努力，465kHz亮点频标电路

Booooby

如题，研究465kHz扫频仪的亮点频标

先用求知超版备注的电路图打个地基：



转录求知超版的解释：
【扫频信号与500KHz的固定频率信号，经过T2的混频后，输出的信号频谱及其宽广，也可以说是什么频率的信号都有，从直流起，一直到很高的频率，如几兆赫兹的。T3及时周边元件，组成的有源滤波器，把超过50KHz以上的信号都滤除了（理想状态是这样，实际上是大大地衰减了50KHz以上的信号），只剩下50KHz及其以下的信号。这时T3输出的信号，是从直流起，直到50KHz的连续频谱，这也是个扫频信号，其扫频范畴是0至50KHz。这个0--50KHz的扫频信号，扫到45KHz时，对应的45KHz 双T滤波器就让这个信号通过，与后面的整形电路一起，输出一个我们渴求的脉冲，然后形成亮点。这个45KHz的信号，是有意义的，它是扫频信号中的455KHz信号与500KHz晶振混频的输出信号，唯一代表了455KHz这个频率成份。所以，当我们看到这样一个亮点时，就知道这个亮点所在的位置，是代表455KHz这个频率应该占据的位置。如此类推，40KHz，35KHz，30KHz，25KHz的双T，都输出一个脉冲，产生一个亮点，它们分别代表460KHz，465KHz，470KHz，475KHz的位置。】

补充内容 (2018-1-3 13:01):
亮点频标，求知超版初步试验成功的图在797楼。

补充内容 (2018-1-3 13:02):
sun8998坛友在898楼发布了一个单片机扫频仪的方案

qzlbwang

Booooby

枫丹白露 发表于 2017-11-15 09:32
有源输出的是方波，整成正弦波有点困难，困难还不如原电路简单，500k晶振可以找电视机行频振荡的503晶振， ...

白露老师，您提的建议非常好。电视机的500K晶振不妨一式。但是，目前手里也找不到这个玩意儿。去回收旧家电的地方，感觉也很难碰巧。您说得淘宝上面的十几刀的那种，可否给发个站内消息，告知链接。
谢谢，谢谢！

qzlbwang

1、载波频率越低延迟越大
2、滤波时间常数越大延迟越大（但时间常数小了滤波的效果就弱了）

Booooby

JHXC 发表于 2017-12-29 15:08
这个叫做频率稳定性，还有一个就是幅度稳定性。窄带扫频这些指标容易做好。

谢谢JHCX老师指点。

我从电路模块的先后顺序，谈谈个人认识，做做笔记和总结，请您多指教：

(1) 锯齿波生成器

      扫频信号的特性，首先取决于锯齿波信号的质量。扫频的速度就是锯齿波的频率，另外，锯齿波的线性和峰值大小也是重要的指标。

(2) 扫频信号发生器

     其次，扫频信号的特性还取决于扫频信号发生器本身。
     通常使用变通二极管+固定电感的LC振荡程式。由于变容二极管的电容随反向电压的改变而变化，这个容值随电压变化的特性也是一个需要考虑的重要性质，如果是线性的更好。业余条件下会使用国产的老稳压管作为变容二极管，或者从电调AM收音机中拆件。因此，在制作扫频模块的时候，除了电路本身结构特性、Q值之外，还要考虑变容二极管的选型、配对问题。

(3) 混频模块
   
     除了上述的扫频信号特性，在这个模块中最关键的是本振信号稳定、温飘小等等。因此要尽量选用石英晶体这种振荡电路。此外，混频过程中还要综合考虑本振和扫频信号的幅度。

(4) 双T滤波

     这个过程需要重点考虑的是频点是否准确，波峰窄（Q值高）以便更好区分各个山头，峰值高(选频放大的增益)足以驱动下级电路。混频+5级滤波后，各个频点的峰值可能会有差异，因此检波后可能出现所谓山峰“远近高低各不同”的状况，可以考虑在各级双T滤波的前级进行调整，使5个频点的峰值尽量一致。

(5) 波形整形

    多级双T滤波后的信号通过检波级形成“五岳波”峰的包络线。然后选峰(望远镜)、双态施密特触发、微分，最后实现脉冲生成。这个过程要考虑的是所谓“选择性”(即清晰地分出5个山峰，相互之间不造成干扰)，可以通过“Q大望远镜电路”来实现。另外，后级则主要考虑脉冲幅度(一致、稳定)、宽度（尽量窄，占空比小）、时延（减小与中心频点的误差）等问题。

Booooby

求知无足 发表于 2017-12-29 08:14
此电路输出有中间值，也就是A点输出10--12Vpp的正弦波时，B点也有输出，但幅度很小，不足3Vp，不会使施密特 ...

