パイロットトーンシステム用の高品質ステレオデコーダー。スキーム、説明

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パイロットトーンシステム用の高品質ステレオデコーダ。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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我が国では、パイロットトーンを備えたシステムによるステレオ放送がますます普及しつつあります。このシステムを介して送信を受信するために使用される外部機器には、超小型回路設計のキータイプのステレオデコーダ (SD) が搭載されています。これらは技術的には大量の繰り返しには便利ですが、しかし、著者によると、マトリックス型のステレオデコーダには劣ります。ステレオ受信機の性能を向上させたいアマチュア無線家は、スペクトル分離を備えたパイロットトーン (PT) を備えたステレオデコーダシステムを構築することをお勧めします。スペクトル分離 (和差またはマトリックスとも呼ばれます) は、このステレオ放送システムではほとんど使用されません。

知られているように、我が国では極変調振動 (PMC) [1] を使用したステレオ放送システムが採用されており、ステレオマトリックスデコーダ (SD) が広く使用されています。これは、送信中に 14 dB 抑制されたサブキャリアが SD 内で比較的簡単に復元できるという事実によって説明されます。この場合、副搬送波とその側波帯の「通常の」比率を持つ倍音信号が全波ダイオード検出器によって検出されます。検出された差分信号は、チャネルが分離されている抵抗マトリックス上の合計信号と加算 (減算) されます。

海外では（そして最近では、無線局が 88 ～ 108 MHz の範囲で運用されているロシアでも）、副搬送波周波数の値の半分に等しいパイロットトーン (PT) を備えたいわゆるシステムが広く使用されています。 19kHz。このシステムの副搬送波は送信中にほぼ完全に抑制され、スーパートーン信号の側波帯のみが残りますが、従来のダイオード検出器では歪みなしに検出することはできません。このため、PT を備えたシステムの SD の大部分はキー SD として分類されます。

ディスクリート素子に基づくこのような LED の最初のモデルでは、スイッチ (通常はダイオード) を制御するパルスを取得するために、FET の周波数を 2 倍にすることが使用されました [19]。後に登場したマイクロチップベースの LED では、制御パルスは電圧制御基準発振器 (VCO) の周波数を分周することによって得られ、PLL システムによってカバーされます。 FET は、最大 XNUMX kHz まで分周された VCO 周波数を備えた PLL システムで比較され、制御パルスの周波数と位相の安定化を実現します。

最近、マイクロチップ設計における同様の主要な LED (マイクロ回路 A290、TA7342、TA7343 など) も国内市場に登場しました。これにより、アマチュア無線家は 88 ～ 108 MHz 帯域のステレオ送信を受信するための簡単な LED を作成することができます。この帯域での放送は 5 ～ 6 年前に始まり、わが国でも普及しつつあります。

しかし、回路実装の簡素さ（特に超小型回路設計）、優れたチャネル分離など、主要な LED のよく知られた利点を備えていますが、このクラスの LED は、著者の深い信念によれば、真に高品質のステレオを提供することはまだできません。受付。事実は、実際の音楽信号には総合的な情報が優勢であるということです。[1] では、サブキャリアの変調係数が最大 30% で 80% を超えることはめったにないことが示されています。また、最初の近似では、信号が LED を通過することになります。モノラルと考えることができます。実際、キー LED で行われる一定の信号スイッチングにより、低周波成分が非常に低い周波数 (38 または 31,25 kHz) でサンプリングされますが、[3] によれば、信号の影響を排除するために、低周波信号のサンプリング周波数は、低周波信号の最高周波数 (極変調発振を伴うシステムの場合は 15 kHz) より少なくとも 4 ～ 5 倍、つまり 60 ～ 75 倍大きくなければなりません。 0,2 ～ 0,3 kHz であること。低周波信号のこのような「処理」の結果、高周波での音の劣化が生じますが、正弦波テスト信号で得られる LED の正式な品質指標は非常に高くなる可能性があり、非線形歪みの係数は XNUMX です。 .XNUMX%以下。

マトリクス LED では、和信号はサンプリングされませんが、差信号は、前述のように値が小さいため、全波検出では副搬送波の 76 倍の周波数で「サンプリング」されることがわかります。 62,5 または XNUMX kHz。

