Site Loader
Как работают многофазные умножители частоты, примеры схем

Фаза несущих и сигнальных колебаний в теории сигналов относится к тонкой информационной структуре.Фазовая обработка сигналов все более широко используется в современной радиосвязи.

Достаточно упомянуть использование квадратурных составляющих в однополосных модуляторах и в смесителях частоты с подавлением зеркальных каналов приема, а также высокоэффективных многофазных цифровых модуляционных форматах PSK [1′].

Менее известны на практике структуры многофазных умножителей частоты Цель статьи состоит в ознакомлении читателей с этим относительно новым элементом радиотехники.

Широко используемые в радиотехнических устройствах умножители частоты состоят из двух основных компонентов: нелинейных элементов (полупроводниковые диоды, варакторы или триоды в нелинейном режиме класса С), обогащающих гармониками спектр входного сигнала и резонансных контуров (фильтров), выделяющих из этого спектра требуемую гармонику источника стабильной частоты (последний выполняется, как правило, на основе кварцевого генератора).

Сразу отметим, что наличие узкополосной резонансной цепи но выходе умножителя, настроенной но одну выделяемую частоту, является принципиальным ограничением простейших умножителей частоты.

Для преодоления этого ограничения в современной профессиональной радиоаппаратуре используют достаточно сложные цифровые синтезаторы частоты.

В то же время во многих случаях в радиолюбительской практике могут найти применение более простые схемы широкополосных умножителей частоты многофазного типа.

Принцип действия многофазных умножителей частоты достаточно прост. Чтобы умножить частоту синусоидального сигнала fo но заданное целое число N достотачно предварительно разделить его на N параллельных каналов с последовательным сдвигом фаз в каждом из них на дискрет (шаг) 360YN (рис.1).

Структурная схема

Рис. 1. Структурная схема.

В каждом канале но выходе нелинейного элемента образуются однополярные импульсы несущей частоты fo и ее гармоники 2fo, 3fo… (N-l)fo, Nfo…

Можно показать математически, что если представить сигналы после нелинейных элементов в виде рядов гармоник несущей частоты, где каждая частотная составляющая получает кроме умножения частоты на N еще и умножение дискрета фазы но номер своей гармоники, то после суммирования на общей нагрузке все составляющие рядов, включая и несущую частоту, компенсируются, кроме одной полезной составляющей с частотой Nfo.

При этом для выделения этой составляющей не требуется использования в явном виде какого-либо резонансного контура или фильтра.

Это очень удобно в случае умножителей звуковых частот, когда можно исключить резонансные цепи с низкой добротностью, которые реализуются, в основном, с использованием габаритных катушек индуктивности но магнитных сердечниках, а также в умножителях высоких частот вплоть до СВЧ, где реализация резонансных цепей является известной проблемой.

Таким образом, можно считать, что многофазные умножители — это один из примеров системотехники применения фазовой обработки и селекции сигналов.

По сравнению с резонансными умножителями умножители но фазовращателях обеспечивают лучший уровень подавления паразитных гармоник и исходной несущей частоты, а также широкополосность в пределах частотной независимости фазовращателей.

Удвоители и учетверители частоты

Удвоители частоты являются простейшими представителями семейство многофазных умножителей с кратностью умножения и, соответственно, с числом фаз N=2.

Две фазы несущей частоты, 0° и 180°, образуются с помощью трансформатора со средней точкой во вторичной обмотке или усилительной транзисторной схемы с расщепленной нагрузкой (в коллекторе и эмиттере), или дифференциального усилителя.

Принципиальная электрическая схема удвоителя частоты но диодах (рис.2), кок видим, ничем не отличается от двухполупериодного выпрямителя [2], зо исключением того, что нагрузкой в выпрямителе служит накопительная емкость, иначе вырожденный фильтр нижних частот, а в удвоителе, наоборот — фильтр верхних частот.

Очевидно, что двухфазный умножитель частоты — удвоитель — является широкополосным в пределах балансности (двухфазности) примененного фозорасщепителя — трансформатора или активной схемы.

Схема удвоителя частосты на диодах

Рис. 2. Схема удвоителя частосты на диодах.

Учетверитель частоты, соответственно, должен иметь в своем составе дво удвоителя, включенных параллельно, и, по крайней мере, один фазовращатель но 360°/4=90° но входе одного из удвоителей.

Дополнительная фазовая инверсия входного сигнала осуществляется, как в случае удвоителя рис.2, трансформаторами или активными транзисторными схемами.

Таким образом, получаем исходный четырехфазный набор сигналов, подобный тому, который формируют в модуляторах с фазовым подавлением нежелательной боковой полосы частот или в смесителях с фазовым подавлением зеркального канала приема. Далее используются либо четыре умножительных диода, либо четыре усилительных каскада на транзисторах, работающих в классе С.

Фазовращатели

Фазовращатели, кок элементы радиосхемотехники недостаточно широко применяются в радиолюбительской практике и поэтому менее известны. Простейший

фазовращатель — это, например, обычная RC цепочка, используемая в качестве переходной между усилительными каскадами.

Так кок емкостной ток всегда сдвинут на 90° относительно приложенного напряжения, то любая RC-цепочка сдвигает фазу ф в пределах 2-го квадранта на фазовой плоскости диаграммы фазовых состояний Q/I (активной/реактивной составляющих полного сопротивления) [1] но величину, зависящую от постоянной времени RC цепочки т. Чем больше величина t=RC, тем ближе ф к 0°.

При R>0 сдвиг фаз только лишь приближается к 90°. Поэтому для получения ф=90° на RC-цепочке с резистором R с конечной величиной сопротивления используют две RC-цепочки с т~45°, включенные последовательно (рис.3,а).

