Усиленная и задержанная АРУ для УПЧ MC1350

[IG_58]

В этой теме я хотел бы поделиться своим опытом реализации очень эффективной системы АРУ для УПЧ, построенного на микросхеме MC1350. Может быть, кому-нибудь это окажется полезным.
Вот видео, которое показывает работу усиленной и задержанной системы АРУ:




https://youtu.be/QZ0Ix1OL_QM?si=T3Vc6fW8gNvaZp4V

На стенде собран приемник, состоящий из следующих модулей:
- Первый смеситель ключевой на ADG774 и 74AC04;
- Синтезатор на Si5351;
- Кварцевый фильтр 6-го порядка, частота ПЧ 5000кГц;
- УПЧ на MC1350, к которому приложено управляющее напряжение АРУ;
- Детектор QSD Tayloe на 74HC4052, 74AC74, NE5532 c BFO на 2N2222;
- Двухканальный I+Q Модуль НЧ, в каждом из двух каналов имеются ФНЧ 4-го порядка на NE5532, левелер на BA3308, усилитель мощности на TDA7052A c электронной регулировкой громкости по DC;
- Собственно тестируемый модуль АРУ + детектор S-метра на 2хLM358.

Схема модуля АРУ и его подключение к модулю УПЧ:



На вход модуля поступает напряжение НЧ с выхода одного из каналов QSD-детектора, до предварительного УНЧ. Уровень этого напряжения составляет порядка 200-250мВ эфф. В середине нижней части экрана на дисплее синтезатора показана частота настройки приемника и барграф S-метра. Ручку настройки частоты и руку оператора в кадре не видно, но по дисплею видна перестройка частоты, и на какую частоту наcтроен приемник в тот или иной момент.

Уровень управляющего напряжения АРУ в замкнутой петле регулирования измеряется вольтметром и дублируется желтой линией на осциллографе. Светло-фиолетовая линия на осциллографе показывает уровень напряжения на выходе одного из каналов TDA7052a. Пунктирная линия на осциллографе соответствует уровню 7,0В управляющего напряжения АРУ.

Максимальный уровень напряжения на выходе АРУ при разомкнутом контуре регулирования превышает величину 10В. В замкнутом контуре регулирования эта величина не достигается, т.к. управляющее напряжение АРУ снижает усиление тракта, вследствие чего, в свою очередь, снижается и само управляющее напряжение. Таким образом, достигается автоматическая стабилизация максимального управляющего напряжения АРУ на уровне 7,0В.

На осцилограмме видна динамика АРУ: крутой передний фронт управляющего напряжения АРУ и медленный спад. Наглядно видно, что в замкнутом контуре регулирования управляющее напряжение не превышает 7,0 В, что полностью соответствует регулировочной характеристике управляемой MC1350:



При этом регулирование начинается с задержкой, т.е. при превышении уровня управляющего напряжения АРУ порога 5В, а глубина регулирования в соответствии с паспортом MC1350 при этом составляет не менее 40-45 дБ. Если уровень управляющего напряжения АРУ не превышает 5В, то коэффициент усиления УПЧ MC1350 остаётся максимальным.

Модуль АРУ построен на 2 микросхемах LM358 (могут использоваться любые сдвоенные ОУ). На первой из них собран усилитель сигнала НЧ и повторитель, обеспечивающий низкое выходное сопротивление для нормальной работы последующих детектора АРУ и детектора S-метра на диодах 1N4148.

RC-цепочки на выходе детектора АРУ обеспечивают необходимую динамику системы - быструю атаку и медленный спад. На выходе детектора S-метра сигнал сглаживается и поступает на аналоговый вход контроллера синтезатора.

После детектора АРУ постоянное напряжение усиливается буферным усилителем и поступает на выходной повторитель. Буферный усилитель с высоким входным сопротивлением обеспечивает минимальную нагрузку на времязадающие цепи детектора АРУ, а следующий за ним повторитель - низкое выходное сопротивление модуля АРУ. Напряжение с выхода модуля АРУ поступает на управляющий вход УПЧ MC1350.

