مترجم: حبیب الله علیخانی
منبع:راسخون



 
این مقاله، نحوه ی ساخت یک دریافت کننده ی 35 مگاهرتزی را مورد بررسی قرار داده است.
دریافت کننده بر اساس یک مدار دریافت کننده ی FM مدل MC3371 کار می کند.
و فرکانس بوسیله ی PLL کنترل می شود( بوسیله ی یک مدار LMX2306).
با خواندن این مقاله، اطلاعات خوبی در مورد دریافت کننده های RC بدست می آورید.
من علاقه دارم تا در مورد کنترل کردن یک واحد از راه دور، اطلاعات داشته باشم و از این اطلاعات برای هواپیماهای مدل استفاده کنم.
در این مقاله، یک دریافت کننده ی رادیویی برای هواپیماهای RC مورد بررسی قرار می گیرد. 20 نوع مختلف فرکانس( کانال) وجود دارد که برای کنترل کردن رادیویی هواپیماهای RC مورد استفاده قرار می گیرد. هر استفاده کننده نیازمند فرکانس مخصوص خود است و بنابراین، شما چیزی را کنترل می کنید که در جای دیگری قرار دارد.
کمترین فرکانس برابر 35.010MHz و بالاترین فرکانس برابر 35.200MHz است. در عمل 20 کریستال مختلف برای هر کانال وجود دارد. در این دریافت کننده ، هیچ کریستالی برای هیچکدام از فرکانس ها وجود ندارد، به جای آن از یک پایدارکننده ی فرکانس استفاده شده است. با این سیستم، می توانیم با روشی ساده هر کانالی که می خواهم را انتخاب کنم. نحوه ی کار پایدار کننده ی فرکانس، و نحوه ی کنترل آن در این مقاله، مورد بررسی قرار گرفته است.

ابتدا صحبت هایی در مورد پایدار کننده و PLL

پایدارکننده و PLL می توانند از سیستم های تنظیم کننده ی پیچیده ای تشکیل شوند
یک پایدار کننده فرکانس چه دستگاهی است و چگونه کار می کند؟
به تصویر زیر نگاه کنید و هر چه در مورد آن می دانید، بگویید
قلب ترکیب کننده چیزی است که به آن آشکارساز فازی نامیده می شود. بنابراین ابتدا بیایید کاری را که انجام می دهد، بررسی کنید.
شکل بالاآشکار ساز فاز را به شما نشان می دهد. این آشکارساز دو ورودی A و B دارد و یک خروجی دارد. این خروجی آشکارساز فازی یک پمپ جریان است. پمپ جریان دارای سه حالت است. یکی از حالت ها جریان ثابت است و دیگری، حالت کاهش جریان است. حالت سوم یک حالت سه تایی است. شما می توانید پمپ جریان را ببینید که این پمپ می تواند جریان مثبت و منفی تولید کند.
آشکارساز فاز دو فرکانس ورودی f1 و f2 را مقایسه می کند و دارای سه حالت مختلف است:پ
• اگر دو ورودی مختلف دارای فرکانس مشابهی باشد، آشکارساز فاز پمپ جریان را فعال نمی کند. بنابراین هیچ جریانی تولید نمی شود( حالت 3).
• اگر تفاضل فازی مثبت باشد( فرکانس f1 از فرکانس f2 بیشتر باشد)، آشکارساز فاز فعال است و جریان به حلقه ی فیلتر اعمال می کند.
• اگر تفاضل فازی منفی باشد( فرکانس f1 از فرکانس f2 کمتر باشد)، آشکارساز فازی فعال است و از حلقه ی فیلتر جریان می گیرد( جریان منفی).
همان طور که یاد گرفتیم، ولتاژ روی فیلتر حلقه تغییر می کند( بسته به جریان).
حال بیایید یک سیستم با حلقه ی بسته( PLL) بسازیم.
من چند بخش را به سیستم اضافه کردم( یک اسیلاتور کنترل کننده ی ولتاژ( VCO) و یک جداکننده ی فرکانس( جداکننده ی N) که سرعت جداکنندگی می تواند به طور دلخواه تنظیم گردد. بیایید این سیستم را با یک مثال توضیح دهیم.
همانگونه که شما می توانید ببینید، ما ورودی A را به آشکارساز فازی تزریق کردیم( با فرکانس مرجع 100KHz).
در این مثال، VCO دارای این داده هاست:
Vout=0V به ما فرکانس 80MHz می دهد.
Vout=5Vبه ما فرکانس 100MHz را می دهد.
جداکننده ی N به گونه ای تنظیم می شود که به صورت نه صدی تقسیم بندی را انجام دهد.
ابتدا Vout برابر صفر است و VCO در فرکانس 80MHz کار خواهد کرد. فرکانس VCO به 900 بخش تقسیم می شود و خروجی در حدود 88.9MHz است. این فرکانس به ورودی B آشکارساز فازی وارد می شود. آشکارساز فازی دو فرکانس ورودی را مقایسه می کند و به دلیل آنکه A از B بزرگتر است، پمپ جریان به فیلتر حلقه جریان وارد می کند. جریان تحویل داده شده به فیلتر حلقه وارد می شود و به ولتاژ Vout تبدیل می شود. از آنجایی که Vout شروع به بالا رفتن می کند، فرکانس VCO نیز افزایش می یابد.
وقتی Vout برابر 2.5 ولت است، فرکانس VCO برابر 90MHz می شود. جداکننده به 900 بخش تقسیم می شود و خروجی برابر `100KHz خواهد شد. حال هر دو مقدار A و B در دستگاه مقایسه ی فازی برابر 100KHz است و پمپ جریان تحویل دادن جریان را متوقف نموده و VCO هنوز در فرکانس 90MHz کار می کند.
چه اتفاقی می افتد اگر Vout برابر 5 ولت شود؟
در ولتاژ 5 ولت، فرکانس VCO برابر 100MHz خواهد شد و بعد از جداکننده، فرکانس برابر 111KHz خواهد شد. حال ورودی B در آشکارساز فازی دارای فرکانس بالاتری نسبت به A است و پمپ جریان شروع به جذب جریان از فیلتر حلقه می کند و بنابراین ولتاژ Vout کاهش می یابد.
نتایج بدست آمده از سیستم PLL این است که آشکارساز فازی فرکانس VCO را قفل نموده تا بدین وسیله فرکانس مطلوب با استفاده از مقایسه کننده ی فازی، حاصل شود.
با تغییر کردن مقدار جداکننده ی N، شما می توانید VCO را در هر فرکانس( از 80 تا 100 مگاهرتز) تنظیم کنید( طول هر گام تغییر کننده برابر 100KHz است.
من امیدوارم که این مثال به شما شناخت مناسبی از سیستم های PLL بدهد.
در مدارات ترکیب کننده ی فرکانس مانند LMX2306، شما می توانید هم عدد N مربوط به جداکننده و هم فرکانس مرجع را تغییر دهید.
این مدار همچنین به ولتاژ خروجی بالا، حساس است و بدین وسیله از VCO و جداکننده محافظت می کند.
برای اطلاعات بیشتر، برگه هایی را که لینک آنها در آخر این برگه آورده شده است، را ببینید.

شماتیک

دریافت کننده بر اساس یک مدار دریافت کننده ی FM مدل MC3371 ساخته می شود. اسیلاتور آن در پایه ی 1 و 2 قرار دارد.
L2 با 15 پیکوفاراد ظرفیت، واحد اسیلاتور را تشکیل می دهد. برای تغییر فرکانس، یک واریکاپ افزوده شده است.
با تغییر ولتاژ در این واریکاپ، ظرفیت تغییر می کند و فرکانس نوسان نیز تغییر می کند. این اسیلاتور به گونه ای ساخته شده است که توسط ولتاژ کنترل گردد. از این رو به آن VCO می گویند.
برای کنترل فرکانس، یک مدار ترکیب کننده ی مدل LMX 2306 افزوده شده است. مدار PLL دارای یک پیچه ی پیکاپ در پایه ی 6 است. این پیچه در نزدیکی پیچه ی L2 قرار دارد و وظیفه ی آن استفاده از بخشی از انرژی نوسان است. مدار PLL دارای یک کریستال مرجع خارجی است که فرکانسی برابر با 12.8 MHz دارد.
در پایه ی دوی MX2306، شما یک فیلتر PLL می بینید که Vout را تعیین می کند(Vout ولتاژ تنظیم کننده ی VCO است). PLL سعی می کند تا ولتاژ Vout را به نحوی تنظیم کند که اسیلاتور فرکانس خود را در مقدار مناسبی حفظ کند. فرکانس مناسب در PIC EEPROM برنامه ریزی می شود و وقتی روشن می شود، در ترکیب کننده ( LMX2306) زمانگیری می شود. من در زیر نحوه ی برنامه ریزی EEPROM را برای فرکانس های مختلف آورده ام.
در پایه ی 14ی ترکیب کننده، شما دارای یک خروجی کنترلی هستید.در این خروجی، شما فرکانس مرجع را برای تست کردن، پیدا می کنید( من باید به شما اخطار بدهم زیرا این سیگنال از لحاظ شکلی متقارن نیست. پالس های مثبت تنها چند میکروثانیه است بنابراین شما برای دیدن آن در اسیلوسکوپ با مشکل مواجه خواهید شد). من این مشکل را با وصل کردن آن به یک کنتور دو حالته ی مدل 74HC4020 در پایه ی 10 خروجی ساعت حل کردم. در Q0( پایه ی 9)، شما می توانید موج مربعی متقارن را با فرکانس نصف مشاهده کنید. در Q1، پایه ی 7 به 4 بخش تقسیم می شود( برای پیدا کردن اطلاعات بیشتر به صفحات ارجا داده شده در انتهای متن توجه کنید).