最后脉冲时延的问题，能不能也在这个“五岳”望远镜的基础上再增加一下机制来解决？

qzlbwang

好的扫频仪其幅度应该是稳定的（对于扫频信号的产生来说），而扫频信号输出幅度是通过后续电路的衰减或放大来实现。频标电路获取的扫频信号是稳定的（不随扫频输出信号的调节而变）。
如果想让频标电路产生的频标稳定，而提供其的扫频信号幅度不稳定，那就只能用单片机的频率测量方法产生的频标、电压比较产生频标、差拍产生的菱形频标（这个要应用高倍倍频来缩小频标，否则由于相位的随机性其频标也很难精准）的方案了。

Booooby

求知无足 发表于 2017-12-23 19:49
目前算是把双T电容都找齐了。我的数字电容表，用稳压电源供电时，最后一个数字一直跳。如果位数多，它跳就 ...

9V充电电池是比较好，可以重复使用。但是容量一般都在280mAH，这个不太给力。。。

我的理解，每级的C1和C2的容值与计算结果可以有适当偏差（最好是正偏差），但是两者最好严格配对，这样对调试来讲就比较有利。

乙猪

Booooby 发表于 2017-11-24 09:00
Q大，祝上班愉快哈！

强迫症俺还好，微微微微弱弱一点点，问题不大。哈哈哈。

我也看到了，等你先下手我再跟进，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，看。

枫丹白露

有源输出的是方波，整成正弦波有点困难，困难还不如原电路简单，500k晶振可以找电视机行频振荡的503晶振，比如crb500f，标称500k，误差2k，一般使用应该够用了，网上还有一些老的大49u的500k晶振卖，不过要10刀一个，有点贵，不过可以用的话貌似比有源晶振也贵不了多少

Booooby

JHXC 发表于 2017-11-15 12:11
方波弄成正弦波似乎不难，RC、LC滤波器侍候就行。有源晶振输出阻抗小，一般就是50欧姆，具有一定的功率输出 ...

JHXC老师，白露老师，猜我是咋想的？

回头搭秤买几个500K有源晶振（3-4元单价），想办法拆开外壳，把里面晶体取出来

不过，这个晶体可能是500K的，也有可能是1M的

这就应了乙猪老师的，“杀鸡取卵”那句话了！

Booooby

1楼的图可以分成三块：

（1）混频


转录JHXC老师的解释
【原图中的500KHZ晶体振荡器电路，就是两位说的振荡还兼顾混频，与收音机的那个变频电路相似，基极回路中的那个47K可调改变直流工作点使之工作在最佳状态，获得较好的混频输出。

晶体振荡器通常比较稳定和精确，自制时微调回路中的电容就可以保证频率误差很小，如果采用有源晶振，一般超差很小，不用担心，实测一下就知道了，也有微调装置供校准的。用有源晶振代替图中的晶体振荡器，原图不需改变太多，不接晶体电路就是一个放大器了，图中扫频信号发射极输入，那么外接的有源晶振的信号接入基极就行，注意两个信号的比例有一个合适的值。】


本单元的难点在于500kHz的本振问题。
<1> 考虑到精度和稳定性，尽量使用晶体振荡；
<2> 500kHz的无源晶体现在几乎没有，只能使用有源晶体，因此下一步需适当修改电路；

补充内容 (2017-12-16 01:16):
电路图中的参数，正确的在327楼

Booooby

（2） 5阶双T滤波



转录JHXC老师的解释
【双T滤波器，实际上是一个T型的高通与一个T型的低通滤波器合在一起的结果，本是一种陷波器，经过电路的巧妙应用，等效为一个带通。具体计算方法从百度文库应该可以找到相关资料。由于分布参数的影响和元件的误差，所以设置一个或两个元件微调、用来校正中心频率和带宽。即使元件测试精确，建议还是留置微调的元件。】




根据JHXC老师的指导，看了些论文和资料，学用Multisim做了一下仿真：


使用求知超版的数据：对500-455=45kHz的滤波，取C=694pF，R=5.1KΩ，结果如下：



从仿真效果来看，阻带作用非常显著啊！

补充内容 (2017-12-16 01:19):
正确的电路图在128楼。。。

Booooby

第3部分待续

爱康木

很好，波哦哦哦不要兄行动力很强，我这个几天脑子里全部是调谐高放收音机，台子上摊了一台子，尽快会收拾好台子，过来帮兄打下手。

JHXC

方波弄成正弦波似乎不难，RC、LC滤波器侍候就行。有源晶振输出阻抗小，一般就是50欧姆，具有一定的功率输出，插入滤波器即使有插入损耗，输出也可以满足许多场合使用。如果非要正弦波，购买时与卖家商定，自己折腾也很简单，一只中周稍加变通和调节作为谐振回路就行，何况这里的用途使用方波不会有什么影响。

500KHZ的频率如果出现2KHZ的超差，是不是有点大。联系到后面的RC有源三极管滤波器，又会遇到新的问题。

JHXC

Booooby 发表于 2017-11-15 12:15
JHXC老师，白露老师，猜我是咋想的？

回头搭秤买几个500K有源晶振（3-4元单价），想办法拆开外壳，把 ...