これにより、復元された差分信号の品質が向上し、それに応じて LED の出力信号の品質も向上します。

上記の考慮事項は、マトリックス [4] とキー [5] LED のサウンドを比較する際に、著者によって実験的に検証されました。

マトリックスLEDの非常に原始的な回路と基本的なベースにもかかわらず、そのサウンドは、著者の意見では、曖昧でぼやけた高周波によって区別されたキーLEDのサウンドを大幅に上回っていました。キー LED の唯一の利点は、おそらく、チャネル分離の品質がわずかに向上したことだけでした。

既知のマトリックス LED の弱点は、ダイオード副搬送波検出器です。これは、ダイオード検出中に許容可能なレベルの歪みを得るために、二次巻線の巻数が多い高周波トランスを使用して実行されます。検出器の電圧は数ボルトでなければなりません [1]。高周波トランスの寄生容量は重大であることが判明し、これにより高周波の振幅と位相の歪みが生じ、チャネル分離が悪化します。

差分信号の歪みは、同期検波器、特に CMOS スイッチに基づく同期検波器を使用することで大幅に低減できます。このような検出器を使用すると、(ダイオードとは異なり) FET システムで発生する、完全に抑制されたキャリアを含む最小振幅の信号を検出できます。これらは非常に小さな歪みをもたらしますが、実際にはキーのオープンチャンネルの抵抗と次のステージの入力抵抗の比によって決まります。エミッタ（ソース）フォロワの形で実行することをお勧めします。「標準」キー LED とまったく同じ回路ソリューションを使用して、CMOS キーを制御するパルスを形成できます。 PLL と分周器を備えた VCO。

上記の考慮事項を考慮して、FET を備えたシステム用に提案された SD が開発されました。その概略図を以下に示します。

SDの主な技術的特徴

入力電圧 KSS、mV....60...90
伝達比……3
チャネル分離、dB、それ以上......25

このデバイスは、次の XNUMX つの機能ブロックで構成されています。

キー検出器と抵抗マトリックス A1 を備えた複合ステレオ信号 (CSS) の増幅器 (図 1)。
制御パルス整形器 A2 (図 2)。
ローパスフィルターA3（図3）;
ステレオ表示とステレオオートマチック A4 のブロック (図 4)。

入力信号（受信機またはチューナーのFM復調器の出力から直接）は、原則として60 ... 90 mVの値を持ち、トランジスタVT1、VT1で作られたアンプブロックA2に供給されます。 (図1)。 KSS はアンプの出力から R11 C6 回路に送られ、信号全体のプリディストーションが補正されます (t = 50 μs)。信号の倍音部分（サブキャリアと FET の側波帯）は、抵抗 R5 および R12 とともにハイパスフィルターを形成するコンデンサ C14 を通過し、信号全体を部分的に抑制し、トランジスタ VT5 のベースに入ります。トランジスタ VT5 と VT6 は、差分信号によって変調された 38 kHz の副搬送波側波帯を増幅します。この側波帯は、トランス T6 とコンデンサ C1 の巻線で構成される低品質の発振回路 (Q = 8) に割り当てられ、フルトランスに供給されます。 DD1マイクロ回路のキー上のウェーブキー検出器。

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エミッタフォロワ VT7、VT8 および VT9、VT10 の出力からトリマ抵抗 R21 および R26 (チャネル分離を調整) を介して選択された正極性と負極性の差信号がマトリックス R24R25、R28R29 に供給されます。ここで、抵抗Ｒ１１を介してトータル信号が供給される。マトリックス上で選択されたチャンネル A と B の信号は、このようなデバイスに一般的なスキームに従って作成されたアクティブローパスフィルター (LPF) に供給され (図 11)、その後 LED の出力に供給されます。

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制御パルス整形器 A2 (図 2) は、トランジスタ VT1、VT2 (f = 76 kHz) 上の VCO と、キー DD1.1 およびオペアンプ DA1 [6] 上の PLL、およびトリガー上の分周器で構成されます。 DD2 マイクロ回路は、検出器のキーを制御するための 38 kHz の周波数の「蛇行」パルスと、PLL システム用の 19 kHz の周波数の方形波を生成します。適用される RC 発生器は、実際にはコンデンサ C9 の TKE によってのみ決定される非常に高い熱安定性を備えていますが、電源電圧の不安定性に非常に敏感であり、電源電圧は可能な限り低くする必要があることに注意してください。