Умножитель частоты с 9МГц до 27МГц

Добавил: STR2013,Дата: 26 Июл 2016

Для постройки радиолюбительских ВЧ конструкций бывает необходимость умножить частоту генератора.

Ниже представлена схема утроителя частоты на трех транзисторах для диапазона 27Мгц.

Принципиальная схема утроителя частоты с 9МГц до 27МГц.

Описание схемы

Транзистор T1, входящий в состав утроителя частоты, преобразует входной сигнал в импульсы.

За транзистором Т2 следует фильтр верх­них частот, ослабляющий остатки первой гармоники 9 МГц. Транзис­тор Т3 функционирует вместе с фильтром нижних частот, устраня­ющим гармоники, которые появляются во время работы в режиме класса С.

Потенциометр Р нужен для подстройки амплитуды вход­ного сигнала до оптимального значения. Количество витков, указан­ных на схеме, действительно для катушек диаметром 8 мм при длине намотки 10-15 мм.

Транзисторы Т2 и Т3 используются, когда напря­жение смещения на базы не подается. Чтобы исключить «Висячую базу» рекомендуется с базы на корпус, транзисторов Т2 и Т3 установить резистор. Если размаха входного сигнала (9МГц 1,5В) не достаточно для работы утроителя, то придётся приоткрыть транзисторы Т2 и Т3, подключив резисторы с +12В на их базы.

Linear/Interface ICs, Motorola, 1993г.



ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ



П О П У Л Я Р Н О Е:

  • Как быстро и просто сделать хороший слайм?
  • Есть много разных способов сделать слайм, но все они сложные или слайм не получается мягким, эластичным и тянущимся.

    Сегодня в статье, ниже я расскажу как можно своими руками быстро и недорого сделать хороший слайм.

    Подробнее…

  • Автомат управления дачным водопроводом
  • У многих имеются дачи, садовые домики, «фазенды». Если дача расположена недалеко от города некоторые семьи вообще перебираются туда на все лето, а при наличии теплого отапливаемого дома проводят много времени и зимой. Жизнь на природе прекрасна, спору нет, но все же хочется и немного благ цивилизации вроде водопровода. Зачастую центрального городского водопровода на даче нет, а в качестве источника воды используется колодец. Глубина колодца обычно значительно больше глубины промерзания грунта (для Московской области до 1,5 метра). Подробнее…

  • GSM поливалка для цветов!
  • Когда нас нет дома, кто-то же должен полить цветы. В этом нам поможет удалённый электронный помощник 🙂

    Для этого нам понадобится старый сотовый телефон с гарнитурой, несколько радиодеталей и насос стеклоомывателя от автомобиля.

    Может быть кому-то схема покажется примитивной, но она не дорога проста и, главное — работает! Подробнее…


Популярность: 1 065 просм.

простой для повторения генератор высокого напряжения / Хабр

Добрый день, уважаемые хабровчане.
Этот пост будет немного необычным.
В нём я расскажу, как сделать простой и достаточно мощный генератор высокого напряжения (280 000 вольт). За основу я взял схему Генератора Маркса. Особенность моей схемы в том, что я пересчитал её под доступные и недорогие детали. К тому же сама схема проста для повторения (у меня на её сборку ушло 15 минут), не требует настройки и запускается с первого раза. На мой взгляд намного проще чем трансформатор Теслы или умножитель напряжения Кокрофта-Уолтона.

Принцип работы

Сразу после включения начинают заряжаться конденсаторы. В моём случае до 35 киловольт. Как только напряжение достигнет порога пробоя одного из разрядников, конденсаторы через разрядник соединятся последовательно, что приведёт к удвоению напряжения на конденсаторах, подсоединённых к этому разряднику. Из-за этого практически мгновенно срабатывают остальные разрядники, и напряжение на конденсаторах складывается. Я использовал 12 ступеней, то есть напряжение должно умножиться на 12 (12 х 35 = 420). 420 киловольт — это почти полуметровые разряды. Но на практике, с учетом всех потерь, получились разряды длиной 28 см. Потери были вследствие коронных разрядов.



О деталях:

Сама схема простая, состоит из конденсаторов, резисторов и разрядников. Ещё потребуется источник питания. Так как все детали высоковольтные, возникает вопрос, где же их достать? Теперь обо всём по порядку:
1 — резисторы

Нужны резисторы на 100 кОм, 5 ватт, 50 000 вольт.
Я пробовал много заводских резисторов, но ни один не выдерживал такого напряжения — дуга пробивала поверх корпуса и ничего не работало. Тщательное загугливание дало неожиданный ответ: мастера, которые собирали генератор Маркса на напряжение более 100 000 вольт, использовали сложные жидкостные резисторы генератор Маркса на жидкостных резисторах, или же использовали очень много ступеней. Я захотел чего-то проще и сделал резисторы из дерева.

Отломал на улице две ровных веточки сырого древа (сухое ток не проводит) и включил первую ветку вместо группы резисторов справа от конденсаторов, вторую ветку вместо группы резисторов слева от конденсаторов. Получилось две веточки с множеством выводов через равные расстояния. Выводы я делал путём наматывания оголённого провода поверх веток. Как показывает опыт, такие резисторы выдерживают напряжение в десятки мегавольт (10 000 000 вольт)

2 — конденсаторы

Тут всё проще. Я взял конденсаторы, которые были самыми дешевыми на радио рынке — К15-4, 470 пкф, 30 кВ, (они же гриншиты). Их использовали в ламповых телевизорах, поэтому сейчас их можно купить на разборке или попросить бесплатно. Напряжение в 35 киловольт они выдерживают хорошо, ни один не пробило.
3 — источник питания

Собирать отдельную схему для питания моего генератора Маркса у меня просто не поднялась рука. Потому, что на днях мне соседка отдала старенький телевизор «Электрон ТЦ-451». На аноде кинескопа в цветных телевизорах используется постоянное напряжение около 27 000 вольт. Я отсоединил высоковольтный провод (присоску) с анода кинескопа и решил проверить, какая дуга получится от этого напряжения.