تست گرفتن

اولین چیزی که شما باید آن را تست کنید این است که اسیلوسکوپ به درستی کار کند. من Vout را از پایه ی دوی PLL LMX2306 جدا کردم. سپس Vout را به زمین متصل کردم و اسیلوسکوپ را تست کردم. اسیلوسکوپ در این حالت باید حداقل فرکانس را گسیل دهد. با کنتور وایرلس فرکانس مورد استفاده توسط من، فهمیدم که اسیلاتور در فرکانس 33MHz کار می کند. من پیچه ی L2 را به اندازه ی اندکی کشیدم سپس Vout را به ولتاژ 5 ولت وصل کردم که در این حالت فرکانس نوسان برابر 36MHz می باشد.
خوب همانگونه که باسیل( Basil) می گوید:
با تغییر دادن Vout از 0 تا 5 ولت، من می توانم فرکانس را از 35 تا 36 مگاهرتز تغییر دهم.
من سپس Vtune را به PLL متصل کردم.
در این تست، من PIC را به نحوی برنامه ریزی کردم که فرکانس در کانال 71 برابر 35.565MHz شد.
وقتی من این واحد را دوباره تست کردم، PLL سعی کرد تا Vout را تنظیم کند به نحوی که اسیلاتور در فرکانس 35.565MHz قفل شد. من Vout را با استفاده از ولت متر DC بررسی کردم و فهمیدم که این مقدار در 0.8V باقی مانده است و فرکانس اسیلاتور در این حالت برابر 35.565MHz شد.
چگونه LMX2306 را برنامه ریزی کنم
LMX2306 دارای 3 رجیست داخلی است که باید آنها را تنظیم نمود. همه ی انتقال ها دارای طولی برابر با 21 بیت بودند.
دیاگرام ساده ای زیر کنتور R، کنتور N و رجیستر تابع را نشان می دهد.
جریان داده ها در ورودی DATA شیفت پیدا می کند.
آخرین دوتا بیت ( جعبه ی زرد) بیت های کنترل رجیستر هستند.
در زیر شما دو جداکننده ی مرجع را می بینید.
با قراردهی مقدار جداکننده در ناحیه ی سبز، شما فرکانس مرجع را تنظیم می کنید.
مثال: شما یک کریستال مرجع را فرکانس 12.8MHz دارید.
اگر شما رجیستر R ( سبز) را به نحوی تنظیم کنید که در 03e8 hex، به 1000 بخش مساوی تقسیم شود، فرکانس مرجع برابر 12.8e6/1000= 12800Hz می شود.
در زیر شما یک رجیستر جداکننده را می بینید. این رجیستر وقتی انتخاب شده است که C1 و C2 به ترتیب برابر صفر و 1 باشد( جعبه ی زرد).
این رجیستر شامل دو بخش است. N بخش قرمز رنگ و Z بخش آبی رنگ.
درفرمول زیر، ارقام نشان می دهد که شما چگونه می توانید محاسبات مربوط به فرکانس VCO را انجام دهید.
من فکر می کنم که ارائه ی یک مثال می تواند شما را در فهم این مطلب یاری کند.
قبلا ما فرکانس مرجع را برابر با 35.008MHz قرار دادیم( از بخش Foso/R ).
بنابراین ما نیاز داریم تا N بخش و Z بخش را پیدا کنیم.
اگر من 35.008e6 را بر 12800 تقسیم کنم، به عدد 2735 می رسم. این نشان می دهد که N= 341 و Z=7 است.
یکی از مهمترین چیزها این است که رجیستر Z به نحوی است که
.
و بر اساس اطلاعات بدست آمده، می فهمیم که فرکانس حاصله برابر 35.008MHz است.

جداکننده ی با قابلیت برنامه ریزی( کنتور N)

در زیر شما رجیستر تابع را می بینید. این رجیستر وقتی انتخاب می شود که C2 و C1 به ترتیب برابر با 1 و صفر باشند( جعبه ی زرد).
در رجیستر تابع، شما می توانید بسیاری از پارامترها را تنظیم کنید. اما من تنها به گونه ای تنظیم آن را به شما نشان می دهم که مدار در ساده ترین حالت در حال کار باشد.
سه بیت F3، F1( جعبه ی آبی) تست خروجی F0/LD را تنظیم می کنند.

حرف آخر

با استفاده از این مقاله، من به شما نحوه ی ساخت یک دریافت کننده ی FM با فرکانس 35MHz را نشان دادم
این دریافت کننده با استفاده از یک ترکیب کننده و یک PLL ساخته شده است که بوسیله ی آن می توان کنترل نرم افزاری بیشتری در زمینه ی فرکانس دریافت داشته باشیم.