Время атаки составляет единицы миллисекунд, время спада - несколько секунд до уровня "молчания". Время спада до уровня 5,0В, при котором прекращается регулирование и восстанавливается максимальный коэффициент усиления тракта, составляет примерно 1 - 2 секунды:


(Не очень удачно сфотографировал, картинка успела сдвинуться за время выдержки, но переделывать уже не буду, и так понятно).

В видео на 4:05 и 4:18 система АРУ для наглядности отключается тумблером, это видно по вольтметру и осциллографу. При этом сигнал достигает огромного уровня, принимается с огромными искажениями. Поэтому отключать систему АРУ нецелесообразно, т.к. на малых сигналах усиление тракта максимально, а на больших автоматически снижается до приемлемого уровня.

[Владимир_К]

Время атаки составляет единицы миллисекунд

Это желательно смотреть, например в программе Adobe Audition. Там наверняка будет выброс, а может и не будет...

[IG_58]

Владимир_К, посмотрите фото с экрана осциллографа выше.

[Alex 1]

Время атаки составляет единицы миллисекунд, время спада - несколько секунд до уровня "молчания".

Я конечно мало что понимаю в радиотехнике, но АРУ по ПЧ, даже в простом исполнении, отрабатывает не хуже демонстрированного ролика, ( извините за трясущуюся картинку, снимао смартфоном, и трясется все от природной жадности) ... ... это Бизон-018, у него АРУ по ПЧ

[Boris..]

Игорь, МС1350, где брал?

но АРУ по ПЧ, даже в простом исполнении, отрабатывает не хуже демонстрированного ролика

замеры есть, или только на слух?

[IG_58]

Alex 1, К сожалению, не могу сравнить, оценить, не вижу динамику, не вижу время атаки, спада. Поэтому не могу сказать, лучше или хуже.

Boris.., на еБэе повезло ухватить. Можно найти их еще. И еще можно найти MC1490, это то же самое, только лучше.

[Alex 1]

К сожалению, не могу сравнить,

Я ни сколько не умаляю ваши изыскания, но они в корне не оптимальны. И тому есть причина, в любом случае, АРУ, будь то по ПЧ или УНЧ, имеет задержку срабатывания, из за конечного времени поступления сигнала в тракт АРУ, в случае ПЧ, это будет порядок подключения к каскаду ПЧ, в случае НЧ, в любом случае, сохраняется весь порядок тракта ПЧ плюс порядок тракта НЧ. Из этого следует скорость поступления сигнала в тракт АРУ, и мы из этого ни куда не выпрыгнем. Из до селе существующих систем АРУ по НЧ, как основного канала плюс пикового по ПЧ, это у мини-YES, наиболее простой и весьма эффективной системы АРУ по ПЧ это Бизон-018 и (аппарата от UT2FW не Дунай) , остальное я лицезрел только в "буржуинах".

замеры есть, или только на слух?

Ну ежели нет ударов по ушам от всех "high power", то наверное слух есть то же некий замер, правда без цифири.

[Владимир_К]

но АРУ по ПЧ, даже в простом исполнении, отрабатывает не хуже демонстрированного ролика

Вот этим я как раз и занимаюсь.. Но в качестве ПЧ для АРУ я пытаюсь использовать частоту полученную в смесителе на SA612, где смешивается частота ПЧ (9 мгц) и частота опоры - кварц. К сожалению есть только кварц на 8860 кгц и разностная частота великовата для модуля АРУ на LM324. Пока задержка из-за этого. Можно было бы просто контур воткнуть, там стабильность частоты не так важна, но плата разведена и изготовлена под кварц...
Идея из Elecraft K2.
Испытывал АРУ по НЧ, никакие ухищрения не дают нужного мне результата. Правда, все это делается по приборам, на слух может оно и не заметно было бы. Но я следую постулату - делай как можно лучше, а хреново оно само получится. Вот и передатчик, с одной ПЧ я нужного мне не получил. Сейчас 2 ПЧ, подавление несущей - больше 60 дб, при искажениях (ИМД) не хуже 70 дб (на выходе 9 мгц, потом смеситель, возможно там будет ухудшение). Ну и конечно УМ. Там хотя бы -35 дб поиметь.