Вдоволь наигравшись с дугой, пришел к выводу, что схема в телевизоре достаточно стабильная, легко выдерживает перегрузки и в случае короткого замыкания срабатывает защита и ничего не сгорает. Схема в телевизоре имеет запас по мощности и мне удалось разогнать её с 27 до 35 киловольт. Для этого я покрутил подстроичник R2 в модуле питания телевизора так, что питание в строчной развертке поднялось с 125 до 150 вольт, что в свою очередь привело к повышению анодного напряжения до 35 киловольт. При попытке ещё больше увеличить напряжение, пробивает транзистор КТ838А в строчной развёртке телевизора, поэтому нужно не переборщить.

Процесс сборки

С помощью медной проволоки я прикрутил конденсаторы к веткам дерева. Между конденсаторами должно быть расстояние 37 мм, иначе может произойти нежелательный пробой. Свободные концы проволоки я загнул так, чтобы между ними получилось 30 мм — это будут разрядники.

Лучше один раз увидеть, чем 100 раз услышать. Смотрите видео, где я подробно показал процесс сборки и работу генератора:

Техника безопасности

Нужно соблюдать особую осторожность, так как схема работает на постоянном напряжении и разряд даже от одного конденсатора будет скорее всего смертельным. При включении схемы нужно находиться на достаточном удалении потому, что электричество пробивает через воздух 20 см и даже более. После каждого выключения нужно обязательно разряжать все конденсаторы (даже те, что стоят в телевизоре) хорошо заземлённым проводом.

Лучше из комнаты, где будут проводиться опыты, убрать всю электронику. Разряды создают мощные электромагнитные импульсы. Телефон, клавиатура и монитор, которые показаны у меня в видео, вышли из строя и ремонту больше не подлежат! Даже в соседней комнате у меня выключился газовый котёл.

Нужно беречь слух. Шум от разрядов похож на выстрелы, потом от него звенит в ушах.

Интересные наблюдения

Первое, что ощущаешь при включении — то, как электризуется воздух в комнате. Напряженность электрического поля настолько высока, что чувствуется каждым волоском тела.

Хорошо заметен коронный разряд. Красивое голубоватое свечение вокруг деталей и проводов.
Постоянно слегка бьет током, иногда даже не поймёшь от чего: прикоснулся к двери — проскочила искра, захотел взять ножницы — стрельнуло от ножниц. В темноте заметил, что искры проскакивают между разными металлическими предметами, не связанными с генератором: в дипломате с инструментом проскакивали искорки между отвёртками, плоскогубцами, паяльником.

Лампочки загораются сами по себе, без проводов.

Озоном пахнет по всему дому, как после грозы.

Заключение

Все детали обойдутся где-то в 50 грн (5$), это старый телевизор и конденсаторы. Сейчас я разрабатываю принципиально новую схему, с целью без особых затрат получать метровые разряды. Вы спросите: какое применение данной схемы? Отвечу, что применения есть, но обсуждать их нужно уже в другой теме.

На этом у меня всё, соблюдайте осторожность при работе с высоким напряжением.

Кварцевый умножитель частоты • Приемная техника

Кварцевый умножитель частоты как известно кварцы обычно работают на частотах примерно до 15 МГц. Всякий раз, когда требуются более высокие частоты, умножитель частоты помещается после кварцевого генератора. Результирующий выходной сигнал затем кратен частоте кристалла.

Кварцевый умножитель частотыКварцевый умножитель частоты

Другие умножители частоты часто используют транзисторы, которые создают гармоники из-за их нелинейности. Впоследствии отфильтрованы от сигнала. Один из способов сделать это состоит в том, чтобы установить параллельный L-C фильтр в коллекторе. Этот фильтр может быть затем настроен на трехкратную входную частоту.

Предлагаемая схема содержит только одну микросхему и несколько пассивных компонентов, а также генератор. Таким образом, выходной сигнал является сигналом с частотой, которая в 9 раз больше, чем у кварца. Два входа от IC1, которые содержат КМОП-инверторы, используются в качестве генератора в комбинации с кварцем X1. Генератор работает на основной частоте кварца и имеет на выходе прямоугольную форму сигнала. Прямоугольный сигнал может рассматриваться как сумма основной синусоиды плюс бесконечное число нечетных кратных гармоник этой частоты.

Схема умножителяСхема умножителя

Второй каскад был настроен на первое нечетное число гармоник кратное (3 x). Мы знаем, что некоторые из наших читателей заметят, что используемый здесь фильтр — это тип (LC). Хуже того, когда вы вычисляете частоту, вы обнаружите, что она равна основной частоте кварца! Следовательно, основная частота ослаблена, что хорошо. Но как выделяется третья гармоника? Это достигается конденсатором 33 пФ в сочетании с индуктивностью.

 

Вместе они образуют необходимый полосовой фильтр. (То же самое относится к конденсатору 12 пФ в последующем этапе.) Благодаря тщательному подбору компонентов этот фильтр способен ослабевать основную и усиливать третью гармонику! Хорошо, не правда ли? Выход в этом каскаде – это сигнал с частотой 30 МГц.