数字电路振荡与分频易如反掌，估计你拆开会失望的。

Booooby

JHXC 发表于 2017-11-15 12:21
数字电路振荡与分频易如反掌，估计你拆开会失望的。

JHXC老师说的对，这个我也预想到了——有源晶振，很有可能是经过分频后出的500K

根据那天您的指导，分频环节，我也在网上找了资料查看了——可以方便地使用2M的无源晶体进行四分频，甚至4M的八分频

当然，直接用有源晶振更省事。但是思考了一下，还有几个方面的问题：

(1) 电源方面需要适当处理（分压或稳压？），因为我看到的几种有源晶振数工作电压都是5v以下的。

(2) 至于方波和正弦波的问题，我还没有进一步去考虑。如果扫频信号是正弦波，本振是方波（未经处理的话），后面输出会是啥情形？

(3) 如果把方波变换成等频的正弦波，引入LC组件的话，频率精度（稳定性)方面会不会受影响？

这样逐层思考，发现比原电路更加复杂了

(4) 考虑到简单性，可否换个思路，使用比较易得的500K陶瓷振子，从多只当中筛选出频率准确的，然后能不能通过一些简单措施保证温飘等方面的稳定性？

问题多多，再次感谢JHXC老师的耐心指导！

Booooby

爱康木 发表于 2017-11-15 08:28
很好，波哦哦哦不要兄行动力很强，我这个几天脑子里全部是调谐高放收音机，台子上摊了一台子，尽快会收拾好 ...

爱康木老师，您那边忙着整场管中放板子，正在火热开展，先预祝成功哈！

这边我先琢磨着，回头咱们一起来吓折腾哈！

JHXC

Booooby 发表于 2017-11-15 13:12
JHXC老师说的对，这个我也预想到了——有源晶振，很有可能是经过分频后出的500K

根据那天您的指导，分 ...

1) 电源方面需要适当处理（分压或稳压？），因为我看到的几种有源晶振数工作电压都是5v以下的。
一般的有源晶振，耗电在几十毫安或者更大一点，适合用小型的7805三端稳压器，具体耗电多少以产品手册给出的数据或者实测为准。

(2) 至于方波和正弦波的问题，我还没有进一步去考虑。如果扫频信号是正弦波，本振是方波（未经处理的话），后面输出会是啥情形？
方波就是谐波多，只要对电路不构成影响就行，这里的问题不突出。原始电路除了后面的几个差频滤波器，混频之后也有相当多的差频和和频产物，不也是没有采用其他的措施吗？
把方波变成正弦波不难，RC低通滤波器、LC低通滤波器就行，高次谐波被衰减，波形就变得圆滑了。

(3) 如果把方波变换成等频的正弦波，引入LC组件的话，频率精度（稳定性)方面会不会受影响，这样逐层思考，发现比原电路更加复杂了 ？
负载效应确实会对振荡器的工作产生影响，不过有源晶振内部都有与外界隔离的电路，带载引起的超差通常是极小的，普通应用完全可以忽略。你可以实际试验求证，只是需要稳定和高分辨率的数字频率计。

(4) 考虑到简单性，可否换个思路，使用比较易得的500K陶瓷振子，从多只当中筛选出频率准确的，然后能不能通过一些简单措施保证温飘等方面的稳定性？
陶瓷振子比一般的LC振荡器肯定要好，但是与晶体相比还是差距不小。由于Q值没有晶体高，频率稳定性会差许多；由于陶瓷振子内部电极的连接多是采用弹性接触的，对震动比较敏感；密封性能没有晶体高，时间久了触点容易氧化；由于封装结构的原因，焊接要快、温度不要太高......。

业余制作，陶瓷振子也行，需要简单，如果为了稳频、微调频率弄得繁琐那就没有必要了。

Booooby

JHXC 发表于 2017-11-15 14:24
1) 电源方面需要适当处理（分压或稳压？），因为我看到的几种有源晶振数工作电压都是5v以下的。
一般的 ...

JHXC老师的指点非常细微。。。
晚辈这边是业余爱好，学识浅薄，
从您的指导中受益匪浅。。。
向您致敬！

枫丹白露

目黑的中波晶振是大个49U的，标称555KHz，一楼的图纸和木黑的差不多，估计整个500k晶振就可以了