Синхронные генераторы (synchronous oscillator, SO) и когерентные синхронные генераторы с фазовой автоподстройкой частоты (coherent phase-locked synchronous oscillator, CPSO) являются универсальными многофункциональными схемами, которые отслеживают, синхронизируют и усиливают сигнал до 80 дБ, улучшая отношение сигнал/шум до 70 дБ, а также реализуют различные схемы модуляции, включая AM, FM и FSK. Эти схемы также можно использовать в качестве АЦП, цепей выборки и делителей частоты на рациональные целые числа, такие, например, как 3/4, 5/7 и 7/8. Подходящие для таких генераторов области применения включают широкополосную связь и формирование сигналов с двоичной фазовой манипуляцией (BPSK) и квадратурной фазовой манипуляцией (QPSK). CPSO сохраняют все свойства SO и дополнительно обеспечивают нулевую фазовую ошибку.
 |
|
| Рисунок 1. | Однокаскадный синхронный генератор преобразует аудио или видео в ЧМ сигнал. |
Одной из областей применения SO является преобразование аудио и видео в ЧМ сигнал в одном процессе. На Рисунке 1 показана схема простого однокаскадного синхронного генератора на частоту 94 МГц. Эта частота является хорошим выбором для тестирования ЧМ звуковыми сигналами на радиовещательном приемнике FM диапазона. Уровень аудио- или видеосигнала на входе этого SO не должен превышать –5 дБм; более высокий уровень может привести к возникновению паразитной амплитудной модуляции. Разделительный конденсатор C4 пропускает аудио или видео на SO и устраняет смещение по постоянному току на входе. R1 обеспечивает смещение SO. Поскольку нагрузкой генератора является комбинация сопротивления, индуктивности и емкости, нагрузочная линия представляет собой комбинацию прямой линии и эллипса (Рисунок 2). Прямая нагрузочная линия определяется постоянным смещением, и ее следует располагать подальше от нелинейных характеристик транзистора.
 |
|
| Рисунок 2. | Нагрузочная линия представляет собой комбинацию прямой и эллипса. |
Конденсатор C3 и соединение точек A и B образуют цепь положительной обратной связи. Глубокая положительная обратная связь необходима для оптимальной работы SO. Емкость конденсатора C3 должна находиться в диапазоне от 2000 до 5000 пФ. Включенные параллельно элементы RF и C5 выполняют несколько функций. Наличие этой цепочки обеспечивает положительную обратную связь внутри SO, но, если смотреть со стороны входа, RF и C5 также образуют цепь отрицательной обратной связи. Эта отрицательная обратная связь улучшает стабильность частоты. Наконец, RF и C5 перенаправляют входной аудио- или видеосигнал на генератор, а не на землю. Номиналы RF и C5 составляют примерно 15 Ом и 20 пФ, соответственно, и эти значения зависят от β используемого транзистора. Высокочастотный дроссель L2, перенаправляет коллекторную обратную связь в базу транзистора. Резонансный контур, состоящий из элементов L1, C1 и C2, нужно настроить на частоту примерно 95 МГц, чтобы она находилась в диапазоне FM-радиовещания. Транзистор 2N5031 (Q1) хорошо подходит для этого приложения благодаря тому, что имеет большой коэффициент усиления и низкий уровень шума; подойдет любой другой транзистор с такими же характеристиками. К выходу присоединяется отрезок провода длиной 2-3 дюйма, который выполняет функцию антенны.
Преобразование аудио или видео в ЧМ сигнал происходит на внутренней емкости перехода база-эмиттер за счет параметрического эффекта; изменения емкости перехода из-за вариаций внешнего сигнала модулируют частоту колебаний, обеспечивая преобразование аудио- или видеосигнала в сигнал ЧМ.
SO также обладает высокой чувствительностью к входному сигналу и хорошим подавлением шумов. Он может выделять сигналы с уровнем всего –100 дБм и отношением сигнал/шум лишь –40 дБ. Для схемы с ФАПЧ эти числовые величины составляют –25 дБм и 3 дБ, соответственно. Стабильность частоты синхронного генератора высока, а фазовый джиттер мал, поскольку добротность резонансного контура очень велика и может достигать 3×106. SO имеет три независимых внутренних фильтра. Благодаря 200-герцовому фильтру подавления шумов SO имеет полосу пропускания данных или полосу захвата в несколько мегагерц. Для сильно зашумленных входных сигналов предпочтительна схема SO с каскодным включением двух транзисторов.
Выходной буфер на транзисторе Q2 обеспечивает защиту генератора от внешнего мира. Однако при желании упростить схему можно удалить Q2 и его подтягивающий резистор 1.2 кОм и подключить выходной конденсатор 100 пФ непосредственно к точке C.
Купить 2N5031 на РадиоЛоцман.Цены