パイロットトーンシステム用の高品質ステレオデコーダー

たとえば、受信が不確実な場合に、スイッチSA2 (図5)を使用してLEDを強制的に「モノラル」モードに切り替えるには、トランジスタキーVT4 (図1)が提供され、これにより入力をロックします。ベースに正（開放）電圧が印加されたときの差動チャネル。トランジスタ VT3 の 1 番目のキーを使用すると、A1 ユニットの基板に直接取り付けられた SAXNUMX スイッチを使用して、チャンネル全体を「オフ」にすることができます (これは、デバイスを調整するときに必要になる場合があります)。この場合、差分信号のみが LED の出力に渡されます。これは、デコーダをセットアップするときに「耳で」制御する場合や、受信信号の品質を主観的に制御する場合に便利です。これは、不十分な受信条件が主に差分に影響を与えるためです。信号。

パイロットトーンシステム用の高品質ステレオデコーダー

ステレオ表示およびステレオ自動ユニット A4 は、図 4 に示すスキームに従って組み立てられます。 6. このデバイスのプロトタイプの動作原理は、しきい値要素 (コンパレータ) を備えた同期 FET 検出器であり、[1] で詳細に説明されています。提案されたデバイスは、VT2 トランジスタに入力信号増幅器があり、VT521 トランジスタに出力信号反転増幅器が存在する点で、元のデバイスとは異なります。実践で示されているように、特殊なコンパレータ K1CA5 の代わりに、入力 (UCM = 10 ... XNUMX mV) にバイポーラトランジスタを備え、ユニティゲイン用に補正された汎用オペアンプを使用できます。

パイロットトーンシステム用の高品質ステレオデコーダー

細部。ブロック A6 のコンデンサ C8、C1 およびブロック A9 の C2 は、公差 ± 5% のマイカ、ポリスチレン、またはガラスエナメルでなければなりません。ブロック A11 の抵抗 R1 は同じ許容差を持つ必要があります。適用トランジスタ KTZ102V の代わりに、同じシリーズの他のトランジスタ、および h315e> 342 の KT21B、KT200A を使用できます。 KT209 トランジスタには任意の文字インデックスを付けることができます。それらを高周波p-n-pトランジスタに置き換えることは望ましくありません。このようなトランジスタ (KT3107、KT361 など) を引き続き使用する必要がある場合は、68 ～ 100 pF の容量を持つコンデンサをベースとコレクタの間に取り付ける必要があります。

ブロック A1 の変圧器 T1 は、MW および LW 無線受信機のヘテロダインコイルからの 400NN フェライトで作られたトリマーを備えた標準 0.1 セクションフレームに巻かれています。巻線は、0,09 本の PEV 410 と 0,09 本の PELSHO 0,1 の XNUMX 本のワイヤで同時に巻かれます。巻き数は XNUMX です。PELSHO XNUMX ワイヤの巻線が一次側であり、一方の巻線の終端をもう一方の巻線の始端に接続すると、中央にタップのある二次巻線 (PEV XNUMX ワイヤ) が得られます。

デバイスの設計は重要ではありません。プロトタイピング中、ブロックは LED の動作に望ましくない影響を与えることなく、長さ 20 cm までのシールドされていない導体によって相互に接続されました。受信機に取り付ける場合、LED は、VCO や分周器からの高周波干渉を避けるために、オーディオ周波数の出力ユニットの回路からできるだけ遠くに配置するか、画面内に配置する必要があります。

設立。機器製造用の保守部品を使用する場合、直流用の素子のモードが自動的に設定されます。供給電圧が公称電圧と異なる場合（12 ... 15 V 以内）、抵抗 R1 と R2 の接続点の電圧が 1 ... になるように、A2 ブロックの抵抗 R3 の値が選択されます。 3.3 V。A1 ブロックの抵抗 R4 を選択することにより、電圧は電源電圧の半分に等しいトランジスタ VT1 のコレクタに設定されます。

