я думаю, что для данной схемы низкий ДД большого значения не имеет, он ведь нужен если входной сигнал меняется в больших пределах. А здесь сигнал ПЧ уже большой амплитуды, амплитуда в некоторой степени выровнена АРУ. Главное, чтобы ее было достаточно для работы транзисторов в ключевом режиме (200-400мВ).
Гетеродин тоже должен давать стабильную амплитуду, главное, чтобы можно было получить уровень в пределах 8-16 мВ.

я бы ещё добавил между выходами ПС1 последовательный контур на 21400 кГц...Двойная ПЧ там присутствует тем же током как и 500 кГц.
Да, двойная ПЧ тоже есть, я ее подавлял ФНЧ (C6), режекторный LC фильтр эффективнее:


Немного позже смоделирую работу детектора с таким фильтром.

olegmotov
и в Вашей схеме нужно резкое переключение транзисторов, чтобы фаза не плыла. Поэтому средний отвод через 33нФ на массу крайне важно. Не знаю,почему симулятор это не видит)

Хайо
Именно для ключевого ключевого режима работы Q1-4 и нужна большая амплитуда на входах KP7м и KP8. Какое значение имеет заземление средней точки транса не знаю. Везде где рассматривают работу дифкаскадов пишут только про разность потенциалов между входами. Даже если подавать сигнал только на один вход, ток на коллекторе второго транзистора зеркально изменяется. В данной схеме скорее всего работают сопротивления R1-2 которые одним концом "заземлены" на потенциал 2.4В, а на вторых в противофазе амплитуда сигнала относительно этого потенциала. Транс последовательно соединен через эти сопротивления на потенциал 2.4В. Наверное сопротивления дают достаточный ток на базу открытого транзистора. Если появится время попробую более детально изучить на симуляторе.
На макете проверю работу схемы на практике в обоих вариантах.

Везде где рассматривают работу дифкаскадов пишут только про разность потенциалов между входами.
а про токи лень всем разобраться.
Да через эти резисторы всё работает худо-бедно. Вам разве пришло бы в голову к (7) и (8) поставить последовательно по 2,2 кОм? Вот такой эффект получаете при отсутствии заземлённого отвода.

Разница в скорость переключения. Когда есть средний отвод, достаточно, иметь на (7) и (8) по 150мВ размах синуса и дальнейшее увличение ничего уже не меняет ни по ДД, ни по усилению, ни по шуму, зато баланс идеальный, а на (2) и (3) мжно подключить высокий импеданс нагрузки, так как все 4 транзистора на базах низкоомно посажены.

Кстати, в ЛЕНИНГРАД-15 в УКВ-тюнере смеситель так и сделан с заземлённым отводом к ключам.

Смоделировал работу схемы с фильтром-пробкой:



Учитывая погрешность моделирования трудно сказать, что фильтр-пробка даст большой эффект, но с ним точно не хуже.
Заказ сформировал, осталось дождаться его исполнения проверить на практике.

Планирую снимать сигнал с коллекторной катушки L66 - намотать прямо поверх существующих витков 2*3 или 2*4 витков ПЭТВ 0,125. Пока непонятны два момента:
1) Число витков L66 5*8 - если мотать 2*8, будет коэффициент трансформации 0,4 - какая будет амплитуда на выходе катушки, непонятно. Желательно получить 0.2-0.4 В.
2) Нарушит ли дополнительная катушка работу родного детектора тоже неясно, хотелось бы его сохранить.