Данная цифровая шкала применена в радиоприемнике "Contest-Rx" и трансивере "Contest-5,5".

Рис.1. Принципиальная электрическая схема цифровой шкалы.

Увеличить изображение рисунка 1.

Адреса выводов цифровой шкалы: 106-вход, 107- +9в, 108-на 111, 109-запись цифр (логический ноль - корпус или единица – свободный вывод), 110-корпус, 111-на108 и питание микросхем DD4 и DD5, 112- +9в, 113-выход стабилизации (на SA2.2), 114-на HL2 (+9в), 115-минус 3,3в (для повышения яркости свечения ламп HG1…HG6 и равномерности их свечения) или корпус, 116-на VD2, VD3 (см. рис. 6).

Цифровая шкала радиоприемника "Contest-Rx".

Чтобы посмотреть рисунки печатных плат и другой графический материал по ЦШ - кликните левой кнопкой мышки по нижеуказанным ссылкам.

Рис.2. Печатная плата цифровой шкалы приемника “Contest-Rx”. Вид со стороны печатных проводников.

Рис.3. Печатная плата цифровой шкалы “Contest-Rx”. Вид со стороны установки деталей.

Рис. 4. Преобразователь напряжений цифровой шкалы. Вид на монтаж деталей и рисунок 5 - вид со стороны печатных проводников.

Рис.6. Схема расстройки приемника «Contest-Rx» и цепей сопряжения с системой ЦАПЧ.

Рис.7. Схема управления цифровой шкалой.

    Описываемое устройство предназначено для работы с радиоприемником “Contest-Rx” и трансивером “Contest-5,5” имеющих ПЧ 5,5 МГц, а так же в трансиверах и радиоприемниках с первым плавным гетеродином и любым значением ПЧ при записи соответствующих чисел в счетчики. Кроме того, эта шкала может использоваться как частотомер для настройки радиоаппаратуры.

    Цифровая шкала выполнена на КМОП - микросхемах серий К176 и К561, а также на ТТЛ-микросхемах серий К155 и К131.

    Диапазон измеряемых частот, МГц .............................0,01…33

    Чувствитетельность, В ………………………………...0,4…1,0

    Дискретность отсчета, Гц ……………………………..100

    Количество индицируемых разрядов ………………..6

    Общая максимальная потребляемая мощность, Вт …1

    - от источника постоянного тока 9 В, Вт……………..0,75

    - от источника переменного тока 0,8 В по цепи накала

    индикаторных ламп, Вт ……………………………..0,25

    Периодичность обновления информации, мкс ………200

    Время счета, мкс ……………………………………….100

    Диапазон рабочих температур, ^оС ……………………-10…+35

    Габаритные размеры, мм ………………………………149х85х50

    Масса, кг ………………………………………………..0,15

    Благодаря применению КМОП-микросхем шкала почти не создает помех, а также очень мало греется. Принципиальная электрическая схема цифровой шкалы показана на рисунке 1 и представляет собой несколько модернизированный вариант шкалы В. Криницкого опубликованный в [1]. Модернизация коснулась входной части: изменены номиналы некоторых резисторов, исключены диоды защиты, заменена микросхема К155ЛА3 на К131ЛА3 для повышения быстродействия, индикаторные лампы ИВ3Л заменены на ИВ6, введена система ЦАПЧ ГПД, которая совмещена с системой расстройки (рис.6.), в генераторе кварц 1 МГц заменен на 100 кГц, что не только уменьшило количество микросхем в делителе на один корпус, но и привело к снижению общего уровня излучаемых помех, введен преобразователь напряжения VT40,VT50 для питания накальных цепей индикаторных ламп (в результате шкала запитывается только одним напряжением +9 вольт), полностью изменен рисунок печатной платы – он выполнен односторонним, что несколько упростило ее изготовление.

    Цифровая шкала измеряет частоту первого гетеродина с началом такта счета, пока идет счет первых 10 импульсов микросхемой DD5 (нумерация деталей дана согласно описанию трансивера Contest-5,5), происходит занесение в счетчик значения промежуточной частоты. Использование дешифраторов К176ИД2 с памятью позволило исключить мерцание индикаторов во время работы. После подачи напряжения питания происходит формирование положительного импульса цепочкой С161 R206 на входах R микросхем DD7, DD8, DD9, DD23, который устанавливает данные микросхемы в «0» - исходное состояние. Импульсы с кварцевого генератора DD6.2, DD6.3, пройдя цепочку делителей DD7, DD8, DD9, подаются на вход +1 формирователя интервалов времени DD23. По окончании девятого импульса на выходе переноса 10 DD23 появляется уровень логического нуля. Логический ноль присутствует также и на выходе 15, при этом на выходе DD10.4 появляется уровень логической единицы, устанавливающий счетчики DD11…DD16 по входам R в ноль. По окончании десятого импульса на выходе 11 DD10.4 устанавливается уровень логического нуля, разрешающий работу счетчиков, а на выходе 15 DD23 уровень логической единицы, разрешающей счет импульсов измеряемой частоты. В это же время на выходе DD6.4 появляется импульс предустанова, который через мультиплексор на микросхемах DD6.1, DD10.1, DD10.2 подается на шины предустанова «-fпч» или «+fпч» (в зависимости от положения переключателя диапазонов) и устанавливает код числа «Х».

    Напряжение с генератора плавного диапазона поступает на формирователь импульсов, выполненный на транзисторах VT47, VT46 и микросхеме DD4, а затем на декадный делитель частоты DD5. Так как паспортное значение максимальной частоты счета для КМОП микросхем серии К176ИЕ2 не превышает 2МГц (а практически они работают до 3,5МГц), то для увеличения частоты счета до 33 МГц в качестве DD5 применена ТТЛ микросхема К155ИЕ2. На транзисторе VT44 выполнен каскад, согласующий по уровням выход микросхем ТТЛ с входом основного делителя частоты DD11…DD16.

    Если частота первого плавного гетеродина выше принимаемой частоты, то до поступления первого счетного импульса на микросхему DD11 в счетчик необходимо записать число: Х=100000,0 кГц – fоп. ген. (кГц). В этом случае при подаче сигнала с гетеродина происходит переполнение счетчика и на индикаторах будет отображена частота настройки. Если частота гетеродина ниже принимаемой частоты, то необходимо записать число Х=fоп. ген. с точностью 0,1 кГц.

    Рассмотрим пример кодировки для радиоприемника «Contest-Rx» с промежуточной частотой 5500 кГц: на диапазонах 1,8; 3,5; 7; 10 МГц fгет>fсигн, следовательно, Х=100000,0-5500=94500,0, а на диапазонах 14, 18, 21, 24, 28 МГц fгет<fсигн, следовательно, Х=05500,0. Установка числа 94500,0 производится соответственно по входам S1 DD14, S3 DD15, S1 и S4 DD16, для чего эти входы соединяются с шиной предустанова «-fпч». При этом на вывод 109 должна быть подана логическая единица (вывод должен оставаться свободным, так как логическая единица подана через резистор R191).

    Установка числа 05500,0 производится по входам S1 и S3 DD14, S1 и S3 DD15. Эти входы соединяются с шиной предустанова «+fпч». При этом на вывод 109 должен быть подан логический ноль (соединить с корпусом). Те входы S микросхем DD11…DD16, которые должны устанавливаться от обеих шин (+ и -), необходимо подключать к шинам через схему «ИЛИ» (диоды VD51…VD56). Остальные входы S микросхем DD11…DD16 соединяются с корпусной шиной. Если кодировка произведена правильно, а сигнал ГПД на входе цифровой шкалы отсутствует, то в положении переключателя диапазонов, соответствующем НЧ диапазонам 1,8…10 МГц, на индикаторах будет индицироваться число 94500,0, а в положении ВЧ диапазонов 14…28 МГц – 05500,0.

    Кодировку числа Х, после его вычисления, удобно производить, пользуясь таблицей:

    Все незадействованные входы счетчиков должны быть соединены с корпусной шиной. Если один и тот же вход счетчика в процессе кодировки должен быть соединен с шинами «+fпч» и «-fпч», то в этом случае с корпусной шиной его необходимо соединить через резистор 30 кОм, а с шинами «+fпч» и «-fпч» через диоды, как показано на схеме.

    Управление кодом производится одной из секций переключателя диапазонов. Посредством которой на вывод 109 ЦШ подается корпус (логический ноль) на диапазонах 14…28 МГц и логическая единица (вывод 109 остается свободным) на диапазонах 1,8…10 МГц. По окончании двадцатого импульса на входе 2 (+1) DD23, на выводе 15 DD23 появляется уровень логического нуля, запрещающий счет импульсов с входа ЦШ. С выхода 10 DD10.3 формируется импульс, разрешающий перепись информации со счетчика DD11…DD16 в дешифраторы DD17…DD22. По окончании импульса переписи информация на выходах дешифраторов сохраняется независимо от изменения информации на входах.

    В режиме прямого отсчета частоты (частотомера) ЦШ будет работать, если кодировка записи цифр не произведена (шины –fпч и +fпч свободны). Все входы S микросхем DD11…DD16 при этом должны быть заземлены.

    На транзисторах VT49, VT50 собран преобразователь напряжения +9В/0,8В для питания накальных цепей индикаторных ламп HG1…HG6. При напряжении питания +9В новые лампы ИВ6 обладают достаточным уровнем свечения (хотя по паспортным данным должны запитываться напряжением 25 вольт), поэтому вывод 115 трансформатора Т10 можно заземлить. Однако в процессе старения яркость свечения ламп падает, появляется неравномерность свечения сегментов. В этом случае для устранения последнего на вывод 115 следует подать напряжение около 3,3 вольта отрицательной полярности. Изменением величины этого напряжения можно управлять яркостью свечения индикаторных ламп.

    На микросхеме DD24 и транзисторе VT51 собран узел цифровой автоматической подстройки частоты (ЦАПЧ) ГПД. Ее принцип действия основан на подстройке ГПД, основываясь на измерении его частоты цифровой шкалой. В этом случае стабильность ГПД будет соизмерима со стабильностью частоты кварцевого гетеродина. Вход D (вывод 7) микросхемы DD24 (используется только один из четырех D триггеров микросхемы К561ТМ3) подключен к первому выходу счетчика младшего разряда цифровой шкалы (вывод 14 микросхемы DD11). На вход С (вывод 6 DD24) подан импульс перезаписи через С254. На вход V (вывод 5 DD24) подан уровень логической единицы (через R196) для обеспечения правильной работы микросхемы с исходными сигналами ЦШ. Вывод 10 DD24 подключен к базе транзистора VT51, на котором выполнен транзисторный ключ. Коллектор транзистора VT51 подключен к питающей шине +9В через светодиод HL2 (рис.6) и к интегрирующей цепочке R198, C267, R199 формирующей напряжение управления варикапом, которое подается на варикап ГПД VD13 приемника через SA2.2 (рис.6). Светодиод HL2 служит для сигнализации включения режима стабилизации (моргание с периодом один раз в 4-15 секунд, причем, чем реже моргание, тем лучше термостабилизирован ваш ГПД). Система расстройки приемника и ее цепи сопряжения с системой ЦАПЧ показаны на рисунке 6. Светодиод HL1 служит для сигнализации включения системы расстройки. Данная система ЦАПЧ позволяет получить стабильную сетку частот ГПД с дискретностью 200 герц.

    Печатная плата ЦШ и вид на монтаж деталей показаны на рисунках 2 и 3, а преобразователя напряжения на рисунках 4 и 5. Они выполнены из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Корпус ЦШ изготовлен из дюралюминия толщиной 1 мм. Печатная плата преобразователя напряжения установлена на боковой стенке внутри корпуса ЦШ (со стороны резистора R196). Перед индикаторными лампами установлен светофильтр зеленого цвета из прозрачного органического стекла.

    Дроссели L19, L20, L21 применены типа ДМ-0,2 160 мкГн ±5%. Трансформатор Т10 выполнен на кольце К20Ч10Ч6, феррит марки 2000НМ. Намотка I+II выполнена внавал одновременно двумя проводами ПЭВ-2 0,18 и содержит 180+180 витков. Намотка III+IV выполнена аналогично, но проводом ПЭВ-2 0,41 и содержит 8+8 витков.

    Налаживание шкалы сводится к установке частоты кварцевого генератора DD6.2, DD6.3, равной 100 кГц путем подбора емкости конденсаторов С255, С256, и записи на шинах кодировки высчитанных ранее значений чисел «Х», исходя из значения используемой ПЧ. Подбором номинала резистора R184 можно добиться максимума чувствительности по входу цифровой шкалы. Путем подбора величины поданного на вывод 115 отрицательного напряжения добиваются приемлемой яркости свечения индикаторных ламп. В системе расстройки путем подбора номинала резистора R6 при среднем положении движка резистора R8 производят совпадение частот при включенной и выключенной расстройке. Подстройкой резистора R4 добиваются совпадения частот при передаче по отношению к приему. Путем подбора номинала резистора R2 добиваются совпадения частот при включенной системе ЦАПЧ и без нее.

Литература:

[1] Криницкий В. Цифровая шкала – частотомер. Лучшие конструкции 31-й и 32-й выставок творчества радиолюбителей. – М.:ДОСААФ, 1989, с. 70 – 72.

P.S.

Цифровая шкала к радиоприёмнику «Contest-Rx» была опубликована в журнале «Радио» за февраль месяц 2005 года, есть она и в составе трансивера «Contest-5,5» (журнал «Радиомир КВ и УКВ» номера: №4, №5, №6, №7, №8  за 2004г), а также в  трансивере «Contest» (ПЧ-10,7МГц) - Радио, 1999, №3, №4, №5 ( с. 58.59). Работает шкала вполне достойно, но в рисунок печатной (монтажной) платы по разным причинам вкрались досадные ошибки. В ниже приведённой статье заостряется внимание именно на них. Там же имеются и ответы на вопросы радиолюбителей, касающиеся этой конструкции. Спасибо радиолюбителям, привлёкшим моё внимание к устранению этих опечаток и ошибок.

                                                                                                                Рубцов В.П. UN7BV.

Опечатки по цифровой шкале к TRX «Contest-5,5»

1. Конденсатор, обозначенный на печатной плате как «С253» (тот, что находится возле DD19) - это блокировочный конденсатор С266, он блокирует питающие цепи на корпус (на принципиальной схеме не показан). Его ёмкость 0,033. Кстати, на печатке его вывод соединён с ножкой 16 DD20, но не посажен на питающую шину - на печатке ошибка (она есть и на рисунке печатки, опубликованной и в журнале «Радио»). Метод исправления: добавьте дорожку (соедините ножку 16 DD20, а также вывод С266) с плюсовой шиной по аналогии с другими аналогичными микросхемами).

2. 10 ножка DD23 - ошибка на печатной плате. Отсутствует токоведущая дорожка между ножками 8 и 9 микросхемы DD10 (эта же ошибка есть и на рисунке печатки, опубликованной и в журнале «Радио»).

3. Вывод 7 DD24 должен быть посажен на ножку 14 DD11 (эта же ошибка есть и на рисунке печатки, опубликованной и в журнале «Радио»).

4. R204, R205 соединены между собой и должны идти на ножки 5, 6, 10 DD6. Отсутствует токопроводящая дорожка на печатной плате (эта же ошибка есть и на рисунке печатки, опубликованной и в журнале «Радио»).

5. На печатной плате не обозначен транзистор VT48 (расположен возле R207, C260, C259) его коллектор также не обозначен (эта же ошибка есть и на рисунке печатки, опубликованной и в журнале «Радио»).

6. Выводы дорожек, выведенные на край печатной платы (край обозначен широкой черной дорожкой-проводником - это корпусной проводник), «посажены» именно на него, то есть на корпус.

7. Резистор R20 (показанный на печатной плате) - это резистор R202 (по принципиальной схеме). «Недопечатали» двойку.

8. Транзистор VT51 можно заменить на КТ3102 (в принципе и на КТ315 тоже можно).

9. Микросхемы D4 (14 ножка), D5 (5 ножка) запитаны от стабилизатора напряжения +5 вольт – с эмиттера транзистора VT48. У D5 питание (по справочнику) идёт на 5-ю ножку, корпус на 10-ю, у D4 питание на 14-ю ножку, корпус на 7-ю.

10. Название разъёмов для подключения ЦШ уж и не помню. Их два - один ВЧ и другой связной, контактов на 10 (задействованы не все).

11. «Какую нагрузку использовать для проверки выпрямителей питания ЦШ?». Предлагаю посчитать самим: Общая потребляемая мощность ЦШ около 1 Вт. От источника постоянного тока +9 вольт около 0,75 Вт (по цепи питания +5 вольт токи микросхем D5 - 53 мА и D4 - 16 мА). От источника переменного тока (цепи накала индикаторов - VT49, VT50) - 0,24 Вт. Согласно формуле мощность есть произведение тока на напряжение (выделяемая на нагрузочном сопротивлении), отсюда находим сопротивление нагрузки (по закону Ома - ток в цепи прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению): подставляем формулу закона Ома в формулу нахождения мощности - R переносим в левую часть, а остальные составляющие формулы в правую (вспомним азы математики). Далее подставляем нужные значения (я их привел выше) напряжения и тока (напряжение плюс девять или плюс 5 вольт, а ток можно определить по той же самой формуле мощности ... мощность равна произведению тока на напряжение, значит ток равен - мощность разделить на напряжение), и ... вычисляем интересующие Вас сопротивления (сопротивление нагрузки будет равно частному от деления напряжения, возведённого в квадрат, на мощность - вычисления производить в следующих единицах: Сопротивление в Омах, напряжение в Вольтах, ток в Амперах, а мощность в вольт-амперах (ВА).

Рубцов В.П. UN7BV, Астана, Казахстан.

Рубцов В.П. UN7BV, Астана, Казахстан.

73!