Инвертор, следующий далее, усиливает этот сигнал и преобразовывает его в прямоугольную частоту. Тот же принцип используется для получения окончательного выходного сигнала с умножением на 3 получаем 30 МГц = 90 МГц. При 5В эта схема выдает примерно 20 милливатт на нагрузке 50 Ом. Это соответствует + 13дБм и теоретически достаточно для непосредственного управления симметричным кольцевым диодным смесителем.

Кварцевый умножитель частоты может использоваться для любой выходной частоты вплоть до 100 МГц путем изменения значений компонентов. Когда, например, частота кварца 8 МГц используется для получения выходной частоты 72 МГц (9 x 8 = 72), индуктивности и конденсаторы, определяющие частоту, должны быть отрегулированы с коэффициентом 10/8.

Модулятор FMМодулятор FM

Вы должны округлить значения до ближайшего значения из серии E12. Другая схема предназначена для использования в FM-передатчике. Если вы соедините варикап с кварцем, то можете сделать модулятор FM. Дополнительный бонус заключается в том, что относительно небольшой уровень модуляции также увеличивается в 9 раз.

Кварцы с частотами около 10 МГц относительно легко найти, так что всегда можно в состоянии найти подходящую частоту в диапазоне FM. Например, кварц с частотой 10,245 МГц выдаст частоту 92,205 МГц, а с кристаллом 10,700 МГц выходной сигнал составит 96,300 МГц. Так что простыми способами можно решить некоторые задачи. По поводу синтезаторов тоже знаем и есть случаи, где можно и даже нужно обходится простыми решениями.

Умножитель напряжения ⋆ diodov.net

Программирование микроконтроллеров Курсы

При изготовлении электронных устройств, в частности блоков питания, в некоторых случаях возникает необходимость иметь выпрямленное напряжение большей величины, чем на клеммах вторичной обмотке трансформатора или в розетке 220 В. Например, после выпрямления сетевого напряжения 220 В на фильтрующем конденсаторе при очень малой нагрузке можно получить максимум амплитудное значение переменного напряжения 311 В. Следовательно конденсатор зарядится до указанного значения. Однако применяя умножитель напряжения можно повысить его до 1000 В и более.

Удвоитель напряжения

Схема умножителя напряжения может выполняться в нескольких вариантах, одна принцип действия всех их заключается в следующем. В разные полупериоды переменного тока происходит поочередно зарядка нескольких конденсаторов, а суммарное напряжение на них превышает амплитудное значение на обмотке. Таким образом, за счет увеличения числа конденсаторов и, как далее будет видно, количества диодов, получают напряжение в несколько раз превышающее величину подведенного.

Теперь давайте рассмотрим конкретные примеры и схемные решения.

Схема двухполупериодного умножителя состоит из двух диодов и двух конденсаторов, подключенных со стороны вторичной обмотки трансформатора.

Удвоитель напряжения

Пусть в начальный момент потенциалы на обмотке имеют такие знаки, что ток протекает от точки 1 к точке 2. Проследим дальнейший путь тока. Он протекает через конденсатор C2, заряжая его, и возвращается к обмотке через диод VD2. В следующий полупериод ЭДС во вторичной обмотке направлена от точки 2 к 1 и через диод VD1 происходит зарядка конденсатора C1 до того же значения, что и С2. Таким образом, за счет последовательного соединения двух конденсаторов C1 и C2 на сопротивлении нагрузки получается удвоенное напряжение.

Если измерить значение переменного напряжения на обмотке и постоянное на одном из конденсаторов, то они буде отличаться почти в 1,41 раза. Например при действующем значении на вторичной обмотке, равном 10 В, на конденсаторе будет приблизительно 14 В. Это поясняется тем, что конденсатор заряжается до амплитудного, а не до действующего значения переменного напряжения. А амплитудное значения, как известно в 1,41 раза выше действующего. К тому же мультиметром возможно измерить лишь действующие значения переменных величин.

Схема удвоителя напряжения

Рассмотрим еще один вариант. Здесь для умножения напряжения используется несколько иной подход. Когда потенциал точки 2 выше потенциал т.1 под действием протекающего тока заряжается конденсатор С1, а цепь замыкается через VD2.

После изменения направления тока, вторичная обмотка W2 и конденсатор С1 можно представить, как два последовательно соединенные источника питания с равными значениями амплитуды, поэтому конденсатор С2 зарядится до их суммарного напряжения, т.е. на его обкладках оно будет в два раза больше, чем на выводах вторичной обмотки. Во время тога, как конденсатор С2 будет заряжаться, С1 наоборот, будет разряжаться. Затем все повторится снова.

Умножитель напряжения многократный

Процессы в схеме утроения напряжения протекают в такой последовательности: сначала заряжаются конденсаторы С1 и С3 через сопротивление R и соответствующие диоды VD1 и VD3. В следующий полупериод С2 через VD2 заряжается до удвоенного напряжения (С1 + обмотка) и на сопротивлении нагрузки получается утроенное значение.

Умножитель постоянного напряжения

Больший интерес имеет следующий умножитель напряжения. Рассмотрим принцип его работы. Когда потенциал точки 1 положителен относительно точки 2 ток протекает по пути через VD1 и С1 заряжая конденсатор.

Схема умножителя напряжения

В следующий полупериод, когда ток изменил свое направление, заряжается второй конденсатор через второй диод до величины, равного сумме напряжений на С1 и обмотке трансформатора. При этом С1 разрядится. В третий полупериод, когда первый конденсатор снова начнет заряжаться, С2 через третий диод разрядится на С3, зарядив его до двойного значения относительно выводов обмотки.

К концу третьего полупериода на нагрузку будет подано суммарное напряжение заряженных конденсаторов С1 и С3, т. е. примерно утроенное значение.

Если данную схему применить без трансформатора, непосредственно подключить к 220 В, то на выходе получим приблизительно 930 В.

Умножитель напряжения

По аналогии с рассмотренными схемами могут быть построены схемы с большей кратностью умножения. Но следует помнить, что с увеличением числа умножений по причине большего содержание в схеме диодов и конденсаторов возрастает внутренне сопротивление выпрямителя, что приводит к дополнительной просадке напряжения.

Схемы с умножением напряжения применяются для питания малой нагрузки, т.е. сопротивление нагрузки должно быть высоким. В противном случае нужно использовать неполярные конденсаторы большой емкости, рассчитанные на высокое напряжение. Это связано с тем, что при значительном токе нагрузки конденсаторы будут быстро разряжаться, что вызовет недопустимо большие пульсации на нагрузке.

Изготавливая умножитель напряжения, следует всегда помнить о том, что конденсаторы и диоды должны быть рассчитаны на соответствующие напряжения.

Электроника для начинающих

Еще статьи по данной теме

Применение ФАПЧ: умножение частоты

Добавлено 22 февраля 2019 в 17:31

Сохранить или поделиться

В данной статье описано, как система ФАПЧ (PLL) может быть использована для получения высокой тактовой частоты из низкочастотного опорного сигнала.

Вспомогательная информация

Статьи из списка вспомогательной информации, я думаю, дают полное представление о проектировании и работы систем ФАПЧ, но им определенно не хватает одного аспекта: они почти ничего не говорят о том, как на самом деле используется ФАПЧ. Единственное «применение», которое мы до сих пор обсуждали, – это создание периодического выходного сигнала, который имеет ту же частоту, что и периодический входной сигнал. Однако это не очень впечатляет, поскольку мы могли бы сделать то же самое с помощью цифрового буфера или повторителя напряжения на операционном усилителе.

Настало время обсудить реальные приложения ФАПЧ, и начнем мы с умножения частоты, которое является естественным и интуитивно понятны расширением способности системы ФАПЧ фиксироваться/синхронизироваться на входной частоте.

Зачем?

Всегда хорошо знать, зачем вы хотите что-то сделать, прежде чем делать это. В случае умножения частоты с помощью ФАПЧ мы пытаемся создать выходной сигнал с частотой, равной входной частоте, умноженной на некоторую константу. Это может показаться несколько ненужной задачей – почему бы просто не купить другой компонент генератора, который напрямую обеспечивает нужную частоту? Оказывается, существуют различные ситуации, в которых метод ФАПЧ весьма полезен:

  • Система, построенная на основе ФАПЧ и низкочастотного кварца, может снизить стоимость по сравнению с системой, в которой просто используется высокочастотный кварц.
  • С помощью ФАПЧ коэффициент умножения может быть изменен без каких-либо модификаций аппаратного обеспечения. Таким образом, с помощью одной схемы генератора может быть получено много разных частот.
  • Петля ФАПЧ, встроенная в микропроцессор, может генерировать высокочастотный тактовый сигнал именно там, где он необходим, что устраняет сложности (я имею в виду электромагнитные помехи и возможные отражения), связанные с передачей высокочастотных сигналов через дорожки на печатной плате.
  • Свойства частотной синхронизации петли ФАПЧ позволяют генерировать высококачественный (и высокочастотный) периодический сигнал с помощью генератора низкого качества. Для меня это самая важная причина, поскольку она наиболее полно отображает основные функциональные возможности систем ФАПЧ. Я не стал бы ожидать, что независимый ГУН будет генерировать тактовый сигнал с частотой, которой можно точно управлять, и которая очень стабильна во времени и температуре. Однако синхронизирующее действие ФАПЧ позволяет ГУН генерировать точный и стабильный тактовый сигнал: если у вас есть, например, низкочастотный кварцевый генератор с превосходными точностью и стабильностью, система ФАПЧ «унаследует» эти качества (при этом выдавая более высокую частоту) путем синхронизации/привязки к сигналу с кварцевого генератора.

Как?

Всё, что вам нужно, это делитель частоты.

Структурная схема системы ФАПЧ с делителем частотыСтруктурная схема системы ФАПЧ с делителем частоты

Более конкретно, вам необходим делитель частоты в петле обратной связи, чтобы сигнал, подаваемый обратно на фазовый детектор, имел частоту, которая ниже частоты выходного сигнала, генерируемого ГУН.

Вы можете быть несколько озадачены тем, что деление частоты сигнала обратной связи приводит к умножению частоты выходного сигнала, но в этом методе нет ничего нового; фактически, он полностью аналогичен тому, что мы находим в одной из наиболее широко используемых в электронике схем, а именно в неинвертирующем усилителе на операционном усилителе.

Допустим, у вас есть операционный усилитель (ОУ), включенный в схему повторителя напряжения. Выход подключен непосредственно к выводу инвертирующего входа, и в результате операционный усилитель делает всё, что ему нужно, чтобы сделать выходное напряжение равным входному напряжению. Это всё хорошо, но что если мы хотим получить некоторое усиление? Проще говоря, мы просто используем резисторы, чтобы превратить петлю обратной связи в делитель напряжения:

Делитель напряжения в цепи обратной связиДелитель напряжения в цепи обратной связи

Давайте подумаем о том, что мы здесь делаем. Схема отрицательной обратной связи заставляет операционный усилитель изменять свой выходной сигнал с одной целью: сделать напряжение на инвертирующем входе равным напряжению на неинвертирующем входе. Когда он включен как повторитель напряжения, это означает, что Vвых должно быть равно Vвх.

Но делитель напряжения в цепи обратной связи всё меняет. Теперь напряжение на инвертирующем входе в DIV раз меньше, чем на выходе. Таким образом, чтобы сделать напряжение на инвертирующем входе равным напряжению на неинвертирующем входе, выходное напряжение должно быть в DIV раз больше входного напряжения.