ブロック A1 の変圧器 T1 は、外部発生器 (38 ... 15 mV) から LED の入力にこの周波数の電圧を印加することにより、20 kHz の周波数に同調されます。電圧は変圧器 T1 の二次巻線で制御されます。必要な品質係数 (Q=6) はトリミング抵抗 R15 によって設定されます。

次に、LED が 88 ～ 108 MHz の範囲で受信機の検出器の出力 (存在する場合は補正回路) に接続され、受信機は確実に受信された局に同調されます。和チャネルは、ブロック A1 のスイッチ SA1 によってオフに切り替えられます。もちろん、ステレオオートメーションユニットは無効にする必要があります。抵抗器 R14 (必要に応じて R13 も大まかに) を調整することにより、制御パルス整形器 A2 のデバイスは、SD の出力で検出された差分信号の出現を実現します。これは「耳で」簡単に行うことができます。

次に、レンジを変更するときの差分信号の受信の安定性 (つまり、PLL の明瞭さ) をチェックします。

PLL のキャプチャ (およびホールド) 帯域は、抵抗 R8 の値を変更することで特定の制限内で調整できます。その後、和チャンネルがオンになり、ブロック A21 のトリマー抵抗器 R26 と R1 の助けを借りて、最大のチャンネル分離が達成されます。この操作を行う最も簡単な方法は、チャンネルごとに楽器をほぼ完全に分離することが実践されていた 60 年代と 70 年代のロックバンドの録音を受信する場合です。抵抗器 R1 を選択することにより、ブロック A1 のトランス T15 の品質係数を一定の範囲内で変更することにより、チャネル分離をさらに改善することができます。これにより、特定の FM によってもたらされる周波数位相歪みをある程度補償することができます。パス。ただし、この調整は上記のチャネル分離調整と相互に依存していることに注意してください。「基準」ステレオ受信機 (ラジオ) を使用して、LED チャンネル (左右) の出力を決定できます。

すでに述べたように、FET システムの副搬送波は完全に抑制され、送信休止中に存在しないため、受信信号に従って変圧器 T1 を 38 kHz の周波数に正確に同調することは困難であることに注意してください。ここで、次のトリックを使用できます。受信機をステーションに同調させた状態で (PLL キャプチャモードがあります)、ブロック A5 のトランジスタ VT5 のベースからコンデンサ C1 のはんだを一時的に外します。次に、このトランジスタのベースに、10 ... 15 pF の容量を持つコンデンサを介して、ブロック A1 の DD2 マイクロ回路の出力 2 または 2 から 38 kHz の周波数のパルスを印加し、T1 の電圧を制御します。オシロスコープを使用して、トランス T1 を最大信号に調整します。この場合、トランス T1 は 38 kHz の周波数に微調整されます。

最後に、A4 ステレオ表示/ステレオオートメーションユニット (取り付けられている場合) を調整します。このブロックの抵抗 R8 は、ステレオ信号の存在下で HL1 LED が明確に点灯するようにコンパレータのしきい値を調整します。信号がない場合、および照明範囲を変更するとき（および「点滅」するとき）、LED は点灯すべきではありません。

LED 入力の電圧が推奨電圧 (60 ～ 90 mV) と異なる場合は、抵抗 R1 を選択してトランジスタ VT4 のカスケードのゲインを調整する必要がある場合があります (この場合、再度設定する必要があります)。このトランジスタの DC モード)。

説明した LED を備えたアマチュア受信機の音質を、TA7342 および TA7343 マイクロ回路上の LED を備えた受信ステレオパスの音質と比較しました。試聴は出力 2x15 W の真空管アンプ、音響システム 25AC-033、およびステレオフォンを使用して行われました。提案された LED の透明度が高く、自然なサウンドが注目されました。チャネル分離は、「基準」LED の分離と実質的に変わりませんでした。

文学

ジュムリン P.M. デコーダを保存します。 - M.: コミュニケーション、1980 年。
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ボロトニコフN1。ステレオデコーダー。 -ラジオ、1982年、第12号、p。 41,42。
Kartsev E.、Chulkov B. 水晶発振器を備えたステレオデコーダ。 - ラジオ、1986 年、第 2 号、p. 38-42。

著者: A.キセレフ、モスクワ

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