посмотрите фото

Может я ошибаюсь, но когда у Вас сработала АРУ, я слышу шум.. Откуда он? Хотя, при снижении усиления в МС1350 она начинает прилично шуметь и это я четко видел, правда по приборам. А в Вашем случае, я шум слышу всегда. Я сделал вывод для себя, что использовать АРУ в МС1350 можно не более 25-30 дб. Хотя, возможно ошибаюсь.
Или мало усиление по ПЧ и шумит УНЧ.

[IG_58]

Alex 1, Вы, видимо, имеете в виду так называемое транспортное запаздывание, понимаемое как интервал времени между скачкообразным увеличением сигнала на входе и началом реакции на это изменение системы АРУ. Да, оно, безусловно, имеет место, причём по ПЧ оно меньше, чем по НЧ.

А теперь давайте говорить предметно:

- Cколько миллисекунд составляет запаздывание по ПЧ и сколько по НЧ?

- На сколько миллисекунд отличаются величины транспортного запаздывания по ПЧ и по НЧ?

- Насколько эти миллисекунды сказываются при реальном прослушивании эфира?

- Если транспортное запаздывание значительно, то это означает, что в течение этого времени АРУ не работает, и сильный сигнал за это время бьёт по ушам. Вы видели такой скачок уровня сигнала на видео или на фото экрана осциллографа? Cлышали этот удар по ушам в моём видео? Потому что если нет, то ваши соображения носят умозрительный, теоретический характер и, значит, можно спокойно делать хорошую АРУ по НЧ.

- Кстати, если удара по ушам нет, то это необязателно означает, что АРУ хорошая и транспортного запаздывания у нее нет. Это может означать, что АРУ вообще не работает, потому и запаздывания нет, и, значит, по ушам не бьет


Владимир_К, шум потому, что это комнатная антенна. Без антенны приемник молчит, как партизан на допросе. С антенной у меня всё плохо, многоквартирный дом, всё тонет в шумах. Если бы у меня была возможность устроить наружную антенну, я бы уже давно работал в эфире.... Но не суждено.

Добавлено через 8 минут(ы):

в качестве ПЧ для АРУ я пытаюсь использовать частоту полученную в смесителе на SA612, где смешивается частота ПЧ (9 мгц) и частота опоры - кварц.

То есть, я понимаю так, что на входе модуля АРУ у Вас стоит продукт-детектор на SA612, на входе которого частота ПЧ и опорный генератор на эту же частоту.

Но тогда на выходе этого смесителя получается НЧ, и все каскады формирования управляющего напряжения АРУ, которые стоят после этого смесителя, работают всё-таки по НЧ, т.е., получается, что это всё-таки АРУ по НЧ, не так ли?

[RK4CI]

Cлышали этот удар по ушам в моём видео? Потому что если нет,

Удара по ушам нет, но есть очень даже заметные щелчки отработки АРУ, практически в начале каждого слова при работе относительно мощных станций. При этом, нет возможности оценить соотношения уровня шума, к уровню самих станций. Если судить по постоянному присутствию шума даже при работе станций, то это соотношение довольно небольшое, не более 20-30 дБ. Для сравнения, у себя проверяю отработку АРУ при перепаде сигнала не менее 100 дБ.

Кстати, если удара по ушам нет, то это необязателно означает, что АРУ хорошая и транспортного запаздывания у нее нет.

Вот именно. Есть и более действенная методика. Выполнить АРУ максимально "плоской". Например, при изменении сигнала на входе на 60-80 дБ, сигнал на выходе изменяется не более чем на 0,5-1 дБ. Уровень максимального сигнала на выходе пред УНЧ довести до 70-90% от уровня ограничения сигнала. В этом случае щелчок будет просто налетать на ограничение, и "срезаться". Но неприятные призвуки при этом всё равно остаются. Ну и уровень отработки АРУи ручной регулировки около 60 дБ, это очень мало для хорошего приёмника. Обычно, эта цифра намного превышает 100 дБ. И под вопросом линейность сигнала при таком способе регулировки. Что там будет на НЧ выходе, при подаче на вход сигналов с уровнем 59+50-60дБ. Судя по всему, без АТТ на входе, приёмник просто захлебнётся...