С помощью операционного усилителя мы получаем коэффициент усиления по напряжению, уменьшая амплитуду напряжения обратной связи; с помощью ФАПЧ мы создаем коэффициент увеличения частоты, уменьшая частоту сигнала обратной связи. Чтобы продолжить аналогию, коэффициент усиления неинвертирующего усилителя на ОУ равен коэффициенту, на который делится напряжение обратной связи, а умножение частоты, выполняемое в системе ФАПЧ, равно коэффициенту, на который делится частота сигнала обратной связи.

Небольшой пример

Следующая схема является LTspice версией петли фазовой автоподстройки частоты. Если вы читали предыдущие статьи, то уже хорошо знакомы с ней. Хотя сейчас в ней появился новый компонент: в петлю обратной связи я добавил D-триггер, включенный как счетчик деления на два.

Схема системы ФАПЧ с умножением частотыСхема системы ФАПЧ с умножением частоты

Ниже приведен график, который показывает входной и выходной сигналы (после того, как система ФАПЧ достигла синхронизации).

Осциллограммы входного и выходного сигналов системы ФАПЧОсциллограммы входного и выходного сигналов системы ФАПЧ

Выходной и входной сигналы имеют постоянное фазовое соотношение (как и ожидалось при выполнении условия синхронизации), но выходная частота значительно выше входной частоты. Ожидается, что выходная частота будет в два раза выше, и мы можем легко это подтвердить, посмотрев на результаты FFT (БПФ, быстрого преобразования Фурье):

Результаты FFT преобразования входного и выходного сигналовРезультаты FFT преобразования входного и выходного сигналов

Заключение

После пяти статей, посвященных основным характеристикам систем с фазовой автоподстройкой частоты, мы представили чрезвычайно широкое практическое применение ФАПЧ. Добавив делитель частоты в петлю обратной связи, мы можем умножить частоту входного сигнала, сохраняя точность и стабильность входного сигнала. В следующей статье мы рассмотрим дополнительные подробности, связанные с умножением частоты с помощью ФАПЧ.

Мою схему для LTspice вы можете скачать по ссылке ниже.

Скачать схему умножителя частоты на ФАПЧ для LTspice

Оригинал статьи:

Теги

LTspicePLL / ФАПЧ (фазовая автоподстройка частоты)ГУН (генератор, управляемый напряжением)МоделированиеОтрицательная обратная связьУмножение частотыУмножитель частотыФазовый детектор

Сохранить или поделиться

Лекция 18

Области применения умножителей частоты. Умножитель частоты как разновидность ГВВ. Умножитель частоты с безынерционным управлением АЭ, особенности режимов и расчёта. Параметрические транзисторные умножители частоты. Диодные умножители частоты (на варикапах, варакторах и диодах с накоплением заряда).

Применение умножителей частоты

Применение умножителей частоты (УЧ) широко распространено в радиопередающих устройствах,так как позволяет понизить частоту задающего генератора, что бывает выгодно с точки зрения получения высокой стабильности частоты рабочих колебаний.1Применение УЧ в радиопередатчиках также даёт возможность при сравнительно узком диапазоне возбудителя иметь большее перекрытие частоты передатчиком. Например, если имеется возбудитель, перекрывающий диапазон частот (3…6) МГц, то, применяя один каскад удвоения частоты, можно с помощью такого возбудителя перекрыть диапазон частот от 3 до 12 МГц. В передающих устройствах с частотной или фазовой модуляцией УЧ используются для углубления модуляции – увеличения девиации частоты.

Коэффициент полезного действия и колебательная мощность, которую можно получить с помощью АЭ в режиме умножения частоты, ниже, чем в режиме усиления, поэтому умножение частоты преимущественно производят в маломощных каскадах, энергетика которых в малой степени влияет на общие энергетические показатели радиопередатчика. В многокаскадных передатчиках каскад умножения частоты часто включают так, чтобы он делил тракт передатчика на две части. Поскольку в этом случае каскады до умножителя частоты и каскады после него будут работать на разных частотах, то существенно повышается устойчивость работы всего передатчика. Если требуется несколько УЧ, то в многокаскадных передатчиках для повышения их устойчивости УЧ обычно чередуют с усилителями. На СВЧ УЧ широко применяются в качестве выходных каскадов передатчиков, позволяя получить колебания с необходимой мощностью на частотах, усиление мощности на которых затруднено или невозможно с использованием достигнутых возможностей имеющихся АЭ. Использование УЧ в этом случае является единственной возможностью создания требуемого устройства.

УЧ строят на лампах, транзисторах и специальных диодах – варикапах, варакторах, а также диодах с накоплением заряда. Умножение частоты возможно также в специальных приборах СВЧ – пролётных клистронах. В настоящей лекции мы рассмотрим УЧ на электронных лампах, биполярных транзисторах, варикапах, варакторах и диодах с накоплением заряда (ДНЗ). Что касается умножения частоты в пролётном клистроне, то такой режим обеспечивается соответствующей настройкой выходного резонатора прибора и питающими напряжениями электродов.

УЧ на лампе или транзисторе, как указывалось в лекции 1, является разновидностью ГВВ и представляет устройство, преобразующее энергию источников питания в энергию тока высокой частоты, превышающей в целое число раз частоту внешнего высокочастотного сигнала, прикладываемого к АЭ. Непременным условием обеспечения умножения частоты в таких ГВВ является работа с отсечкой анодного или коллекторного тока. Соответственно любая из рассмотренных нами схем ламповых и транзисторных генераторов может быть поставлена в режим умножения частоты. Для этого в однотактных генераторах при работе с нижним углом отсечки анодного или коллекторного тока θ< 180° требуется настроить выходной контур на интересующую гармонику выходного тока АЭ. В двухтактном генераторе, помимо настройки выходного контура на интересующую гармонику тока, в зависимости от кратности умножения частоты, то есть номера выделяемой гармоники, может потребоваться некоторое изменение схемы со стороны подключения выходного контура.

