Generator HF z powielaniem częstotliwości

Generator HF z powielaniem częstotliwości
Pobierz PDF Download icon
W ostatnim czasie do uzyskania stabilnej częstotliwości sygnału w.cz. wykorzystuje się dostępne układy z bezpośrednią syntezą cyfrową - DDS (Direct Digital Synthesis). W wielu mało skomplikowanych rozwiązaniach, gdzie nie jest wymagana szeroka siatka częstotliwości wyjściowych dużo prościej i taniej jest użyć scalonych powielaczy częstotliwości.

Głównym elementem opisywanego generatora jest układ powielacza (mnożnika) częstotliwości ICS512, który do powielania częstotliwości wykorzystuje pętlę fazową PLL (Phase-Locked-Loop). Schemat blokowy wyjaśniający zasadę pracy układu zamieszczono na rysunku 1. Jest to prosty i tani sposób generowania sygnałów wysokiej częstotliwości LOCO (Low Cost Oscillator) zastępujący oscylator w wielu systemach elektronicznych.

Bardzo prosta aplikacja z minimalną liczbą elementów zewnętrznych, pozwala na powielanie częstotliwości zegarowej ×2, ×2,5, ×3, ×3, ×3,333, ×4, ×5, ×5,333, ×6, ×8 zarówno z rezonatora kwarcowego (układ ma wbudowany generator), jak i z generatora zewnętrznego. Wyjście układu jest buforowane, a sygnał wyjściowy charakteryzuje się małym jitterem (50 ps), szybkim narostem (1 ns) i dobrą symetrią (typowo 49...51%).

Rysunek 1. Schemat blokowy generatora z powielaniem częstotliwości

Rysunek 2. Rozmieszczenie wyprowadzeń ISC512

Rysunek 3. Schemat ideowy generatora z powielaniem częstotliwości

Rysunek 4. Schemat montażowy generatora z powielaniem częstotliwości

Współczynniki mnożenia można programować zależnie od potrzeby poprzez wybór konfiguracji poziomów logicznych na wyprowadzeniach 6 i 7 (sygnały S0 i S1). Na wyjściu CLK (pin 5) uzyskuje się sygnał o poziomie logicznym CMOS z odpowiednio powieloną częstotliwością wejściową.

ICS512 jest przewidziany do pracy w rozszerzonym zakresie temperatur (-40 do +85 C) i jest zamykany w obudowie SOIC 8 pin (rzadziej występuje w innych obudowach), a rozkład wyprowadzeń ilustruje rysunek 2. Układ może współpracować z rezonatorem kwarcowym o częstotliwości od 5 do 27 MHz, a przy doprowadzeniu sygnału z zewnętrznego źródła, jego częstotliwość może zawierać się w zakresie od 2...50 MHz. Według danych katalogowych maksymalna częstotliwość wyjściowa układu wynosi 200 MHz, a napięcie zasilania 3...5,5 V ze średnim poborem prądu 20 mA).

Możliwe stany pracy układu ICS512 zamieszczono w tabeli 1.

0 = GND, 1 = +V, NC - niepodłączone, CLK - częstotliwość sygnału wyjściowego

Schemat ideowy generator HF z powielaniem częstotliwości pokazano na rysunku 3. Układ modelowy był testowany z rezonatorami ceramicznymi 3,58 MHz i kondensatorem zmiennym o maksymalnej pojemności 250 pF. Uzyskane wartości częstotliwości wyjściowych zamieszczono w tabeli 2.

Na wyjściu generatora REF (pin 4) jest dostępny także sygnał podstawowy pasma 80 m w zakresie 3,49...3,61 MHz.

Tabela 1. Stany pracy układu ICS512

Tabela 2. Zakresy częstotliwości wyjściowych prototypu

Układ może wykorzystany do budowy analogowych analizatorów antenowych i nadajników telegraficznych, bądź prostych transceiverów z bezpośrednią przemianą częstotliwości na zakresy amatorskich pasm HF. Oczywiście, przy sterowaniu kwarcem dołączonym do układu ICS512, elementów generatora tranzystorowego nie montuje się na płytce.

Wykaz elementów:

US1: ICS512
T1: BC847
X: 3,58 cer. MHz - patrz tekst
R1, R3: 10 k
R3: 1 k
C1, C2: 180 pF
C3: 10 nF
C4: 100 nF
C5: 1 nF

Warto wiedzieć, ze w handlu dostępne są także podobne układy ICS501, ICS502 i ICS511, różniące się od siebie mnożnikami i zakresami częstotliwości generowanych sygnałów. Ich aplikacje są nieco inne, ale płytka drukowana jest na tyle uniwersalna, że wystarczy zewrzeć odpowiednie punkty na druku (w ICS501 i ICS511 wejście S1 jest na nóżce 4). Mnożniki i maksymalne częstotliwości sygnałów wyjściowych dla poszczególnych układów są następujące:

  • ICS501 (fmax 160 MHz): ×2, ×3, ×3,125, ×4, ×5, ×5,3125, ×6, ×6,25, ×8.
  • ICS502 (fmax 160 MHz): ×2, ×2,5, ×3, ×3,3, ×4, ×5.
  • ICS511 (fmax 200 MHz): ×2, ×2,5, ×3, ×3,333, ×4, ×5, ×5,333, ×6, ×8.

Dokładne aplikacje tych układów są dostępne w Internecie.

AJ

Artykuł ukazał się w
Elektronika Praktyczna
marzec 2013
DO POBRANIA
Pobierz PDF Download icon
Zobacz też
Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik wrzesień 2020

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio wrzesień 2020

Świat Radio

Magazyn użytkowników eteru

Automatyka Podzespoły Aplikacje wrzesień 2020

Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna wrzesień 2020

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Praktyczny Kurs Elektroniki 2018

Praktyczny Kurs Elektroniki

24 pasjonujące projekty elektroniczne

Elektronika dla Wszystkich sierpień 2020

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów