Модуль передатчика радиоуправления на цифровой микросхеме

Очень простая схема передатчика радиоуправления на цифровой микросхеме КМОП

Доброго дня уважаемые радиолюбители!
Приветствую вас на сайте “Радиолюбитель“

Сегодня мы рассмотрим модуль радиопередатчика, который может применяться в автономных системах дистанционного управления, телефонной связи, сбора и обработки информации и во многих других случаях.
Автор  – Дмитрий Онышко.
Современные высокоскоростные цифровые КМОП- микросхемы позволяют реализовывать различные функции радиопередающих устройств, основу которых составляет задающий генератор. Так, микросхемы серии 74НС могут быть использованы для построения LC – и кварцевых генераторов, работающих как на сновной частоте, так и на гармониках. Такие генераторы могут вырабатывать сигналы с частотой до 75 МГц.
На страницах сайта уже рассматривалась такая схема (смотреть здесь), но сегодня мы рассмотрим этот вопрос более подробно.
Схема LС – генератора на основе быстродействующих КМОП – микросхем:

Резистор R в данной схеме обеспечивает линейный режим работы инвертора. Реактивные элементы С1, С2, С3, L – подбираются из условия обеспечения заданного значения генерируемой частоты, которая определяется из выражения:
F=1/2п√LC, где С= С3+( (С1*С2/(С1+С2))
Существует значение емкости С3, при котором обеспечивается оптимальная связь колебательного контура LС1С2 с инвертором. Эту величину можно подобрать экспериментально по минимуму потребляемого тока. На выходе инвертора формируется высокочастотный сигнал прямоугольной формы. На входе инвертора сигнал имеет синусоидальную форму при условии, что С1>С2.
Для стабилизации частоты генератора можно применять кварцевые резонаторы.
Схема кварцевого резонатора с возбуждением на основной частоте:

Формирование стабильных высокочастотных сигналов в диапазоне 20-75 МГц, как правило, возможно на гармонниках.
Схема генератора с возбуждением на гармонниках:

Собственная резонансная частота колебательного контура LС1С2 должна быть на 15-20% меньше рабочей частоты. Схема устойчиво возбуждается на 3-й и 5-й гармониках кварцевого резонатора.

Рассмотренные генераторы реализованы на микросхемах 74НС04 и работают от источника питания 5 вольт. Потребляемый ток не превышает 10-15 мА на частотах 50-70 МГц и увеличивается с ростом рабочей частоты. Снижение напряжения питания возможно при применении микросхем серий 74АС ( 3 вольта) и 74LV (2 вольта). Повышение рабочей частоты достигается при применении микросхем серий 74АНС и 74VHC.

На основе рассмотренных генераторов возможно построение модуля передатчика:

Модуль состоит из задающего генератора (DD1.1), буферного усилителя (DD1.2) и выходного каскада (DD1.3 DD1.4).
Вход 1 предназначен для реализации режима пониженного энергопотребления, вход 2 – для реализации амплитудной модуляции. Управление входами осуществляется логическими сигналами. Подача на вход 1 сигнала лог. 1 обеспечивает рабочий режим работы, а лог. 0 – ждущий режим, при котором потребляемый модулем ток снижается до единиц микроампер. В качестве антенны в модуле используется отрезок медного провода длиной 20-25 см и диаметром 1,5- 2 мм. Значение индуктивности L составляет 1 мкГн, а L1 – 3,5 мкГн.
Для настройки модуля на его входы подают уровень лог. 1. Задающий генератор и буферный усилитель в настройке не нуждается, однако целесообразно с помощью частотомера убедиться в соответствии частоты генерируемого сигнала на выходе буферного усилителя частоте кварцевого резонатора. В противном случае необходимо уточнить значение индуктивности L. Выходной каскад настраивается при помощи конденсатора С4. Изменяя его емкость, добиваются максимального напряжения в антенне.
По завершению настройки на вход 2 подают модулирующий цифровой сигнал и проверяют с помощью приемника качество его передачи.
В системах с частотной модуляцией необходимо использовать соответствующий модулятор. В этом случае необходимо использовать следующий модуль:

В задающих генераторах с кварцевым резонатором возможна только узкополосная частотная модуляция. При необходимости увеличения девиации частоты целесообразно применять задающий LC генератор (как на самом верхнем рисунке).

Рассмотренный модуль потребляет ток порядка 25-30 мА и обеспечивает передачу информации на расстоянии 300-500 метров.