В транзисторных генераторах, помимо умножения частоты за счёт отсечки коллекторного тока, возможно умножение частоты за счёт зависимости ёмкости коллекторного перехода транзистора от его режима, что используется в так называемых параметрических транзисторных умножителях частоты.2

Основными характеристиками УЧ являются: кратность умножения частоты n; рабочая частота или диапазон рабочих частот; выходная мощностьP~n; коэффициент передачи или коэффициент усиления по мощностиКр; коэффициент полезного действия (КПД), он же коэффициент преобразования в диодных УЧ; степень подавления в полезной нагрузке УЧ входного сигнала и ненужных гармоник (в децибелах).

Модуляторы радиочастоты

— все РЧ

Что такое множители радиочастоты?

Множители частоты — это устройства, которые генерируют выходной сигнал, частота которого кратна входному сигналу. Кратность может быть 2x (удвоители частоты), 3x, 4x и так далее. Мы перечислили продукты умножителей частоты от ведущих производителей и сделали их доступными для поиска по спецификации. Мы прошли каталог более 40 производителей, чтобы определить их продукты для смесителей Image Reject.Данные о продуктах из всех этих различных каталогов производителей были стандартизированы и добавлены в нашу базу данных, чтобы пользователи могли проводить параметрический поиск.

При поиске множителя частоты необходимо указать следующие важные параметры:

Входная частота (МГц): Это частота, которая вводится в множитель, т.е. это частота, которую необходимо умножить.

Коэффициент умножения : Это множитель, на который будет умножаться частота входного сигнала — это может быть 2x, 3x, 4x и soo on.

Выходная мощность (дБм): Это уровень мощности выходного сигнала.

Типы РЧ-умножителей: Существует в основном два типа умножителей: активные умножители и пассивные умножители. Активные множители создают выходной сигнал, уровень мощности которого больше или равен уровню входной мощности. Это увеличение уровня мощности называется коэффициентом усиления. Пассивные множители создают выходной сигнал, уровень мощности которого меньше уровня входной мощности.Эта потеря в уровне мощности известна как потеря преобразования.

Как только вы найдете множители частоты, которые соответствуют вашей спецификации, вы можете просмотреть дополнительную информацию о них, загрузить таблицы данных и затем запросить расценки на продукты, для которых вы хотите расценки. Предложение направляется производителю или его дистрибьютору в вашем регионе, который ответит вам запрошенной информацией.

AD834 Модуль умножения сигналов четырехквадрантного умножителя Управление питанием Двухчастотный умножитель 500 МГц | |

Наша компания представила множество смесителей и умножителей с высокочастотной модуляцией, которые имеют отличную полосу пропускания, вносимые потери, параметры взаимной модуляции трех порядков и точки сжатия мощности 1 дБ. Миксер, умножитель частоты и умножитель включены в наш магазин, что может помочь клиентам завершить проверку проекта и разработку проекта как можно скорее, и это очень удобно и практично.Смеситель AD831, смеситель ADL5801, смеситель ADL5350, серия AMK Mini, множитель серии ADEXX mini, множитель AD834, множитель AD835, множитель MPY634, множитель MC1496, множитель AD630 и т. Д., Наш магазин продолжит разрабатывать более отличные показатели модулей модуляции, надеюсь на что большинство покупателей обращают большое внимание. Технология Conway была посвящена разработке аналоговых устройств.

Модуль AD834 представляет:

ModularSize50 мм X 47 мм

Модульный источник питания: ± 5 В (конфигурация по умолчанию)

Тип модульной модуляцииМножитель

Четырехканальный тип мультипликатора

квант. не учтено

Модульная полоса пропускания: 500 МГц

Модульное входное и выходное сопротивление 50 Ом

Модульная производительностьМодуль AD834 может использоваться в качестве четырехкратного множителя X1 * Y1 X1 * Y2 X2 Y Y * X2 Y * и может использоваться в качестве умножителя частоты для двух удвоений частоты.Производительность действительно хорошая, все виды модуляции сигнала, стабильность формы сигнала. Выходной уровень модуля AD834 в магазине использует дифференциальную несимметричную структуру Baron, которая может эффективно подавлять гармоники и играть хорошую разницу в комбинации результатов, делая выходной сигнал симметричным.

1, PCB 3 D дисплей:

2, функциональная карта AD834 показывает:

3, физическая карта AD834 показывает:

4.Тест удвоения частоты: (Удвоение частоты 2 необходимо только для подключения двух портов входного порта и ввода одного и того же сигнала.)

5, тестовое изображение модуляции сигнала AD834: (100 МГц, 200 МГц, 300 МГц, сигнал амплитудной модуляции, форма сигнала сигнал модуляции)

9015

9000

6, таблица управления параметрами чипа AD834:

7, выходная цепь связи трансформатора

Если клиенты не имеют двойного источника питания, мы можем выбрать наша единственная сила г питания двойной модуль питания.

— | -_- | —

.
AD834 Модуль умножения четырехквадрантного умножителя Управление питанием Двухчастотный умножитель 500 МГц | |

* Модульный квадрант умножения: четыре квадранта можно умножить, порт был выделен

* Производительность модуля: модуль AD834 может использоваться в качестве четырехквадрантного умножителя X1 * Y1, X1 * Y2, X2 * Y1, X2 * Y2 и может использоваться в качестве умножителя частоты для двухчастотного использования. Производительность не расстраивает, все виды модуляции сигнала, стабильность формы сигнала.

* Задний выход модуля AD834 в нашем магазине принимает структуру дифференциального Барона к одностороннему, что может эффективно подавлять гармоники и воспроизводить хороший эффект дифференциальной комбинации, чтобы сделать выходной сигнал симметричным.

Схема PDF * 1: Пожалуйста, свяжитесь со службой поддержки после покупки, мы отправим информацию на ваш почтовый ящик

О Elecdemo:

Elecdemo — это хорошо зарекомендовавшая себя технологическая компания, которая объединяет поставки, исследования и разработки, продажи продукции, поддержку агентов, франшизы, настройку и оптовые закупки. Мы стремимся предоставить нашим клиентам лучшие продукты с электронными функциональными модулями по самой низкой цене. У нас есть профессиональная команда по проектированию и производству, которая предоставляет услуги для клиентов, чтобы помочь нашим клиентам значительно повысить эффективность разработки, обучения и исследований.

О Транспирации:

1. Глобальная доставка, (за исключением некоторых стран и APO / FPO)

2. Ввозные таможенные пошлины: налоги не включены в цену или стоимость доставки. Таможенные сборы являются обязанностью покупателя.

3. Если посылка не доставлена ​​в течение 30 дней. пожалуйста свяжитесь с нами. Мы поможем вам решить проблему.

О доставке:

1.Мы обработаем заказ в срок после подтверждения оплаты. Из-за разницы в состоянии и времени на складе, мы выберем доставку с нашего первого склада для быстрой доставки.

2. Отправляем только на подтвержденный адрес заказа. Ваш заказ адрес должен совпадать с адресом доставки.

3. Транзитное время обслуживания предоставляется перевозчиком, исключая выходные и праздничные дни. Время доставки может варьироваться, особенно в праздничные дни.

О гарантии:

1.ограниченная гарантия производителей на дефектные изделия (за исключением предметов, поврежденных и / или неправильно использованных после получения). На аксессуар предоставляется 3-месячная гарантия

2. Отображаемое изображение берется в режиме реального времени, но из-за разных производственных партий цвет может отличаться. Изображение только для справки, а фактический объект подлежит окончательному

3. Дефектный товар должен быть зарегистрирован и возвращен в течение гарантийного срока (если возможно, в оригинальной упаковке).

4.Если характеристики продукта не соответствуют рекламе, мы будем нести все расходы по доставке.

Об обратной связи:

1. Если вы удовлетворены, пожалуйста, оставьте 5 звезд положительный отзыв, мы очень рады получить щедрую реальную оценку и фотографии, th !!!!

2. Для любого продукта или проблем с доставкой, пожалуйста, свяжитесь с нами перед открытием спора или оставив любой отзыв / отрицательный отзыв, мы сделаем все возможное, чтобы решить проблему, пока вы не удовлетворены.

Возврат и возмещение:

1. У вас есть 7 дней, чтобы связаться с нами, и вы не сможете вернуться с даты получения через 30 дней. Если товар принадлежал вам более 7 дней, он будет считаться использованным, и мы не будем возвращать или заменять его. без исключений! Расходы по доставке несет покупатель.

2. Все возвращаемые товары должны быть в оригинальной упаковке, вы должны предоставить нам номер для отслеживания доставки.

3. Если есть возврат, пожалуйста, свяжитесь с нами заранее, мы поможем вам ее решить. Если он не может быть передан онлайн, мы примем ваше возвращение и вернем его вам.

,
500MHz Четырехдиапазонный множитель AD834 Модуль формирования сигнала Двойная частота | |

Основные моменты:

  • AD834 500MHz четырехквадрантный множитель
  • Аккуратная планировка и качественные материалы
  • Строгая схема высокочастотного умножителя
  • Четыре квадрантных входа
  • Удобно использовать
  • Подходит для студенческих соревнований и развития личных проектов
  • Может использоваться как двухчастотный умножитель
  • Высокоскоростной аналоговый умножитель
  • 50Ω входной и выходной импеданс
  • Стабильная форма волны
  • Отличная производительность
  • Может подавлять гармоники
  • Отличный эффект дифференциального слияния
  • Симметрия выходного сигнала

Особенности чипа
:

    Работа от
  • DC до> 500 МГц
  • Дифференциальные входы полной шкалы ± 1 В
  • Дифференциальный полномасштабный выходной ток ± 4 мА
  • Низкое искажение (≤0.05% для входа 0 дБм)
  • Напряжения питания от ± 4 В до ± 9 В
  • Малая мощность (280 мВт, типичная при VS = ± 5 В)


Применения:

  • Высокоскоростные вычисления в реальном времени
  • Широкополосная модуляция и регулировка усиления
  • Корреляция сигналов и измерение радиочастотной мощности
  • Фильтры и генераторы, управляемые напряжением
  • Линейные ключи для телевидения высокого разрешения
  • Широкополосный истинный RMS


Диапазон напряжения питания: ± 4 В ~ ± 9 В (рекомендуется ± 5 В)

Размеры: 50мм * 47мм

Для соответствия кабелей и разъемов, пожалуйста, нажмите: LINK

Для соответствующего модуля питания, пожалуйста, нажмите на картинку ниже:

AD834 показывает график физических испытаний:

4, тест множителя: (2 раза частота, нужно только подключить два порта входного порта, введите тот же сигнал)

5, тестовое изображение модуляции сигнала AD834: (сигнал амплитудной модуляции сигнала амплитудной модуляции сигнала 100 МГц, 200 МГц 300 МГц)

6, таблица контроля параметров чипа AD834:

7, выходная цепь трансформатора

,

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *