2.3.1. Схема трансивера | RadioUniverse
Схема трансивера приведена на рис. 2.41. Трансивер предназначен для работы в составе приемопередающей любительской KB радиостанции и выполняет функции приемника и возбудителя передатчика. В зависимости от категории радиостанции к описываемому тран-сиверу необходимо подключить один из рассмотренных выше усилителей мощности. При таком построении радиостанции трансивер, определяющий основные ее характеристики, подвергается механическим, тепловым и электромагнитным воздействиям мощного выходного усилителя передатчика в значительно меньшей степени, чем при введении усилителя мощности передатчика в состав трансивера. Одновременно упрощается коммутация высокочастотных цепей радиостанции при переходе с приема на передачу: выход возбудителя трансивера постоянно подключен ко входу усилителя мощности, и коммутация высокочастотных цепей сводится к переключению антенны от выхода усилителя мощности к входу приемника трансивера. При использовании в составе радиостанции трансивера и автономного приемника, что обеспечивает работу в эфире с любым разносом частот и возможность контроля излучаемого сигнала, антенный вход дополнительного приемника может быть подключен вместо входа приемника трансивера.
В рассматриваемом трансивере имеются два высокочастотных соединителя XS1 — вход приемника и XS2 — выход возбудителя. Трансивер обеспечивает работу на разрешенных для использования передающими радиостанциями в нашей стране участках любительских KB диапазонов 160, 80, 40, 15, 20 и 10 м. Недавно разрешенный для использования только радиостанциями категории 1 диапазон 30 м в трансивере отсутствует. Введение этого диапазона требует изменения номинала промежуточной частоты трансивера, определившейся частотой кварцевого фильтра 5000 кГц — вторая гармоника этой частоты слишком близка к частотам 30 м любительского диапазона.
В режиме приема рассматриваемый трансивер имеет чувствительность при соотношении сигнал-шум на выходе 10 дБ 0,5 мкВ, ширину полосы пропускания в режиме SSB 2500 Гц и в режиме CW 600 Гц, реальную избирательность при расстройке на 10 кГц 90 дБ, ослабление зеркального канала приема не менее 80 дБ.
В режиме передачи трансивер имеет режимы работы SSB и CW, выходную мощность (регулируемую) до 1,5 Вт.
В режиме SSB осуществляется сжатие динамического диапазона выходного сигнала возбудителя на 20 дБ.
Стабильность частоты трансивера характеризуется ее уходом за 15 мин работы без включения режима стабилизации частоты не более 300 Гц. При включении режима стабилизации частоты трансивер работает с сеткой частот, имеющей шаг 200 Гц. Уход частоты за 15 мин работы в этом режиме не превышает 10 Гц.
При приеме сигнал от антенны поступает через соединитель XS1 на плату SA1.7 переключателя диапазонов и с движка этого переключателя на соответствующую катушку связи входных контуров приемника (выводы 3, 5, 7, 9, 11, 13 узла 3 схемы рис. 2.41). Выводы 2, 4,6, 8, 10, 12 узла входных контуров приемника —это «горячие» концы входных контуров приемника, которые через SA1.6 подключены к входу УРЧ приемника — вывод 3 узла 5 трансивера. «Холодный» конец этих контуров (вывод 1 узла 3) также соединен с узлом 5 (вывод 5). Нагрузкой УРЧ приемника, входящего в узел 5, являются полосовые фильтры узла 2.
Усиленный в узле 5 и отфильтрованный от помех зеркального канала в узле 2 принимаемый сигнал через SA1.4 поступает на первый смеситель через вывод 13 узла 4. «Холодные» концы фильтров узла 2 соединены с выводом 14 узла 4. В состав узла 4 входит часть элементов первого гетеродина приемника (ГПД возбудителя). Остальные элементы ГПД — катушка индуктивности и емкости частотозадающего контура ГПД расположены вне узлов схемы рис 3.
41, а выходные фильтры частот ГПД входят в состав узла 1.
Генератор плавного диапазона трансивера выполнен по структуре, аналогичной ГПД на схеме рис. 2.30. Так как частота кварцевого фильтра, как указано выше, равна 5000 кГц, частоты на выходе ГПД должны соответствовать табл. 2.12.
Формирование выходных частот ГПД осуществляется в трансивере в соответствии с табл. 2.13.
Задающий частоту контур ГПД должен перекрывать частоты от 6000 до 12 350 кГц. Коэффициент перестройки по частоте около 2 легко реализуется при использовании одной катушки индуктивности, что и выполнено в нашем трансивере с использованием высокостабильной катушки L1. Для увеличения стабильности частоты ГПД на наиболее высокочастотном диапазоне переключатель емкостей контура задающего генератора SA1.1 на диапазоне 10 м не используется; на этом диапазоне емкость, подключенная к L1, образуется постоянно включенными С11—С13 (С13—переменный конденсатор установки частоты трансивера). На остальных диапазонах SA1 подключает к L1 дополнительно группы конденсаторов, определяющих частоты ГПД: на 160 м — С9 и С10, на 80 м — С8 и С7, на 40 м — С5 и С6, на 20 м — С3 и С4, на 15 м — С1 и С2.
Частота ГПД изменяется не только с помощью конденсатора С13, но и входящим в состав узла 4 варикапом. Управляющее напряжение на варикап подается на вывод 5 узла 4 от переключателя SA2. В среднем положении этого переключателя управляющее напряжение постоянно (снимается с вывода 3 узла 4). В показанном на схеме рис. 2.41 положении SA2 управляющее напряжение через замкнутые при приеме контакты реле КЗ.1 поступает с движка потенциометра R2 «Расстройка». В положении SA2 «Стаб.» управляющее напряжение поступает в узел 4 от узла 6 (вывод 10) цифровой шкалы.
Выделение требуемых гармоник частот задающего генератора осуществляется узлом 1 — фильтрами выхода ГПД. Умножитель частоты ГПД (вывод 9 узла 4) подключен через SA1.2 к входам фильтров частот ГПД (выводы 11, 9, 7, 5, 3, 1 узла 1). Выходы этих фильтров (выводы 12, 10, 8, 6, 4, 2 узла 1) через SA1.3 подключаются к гетеродинному входу смесителя (вывод 11 узла 4) и входу делителя напряжения, входящего в узел 1 (вывод 14.) «Холодные» концы фильтров узла 1 (вывод 13) подключены к выводу 10 узла 4.
Измерение частоты ГПД осуществляется в узле 6 с использованием эталонной частоты 5000 кГц, вырабатываемой входящим в этот узел генератором с кварцевой стабилизацией частоты. Сигнал с частотой 5000 кГц снимается с выводов 2. 3 узла 6 и используется в качестве сигнала второго гетеродина приемника-генератора опорной частоты возбудителя. Точная установка частоты 5000 кГц осуществляется с помощью катушки L2, подключенной к выводам 4, 5 узла 6. Выход смесителя узла 4 с вывода 12 этого узла через контакты реле К1 поступает на выводы 1 и 2 узла кварцевых фильтров (узел 7). При остановке SA3 в положение CW срабатывает К1 и сигнал с выхода смесителя поступает в узел 7 на вывод 2 — вход кварцевого фильтра с полосой пропускания 600 Гц, а при установке SA3 в положение SSB К1 обесточено и сигнал с выхода смесителя поступает в узел 7 на вывод 1 — вход кварцевого фильтра с полосой пропускания 2500 Гц.
От К2 сигнал промежуточной частоты поступает на вход УПЧ приемника, находящегося в узле 8 (вывод 1 этого узла). На выходе УПЧ приемника в узле 8 включен смесительный детектор, напряжение гетеродина на который поступает через вывод 10 узла 8. Регулировка усиления УПЧ приемника осуществляется напряжением, поступающим на вывод 7 узла 8. Напряжения с выхода смесительного детектора снимаются с выводов 8, 9 узла 8 и подаются на вход УЗЧ приемника, находящегося в узле 9 (выводы 1,2 ). В тракте УЗЧ узла 8 имеется устройство АРУ приемника, вырабатывающее напряжение регулировки усиления УРЧ и УПЧ приемника, снимаемое с вывода 8 этого узла. Регулировка усиления по РЧ (до детектора, в УРЧ и УПЧ) осуществляется управлением устройством АРУ от потенциометра R13, подключенного к выводу 7 узла 9.
Вывод 17 узла 9 — выход усилителя мощности УЗЧ, к которому постоянно подключен соединитель для телефонов Х4. С помощью SA5 к нему может быть подключен встроенный в трансивер громкоговоритель В1.
В режиме передачи при работе телефоном сигнал ЗЧ от микрофона (соединитель ХЗ) поступает на вход усилителя, входящего в состав узла 9 через выводы 13, 14. Усиленный сигнал от микрофона через выводы 1, 2 узла 9 поступает на вход балансного модулятора (при приеме это выход смесительного детектора), находящегося в узле 8 (выводы 8,9).
В узле 8 в режиме передачи работает усилитель ПЧ возбудителя, в который входят кварцевый фильтр, выделяющий сигнал SSВ, и усилитель-ограничитель системы сжатия динамического диапазона передаваемого сигнала.
При работе телеграфом ключ, подключаемый к соединителю Х2, через вывод 12 узла 9 управляет работой находящегося в узле 9 звукового генератора. Сигнал манипулируемого звукового генератора проходит через узел 8 так же, как и сигнал SSB. Для контроля своей работы в режиме CW напряжение от манипулируемого генератора подается через потенциометр R11 (подключен к выводу 10 узла 9) и резистор R10 на вход УЗЧ приемника.
С выхода узла 8 (вывод 1, являющийся входом этого узла при приеме) сигнал SSB или CW на частоте 5000 кГц подается на кварцевые фильтры узла 7. Как и при приеме, с помощью реле К1 и К2 в режиме SSВ используется фильтр с полосой 2500 Гц, а при передаче — фильтр с полосой 600 Гц. Это позволило использовать для формирования сигнала CW генератор с частотой около 800 Гц, удобной для самоконтроля (вторая гармоника этой частоты дает составляющую в спектре сигнала на выходе узла 8, которую не пропустит фильтр узла 7 с полосой 600 Гц). В узле 4 смеситель, используя сигнал ГПД, переносит сформированные на частоте 5000 кГц сигналы на рабочие частоты возбудителя, которые выделяются узлом фильтров частоты сигнала.
Коммутация трансивера при переходе с приема на передачу (и обратно) осуществляется с помощью реле КЗ. Это реле включается тумблером SA6 трансивера или контактом педали, которая может быть подключена к соединителю Х5.
Реле КЗ имеет четыре группы контактов. Группа КЗ.1 при установке SA2 в положение «расстройка» при передаче переключает управляющее напряжение на варикап ГПД от движка R2 на постоянное напряжение с вывода 3 узла 4.
Группы КЗ.2 и КЗ.З коммутируют выводы 6 и 4 узла 8 на источники напряжений — 24 или + 12 В. В узле 8 при этом формируются сигналы управления работой узлов трансивера «r» и «t». Сигнал «r» положителен при приеме и отрицателен при передаче, а сигнал «t» положителен при передаче и отрицателен при приеме. Сигналы «r» и «t включают и выключают УПЧ приемника и возбудителя в самом узле 8, через выводы 5 и 3 этого узла выдаются на узел 5 (выводы 4,7) для включения и выключения УРЧ приемника и широкополосного усилителя мощности возбудителя и на узел 9 (выводы 4,5) для аналогичного управления УЗЧ этого узла.
Контакты КЗ.4 через соединитель Х6 управляют работой усилителя мощности.
Питание трансивера осуществляется от встроенного источника с силовым трансформатором Т1, вырабатывающего напряжения +24, —24 В, а также стабилизированные +12 и +5 В.
Выпрямитель на диодах VD3, VD4 создает на конденсаторе С17 напряжение около 9 В. Это напряжение понижается стабилизатором на транзисторе VT4 и стабилитроне VD2 до напряжения +5 В, питающего цифровые устройства узла 6.
Резистор R5 гасит это напряжение до значения, необходимого для питания нитей накала люминесцентных цифровых индикаторов, входящих в состав цифровой шкалы.
Выпрямитель на диодах VD5, VD7 создает на конденсаторе С16 напряжение +24 В, а выпрямитель на диодах VD 6, VD 8 — напряжение —24 В на конденсаторе С18. Оба эти напряжения непосредственно используются для питания узлов трансивера, а напряжение +24 В, кроме того, на стабилизатор, состоящий из транзистора VT3 и стабилизатора VD1, с выхода которого снимается +12 В — основное напряжение питания всех узлов трансивера.
Данные деталей, не входящих в узлы трансивера:
катушка L1 намотана на керамическом каркасе диаметром 20 мм (провод ПЭВ-2 0,44), число витков (считая от конца, соединенного с выводом 8 узла 4) 3+9, общая длина намотки 15 мм. Эта катушка должна быть изготовлена способом, описанным для катушки L1 схемы рис. 2.12. Катушка L2 намотана на каркасе диаметром 6 мм с подстроечником от СБ-12а (провод ПЭВ-2 0,25) намотка внавал, ширина секции 6 мм, число витков около 30 и должно уточняться при подгонке частоты генератора на 5000 кГц.
Реле К1 и К2—высокочастотные типа РПВ2/7, паспорт РС4.521.953 (напряжение питания обмоток 12 В).
Реле КЗ типа РЭС-53, паспорт РФ4. 500. 410.01 (напряжение питания обмотки 24 В).
Сетевой трансформатор Т1 должен выдавать на обмотке II 2х7 В при токе 0,5 А, обмотка III — 2X12 В при токе 0,5А. Этот трансформатор может быть намотан на тороидальном магнитопроводе из стали ХВП, наружный диаметр магнитопровода 70 мм, внутренний 40 мм, высота магнитопровода 19,5 мм (три кольца высотой по 6,5 мм). Обмотка I выполнена проводом ПЭВ-2 0,33 и содержит 3000 витков. Обмотки II и III выполнены проводом ПЭВ-20,55 и содержат соответственно 2х100 и 2х300 витков.
Ламповые трансиверы и радиостанции своими руками, схемы и описания (Страница 2)
УКВ трансивер на лампе 6Н15П и транзисторах (430МГц)Рассмотрена схема трансивера для диапазона 430-440 Мгц на лампе 6Н15Пи транзисторах для работы в полевых условиях. Конструкция обладаетжесткостью и компактностью.
Единственная в конструкции лампаиспользуется в режиме передачи в качестве двухтактного генератора, а врежиме приема – в качестве двухтактного сверхрегенератора.
Колебательный контур выполнен в виде плоской линии. Перестройка контураосуществляется перемещением на холодном конце линии короткозамыкающейперемычки …
5
2
1189
Схема КВ радиостанции на 40м и 80м мощность 0,5Вт (1К1П, 1А1П, 1Б1П, 2П1П)Радиостанция состоит из приемника, передатчика и блока питания,размещенных в небольшом чемодане. Станция рассчитана на работутелеграфом на 80- и 40-метровых любительских диапазонах. Мощностьпередатчика порядка 0,5 вт. Чувствительность приемника не хуже 10 мкв.Питание станции осуществляется от гальванических элементов и батарей.
При работе на передачу анодный ток равен 47 ма, при приеме – 30 ма.Ток, потребляемый от накальной батареи, составляет при передаче 540 ма …
2
0
1087
Ламповый УКВ трансивер на 420-435 МГц (6П1П, 6Н15П)Радиостанция выполнена по трансиверной схеме.
Особенностями ее является простота схемы и конструкции, надежность в работе, экономичность и применение печатного монтажа. Чувствительность приемника не хуже 5…10 мкВ.Мощность, подводимая к анодной цепи генератора, не превышает 3…4 Вт …
2
0
991
Простой УКВ ЧМ трансивер на 144МГц (2С3А, 6Н1П, 2С14Б или 6Н3П, 6Н15П)Приемопередатчик содержит две радиолампы батарейной или сетевой серии.Если приемопередатчик с питанием от батарей, то применяют две лампы типатриод: радиолампы 2С3А и 2С14Б. Для сетевого варианта пользуютсядвойными триодами 6Н1П, 6Н3П, 6Н15П. В конструкции детали не изменяют.
Но в сетевом варианте учитывают, что катоды сетевых ламп нужнозаземлить. Накал ламп питают от шестивольтовой обмотки силовоготрансформатора. Экран, который ставят в сетевых лампах между анодами,заземляют …
4
0
1001
Одноламповый УКВ ЧМ микротрансивер на 144-146 МГц (2П2П, 1П24Б)Приведена очень простая и интересная схема однолампового УКВ трансивера счастотной модуляцией (ЧМ) на 144МГц.
В трансивере можно использоватьлампы: 2П2П, 1П24Б, 2С3А, 2С14Б, 6Н15П и другие.
Схема приемопередатчика показана на рис. 1. Это трансиверная схема, тоесть одни и те же детали применены в передатчике и приемнике.Радиостанцию можно сделать и на частоту 28-30 мгц. Пользоваться ею можнотолько там, где радиостанций в эфире …
2
0
1341
Самодельная КВ радиостанция второй категории (6А7, 6К3, 6Г2С, 6Ж4, 6П6С)Описываемая радиостанция второй категории предназначена для проведения двусторонних телеграфных связей на четырех коротковолновых любительских диапазонах: 160, 80, 40 и 20 м.
Радиостанция состоитиз приемника, передатчика, блока выпрямителей, пульта управления иавтоматического лампового ключа. Каждый блок собран в отдельном ящике.Автоматический ламповый ключ помещен внутри передатчика на отдельнойпанели …
4
2
2171
Ламповая УКВ АМ-радиостанция на 10м 28,0-29,7 Мгц (6Ж4, 6П9)Радиостанция предназначена для ведения симплексной радиотелефонной связи на 28,0-29,7 Мгц.
Мощность, отдаваемая передатчиком в антенну, 4-5 вт, чувствительность приемника не хуже 15 мкв. Для питания радиостанции используется кенотронный выпрямитель, подключенный к сети переменного тока …
4
0
2064
Простой самодельный УКВ трансивер на лампах 6Э5П и 6Н6П (27-140 МГц)Простейший двухламповый трансивер. Данный трансивер был разработан в 1998 году, когда наша зарплата не позволяла купить лишний килограмм картошки, а радиодетали – и подавно. Поэтому, в то время было мной принято решение сделать аппарат для «низовой» радиосвязи максимально простым …
5
0
1807
Самодельная ламповая радиостанция на 38-40 MHz (1Н3С, 2П1П)В № 5 «Смены» за прошлый год рассказывалось о портативной приемо-передающей ультракоротковолновой радиостанции, изобретенной молодым инженером, комсомольцем Леонидом Куприновичем.На 12-й Всесоюзной выставке творчества радиолюбителей в Ленинграде она получила всеобщее одобрение .
..
4
0
1438
Радиостанция УКВ 38-40 Мгц на лампах Г-807, 6Ж4, 6Н8С, 6Ж8, 6П3СРадиостанция состоит из сверхрегенеративного приемника 1-V-З, трехкаскадного усилителя колебаний низкой частоты, используемого модулятором при передаче, однолампового генератора высокой частоты и выпрямителя. Особенностью станции является то, что все блоки конструктивно собраны как одно целое …
1
0
1294
Самодельный QRP трансивер на диапазон 40 метров
Как ранее отмечалось, компоненты приемника прямого преобразования и CW-передатчика могут быть объединены в трансивер. Пришло время убедиться, что это действительно так. Конечно, на деле все оказалось сложнее, чем в теории. Чтобы получить трансивер, недостаточно просто поставить рядом приемник и передатчик. Но обо всем по порядку.
Примечание: Для повторения проекта не требуется какое-либо сложное оборудование. Вполне достаточно мультиметра и RTL-SDR v3.
Большинство компонентов просто работают и не требуют настройки. Если у вас еще нет радиолюбительской лицензии, это не страшно. Вы можете совершенно легально передавать все что захотите на ваш RTL-SDR по коаксиальному кабелю через аттенюатор. Главное, чтобы ничего не излучалось в эфир.
Трансивер был изготовлен методом ugly contruction, без корпуса:
Полную схему можно скачать здесь [PDF]. Все компоненты трансивера были рассмотрены в предыдущих статьях:
Коротко пересказать их не представляется возможным. Поэтому читателей, желающих понять работу всех компонентов, я вынужден направить к этими статьям. Здесь же я расскажу лишь о тонкостях, которые касаются непосредственно трансивера.
Многие из проблем, с которыми я столкнулся, были связаны с тем, что при определенных условиях в цепи возникали колебания. Отлаживать такие проблемы сложно, поскольку здравый смысл не очень помогает. Надежда остается в основном на интуицию. «Мне кажется, что вот тот проводочек может ловить наводки вон от того усилителя.
Почему бы мне не попытаться максимально его укоротить и проложить вдоль земли.» Иногда помогает хорошо знакомый программистам принцип удержания инварианта «все работает». Сначала все работает. После внесения изменений что-то перестает работать. Изменения отменяются до тех пор, пока снова все не заработает. Последнее отмененное изменение и было причиной проблемы. Процесс получается не быстрым, но в конечном счете он сходится.
Не все колебания удалось победить без вмешательства в схему. Для борьбы с ВЧ колебаниями на выходе VFO был добавлен аттенюатор на 1 дБ. На схеме это R22-R24 на странице 3. Для компенсации этого 1 дБ усилитель VFO был сделан регулируемым, см R18 на той же странице. После добавления усилителя на 5 Вт в цепи стали возникать НЧ колебания при работе на передачу. Для борьбы с ними было принято решение отключать активный телеграфный фильтр во время передачи. На схеме ищите FILTER_POW на странице 6.
Из новых компонентов на схеме появился генератор тона 1 кГц на таймере 555, смотри страницу 4.
При работе на передачу он позволяет слушать, что вы передаете. При работе на прием генератор отключен от УНЧ, однако часть тона протекает через реле K3. Сигнал отфильтровывается телеграфным фильтром и в наушниках слышен не меандр, а чистая синусоида. Это позволяет проверить телеграфный ключ или подстроиться на частоту корреспондента (zero beat).
Генератор питается от тех же KEYED_12V, что и драйвер на Q9. Это значит, что при нажатии ключа через PNP-транзистор Q8 должно протекать больше тока, чем раньше. Тока перестало хватать. Это проявилось в видео забавных звуковых эффектов, а на понимание проблемы ушло некоторое время. В итоге параллельно R30 был поставлен еще один резистор на 56 кОм. Что привело к другой проблеме — раз ток увеличился, то C33 стал быстрее заряжаться, и форма CW-сигнала пошла коту под хвост. В качестве нового значения C33 были подобраны 2.2 мкФ:
На этом масштабе не очень видно, но края сигнала закруглены, а значит он лишен кликов. Еще в схему были добавлены диоды D12 и D14.
Без них при нажатии ключа драйвер притягивал питание генератора к земле, что плохо сказывалось на работе последнего.
При выходе в эфир в ночное время было сделано удивительное открытие. Оказалось, что трансивер очень громко воспроизводит вещательные AM-радиостанции (!) даже если совсем отключить VFO. Более опытные конструкторы объяснили, что ФНЧ на входе и диодов в смесителе достаточно, чтобы трансивер превращался в детекторный приемник. Для решения проблемы ФНЧ было решено заменить на ДПФ.
Фильтр имеет вносимые потери порядка 1 дБ, которые пришлось компенсировать в усилителе, чтобы суммарно в эфир уходило 5 Вт. Замена обошлась мне в лишние 80 мА при работе на передачу. Что логично, 13.8 В × 0.08 А = 1.1 Вт. Зато, благодаря новому фильтру, выходной сигнал стал почище:
Любые побочные продукты подавлены на 49+ дБ. ФНЧ тоже работал неплохо. Но он, естественно, ничего не фильтровал ниже 7 МГц, а там было что фильтровать. Я подумал, что более чистый сигнал стоит 80 мА, поэтому не стал городить отдельные фильтры на прием и передачу.
Тем более, что для их коммутации потребуется лишнее реле, а оно стоит денег, занимает место и потребляет свои 20 мА.
Чувствительность была проверена при помощи генератора сигналов и аттенюаторов. Она оказалась -107 dBm или 1 мкВ. Для сравнения, чувствительность типичной Си-Би радиостанции составляет 0.5 мкВ или -113 dBm, а трансивера Yaesu FT-891 — 0.16 мкВ или -123 dBm. Чувствительность можно улучшить, добавив еще одну ступень усиления ВЧ, см Q7 на странице 4. В своем экземпляре я этого делать не стал. При уровне шума в моем QTH шансы принять сигнал с уровнем S4 (-103 dBm) практически нулевые. А вероятность того, что корреспондент с таким уровнем примет мои 5 Вт, еще меньше. Я лишь ограничился проверкой, что чувствительность улучшается при использовании внешнего МШУ.
На прием трансивер потребляет 100 мА. Они мало зависят от входного сигнала, громкости, и так далее. На передачу получилось ~1.1 А. Что тут скажешь, КПД оставляет желать лучшего. С другой стороны, трансивер потребляет меньше, чем Yaesu FT-891, Xiegu X5105, и даже uBITX, что тоже достижение.
Было проведено несколько тестовых радиосвязей с радиолюбителями из России и Европы. По моему опыту, на 40 метрах в телеграфе при мощности 5 Вт отвечает примерно каждый второй корреспондент. Рапорт в среднем дают 559. Хоть в трансивере и не реализовано подавление зеркального канала, обычно это не создает проблем. Человеческий мозг способен неплохо фильтровать сигналы. Пробовали общаться с кем-то в толпе народа? Принцип тот же. Даже принимая трех корреспондентов одновременно, не составляет труда сосредоточится на сигнале любого из них. Проблема возникает, только если в зеркальном канале проходит станция с существенно большим уровнем, чем у интересующей.
Действительно неудобно другое. Найдя сигнал, нужно немного отстроиться от него, чтобы убедиться, что VFO имеет правильную частоту. В случае с моим трансивером при вращении КПЕ по часовой стрелке (кстати, это вниз по частоте) частота тона корреспондента должна уменьшаться. Рядом с ручкой КПЕ была помещена наклейка «→T.
DOWN», чтобы не забыть.
Переключение RX/TX осуществляется вручную при помощи тумблера. Планировалось реализовать break-in. В простейшем виде схема состоит буквально из транзистора и конденсатора. Но поработав в эфире с ручным RX/TX, я пришел к выводу, что мне так даже больше нравится. Можно поменять ключ во включенном трансивере, и не бояться, что трансивер включится на передачу. Можно послушать, как срабатывает ключ и/или комфортная ли скорость у электронного ключа. Наконец, чуть удобнее делать zero beat.
Гарантирую, что это не самый выдающийся QRP-трансивер на свете. Но он работает, и на него удается проводить радиосвязи. Что для первого трансивера можно считать успехом. Само собой разумеется, это не окончательный результат, а лишь отправная точка для будущих экспериментов.
Дополнение: Вас также могут заинтересовать статьи Электронный телеграфный ключ на STM32F030, Самодельный SSB-трансивер на диапазон 40 метров, и далее по ссылкам.
Метки: Беспроводная связь, Любительское радио, Электроника.
Схема коротковолнового QRPP трансивера (UB5UG)
Среди радиолюбителей находится все больше приверженцев работать на QRP (мощностью до 10 Вт) и QRPP (до 1 Вт) аппаратуре. При этом идет процесс не только совершенствования методов работы в эфире, а и создания простейших по конструкции, но достаточно надежных для связи трансиверов.
Принципиальная схема
На рис. 1 приведена схема простейшего телеграфного QRPP-трансивера для работы на 10-метровом диапазоне, разработанная UB5UG.
Рис. 1. Схема простейшего телеграфного QRPP-трансивера.
Он состоит из генератора на транзисторе VT1, смесителя на диоде VD3 и усилителя ЗЧ (транзисторы VT2, VT3).
Работает трансивер так. При приеме (переключатель S1 в положении RX) амплитуда колебаний кварцевого гетеродина на катушке L1 ограничена диодами VD1, VD2 до уровня 0,3 В. Уровень выбран таким, чтобы амплитуда второй гармоники гетеродинного напряжения, выделенная контуром L3C3, была достаточной для нормальной работы смесителя.
При работе на передачу диод VD1 закрыт, диод VD2 оказывается включенным последовательно с высокоомными головными телефонами BF1 (сопротивлением около 1 кОм) и не шунтирует катушку L1.
Напряжение на катушке максимально, и трансивер генерирует максимальную мощность в антенну. Благодаря диодам VD1, VD2 частота напряжения, генерируемая каскадом на транзисторе VT1, при передаче и приеме отличается на сотни герц, в результате чего возможна связь с аналогичным трансивером (возможен слуховой прием телеграфных сигналов).
Детали и доработка
Для большего усиления к трансиверу рекомендуется добавить усилитель (рис. 2). При этом конденсатор С2 и катушку L2 следует исключить.
Рис. 2. Схема дополнительного усилителя.
Число витков катушки L2 должно относиться к числу витков катушки L3, как 1:12, L4 к L1 — как 2:11. L5 к L3 — как 1:3. Отвод у катушки L1 сделан от 1/11 части витков, у L4— от середины.
Данные катушек трансивера: L1 — 2 + 22 витка, L2 — 1 виток, L3 — 12 витков, L4 — 2×3 витка, L5 — 4 витка.
Все контуры выполнены на кольцах ЗОВЧ К7х4х2 проводом ПЭВТЛ диаметром 0,27 мм.
Литература: А.П. Семьян. 500 схем для радиолюбителей (Радиостанции и трансиверы), 2006.
Эксперт Электроникс – SunSDR
Описание
Трансивер предназначен для совместной работы с персональным компьютером и звуковой картой. Прибор открывает совершенно новые возможности для своих пользователей, так как теперь сигналы станций можно не только слышать, но и видеть на экране SDR-программы. А так же записывать сигнал из эфира и воспроизводить его в эфир обратно. Малое количество компонентов уменьшает уровень собственного шума приемного тракта.
SunSDR представляет собой приставку к персональному компьютеру, которая совместно с SDR-программой представляет собой полноценный трансивер. Прочный аллюминиевый корпус имеет токонепроводящее покрытие, предохраняющее от возможных замыканий при попадании на корпус оголенных кабелей. Устройство имеет встроенную защиту от переполюсовки питающего напряжения. В качестве звуковых разъемов применены гнезда типа “Jack” 6,3мм, которые обладают качественным электрическим контактом, что уменьшает возможность разбаллансировки квадратурных IQ каналов. Для управления трансивером используется скоростной интерфейс USB 2.0.
Рисунок 1 – Схема подключения SunSDR к персональному компьютеру
Электронная часть SunSDSR выполнена на одной двухслойной печатной плате. Это техническое решение дает прибору такие преимущества, как большая надежность, малые габариты и вес. Установка на плату программируемой интегральной схемы (ПЛИС) позволило уменьшить количество цифровых линий на печатной плате, и, следовательно, снизить уровень паразитных излучений от цифровых цепей (так как они теперь расположены внутри кристалла ПЛИС). Следует отметить низкий уровень несущей при передаче в режиме SSB (менее -55дБ), который достигнут правильным размещением компонентов преобразователя частоты и топологией передающего тракта. Диапазонные ФНЧ выполнены на катушках индуктивности с керамическим сердечником. Построение диапазонных фильтров с такой технологией позволяет значительно снизить уровень интермодуляционных искажений приемо-передающего тракта и повысить динамический диапазон прибора в реальных условиях приема.
Приемный тракт прибора имеет пять уровней усиления, переключаемых из программы ExpertSDR. В результате всего при каждом положении приемный тракт имеет разную чувствительность. В таблицах на вкладке Характеристики приведены результаты измерения с аудио картой M-AUDIO – Audiophile 192. Измерения проводились в полосе 50 Гц.
Характеристики
| Номинальная выходная мощность P.E.P, не более, Вт | 1 |
| Диапазон принимаемых частот, МГц | 1…60 |
| Коэффициент интермодуляционных искажений 3-го порядка, не хуже, дБ | 84 |
| Диапазон питающего напряжения, В | 13.5…15 |
| Габаритные размеры, мм | 170 х 165 х 55 |
| Чувствительность приемного тракта на частоте 14.200МГц: | ||
| Положение предусилителя | Чувствительность, мкВ | Чувствительность, дБм |
| Preamp High + УВЧ | 0.02 | -141 |
| Preamp High | 0.028 | -138 |
| Preamp Med | 0.1 | -127 |
| Preamp Low | 0.056 | -132 |
| Preamp Off | 0.158 | -123 |
| Чувствительность приемного тракта на частоте 28.000МГц: | ||
| Положение предусилителя | Чувствительность, мкВ | Чувствительность, дБм |
| Preamp High + УВЧ | 0.022 | -140 |
| Preamp High | 0.05 | -133 |
| Preamp Med | 0.178 | -122 |
| Preamp Low | 0.071 | -130 |
| Preamp Off | 0.199 | -121 |
Модификация
Модификация, трансивера SunSDR 15М
Разработаны две модификации прибора – SunSDR M и SunSDR 15M. Главной отличительной чертой SunSDR 15M от предыдущей версии является встроенный на плату усилитель мощности 30Вт. Усилитель построен по двухкаскадной схеме и имеет усиление порядка 40 дБ. Первый каскад выполнен на операционном усилителе OPA2674, во втором каскаде – пара транзисторов RD16HHF-101 (двухтактный каскад в классе “В”). Диапазон питающих напряжений остался прежний: 13,5 … 15 В.
Рисунок 2 – Печатная плата трансивера SunSDR 15M в сборе
Одноваттная версия получается без впаивания компонентов 30 ваттного усилителя. В качестве опорного генератора синтезатора частот штатно устанавливаются кварцевые генераторы на частоту 100 МГц, однако опционально могут быть установлены генераторы и на 200 МГц.
| Отличия новой конструкции прибора от старой | ||
| Отличительные особенности: | SunSDR | SunSDR 15M |
| Усилитель мощностью до 30Вт на борту | нет | есть |
| Работа с электретным микрофоном напрямую | нет | есть |
| Максимальный потребляемый ток в режиме “передача” | 1А | 3.8А |
| Рекомендуемый источник питания | 15В, 1.2A (EE-PS-01) | 15В, 4.0A (EE-PS-02) |
| Распайка кабелей Line-IN, MIC | перекрестная | прямая |
| Возможность питания микрофонного усилителя от разъема “MIC” | нет | есть |
| Опциональная установка 200МГц кварцевого генератора | есть | есть |
| Габариты, мм | 170x165x55 | 170x165x55 |
| Масса, г | 850 | 1500 |
Простые радиолюбительские конструкции для работы в эфире и быта
1 Валерий Марценюк Простые радиолюбительские конструкции для работы в эфире и быта Винница, 2017 год
2 Под редакцией к.т.н. Валерия Марценюка Простые радиолюбительские конструкции для работы в эфире и для быта: по страницам газеты «Радиоинформ» за год. Винница.: Радиоинформ с. ISBN Несмотря на засилье в нашей повседневной жизни современной импортной техники многие радиолюбители часто предпочитают ей конструкции из разряда «home made». Иногда это диктуется дороговизной искомых устройств, но чаще здесь преобладает желание собрать что-то своими собственными руками. Основное внимание в книге уделено схемным решениям, посвященным построению простых радиолюбительских устройств для работы в эфире. Рассмотрены практические описания и схемы бытовых устройств различной степени сложности, даны практические советы как схемного, так и конструктивного характера. В книге систематизированы наиболее интересные разработки, опубликованные различными авторами в газете «Радиоинформ» за десятилетний период (с 2002 по 2012 год). Книга предназначена для широкого круга радиолюбителей, тех, кто любит и умеет держать в руках паяльник, а также тех, кого привлекает повседневная работа в эфире. ББК 84 Укр6 ISBN Марценюк В.П. Изд. «Радиоинформ»
3 Содержание Глава 1. Узлы приемо передающих устройств 1.1. Балансный детектор на 74НС Частотный детектор ГПД из набора «Контур-80» Высокостабильный ГПД на основе ДУ Стабилизация частоты трансивера ЦАПЧ для трансивера Модем для цифровых видов связи Умножитель добротности Усилитель низкой частоты трансивера Звуковой адаптер к цифровой шкале Резонансный аттенюатор Тональник для настройки трансивера Простой телеграфный фильтр Глава 2. Усилители мощности КВ и УКВ 2.1. Широкополосный усилитель мощности 2.2. Усилитель мощности на лампах Г Усилитель мощности на ГК Усилитель мощности к «Карату» 2.5. УКВ усилитель мощности на ГИ-21Б 2.6. Усилитель мощности на 144 мгц УКВ усилитель мощности на КТ Простой составной УМ Реле времени для УМ Эквивалент нагрузки в масле Об изготовлении анодного дросселя О работе УМ на параллельных лампах Об устранении помех ТВ от УМ.. Глава 3. БП для радиолюбителей и не только 3.1. Импульсный блок питания для УМ 3.2. Переделка компьютерного БП 3.3. Блок питания для радиолюбителей..
4 3.4. Блок питания для УВ3ДИ Модернизация блока питания для Р Простой стабилизатор 14 вольт 25 ампер 3.7. Трехфазный источник питания Гц.. Глава 4. КВ трансиверы для начинающих 4.1. Народный трансивер от UR5NKA. 4.2 Трансивер для школьной коллективки Трансивер на базе «Карат-2Н» Трансивер для «нищих» HAMs Телеграфный QRP трансивер 4.6. Телеграфный микротрансивер Минитрансивер «Рута» Глава 5. Модернизация и ремонт трансиверов 5.1. Модернизируем UW3DI Дорабатываем трансивер UA1FA Повышаем избирательность трансиверов Радиоприемник «Волна-К» – трансивер.. Глава 6. Простые приемники наблюдателя 6.1. Простой радиоприемник наблюдателя 6.2. Радиоприемник «Беседа» 6.3. Радиоприемник «Скиф».. Глава 7. Устройства электроники для быта 7.1. Счетчик избирателей Стеклоочиститель с регулируемой паузой 7.3. Прибор для проверки инжекторов Доработка микроволновки 7.5. Имитатор аккумулятора Стабилизатор напряжения для мобилки 7.7. Высококачественный УЗЧ Простые зарядные устройства.
5 Глава 8. Элементы измерительной техники 8.1. Генератор качающейся частоты 8.2. ВЧ детектор Микромаяк на 144 мгц Измерение емкости вольтметром Измерение КСВ на слух 8.6. Прибор для проверки радиоламп Простой индикатор напряженности поля Радиолюбителю о пробниках Поиск КЗ или обрыва в кабеле Глава 9. Из теории и практики радиотехники 9.1. Радиолюбителю о поверхностном эффекте Радиолюбителю об интерференции волн Радиолюбителю о колебательном контуре Глава 10. О радиолюбительских технологиях Фотошаблоны и трафареты своими руками Способ изготовления печатных плат Ремонт и модернизация паяльной станции Пайка без окалины.
6 Глава 1. Узлы приемо-передающих устройств 1.1. Балансный детектор на 74НС4053N Автор В.Меденций, UX1DZ Балансный детектор выполнен на микросхеме 74HC4053N фирмы Philips. Подав на вход смесителя от генератора сигнал небольшого уровня, балансируют схему потенциометром 47К по максимуму сигнала на выводе 5 микросхемы BA3308 в блоке УНЧ, подключив к нему тестер. На выводе 10 микросхемы должен быть сигнал правильной синусоидальной формы амплитудой вольта. Следует отметить, что балансировка детектора здесь очень острая. Схема опробована на частоте 500 KHz. Предполагается, что при других значениях ПЧ она будет вести себя так же. Рис.1.1. Балансный детектор на 74НС4053 микросхеме
7 Кварцевые опорные генераторы реализованы по схеме рис.1.2 на полевых транзисторах КП302 по схеме с обратной связью. Обратная связь выполнена в виде кварцевого резонатора включенного между затвором и истоком транзистора. Генерируемый сигнал с частотой кварца выделяется в цепи истока специальным перестраиваемым контуром и подается через емкость связи 56 пф на базу развязывающего усилителя амплитуды, выполненного на транзисторе КТ312. Амплитуда сигнала генератора выделяется на коллекторной нагрузке в виде колебательного контура. В качестве катушек колебательных контуров можно использовать контура от старых вещательных приемников. При отсутствии катушки связи ее можно намотать самому на имеющуюся катушку в виде 20 витков проводом 0,1 мм. При необходимости изменения уровня выходного напряжения можно подобрать значение эмитерного сопротивления 1 ком. Рис.1.2 Кварцевый опорный генератор балансного смесителя
8 В тракте ПЧ автор применил два ЭМФ на 3В и 0.6С, поэтому им были изготовлены два генератора на 500 и кгц, которые подключаются к смесителю через реле по приведенной ниже схеме рис 1.3. Рис.1.3. Схема включения кварцевых генераторов При приеме SSB работает только генератор 500 KHz. При включении CW поступает питание и на другой генератор, а выход 500 KHz на смеситель заземляется. Если этого не сделать, то в динамике прослушивается разностный тон 600 Hz. Опубликовано в 18 за 2008 год Частотный детектор Автор В.Мельничук, UR5YW Для демодуляции частотно-модулированных (далее ЧМ) сигналов традиционно используют дробовый детектор и детектор отношений [1]. Недостатком указанных детекторов есть низкий коэффициент передачи за напряжением и сложность настройки. Более надежным и простым в налаживании есть фазовый ЧМ детектор на однозатворном полевом транзисторе, описанный в [2], [3]. Схема работает в пассивном режиме. Она также как и традиционные ЧМ детекторы имеет низкий коэффициент передачи по напряжению. Лучшие характеристики имеет двухзатворный полевой транзистор.
9 Предлагается схема фазового ЧМ детектора на двухзатворном полевом транзисторе в активном режиме (рис. 1.4). Рис.1.4. Частотный детектор ЧМ сигнал подводится ко второму затвору, а опорный сигнал, который наводится в колебательном контуре С3L1 через конденсатор С2 подводится к первому затвору транзистора. При изменении знака девиации частоты входного сигнала относительно резонансной частоты fo опорной резонансной цепи С3L1 изменяется соотношение фаз опорного и входного сигнала. Это приводит к появлению на выходе детектора усиленного НЧ сигнала. На графике (рис. 1.5) показано амплитудночастотные характеристики собранного ЧМ детектора при использовании в качестве опорной резонансной цепи колебательного контура С3L1 (кривая 1, fo=10,7 МГц) и кварцевого резонатора Z1 типа РК-169 отечественного производства от переносных УКВ радиостанций (кривая 2, fo=10,7 МГц). Как видно из графика использование кварцевого резонатора позволяет получить большую
10 крутизну функции преобразования ЧМ детектора на высоких частотах. Такой детектор можно применить в средствах связи при малых девиациях сигналах (5 15 кгц). При подаче на вход детектора с LС контуром ЧМ сигнала напряжением 100 мв с девиацией 60 кгц на выходе получен низкочастотный сигнал напряжением 175 мв. Рис Амплитудно-частотная характеристика ЧД На базе ЧМ детектора был собран экспериментальный УКВ ЧМ приемник без использования усилителя промежуточной частоты (рис. 3). Рис Схема включения частотного детектора
11 Во входной части использован УКВ блок типа УКВ-2-1С от магнитолы «VEF-260», что позволило принимать сигналы в диапазоне МГц. Принципиальные схемы УКВ блока и УНЧ не приводятся для упрощения схемы приемника. В качестве опорного контура С3L1 на 10,7 МГц использован контур (С21L4 нумерация производителя) полосового УКВ фильтра от блока ВЧ-ПЧ той же магнитолы. Приемник принимает все местные УКВ ЧМ радиостанции в условиях города на антенну длиной 100 см. Использованная литература: 1. Радиоприемные устройства: учебник для вузов, Н.Н. Гуга, А.И. Фалько, Н.И. Чистяков. М.: Радио и связь, с. 2. В.В. Поляков. ЧМ детектор на полевом транзисторе, Радио. 1978, 6 3. Патент Франции от Опубликовано в 19 за 2011 год ГПД из набора «Контур-80» Автор В.Меденций, UX1DZ Основой для изготовления генератора плавного диапазона (ГПД) была одноименная платка из набора для изготовления трансивера “Контур-80”. Схема ГПД приведена на рис.1.7. В отличие от родной схемы эмитерный повторитель дополнен каскадом на транзисторе 2Т6551С, что позволило уменьшить связь с генератором до 6пф и ввести последовательный резистор 10К. Указанный транзистор может быть заменен на транзисторы типа КТ603, КТ608 или аналогичные. Амплитудное значение сигнала на выходе 2.3 вольта от 5363 до 5263 Khz (при кварцевом фильтре 8863 кгц в тракте ПЧ). Резистор перестройки частоты с линейной зависимостью изменения сопротивления от угла поворота. Для удобства перестройки диапазон разделен на две части по 50 Khz. Такая настройка приемника не является
12 оригинальной, но хорошо себя зарекомендовала. После установки центральной частоты, потенциометр справа заменен на резистивный делитель ( К). Рис.1.7. Генератор плавного диапазона Конструктивно ГПД находится в экранированной коробке обложенной пенопластом. За первые несколько часов от включения частота очень медленно меняется приблизительно на 200 Гц. После трех часов работы частота не меняется, особенно тогда, когда система работает на неизменную нагрузку. Например, работа на нагрузку, которой является первый смеситель без переключения при изменении режима RX на TX. Опубликовано в 9 за 2010 год.
13 1.4. Стабильный ГПД на основе ДУ Автор Л.Романовский, US4LD Используя схему дифференциального усилителя постоянного тока (смотри рис.1.8) можно построить несложную схему очень высокостабильного генератора плавного диапазона для радиолюбительского трансивера. При этом высокая стабильность обеспечивается за счет использования кварцевого резонатора, частота резонанса которого изменяется с помощью варикапа КВ119А. Рис. Рис.1.8. Стабильный ГПД на ДУ При использовании кварцевого резонатора на частоту 9 мгц, полоса перестройки при изменении уровня управляющего напряжения в пределах плюс/минус 1,5 вольта составляет 900 кгц (около 10% от средней частоты). Такой диапазон изменения частоты ГПД вполне достаточен для перекрытия любого из КВ диапазонов (конечно, за исключением 10 метрового). Нестабильность частоты ГПД при этом составляет 1,5х10-7. Опубликовано в 21 за 2011 год
14 1.5. Стабилизация частоты трансивера В.Ковриженко,ur5eqf При работе цифровыми видами связи предъявляются высокие требования с стабильности рабочей частоты трансивера. Применяемый трансивер «ЭФИР-М» (потомок UW3DI) в малой степени отвечает приведенным выше требованиям. Автор решил эту проблему применением устройства автоподстройки частоты гетеродина. Результаты превзошли все ожидания. По истечении 15 минут после включения трансивера уход рабочей частоты составил + 4 герца за час работы!!! В системе автоподстройки частоты, приведенной выше, расстояние между стабильными точками изменяется от 19,7 Гц до 21,9 Гц, при изменении частоты ГПД от 5,5 до 6,0 МГц, чего вполне достаточно для работы всеми видами модуляции. Рис.1.9. Схема автоподстройки частоты гетеродина
15 Данная схема не требует настройки, при исправных деталях начинает работать сразу же после включения. Вся стабильность работы схемы определяется работой микросхемы CXO (кварцевый генератор). По истечении минут после включения микросхема входит в стабильный режим работы! Более подробно с работой системы автоподстройки частоты можно ознакомиться на сайтах: Опубликовано в 1 за 2007 год ЦАПЧ для трансивера Автор Л.Вербицкий, UR5LAK Схема цифровой автоподстройки частоты используется для совместной работы с ГПД трансивера или радиоприемника с первым плавным гетеродином и любым значением ПЧ и цифровой шкалы-частотомера по схеме В.Криницкого (RA9CJL) [1] или аналогичной ЦШ, например, от трансиверов «CONTEST», «LARGO-91», «DM-2002» или более современной. Данная схема ЦАПЧ уже на протяжении более 10 лет используется в работе, как при проведении обычных связей, так и при проведении цифровых видов связи в частности BPSK31, когда без нее не обойтись. Несмотря на довольно простую схему ЦАПЧ, она работает неплохо. Полученная стабильность частоты ГПД +/- 5 Гц/ час. В реальных условиях работы трансивера любительской радиостанции при нормальной комнатной температуре и присутствии в трансивере источников выделения тепла, способных заметно изменить температуру кварцевого резонатора ЦШ (в нашем случае 1000 кгц) относительный уход частоты кварцевого генератора не превышает 10*10-6. Полезно применить пассивное термостатирование кварцевого резонатора. Получение хорошей работы ЦАПЧ возможно только при наличии ГПД с достаточно высокими характеристиками. Необходимо учитывать, что данный
16 метод компенсирует только медленное изменение частоты. Для обеспечения высокой стабильности частоты гетеродина при работе цифровыми видами связи применена цифро-аналоговая подстройка частоты. ГПД выполнен по схеме трансивера «УРАЛ-84», который имеет хорошую стабильность, а цифровая шкала выполнена по схеме [1], имеет дискретность частоты 100 Гц. В схеме использована медленная автоподстройка ГПД по последней цифре цифровой шкалы. Интересный способ решения предложил Рубцов В.(UN7BV) г.астана, Казахстан в работе [2], только шаг настройки 200Гц для цифровых видов связи великоват, а вот предложенная схема имеет шаг настройки 50 Гц, чего на практике вполне достаточно при работе цифровыми видами связи. Принципиальная схема узла цифровой АПЧ в режиме стабилизации показана на рис Рис Схема ЦАПЧ для трансивера
17 На вход преобразователя уровня (вывод 5) микросхемы DA1 (используется только два из шести элементов микросхемы) подается сигнал с первого выхода счетчика младшего разряда ЦШ (вывод 14 микросхемы DD9). На вход ПУ вывод 3 м/с-ма DA1 подается сигнал с вывода 10 микросхемы DD8. Нумерация выводов микросхем ЦШ дана согласно материалу, опубликованному в работе [1]. С коллектора транзистора VT1 через интегрирующую цепь с большой постоянной времени R3, C5 отфильтрованное напряжение подается на управляющий варикап VD3 стабилизируемого ГПД. Напряжение на выходе схемы ЦАПЧ изменяется, подстраивая управляемый генератор через варикап VD3. Повторяемость схемы ЦАПЧ очень высока. Практически этот узел не требует наладки, если примененные компоненты заведомо проверенные и исправные. Схема в наладке не нуждается и при правильном монтаже работает сразу же при первом включении. Проверяем работоспособность стабилизаторов +9В VD2 Д818В и +5В микросхема КРЕН5А и наличие напряжений на их входах и выходах. Конденсатор С5 следует применить танталовый или полупроводниковый оксидный, серии К53. Номинал конденсатора 470мкФ на напряжение 15В. Необходимо убедится, что блок ЦАПЧ потребляет ток 25мА по цепи +15В, 10мА по цепи +9В, 7мА по цепи +5В. Светодиод VD1 сигнализирует о нормальной работе схемы ЦАПЧ. Переключатель SA1 включает ЦАПЧ, а SA2 переключает сдвиг сетки удержания на 50Гц. Схема выполнена на монтажной двухсторонней печатной плате для моделирования схем короткими проводниками МГТФ, подключается через разьем Х1 и расположена рядом с цифровой шкалой. Схема ЦАПЧ питается от стабилизаторов +9В и +5В, расположенных на этой же плате. Реле К1 РЭС49 паспорт РС
18 Для работы SSB и CW система ЦАПЧ может и не применяться, а включать ее следует только для цифровых видов связи. Литература 1. Криницкий В. Цифровая шкала- частотомер: «Лучшие конструкции 31-й и 32-й выставок творчества радиолюбителей».- М.ДОСААФ,1989,С Рубцов В. Цифровая АПЧ для трансивера. – Радио, 2003, 2, С.69. Опубликовано в 14 за 2005 год 1.7. Модем для цифровых видов связи В.Мельничук, UR5YCW Цель данной статьи состоит в желании автора поделиться опытом изготовления модема для цифровых видов связи под трансивер ICOM IC-728. Есть конечно схемы попроще, но хотелось прежде всего гальванически развязать ПК и трансивер. Управление прием-передача организован через СОМ-порт (с USB пока не срослось). Рис Модем для цифровых видов связи
19 Схема (Рис. 1.11) проста и не требует особых пояснений. Питание для схемы управления прием-передача поступает с трансивера (контакт 7 разъема АСС (1)). Монтаж печатно-навесной, красоты мало, зато работает. На сборку ушло пару часов. Звуковые трансформаторы с коэффициентом трансформации 1:3 (можно и с другим) от аппаратуры связи, намотаны на кольцевых магнитопроводах. Реле РЭС-82 (можно любое другое) взято только из-за низкого (5-7В) напряжения срабатывания. Легким движение надфиля переделан штекер под разъем АСС (1) трансивера IC-728. У меня модем подключен к ПК и трансиверу постоянно. При работе цифровыми видами связи не забудьте выключить компрессор. С момента ввода в эксплуатацию модема до написания статьи проведено более 150 связей (в эфире работаю только по выходным) цифровыми видами BPSK31, RTTY, SSTV. Если в SSB могут ответить за 3-5 раза, то здесь, как правило, с первого. Помнится только 3 случая, что мне не ответили. Опубликовано в 19 за 2010 год Умножитель добротности А.Демяненко, US0QG Умножитель добротности входного контура приемника на диапазон 80 метров выполнен на транзисторе Т1 типа КТ315. Он представляет собой недовозбужденный LC генератор электрических колебаний, у которого уровень положительной обратной связи регулируется резистором R1. Режим работы умножителя добротности устанавливают на начало возникновения генерации. При этом добротность контура L1С2 резко возрастает. А поскольку этот контур через конденсатор С1 связан с входным контуром приемника, то его избирательность и уровень сигнала тоже резко возрастают. Катушки L1 и L2 намотаны на каркасе диаметром 8
20 мм с феритовим сердечником. Катушка L1 имеет 40 витков провода ПЕЛ 0,25 с отводом от середины. Катушка L2 имеет 5 витков того же провода намотанных сверх L1 ближе к заземленной стороне. Конденсатор С1 используется с воздушным диэлектриком. Рис Схема умножителя добротности Для налаживания сопротивлением резистора R1 переводим схему в режим генерации. Если генерация отсутствующая, то нужно изменить концы подключения катушки L2. С помощью феритового сердечника и путем подбора количества витков катушки L1 устанавливаем перекрытие генератора в диапазоне 3,5-3.7 мгц. В дальнейшем изменением сопротивления резистора К1 устанавливаем режим работы множителя добротности на пороге генерации Для плавности підлаштування последовательно с К1 можно установить дополнительный резистор с номиналом сопротивления 1 ком. Подбором с1 устанавливаем максимальную чувствительность приемника. Опубликовано в 9 за 2012 ч.
21 1.9. Усилитель низкой частоты трансивера Автор В.Меденций, UX1DZ Схема усилителя построена на основе микросхемы УНЧ типа К174УН4 и приведена ниже на рис.1. В этой схеме сигнал на вход фильтра Д3.4 подается через трансформатор ТОТ-4 входящий в состав балансного детектора. Потенциометром 2.2К можно отрегулировать уровень начала срабатывания системы АРУ микросхемы BA3308. С выхода предварительного каскада усиленный сигнал подается сначала на подстроечный потенциометр 22К, которым выбирается необходимый уровень для комфортного пользования регулятором Громкость (10К). Далее сигнал через ФНЧ на КТ312Б приходит на оконечный УНЧ на К174УН4 выход которого может быть нагружен на динамик или головные телефоны. Теперь подробнее и по порядку. Д3.4 работает исключительно хорошо. При желании его можно изготовить самому. При замкнутых контактах реле полоса фильтра сужается от 3.4 KHz до приблизительно 1 KHz и может с успехом использоваться при приеме CW или при наличии помех от близко расположенных по частоте станций в режиме SSB. О микросхеме BA3308 есть много информации, однако, замечу одно интересное обстоятельство относительно срабатывания системы АРУ. Цепочка 0.1мкФ+100К сильно выделяет сигналы на центральной частоте и не дает бить по ушам переднему фронту мощного сигнала. Последовательная цепочка 10К мкф более длительное время поддерживает напряжение, но вместе с тем достаточно быстро разряжается для восстановления первоначального состояния. Этот вариант автор подобрал для себя. Он не обязательно должен быть приемлем для других. Оставив без изменений первую цепочку, другой последовательной можно в очень широких пределах менять временные параметры. Изменяя R до 100К и C до 22 мкф, плюс можно ограничивать
22 напряжение заряда включив диод(ы) германиевые или кремниевые параллельно C исходя из факта, что напряжение на 5 выводе изменяется от 0 до 0.9 В. Рис Схема усилителя низкой частоты трансивера Без ФНЧ общая характеристика тракта имела плавно спадающую характеристику. С ним же характеристика приобрела очень ровный вид от 400 до 3100 Hz с небольшим подъемом в области Hz. УНЧ нагружен на динамик фильтр речевого сигнала фирмы Motorola ZQ Опубликовано в 19 за 2008 год.
23 1.10. Звуковой адаптер к цифровой шкале В.Абрамов, UX5PS Звуковой адаптер предназначен для работы совместно с цифровой шкалой “макеевской” в составе трансивера радиолюбителя. Звуковой адаптер позволяет представить оператору показания цифровой шкалы в голосовом виде на русском или английском языках. Технические характеристики: напряжение питания – 5 В; потребляемый ток – не более 20 ма; амплитуда звукового сигнала на нагрузке 100 Ом не менее 2 В. Подключение звукового адаптера к цифровой шкале производится по схеме рис Рис Звуковой адаптер к цифровой шкале
24 Нумерация контактов 11, 12, 13 и 14 на шкале и адаптере, которые соединяются между собой, совпадают. Конструктивно адаптер крепится над платой индикации шкалы слева. Крепёжные отверстия и контактные площадки совпадут. В лицевой панели трансивера сверлятся отверстия для толкателя кнопки и регулятора громкости. Звуковой сигнал с контакта 2 адаптера подаётся в НЧ-тракт трансивера, с согласованием его по амплитуде регулятором громкости. Возможен вариант подключения отдельного звукового элемента к контактам 1 и 2 звукового адаптера. Если включить адаптер и шкалу при отжатой кнопке «К» (сигнализируется одиночным сигналом “пик”), озвучивание будет на русском языке. При включении с нажатой кнопкой «К» (сигнализируется двойным “пик-пик”) – на английском языке. Пример показания цифровой шкалы: При смене диапазона или при изменении старших двух цифр (десятки и единицы мгц), звуковой адаптер автоматически продиктует первые пять цифр, в нашем случае Точку адаптер выделяет сигналом “пик”. После кратковременного нажатия кнопки «К» (нажатие сигнализируется одиночным “пик”), адаптер озвучит цифры 567. После нажатия и удержания кнопки до двойного “пик-пик” – озвучит Во время озвучивания кратковременное нажатие кнопки (звуковым сигналом “пик” не сопровождается), удлинит любой из приведенных примеров озвучивания на последнюю цифру (сотни кгц), выделив её сигналом “пик”. Опубликовано в 20 за 2006 год Резонансный аттенюатор А.І.Демяненко, US0QG Резонансный аттенюатор (смотри рис.1.15) работает за счет поглощения ВЧ энергии параллельным резонансным контуром. Меняя емкость конденсатора С1
25 мы достигаем резонанса контура С1-L1, вследствие чего резко падает громкость приема, уменьшается шум, эфир становится прозрачным”, появляется возможность вырезать спектры соседних радиостанций. Рис Резонансный аттенюатор Для диапазонов метров катушки L1 и L2 наматываются на каркасах диаметром 8 мм от ПЧ старых телевизоров. Катушка L1 имеет 35 витков намотанных виток к витку проводом ПЕВ-0,25, а катушка L2 имеет витков провода ПЕЛШО 0,15 намотанных сверх L2. Чем меньшее количество витков будет иметь катушка L1, тем острее будет резонанс и меньшее влияние соседних станций. Конденсатор С1 желательно взять малогабаритным с воздушным диэлектриком. На ось конденсатора устанавливают шкалу. Аттенюатор экранируют. Настраивают аттенюатор, начиная с диапазона 80 метров. Настроив приемник на любительскую радиостанцию средней громкости, устанавливают значение С1 близким к максимальной емкости. Поочередно подстраивая резонанс ферритовым сердечником катушек и емкостью, добиваемся резкого уменьшения уровня громкости сигнала. На шкале делаем отметку – 80 метров. На диапазоне 40 метров значение емкости будет приблизительно в среднем положении, а на
26 диапазоне 20 метров – минимальное значения. Снова делаем отметки на шкале (можно указать зоны настройки). Опубликовано в 1 за 2010 год Простой тональник для трансивера П.Мельник, UR8EF Многие радиолюбителей не имеют в своих трансиверах элементарного генератора НЧ для налаживания трансивера на передачу. Не говоря уже о генераторах с качеством, достаточным для работы телеграфом. А, поэтому, настраивая трансивер часто “мычат, свистят и дуют” в эфир, тем самым создавая соответствующее настроение всем коллегам по диапазону. Использование простого тонального генератора полностью не решает проблему качественного налаживания трансивера на передачу, однако значительно уменьшает влияние на других радиолюбителей. Тем более, что постоянная амплитуда исходного напряжения генератора ускоряет процесс налаживания. Рис простой тональник для трансивера
27 Автором предлагается очень простая схема генератора на двух микросхемах типа К153ЛА3 и КР142ЕН5А. Генератор подсоединяется ко входу микрофонного усилителя трансивера через резистор R3, что позволяет путем его подбора регулировать уровень сигнала. Этот же генератор можно использовать, как простой генератор шума при проверке входных цепей и каскадов трансивера в диапазоне до 35 мгц. Также возможное использование этого генератора для изучения азбуки Морзе. Частота генерации находится около 1 кгц. Опубликовано в 21 за 2006 год Простой телеграфный фильтр Марценюк В.П., UT8NV Радиолюбители, которые работают в эфире азбукой Морзе, знают насколько тяжело устанавливать связи с дальними корреспондентами, если рядом барабанит мощный “ham”. И в этом случае нужно иметь хотя бы простой полосовой фильтр со средней частотой 1 кгц и полосой АЧХ (на уровне 0.7, что отвечает минус 3 db) Гц. Такой фильтр можно довольно просто построить, используя обычный резистивный двойной Т-мост (см. рис.1.17). Рис Резистивный двойной Т- Мост
28 Этот RC фильтр является режекторным со средней частотой, которая определяется по формуле: F= 1/6.28RC. Предлагаемый CW фильтр построен с использованием двойного Т-моста. Его схема приведена на рис Рис Телеграфный фильтр Этот фильтр содержит два каскада усиления на транзисторах КТ603А, каждый из которых охвачен отрицательной обратной связью с помощью отдельного Т- моста. На частоте режекции моста коэффициент усиления каскада приближается к максимальному. На других частотах он уменьшается пропорционально АЧХ Т-мостов. Налаживание АЧХ фильтра осуществляется с помощью сменных резисторов, каждый из которых настраивает свой Т-мост на среднюю частоту. Опубликовано в 5,6 за 2004 год.
Универсальная панорамная SDR-приставка для КВ трансивера
Сегодня, наверное, уже нет радиолюбителя, не знающего, хотя бы в общих чертах, что такое SDR (Software-Defined Radio). На эту тему написано уже много, и в рамках этой статьи нет необходимости подробно рассказывать, что это такое и как это работает. Будем считать, что некоторое представление и некоторый опыт в данной области у читателя имеются.
Такая сравнительно новая технология обработки сигнала всё сильнее проникает в нашу радиолюбительскую жизнь, и в эфире уже работают много радиостанций с использованием SDR-тран-сиверов. Некоторые радиолюбители слушают эфир и визуально наблюдают обстановку на SDR-приёмниках, но свой сигнал передают в эфир по-прежнему с помощью обычного “классического” трансивера. Ведь помимо отличного качества приёма сигнала радиолюбителей в технике SDR привлекает наличие красивой и информативной панорамы эфира на экране компьютера. А вот работа на передачу с обычного трансивера предполагает и свои преимущества. Например, большинство импортных трансиверов, как правило, имеют на выходе “стандартные” 100 Вт, а многие модели ещё и встроенный автоматический тюнер. Большинство же предлагаемых для покупки или повторения SDR-трансиверов обеспечивают небольшую выходную мощность передатчика (не более 20 Вт) и не имеют встроенного антенного тюнера. Следовательно, в дальнейшем придётся позаботиться ещё и о дополнительном линейном усилителе мощности, и о выходных ФНЧ. В целом SDR-транси-вер может обойтись совсем не дёшево.
Для многих любителей существует ещё и некоторый психологический барьер – виртуальный. Трансивер на экране компьютера не всех устраивает, и человек предпочитает иметь на столе не невзрачную коробку с парой свето-диодов и разъёмов, а реальный трансивер с красивыми кнопками и ручками, которые можно потрогать и покрутить. Иметь и то и другое также могут далеко не все желающие, и при выборе большинство предпочитают всё-таки “классику”. Так что же делать в случае, если имеется неплохой обычный трансивер, денег на приобретение отдельного SDR-трансивера нет, а пользоваться “благами” SDR и модно, и хочется?
Существуют два основных пути со своими достоинствами и недостатками. Рассмотрим их отдельно.
Путь первый – приобрести или изготовить отдельный полноценный SDR-приёмник, а на передачу работать по старинке, с обычного трансивера. В этом случае необходимо позаботиться как минимум о двух вещах – коммутации антенны, которая должна подключаться к SDR-приёмнику в режиме приёма и к выходу трансивера при передаче, и о синхронизации частоты настройки и режимов работы трансивера и отдельного SDR-приёмника. Если вмешательство в трансивер не планируется и не приемлемо для его владельца, то это очень удобный вариант реализации SDR-приёма. Правда, не самый дешёвый и простой.
Как удачный пример, можно привести приёмник “Hanter” (цена около 200 долл. США), имеющий встроенный блок коммутации антенны. Схема этого приёмника доступна на сайте производителя [1]. Там можно почерпнуть для себя многие интересные схемотехнические решения (блок коммутации в частности) в случае, если вы имеете желание сделать подобную систему SDR-приёма самостоятельно.
Что касается синхронизации настройки SDR-приёмника и трансивера, то не всё так просто при самостоятельном изготовлении. Приёмник должен уметь обмениваться информацией о частоте и режимах работы с SDR-про-граммой, которая, в свою очередь, также должна уметь общаться с другими программами. И выбор тут, в принципе, невелик. В основном для управления приёмником все используют USB-интерфейс компьютера и пользуются синтезатором частоты на основе микросхемы Si570 (по причине доступности программного обеспечения для микроконтроллера управления синтезатором и приёмником). Этот синтезатор применяется во многих SDR-приёмниках и трансиверах серии “SoftRock”, а также его можно приобрести как отдельное от приёмника устройство [2].
Информации по изготовлению, а также о возможностях приобретения различных SDR-наборов в Интернете очень много, и при желании не составит никакого труда найти её в любой поисковой системе. Достаточно ввести ключевые слова “sdr softrock” или подобные. Для примера, можно начать обзор с очень информативного и интересного сайта RV3APM [3]. Как раз на одной из страниц этого сайта [4] вкратце рассказывается о синхронизации отдельного приёмника и трансивера.
Второй путь реализации SDR-при-ёма – подключение простейшего SDR-приёмника (панорамной приставки) на одну фиксированную частоту к тракту ПЧ трансивера. Этот способ подробно описан на сайте WU2X – автора специальной программы POWERSDR/IF STAGE [5]. В качестве примера там же приводится описание подключения такого SDR-приёмника к выходу ПЧ трансивера TS-940S.
Единственный недостаток такой схемы подключения в том, что не каждый трансивер имеет буферизированный выход ПЧ, да ещё и широкополосный, т. е. отведённый от тракта приёма до фильтра основной селекции. И если такого выхода ПЧ нет, его придётся делать самому или же отказаться от этого способа и вернуться к первому – отдельному приёмнику. Если же вы достаточно квалифицированный радиолюбитель, то без труда сможете найти на схеме своего трансивера первый смеситель приёмника и подключить к нему буферный каскад, с выхода которого можно вывести сигнал ПЧ приёмника на заднюю панель трансивера. Для примера, на рис. 1 приведён фрагмент схемы трансивера IC-735 с встроенным буферным усилителем.
Рис. 1
Итак, предположим, что выход ПЧ у нас есть. Теперь необходимо выбрать приёмник. На этом этапе также произойдёт некоторое разделение вариантов, в зависимости от частоты ПЧ трансивера.
Если частота ПЧ “низкая” – меньше 40 МГц, да ещё и “круглая”, например, 9 МГц, то вам повезло. Самый простой вариант – купить, например, здесь [6], недорогой (21 долл. США) набор одно-диапазонного SDR-приёмника “Softrock 6.2” или подобный, рассчитанный на приём диапазона 40 или 30 метров, и кварцевый резонатор на 12 МГц. Схема гетеродина приёмника позволяет возбудить этот резонатор на третьей гармонике, т. е. на частоте 36 МГц. Атак как сигнал гетеродина в приёмнике делится на четыре перед подачей на смеситель, то получим частоту SDR-приёма около 9 МГц. Это самый дешёвый и, можно сказать, идеальный вариант.
Но можно собрать подобный приёмник с фиксированной ПЧ и самостоятельно. В сети Интернет предложено немало вариантов простых приёмников на различных комплектующих. И здесь нельзя не упомянуть известного и уважаемого радиолюбителя Таsа (YU1LM), который разработал и опубликовал множество разновидностей SDR-при-ёмников и трансиверов. Очень полезно посетить его сайт [7], где можно найти схемы и подробные описания работы его конструкций, рисунки печатных плат (правда, всё это на английском языке).
Всё хорошо и понятно, если есть в наличии кварцевый резонатор на необходимую частоту. А если его нет? Что делать? Выбор невелик. Или отказаться от этой затеи, или сделать синтезатор частоты, о котором пойдёт речь чуть ниже.
Теперь рассмотрим самый сложный (и, к сожалению, самый распространённый) вариант – трансивер с “высокой” ПЧ и, соответственно, преобразованием “вверх”. По этой структуре выполнено подавляющее большинство фирменных трансиверов, но далеко не все цифровые микросхемы, обычно применяемые в SDR-приёмниках, способны работать на частотах порядка 80 МГц. Также необходимо иметь кварцевый резонатор на нужную частоту. Есть и другие сложности.
В этом случае авторы некоторых конструкций применяют двойное преобразование частоты. Сигнал первой ПЧ трансивера (45…80 МГц в большинстве случаев) переносится на вторую ПЧ, на частоту, на которой способен работать SDR-приёмник. Это не самый лучший путь, так как двойное преобразование снижает достижимые динамические параметры приёмника и может создать дополнительные внутренние помехи приёму при неудачном выборе частот преобразования.
К динамическому диапазону панорамной приставки нужно относиться серьёзно, даже если вы продолжаете вести приём на трансивере, а на панораму просто смотрите. Любые перегрузки, как первого смесителя трансивера, так и смесителя SDR-приёмника, а также входа звуковой карты компьютера, приведут к появлению на картине панорамы ложных, несуществующих реально сигналов. Любые продукты ограничения по амплитуде и интермодуляционные составляющие будут прекрасно видны на панораме.
Поэтому нужно хорошо согласовывать весь тракт SDR-приёма по уровням сигналов. Не допускать перегрузок. Простой критерий – на самом “тихом” диапазоне шумовая дорожка панорамы должна лишь немного приподниматься вверх при подключении антенны к трансиверу, т. е. необходим небольшой запас по чувствительности, но не более. Не следует допускать ситуаций, когда шум эфира при подключении антенны поднимает шумовую дорожку панорамы на полэкрана, т. е. на десятки децибелл. Вы просто потеряете сигнал в шумах, ограничив при этом динамический диапазон всей системы. Пользуйтесь аттенюаторами трансивера или отдельным аттенюатором на входе панорамной приставки.
Также не пренебрегайте хорошим полосовым фильтром на частоту принимаемой ПЧ на входе вашего SDR-при-ёмника. На выходе первого смесителя трансивера присутствует широкий спектр всевозможных комбинационных частот, а SDR-приёмник имеет и побочные каналы приёма (на гармониках гетеродина, например), и возможна ситуация появления помех приёму по этой причине. И если в обычном трансивере мы слышим помехи, только когда они попадают в полосу пропускания фильтра основной селекции, то при SDR-приёме мы видим на панораме всё. Это общие рекомендации. Далее перейдём к рассмотрению предлагаемой для повторения панорамной приставки, схема которой показана на рис. 2.
Рис.’SoftRock 6.2″. Этот вариант имеет отличные динамические параметры и очень хорошее соотношение простота/цена/качество.
Основное отличие от оригинального “SoftRock” – это применение вместо кварцевого генератора синтезатора частоты на микросхеме Si570 CAC000141G (DD2). Такое решение позволяет настроить панорамную приставку на частоту приёма сигнала первой ПЧ любого трансивера, и необходимость в поиске нужного кварцевого резонатора отпадает. Это не дешёвое решение (микросхема Si570 стоит примерно 30…40 долл. США), но наиболее качественное и простое схемотехнически. С таким синтезатором можно принимать сигналы от 1 до 80 МГц и даже выше. Микросхема Si570 (КМОП версии) способна генерировать сигнал с максимальной частотой до 160 МГц, но максимальная частота приёма будет ограничена быстродействием применённых в смесителе аналоговых ключей – микросхемы FST3253 (DD4). Реально проверена работа приставки на частоте ПЧ трансивера ICOM – 70,4515 МГц.
Схему приёмника можно выбрать в одном из двух вариантов. Приёмная часть и синтезатор одинаковы для обеих версий панорамной приставки, отличие только в фазовращателях. Какой вариант выбрать – решать вам. Печатная плата также разработана для двух вариантов.
Первый вариант – с применением фазовращателя на делителе на четыре, т. е. самый распространённый, обеспечивающий в нашем случае максимальную частоту приёма 40 МГц (160 МГц/4) и не требующий настройки фазовращателя. Этот вариант удобен для трансиверов с низкой ПЧ.
Рис. 3
Второй вариант – применение в качестве фазовращателя интегрирующей RC-цепи, задерживающей сигнал одного из каналов фазовращателя относительно другого канала на 90о по фазе (рис. 3). Этот вариант требует подбора ёмкости конденсаторов фазовращателя и точной настройки подстроечным резистором.
Такой фазовращатель вместо делителя частоты на четыре позволяет сформировать два сигнала непосредственно на рабочей частоте синтезатора, без её деления. В случае с синтезатором на Si570 возможно получение выходной частоты фазовращателя вплоть до 160 МГц. Эта максимальная частота будет определяться быстродействием применённых инверторов и влиянием на высоких частотах ёмкости монтажа.
Аналогичный вариант применён в приёмнике YU1LM “Monoband SDR HF receiver DR2C”. На его сайте можно найти полную схему приёмника с подробным описанием работы этого фазовращателя. Также на схеме YU1LM приведены ориентировочные значения ёмкости конденсатора фазовращателя, в зависимости от принимаемой частоты (частоты первой ПЧ вашего трансивера).
Входной полосовой фильтр 2-го порядка – C17L1C18 – достаточно широкополосный. На схеме указаны номиналы для частоты ПЧ в полосе 8.10,7 МГц. Для другого значения ПЧ необходимо пересчитать номиналы элементов фильтра. Это очень просто и удобно делать с помощью программы RFSim99 [8].
Для управления синтезатором частоты Si570 применён популярный и дешёвый микроконтроллер Atmega8 (DD1) с записанными в его EEPROM-па-мять кодами программы из файла SOFT_UNIPAN.hex.
Катушка L1 содержит 24 витка, намотанных проводом ПЭВ-2 0,35 на кольцевом магнитопроводе Т30-6 фирмы Amidon. Трансформатор T1 смесителя намотан на аналогичном магнитопроводе и таким же проводом. Число витков первичной обмотки – 9, вторичной – 2×3.
Микросхему 0PA2350 (DA4) можно заменить другим малошумящим сдвоенным ОУ. Усиление корректируют подбором резисторов R8 и R10.
Рис. 4
Всё устройство собрано на печатной плате размерами 60×65 мм (рис. 4) из двустороннего фольгированного стеклотекстолита, а на рис. 5 показано расположение на ней деталей (всё для варианта приёмника с делителем на четыре). Практически все резисторы и конденсаторы типоразмера 0805.
Рис. 5
Для программирования контроллера удобно использовать программатор USBasp. Он относительно недорог и удобен тем, что используется USB подключение к компьютеру. Информации по этим программаторам и программам для него в Интернете множество. К панорамной приставке программатор подключают стандартным (идущим в комплекте с большинством продаваемых программаторов) ISP-кабелем для программирования.
Рис. 6
Конфигурацию микроконтроллера задают в соответствии с рис. 6 в окне программы, обслуживающей программатор, т. е. программируют только разряды конфигурации, необходимые для работы с внутренним генератором 8 МГц (CKSEL=0100 и SUT=10). Также нужно установить разряды EESAVE=0, BODEN=0, BODLEVEL=1 (2,7 В).
Управление синтезатором предельно простое. После записи программы, по умолчанию, устанавливается частота генерации 35,32 МГц, что в случае применения делителя на четыре даёт частоту 8,83 МГц, соответствующую частоте ПЧ трансивера TS-940S.
Частоту генерации можно изменять в широких пределах кнопками “FR-” (SB3) и “FR+” (SB4). Скорость перестройки увеличивают, нажав и удерживая кнопку “FAST” (SB2). Установив нужную частоту, следует нажать на кнопку “SAVE” (SB1), и новое значение запишется в энергонезависимую память микроконтроллера – EEPROM. Эта частота будет устанавливаться при каждом включении панорамной приставки. Частоту генерации синтезатора можно контролировать измерительными приборами или прослушивать на трансивере или другом приёмнике.
Разъём Х3 “MUTЕ” может быть полезен для блокировки SDR-приёма в момент передачи, для чего следует замкнуть контакты этого разъёма. Микросхема DA1 – детектор понижения напряжения (супервизор). При его отсутствии бывали случаи потери данных в энергонезависимой памяти в других конструкциях.
Приёмник практически не нуждается в настройке и при правильном монтаже начинает работать сразу.
Рис. 7
На фотографии рис. 7 представлен вид готовой панорамной приставки. Она несколько отличается от предлагаемых вариантов, так как на ней отрабатывались и ис-пытывались оба варианта – с делителем на четыре и RC-фа-зовращателем. Малые габариты во многих случаях позволяют разместить эту приставку непосредственно внутри трансивера, а уже с трансивера выводить готовый I/Q сигнал для подключения к линейному входу звуковой карты компьютера. Ну а далее на компьютере нужно установить программу POWERSDR IF STAGE и внимательно изучить всю информацию на сайте WU2X [5].
В заключение хотелось бы отметить некоторые преимущества использования панорамной приставки перед применением отдельного SDR-приём-ника. Это и относительная простота, и дешевизна самой приставки, и простота подключения к трансиверу. Если нет необходимости управления трансивером со стороны SDR-программы, т. е. вас устраивает управление и перестройка частоты трансивером, то можно применять для просмотра панорамы и SDR-приёма практически любую SDR-программу (нет необходимости в синхронизации частот отдельного приёмника и трансивера). Недостаток – нужен выход ПЧ в трансивере.
В настоящее время панорамная приставка эксплуатируется с трансивером Kenwood TS-940S.
Программу микроконтроллера и чертежи второго варианта печатной платы приёмника можно скачать здесь.
Литература
1. Hunter – SDR Receiver/Panadapter. – http://www.radio-kits.co.uk/hunter/.
2. QRP2000 USB-Controlled Synthesizer. – http://www.sdr-kits.net/QRP2000_ Description.html.
3. SDR-SOFTWARE DEFINE RADIO – программа определяет функции радио. – http://www.rv3apm.com/rxdx.html.
4. Как использовать SDR-панораму с любым трансивером-приёмником. – http://www.rv3apm.com/sdrtrx.html.
5. POWERSDR/IF STAGE. – http://www. wu2x.com/sdr.html.
6. Five Dash Inc/Your Source for SoftRock. – http://fivedash.com/.
7. Amateur Radio Site Devoted to Homebrew, QRP and Low Power Contesting. – http://yu1lm.qrpradio.com/.
8. RFSim99 на русском. – http://dl2kq.de/soft/6-1.
Автор: Сергей Столяров , г. Хайфа, Израиль
ПриемопередатчикMAC Приемопередатчик
MACПриемопередатчик управления доступом к среде передачи (MAC) [1] содержит электронику для предоставления сетевого интерфейса для отправки и получения используя Ethernet кабель. Блок содержит драйвер линии (передатчик), линию приемник (приемник), схема обнаружения несущей (используется для определения используется ли кабель и столкновения) и управляющей электроники для обеспечения правильная работа устройства.
IEEE добавил ряд дополнительных управляющие сигналы к кабелю AUI, которые, хотя и часто присутствуют, сейчас используются редко.
Интерфейс приемопередатчика MAC и дополнительного устройстваБлок управления трансивером содержит необходимые электронные схемы. Кому:
- Отправка и получение данных по кабелю и по кабелю
- Обнаружение столкновений на кабельной среде
- Обеспечьте электрическую изоляцию между кабелем и электроникой интерфейса кабеля.
- Защитите кабель от любых неисправностей трансивера. или подключенная сетевая карта.
Схема обнаружения несущей в приемопередатчике Ethernet
Эта схема используется для обнаружения наличия сигнала на носителе перед передачей с использованием CSMA / CD.Это используется для обнаружения столкновения. Когда есть данные, ожидающие отправки, каждая передающая сетевая карта также контролирует свою собственную передачу. Если он обнаруживает коллизию (избыточный ток выше того, что он генерирует, т. Е.> 24 мА для коаксиального Ethernet), он немедленно прекращает передачу и вместо этого передает 32-битную последовательность помех.
Для обеспечения того, чтобы все сетевые адаптеры начали получать фрейм до того, как передающий сетевой адаптер завершил его отправку. Ethernet определяет минимальный размер кадра (т.е. ни один кадр не может содержать менее 46 байтов полезной нагрузки).Минимальный размер кадра зависит от расстояния, которое охватывает сеть, типа используемого носителя и количества ретрансляторов, через которые может пройти сигнал, чтобы достичь самой дальней части LAN. Вместе они определяют значение, известное как время слота Ethernet, соответствующее времени 512 бит при 10 Мбит / с. Цепь CD ДОЛЖНА контролироваться в течение этого интервала, хотя
Эту цепь можно также контролировать до конца кадра. Та же схема используется для обнаружения избыточного тока на носителе после столкновения, что запускает откат и повторную передачу.
Использование трансиверов
Интерфейсы позволяют добавлять внешние трансиверы (например, медные или оптоволоконные трансиверы) к сетевым адаптерам и коммутаторам Ethernet.
Приемопередатчик Ethernet 10 Мбит / с подключается к порту интерфейса присоединительного устройства (AUI) сетевой интерфейсной карты, который представляет собой 15-контактный разъем D-типа. Порт подключен к трансиверу с помощью ответвительного кабеля AUI. Этот кабель AUI состоит из 5 пар скрученных медных проводов, каждая из которых покрыта индивидуальным экраном.Кабель имеет разъем AUI на каждом конце и может быть до 50 метров в длину (25 м в некоторых конкретных случаях). (Номер детали Belden для этого типа кабеля – 9901.)
Приемопередатчики и модульные интерфейсы для Fast и GB Ethernet
Аналогичный модульный трансивер также существует при использовании более высокоскоростного Ethernet, например MII для Fast Ethernet и GBIC, используемые для Gigabit Ethernet. Каждый интерфейс приемопередатчика предназначен для работы только на одной скорости и не может поддерживать приемопередатчики, рассчитанные на другую скорость.
Джаббер
Передатчик может попытаться отправить больше разрешенного кадра. размер. На практике это может возникнуть только с помощью аппаратного или программного обеспечения. вина. Тем не менее, поскольку такие ошибки наблюдались в реальных системах, от них нужно предохраняться. Это особенно важно поскольку чрезмерный джаббер может очень значительно снизить производительность локальной сети Ethernet.
Способ, выбранный для предотвращения Jabber, заключается в том, что трансивер должен подсчитать количество отправленных байтов.Если это число выше максимально допустимый, цепь управления джаббером заставляет трансивер чтобы завершить фрейм, не давая узлу посылать больше данных.
Приемопередатчик изначально назывался “Medium Access”. Единица »(МАУ).
Смотрите это:
См. Также:
Интерфейс 10BT
Гиганты и Рунты
Мост / коммутатор
Примеры Оборудование LAN
Горри Фэрхерст – Дата: 02.01.2018
Gigabit Ethernet 101: основы внедрения | Блоги
Марк Харрис| & nbsp Создано: 23 декабря 2020 г. & nbsp | & nbsp Обновлено: 12 февраля 2021 г.
На этапе планирования на уровне системы любого крупного проекта оборудования, по крайней мере, один канал связи Ethernet часто включается в качестве стандартной опции, и именно этот интерфейс Ethernet на плате мы собираемся подробно обсудить.В моем сообществе Altium вопрос о том, как реализовать Ethernet, возникает каждые несколько месяцев. Часто можно встретить общие ответы на вопросы об импедансе, но без того, чтобы у кого-то был фантастический ресурс, на который можно было бы ссылаться, который охватывает все с нуля. Это руководство – то, что вам нужно, если вы готовы добавить Ethernet, особенно гигабитный Ethernet, в свою электронную конструкцию и вам нужно быстро освоиться.
Прежде чем мы углубимся, это не проектная статья – мы не будем создавать полное решение в этом проекте.Тем не менее, я знаю, что всем нравится просматривать схемы, а не просто читать страницы технической информации, поэтому я добавил пример схемы на GitHub с реализацией гигабитного Ethernet-трансивера Microchip KSZ9131RNX PHY. Мы поговорим о том, что такое PHY, позже, однако я знаю, что это может помочь некоторым читателям понять, есть ли у них схема, на которую они могут взглянуть, и применить к ней статью. В этой статье есть скриншоты этих схем. Однако их намного проще просматривать в Altium Designer®, чем в виде изображений в блоге.
Протокол Ethernet был стандартизирован в 1980-х годах и быстро эволюционировал со скоростей от 10 Мбит / с до 10 Гбит / с. При современной технологии Fast Ethernet (100BASE-TX) и Gigabit Ethernet (1000BASE-T) являются достаточно стандартными, если в качестве физической среды передачи используется медный провод (витая пара). С другой стороны, если предпочтительны оптоволоконные кабели, то может быть достигнута пропускная способность связи более 10 Гбит / с. Следует отметить, что эти скорости передачи являются теоретическими максимальными цифрами.Всегда будут узкие места, ограничивающие практическую пропускную способность, такие как скорость контроллера и / или процессора, а также неблагоприятные воздействия, вызванные неточной маршрутизацией печатной платы (включая перекрестные помехи, несоответствие импеданса, максимальную длину трассы). Мы рассмотрим компоновку печатной платы и вопросы маршрутизации в конце статьи, когда поймем, как работает гигабитный Ethernet и какие компоненты для него требуются.
Возможно, у вас уже есть некоторое представление о реализации гигабитного Ethernet, возможно, вам даже удалось реализовать рабочий интерфейс гигабитного Ethernet, или это может быть первый раз, когда вы погрузились в разработку высокоскоростного цифрового интерфейса.Эта статья предназначена как руководство для дизайнеров, от теоретических основ до практических аспектов схемотехнического и компоновочного дизайна. Даже если вы являетесь экспертом в области цифровых интерфейсов, эта статья может быть полезна в качестве контрольного списка или напоминания о теории. Вы должны знать, что для облегчения чтения этой статьи некоторые блоки или компоненты не будут описаны в некоторых разделах, но эти пробелы будут заполнены в некоторых из следующих разделов.
Основы Gigabit Ethernet
Перед тем, как перейти непосредственно к проектированию оборудования, может быть полезно вкратце понять, какие типы данных передаются из реального мира в контроллер с точки зрения сети.Общая 7-уровневая модель OSI повсеместно используется для обозначения структуры кадра всех протоколов связи, а Ethernet, как определено стандартом IEEE802.3, объединяет некоторые уровни модели OSI всего в четыре уровня, как показано на рисунке 1.
Рис. 1. 7-уровневая модель OSI и уровни протокола EthernetОбласти интересов разработчиков оборудования – это «физический уровень» (Ethernet PHY) и «уровень канала передачи данных», в то время как другие уровни в первую очередь представляют интерес для разработчиков микропрограмм. , библиотеки сетевого стека и разработчиков приложений, а также экспертов по кибербезопасности.По определению, данные Ethernet, передаваемые по медному кабелю типа витая пара, являются частью физического уровня до тех пор, пока не достигнут устройства. На уровне канала данных данные раскладываются в формат, понятный сетевому стеку, встроенному в контроллер. Проще говоря, физический уровень аналогичен дорогам и грузовикам, перевозящим почту. Напротив, уровень канала передачи данных соответствует конверту, который содержит адресную информацию, необходимую для отличия каждого почтового отправления от другого. Мы рассмотрим более подробное объяснение того, как эти сетевые уровни соотносятся с эквивалентной информацией об уровне IC, далее в статье.
Почему выбирают Gigabit Ethernet?
Если проанализировать историю эволюции протокола Ethernet, становится очевидным существенное улучшение скорости, которое происходит с каждым новым поколением. Судя по скорости и пропускной способности оборудования, очевидным выбором поколения для реализации в современном дизайне является гигабитный Ethernet. Когда дело доходит до различных сред, допустим, вы выбираете Wi-Fi, чтобы избежать необходимости в кабелях, определенно есть некоторые преимущества и недостатки по сравнению с Ethernet, что можно увидеть в следующих примерах.
- Скорость: Максимальная теоретическая скорость WiFi, работающего в соответствии со стандартом IEEE 802.11g, составляет 54 Мбит / с, что явно несопоставимо со скоростями 100 Мбит / с Ethernet или Gigabit Ethernet. Однако Wi-Fi, работающий в соответствии со стандартом IEEE 802.11ac, предлагает теоретическую скорость до 3,2 Гбит / с, что в три раза быстрее, чем гигабитный Ethernet. Следует отметить, что все адаптеры и точки доступа Wi-Fi должны быть совместимы со стандартом 802.11ac для связи, чтобы обеспечить такую скорость передачи.Теоретическая скорость соединения Wi-Fi часто невозможна в реальном мире, поскольку у нас редко бывает идеальная линия прямой видимости между устройствами.
- Надежность : Проводные соединения могут быть маршрутизированы как своего рода сеть «точка-точка», и если нет обрывов кабеля или неисправности сокета, прерывание сетевого трафика маловероятно. Это делает работу проводной сети очень согласованной с точки зрения скорости и задержки. С другой стороны, Wi-Fi подвержен помехам от других беспроводных устройств, а также ухудшению сигнала из-за атмосферных условий и воздействия препятствий, таких как стены зданий.Простое изменение влажности может сильно повлиять на скорость, поскольку беспроводной сигнал ослабляется атмосферной влажностью. Теоретическая и практическая разница в скорости также зависит от надежности, которая гораздо более ощутима при использовании Wi-Fi.
- Безопасность : Wi-Fi передает свой трафик по воздуху, а это означает, что приемник в пределах досягаемости может легко захватить сетевую активность, если трафик не защищен паролем / не зашифрован с помощью известного алгоритма безопасности.Ваш трафик может быть безопаснее при использовании проводных соединений, где необнаруженный перехват является более сложной задачей.
- Простота использования : Если вам не нравится ограничиваться использованием кабелей или вы работаете в месте, где прокладка кабелей является проблемой, то выбор Wi-Fi может сделать подключение к сети более свободным.
За исключением проектирования устройств IoT, разработчик оборудования часто использует интерфейс Ethernet для связи с другими системами, особенно для передачи объемных данных и файлов мониторинга.Трудно сопоставить надежность и скорость Ethernet, и эта надежность и скорость упрощают инженерные решения и разработку аппаратного и микропрограммного обеспечения. Использование проводного соединения также дает еще одно преимущество: затраты на сертификацию могут быть намного ниже, если от устройства нет радиопередачи, поскольку устройство будет сертифицировано как непреднамеренный излучатель.
А как насчет использования интерфейса USB вместо соединения Ethernet вы могли бы подумать? Оба они используют проводные соединения, а с недавним развитием технологии USB – USB 3.x стандартные интерфейсы имеют номинальную скорость, аналогичную или выше, чем у Gigabit Ethernet (USB 3.1: ~ 10 Гбит / с). Должны ли мы тогда заменить все оборудование Ethernet на USB 3.x? Прежде чем сделать свой выбор, подумайте, согласны ли вы довольствоваться следующим:
- Более короткие кабели (пара метров вместо ~ 100 метров для Ethernet)
- Двухточечное соединение вместо многоточечного
- USB не предлагает стандартной сети, поэтому передача данных на удаленный веб-сервер / базу данных / файловый сервер является проблемой.
Если вы можете жить с этими ограничениями, почему бы не попробовать USB3.x вместо Ethernet. Обратите внимание, что эти ограничения не предназначены для очернения технологии USB3.x; Выбор USB или Ethernet зависит от того, что вам нужно для конкретного приложения.
Для Ethernet кардинальным моментом является использование оптического канала связи вместо медного кабеля, вариант, который расширяет почти все ограничения по скорости, задержке и длине кабеля. Однако о волоконно-гигабитном Ethernet мы поговорим в другой раз и не будем рассматривать в этой статье.
Ethernet – очень удобная технология, обеспечивающая прямой доступ к стандартным сетевым протоколам и системам. Если сеть, к которой подключено ваше устройство, позволяет получить доступ к Интернету, передача данных на удаленные серверы, такие как облачные провайдеры, является относительно тривиальной реализацией, когда дело доходит до разработки программного обеспечения / прошивки. Ethernet позволяет использовать существующую инфраструктуру. Wi-Fi очень удобен, но сопряжен с рисками и штрафами, которые могут быть приемлемыми или неприемлемыми для вашего приложения.USB – распространенный стандарт, доступный на многих устройствах. Однако ваше устройство должно находиться в непосредственной близости от хоста или клиентского устройства, для которого обычно требуется установка специального программного обеспечения на этом устройстве для обеспечения связи с продуктом, который вы разрабатываете. Ethernet не всегда является правильным решением проблемы, но часто является хорошим ответом.
Погружение в разъем RJ-45
Рис. 2. Определение сигнала разъема Fast и Gigabit EthernetС незапамятных времен для интерфейсов Ethernet использовались розетки типа RJ-45 и вилки с витой парой медных кабелей.Наиболее распространенной структурой кабеля является «неэкранированная витая пара (UTP)», которая классифицируется в соответствии с максимальной несущей частотой от Категории 1 (Cat1) до Категории 8 (Cat8). Несущая частота определяет скорость передачи, и для получения правильных скоростей для вашего гигабитного Ethernet всегда следует использовать кабель категории Cat5 или выше.
Совет: обратите внимание при выборе разъема RJ-45 для вашей печатной платы, так как некоторые разъемы имеют низкопрофильный вариант, для которого потребуется вырез в плате под разъемом.Также обратите внимание, что некоторые разъемы RJ-45 включают в себя требуемую схему подключения магнитного поля (известную как клемма Боба Смита), встроенную в разъем (иногда называемую разъемами MagJack).
Как видно на рисунке 2, кабели UTP имеют четыре витые пары, где каждой паре назначен один положительный и один отрицательный сигнал. В то время как Ethernet 10/100 Мбит / с использует только две пары, Gigabit Ethernet использует все четыре пары для полнодуплексной связи и отличается от Fast Ethernet, поскольку все четыре пары, используемые Gigabit Ethernet, являются двунаправленными.Здесь, вероятно, возникнут два вопроса: почему они используют витые пары и почему для каждой пары имеется один положительный и один отрицательный сигнал?
Короткий ответ заключается в том, что обе эти функции используются для уменьшения воздействия электромагнитного излучения и помех. Параллельные кабели в пучке (не скрученные) могут легко создавать помехи друг другу, поскольку кабель действует как индуктор с током и создает магнитное поле. Метод дифференциальной передачи является отличной отправной точкой для предотвращения этого эффекта магнитного поля, поскольку в этом методе используются два кабеля, один для исходного сигнала, а другой для перевернутой копии сигнала, каждый из которых индуцирует равное и противоположное магнитное поле, которое нейтрализует другой. .
Хотя дифференциальные приемники конструктивно устойчивы к синфазному шуму, если положительный и отрицательный сигнальные кабели не одинаково удалены от источника шума, синфазный шум может быть преобразован в дифференциальный шум. Эта проблема решается путем скручивания пар положительного и отрицательного сигналов вместе. Это гарантирует, что они расположены близко друг к другу по всей длине кабеля. Вариант этого метода – маршрутизация дифференциальной пары – широко распространенный метод, используемый при разводке печатных плат для критических сигналов.
Другая проблема высокоскоростной связи – отражение сигнала. Если есть какие-либо рассогласования импеданса на пути прохождения сигнала, максимальная мощность не будет передаваться за пределы этой точки, а часть энергии сигнала будет отражена обратно к источнику. Если импеданс более длинных кабелей и / или дорожек на печатной плате не согласован, качество сигнала может ухудшиться до такой степени, что это приведет к сбою связи.
Таким образом, кабель UTP имеет четыре симметричных витых пары с характеристическим сопротивлением 100 Ом для уменьшения отражения, и они скручены с разным коэффициентом поворота для уменьшения перекрестных помех между парами.Промышленность делает все возможное с производством кабелей, и в этой статье вы узнаете, как получить лучшую компоновку печатной платы, чтобы избежать каких-либо побочных эффектов, связанных с шумом или потерями сигнала.
Интерпретация сигналов Ethernet на печатной плате
Даже когда мы говорим о высокоскоростных цифровых интерфейсах, было бы неправильно сказать, что реальный мир – это «аналоговая» среда. Вся информация, передаваемая по кабелю, должна быть соответствующим образом оцифрована в соответствии с требуемым протоколом контроллера, независимо от его архитектуры.Если вспомнить модель OSI и уровни для протокола Ethernet, первым из них является «физический уровень» (PHY), который начинается с кабеля и продолжается до тех пор, пока модулированный реальный сигнал не будет принят / передан устройством PHY IC. PHY IC – это приемопередатчик интерфейса Ethernet, который обрабатывает операции кодирования / декодирования в соответствии с протоколом и включает «зависимый от среды интерфейс (MDI)» для подключенной среды передачи (т. Е. Кабель UTP в случае Gigabit Ethernet) .
Рисунок 3. Демонстрация физического и MAC-адреса Ethernet 10/100 Мбит / с (модуляция PAM-5 для 1 Гбит / с)Второй уровень – это «уровень канала передачи данных», который реализован в контроллере доступа к среде (MAC), который является промежуточным контроллер между PHY и микропроцессором, который включает сетевой стек в свою прошивку. После того, как PHY завершил свою работу с битами сигнала, он напрямую отправляет их через «независимый от среды интерфейс (MII) » на контроллер MAC, который создает и проверяет структуру кадра в соответствии с определенным протоколом.PHY использует MDI для подключения RJ-45. MII используется для интерфейса между PHY и MAC.
У разработчика оборудования обычно есть три варианта при внедрении интерфейса Gigabit Ethernet в свою систему:
Поскольку пропускная способность данных для интерфейсов Gigabit (1/10 + Gbps) настолько высока, для обработки требуется высокоскоростная шина, такая как PCI, PCIe, USB3.x или 16- / 32-битная параллельная шина. устройства, не имеющие встроенного MAC. Большинство высокопроизводительных микропроцессоров и систем на кристалле (SoC) (например, NXP i.MX6 и i.MX8, Xilinx Zynq-7000 SoC, TI Sitara) имеют встроенный гигабитный MAC-контроллер для внутренней передачи данных с высокой пропускной способностью в сетевой стек. Напротив, некоторые MCU среднего уровня (например, ST STM32F4 и многие другие серии ARM Cortex или Microchip PIC32M) имеют встроенный MAC-адрес Ethernet 10/100 Мбит / с. Хотя мы упомянули третий вариант, нелегко найти комбинацию Gigabit PHY и MAC в одном пакете. Итак, мы только что включили эту опцию для полноты; например, Microchip LAN7430 и LAN7850 доступны на рынке.Кроме того, серия Intel 825xx – еще один вариант, но поставщики универсального оборудования не имеют их на складе, а доступность зависит от минимального количества заказа (MOQ) и соглашений о неразглашении (NDA). С другой стороны, для варианта 10/100 Мбит / с вы можете найти многие из этих устройств в электронных платах любительского уровня, таких как ENJ2860, ENC424J600 и W5100 / W5500, с интерфейсом для шины последовательного периферийного интерфейса (SPI).
Вообще говоря, второй вариант, который мы перечислили, всегда предпочтительнее, если блок обработки имеет достаточный MAC-интерфейс (MII) для требуемого количества гигабитных интерфейсов для проекта.Даже при ограниченном количестве интерфейсов MAC на стороне процессора использование коммутаторов Ethernet уровня IC может решить любые проблемы, если все интерфейсы Ethernet работают на одном уровне конфиденциальности сети. Использование в оборонной промышленности может потребовать физического разделения интерфейсов по соображениям безопасности. Основываясь на информации, которую мы уже рассмотрели, мы выбрали пример дизайна, который будет основан на использовании дискретного физического уровня и интегрированного MAC.
Прежде чем идти дальше, давайте посмотрим, какие поставщики обычно имеют в наличии популярные дискретные гигабитные микросхемы PHY и MAC.Обратите внимание, что конкретные критерии выбора и рассмотрение их характеристик будут рассмотрены в следующих разделах. Подходящими устройствами являются KSZ9031, KSZ9131, VSC8211 и VSC8501 (все от Microchip / Microsemi), ADIN1300 (Analog Devices), MAX3956 (Maxim) и DP83867 (Техас), которые обычно поставляются с гигабитными микросхемами PHY. Broadcom – еще один производитель гигабитных устройств PHY (серии BCM546x и BCM548x), но они, как правило, отсутствуют на складе с высоким MOQ и / или имеют длительное время выполнения заказа.
LAN7431 и LAN7801 (Microchip), BCM5727 и BCM5720 (Broadcom) – это все микросхемы гигабитных контроллеров MAC, которые можно найти на рынке.
Совет. При выборе обратите внимание на экологические требования интегральных схем. Перепроверьте свои потребности с точки зрения рабочей температуры, соответствия требованиям ROHS и чувствительности к влаге в дополнение к электрическим требованиям, таким как уровень напряжения, площадь основания устройства и т. Д.
Рис. 4. Примеры блок-схем High-End MPU и SoCMagnetics
До этого момента мы говорили, что данные Ethernet проходят через кабель UTP, через разъем RJ-45, а затем передаются через MDI на PHY.Однако стандарт IEEE 802.3 Ethernet утверждает, что PHY должен быть гальванически изолирован от среды передачи. Это требование изоляции обусловлено двумя основными причинами. Первый связан с возможным смещением заземления между устройствами, расположенными далеко друг от друга. Второй – защита всех устройств от сбоев линии, таких как короткое замыкание на высоковольтную шину, скачок напряжения или разряд электростатического разряда. Хотя стандарт Ethernet не определяет строго метод изоляции, использование трансформатора или оптоизолятора обычно является предпочтительным вариантом в первом случае.Однако изоляция трансформатора имеет несколько больших преимуществ при использовании в приложениях Ethernet, и она широко используется в конструкциях. Преимущества использования развязывающего трансформатора 1: 1:
- Нет необходимости в источнике напряжения на изолированной стороне, поскольку сигнал передается напрямую через трансформатор. Сигналы Ethernet
- (даже 10 Мбит / с) слишком быстры для большинства оптоизоляторов, а трансформаторы дешевле и проще получить.
- По самой своей природе трансформаторы имеют очень высокий коэффициент подавления синфазного сигнала (CMRR), что делает их идеальными для дифференциальной связи.Любое синфазное напряжение, приложенное к обоим клеммам трансформатора, отклоняется, и только дифференциальное напряжение между клеммами передается на изолированную сторону.
- Поскольку пары MDI представляют собой сбалансированные дифференциальные пары с регулируемым сопротивлением (Z0 = 100 Ом), они должны быть строго согласованы с характеристическим сопротивлением кабеля витой пары. Предположим, что кабельные пары имеют импеданс, отличный от пар MDI. В этом случае трансформатор представляет собой идеальную точку для преодоления любого несоответствия импеданса, позволяя передавать сигнал без отражения из-за согласованного импеданса.Кроме того, как мы обсудим в следующих разделах, некоторые приемопередатчики PHY могут быть основаны на несбалансированных парах MDI, а трансформаторы идеально подходят для использования в качестве преобразователя BALUN (балансный-несимметричный).
- Защита от высокого напряжения изоляции (стандарт требует устойчивости к 1500 В переменного тока при 50/60 Гц в течение 60 секунд между парами или между одной парой и землей шасси) легко достигается при использовании магнитной изоляции, которая защищает сторону PHY от воздействия электростатических разрядов. .
Пара недостатков трансформатора заключается в том, что он блокирует постоянную составляющую и не очень эффективен на низких частотах.Однако их можно легко решить с помощью схемы модуляции и выбора подходящего трансформатора, который соответствует выбранным стандартным определениям протокола Ethernet.
После принятия решения об использовании варианта с трансформатором и после краткого поиска поставщиков первый вопрос, который, скорее всего, у вас возникнет, заключается в том, следует ли вам использовать дискретный магнитопровод или соединитель со встроенным магнитом. К сожалению, идеального ответа нет, и дизайнер должен детально проанализировать компромисс между этими вариантами.Сравнение двух вариантов представлено в Таблице 1 ниже (жирный текст обозначает победителя).
Таблица 1. Компромисс между дискретным и интегрированным магнитами
| Дискретный магнитопровод | Интегрированный магнит с RJ-45 | |
|---|---|---|
| Стоимость | Дороже из-за использования большего количества компонентов. | Дешевле, поскольку количество позиций в спецификации меньше. |
| Сборка | Более сложный, с большим количеством припаянных деталей. | Сборка – это просто разъем, и он готов к использованию. |
| Макет | Более сложная и плохая компоновка может свести на нет электрические преимущества использования дискретных магнитов. | Более простой и меньший риск неправильной компоновки. |
| Техническое обслуживание | Неисправные детали можно устранить и заменить отдельно. | В случае выхода из строя весь разъем необходимо заменить, поэтому его обслуживание в долгосрочной перспективе может оказаться более дорогостоящим, чем дискретный вариант. |
| Перекрестные помехи / ЭМС и ESD | С помощью хорошей компоновки возможность перекрестных помех между парами снижается почти до нуля. Поскольку магнитные поля создают изолированную область, разряды электростатического разряда обрабатываются в ограниченной области печатной платы, прежде чем они достигнут стороны физического уровня. | Хотя металлическое экранирование соединителя обеспечивает некоторые преимущества ЭМС, оно более восприимчиво к перекрестным помехам между парами, и скачок напряжения от разряда электростатического разряда может быть легче связан с парами PHY MDI, поскольку трансформатор расположен на небольшой площади. |
| PHY-совместимость | Совместим со всеми физическими уровнями, так как все соединения отдельно маршрутизируются на контакты. | Некоторые соединения с центральным отводом могут быть объединены вместе, чтобы уменьшить количество выводов, а затем подключены к одному выводу, что может вызвать снижение производительности. |
В свете предоставленной информации дизайнер должен выбрать наиболее подходящий вариант для своего конкретного приложения. Просто отметим, что, исходя из нашего опыта, если есть какие-либо требования к надежности и / или безопасности (например, требования MTBF, FME (C) A в автомобильной и оборонной промышленности), то использование дискретных магнитов обычно лучше. выбор. Для серийно выпускаемых коммерческих проектов и электроники для хобби идеально подходят встроенные магниты, поскольку они снижают затраты и упрощают процесс проектирования.Здесь для нашего примера дизайна будет выбран вариант дискретного магнетизма. Внутренняя структура, критерии выбора и схемы подключения дискретных магнитных устройств будут описаны ниже.
Во-первых, выбранный магнитопровод должен иметь блок трансформатора для каждой из четырех пар, которые используются в приложениях Gigabit Ethernet. Кроме того, даже если это не обязательно, наличие дросселя синфазного сигнала (CMC) для повышения устойчивости к синфазным помехам всегда является хорошим вариантом. Хотя дифференциальные приемники сами по себе хороши в подавлении синфазного шума (CM), с помощью CMC отношение сигнал / шум и, как следствие, частота ошибок по битам будут улучшены на стороне приемника.Что касается пар передатчиков, CMC снижает электромагнитные излучения, вызванные шумом CM, связанным с парами PHY MDI. Другой необязательный компонент в магнетике – автотрансформатор, который создает тракт с высоким импедансом для дифференциальных сигналов, создавая тракт с низким импедансом для сигналов CM.
Рисунок 5. 12 обмоток (3 катушки на порт) и 8 обмоток (2 катушки на порт)Подводя итог, как показано на рисунке 5 выше, разделительный трансформатор 1: 1 и синфазный дроссель всегда включены в магнетики, доступные на рынке.Самая простая часть процесса выбора – проверить, что допуск обмотки составляет менее ± 5%, и убедиться, что напряжение изоляции, рабочая частота, CMRR и коэффициент перекрестных помех соответствуют стандарту IEEE для Gigabit Ethernet. Выбор магнитных элементов с автотрансформатором – это еще один компромисс, который должен учитывать разработчик, обеспечение соответствия требованиям EMI / EMC на уровне системы, а также любые требования, установленные властями, такими как FCC, являются жизненно важными факторами. Выбор варианта магнитного поля с 12 обмотками увеличит затраты и снизит риск отказа при испытаниях на ЭМС.В качестве альтернативы вариант с 8-обмоточными магнитами дешевле и обеспечивает хорошую компоновку, но, возможно, потребуется снизить риск отказа при испытании на ЭМС. Если интерфейс Ethernet является частью цифровой системы, которая генерирует много шума, рекомендуется выбирать опцию 12-обмоточного магнетика. Если в таких обстоятельствах требуется 8-обмотка, подумайте о подключении стороны CMC к стороне кабеля для улучшения характеристик электромагнитных помех (обратите внимание, что подключение их в обратном направлении также будет работать). Если выбрано 12-обмоточное устройство, автотрансформатор должен быть подключен со стороны кабеля для правильной работы.Pulse Electronics, Bel Fuse, Halo, Bourns и TDK, как правило, являются производителями магнитов. Чтобы избежать путаницы при чтении таблицы данных, обычно метки контактов, начинающиеся с «Mx», предназначены для подключения к стороне «носителя» (кабеля), а метки контактов, начинающиеся с «Td», подключаются к стороне PHY.
Решение проблем, связанных с EMC, может показаться «черной магией», поэтому перед проведением тестов трудно быть полностью уверенным в том, что уровни будут в установленных пределах. Следовательно, проектировщику необходимо использовать все доступные методы снижения шума и иметь несколько альтернативных вариантов улучшения, готовых снизить риск, чтобы гарантировать, что уровни будут достаточно низкими в окончательном проекте.Независимо от топологии в магнетике, как у изолирующего трансформатора 1: 1, так и у автотрансформатора центральные отводы подключены к контактам, чтобы обеспечить дополнительные параметры оконечной нагрузки, фильтрации и смещения.
Согласно патенту Роберта (Боба) В. Смита, взаимосвязи между парами кабеля UTP образуют линии передачи друг относительно друга. Если линия передачи не завершена правильно, то существует вероятность отражения, которое ухудшит качество сигнала. Для предотвращения отражений рекомендуется, чтобы каждый центральный ответвитель на стороне кабеля (включая компоненты с 8 или 12 обмотками) был отдельно заделан с помощью резистора 75 Ом на землю магнитного шасси.Также рекомендуется добавить один высоковольтный конденсатор между согласующим резистором и шасси, чтобы сформировать дополнительный фильтр для снижения синфазного шума, аналогично топологии с разделенной нагрузкой. Обратите внимание, что каждый центральный отвод должен иметь отдельный согласующий резистор, в то время как только один конденсатор подходит для всех четырех соединений шасси. (См. Рисунки 6 и 7 ниже)
Совет: рекомендуется использовать оконечные резисторы MELF сопротивлением 75 Ом, устойчивые к скачкам напряжения, для повышения устойчивости к электростатическим разрядам на стороне кабеля магнетизма, хотя резисторы MELF очень неприятны для сборщиков.
Когда дело доходит до центрального отвода на стороне PHY, его обычно следует подключать к заземлению сигнала с помощью конденсатора для дополнительной фильтрации. Подобно оконечным резисторам Боба-Смита, каждый центральный ответвитель для пар должен иметь свои собственные конденсаторы, чтобы предотвратить протекание паразитного тока между каждой парой. Этот центральный отвод может также использоваться для подачи необходимого синфазного напряжения смещения, необходимого для топологии PHY, и / или подтягивания линии вверх / вниз в соответствии с различными конфигурациями линейного драйвера на стороне PHY.Пожалуйста, внимательно проверьте таблицу данных PHY, чтобы определить, какие конфигурации смещения и линейного драйвера применимы. Это будет обсуждаться далее в следующем разделе.
Рисунок 6. Магнитная схема Рисунок 7. Магнитная схемаGigabit PHY
Говорят, что PHY является критической точкой, где происходит передача данных Ethernet из «цифрового» мира в «аналоговый» реальный мир и наоборот. Как видно на рисунке 8 ниже, PHY является последним активным компонентом перед тем, как сигнал поступит на разъем (и на магнетизм) во всех трех вариантах конфигурации.
Рис. 8. Полная блок-схема с опциямиВо время процесса выбора PHY решающими факторами при выборе устройства будут только два фундаментальных вопроса, поскольку большинство стандартных свойств автоматически включаются в любой PHY IC. Первый вопрос – это определение интерфейса для подключения к устройствам канального уровня (MAC), а второй вопрос – это определение поддерживаемых медиа-опций для подключения на стороне кабеля.Как указывалось ранее, трансивер PHY имеет «медиа-зависимый интерфейс» (MDI) для реальных коммуникаций и «медиа-независимый интерфейс» (MII) для MAC-коммуникаций. Соглашение об именах MII можно рассматривать как общее название бренда, которое также используется для продуктов (то есть, относящееся ко всем черным печеньям с ванильным кремом как Oreo). Доступны пять альтернатив: MII, RMII, GMII, RGMII и SGMII (вкратце, давайте назовем их все как «xMII»). Каждый из них будет подробно описан в следующем разделе.PHY должен иметь подходящий интерфейс с выбранным MAC. Точно так же необходимо учитывать требования системного уровня к среде передачи, такой как медный кабель и оптоволокно. Если требуется использовать медный кабель UTP, PHY должен иметь подходящий интерфейс MDI для магнетизма и разъем RJ-45.
Чтобы продемонстрировать этот момент, вы должны проверить страницу продукта на выбранном PHY в примере разработки, которым является KSZ9131. Доступны два варианта: KSZ9131MNX и KSZ9131RNX.В то время как первый вариант поддерживает GMII / MII, последний поддерживает только RGMII. Если выбранный MAC-адрес имеет только интерфейс RGMII, то KSZ9131MNX будет неправильным выбором. Нет необходимости упоминать сторону MDI, поскольку это относительно яснее, когда дело доходит до выбора правильного PHY, с выбором между интерфейсами оптического и медного кабеля.
Чтение и понимание любой гигабитной таблицы данных физического уровня может показаться на первый взгляд не такой простой, поскольку в разделе функций будет перечислено множество стандартных свойств.Если вам не нужно создавать специальную реализацию интерфейса Gigabit Ethernet, большинство этих функций – это просто опции, которые могут немного облегчить жизнь. Мы постараемся кратко описать некоторые из них, и если вы считаете, что для вашего конкретного приложения требуется дополнительная информация, просто введите в Google соответствующее ключевое слово:
- Автосогласование : Лучше всего это определить как взаимное согласие сетевых устройств, совместно использующих проводное соединение, о том, какую скорость, дуплекс и элементы управления они все должны использовать для управления использованием канала.Эта функция очень полезна для обратной и прямой совместимости и является обязательным требованием для любого гигабитного Ethernet.
- Auto MDIX (кроссовер) : Для работы 10 / 100BASE пары TX должны быть направлены на пары RX, и наоборот. Примитивным решением было изменить порядок пар в разъеме кабеля. Затем это привело к изменению порядка подключения устройств (MDI для прямого порядка, используемого с ПК, и MDIX, для обратного порядка, используемого с коммутатором / концентратором).Наконец, инженеры HP запатентовали протокол Auto-MDIX, который позволяет PHY определять пары передачи / приема и устанавливать надлежащий канал связи. Основная причина использования этой функции – обратная совместимость и устранение необходимости использовать перекрестные кабели UTP, поскольку пары гигабитного Ethernet являются двунаправленными и используют разные алгоритмы на физическом уровне, такие как эхоподавление.
- Energy Efficient Ethernet (EEE): Как видно из названия, если PHY имеет функцию EEE, то, если данные не нужно отправлять в течение определенного времени, передатчик автоматически переводится в режим пониженного энергопотребления. -Режим ожидания, позволяющий всем подключенным устройствам знать, что они находятся в этом состоянии, путем отправки пакетов LPI.Поскольку приемник всегда активен, нет риска прерывания связи, и, как правило, это может привести к экономии энергии более чем на 50%.
- IEEE 1588 Протокол точного времени (PTP) : Эта функция обычно требуется приложениям реального времени, от автоматизации производства до телекоммуникаций. Интегрированные функции 1588 могут генерировать строго синхронизированные тактовые сигналы с низким уровнем джиттера, маркировать пакеты и запускать события на GPIO.
- Синхронизированный Ethernet (SyncE) : Для высокоскоростной связи с высокой пропускной способностью, такой как передача голоса и видео в реальном времени, буферизация данных на каждом узле должна быть минимизирована, и, как следствие, все узлы должны быть тесно связаны синхронизируется с общим тактовым сигналом.SyncE создан для передачи информации о часах между узлами, использующими устройства PHY. Каждый PHY восстанавливает тактовый сигнал и использует внутреннюю или внешнюю систему ФАПЧ для удаления любого джиттера перед использованием сигнала для синхронизации операций.
Ethernet PHY включает блоки кодирования и модуляции в соответствии со стандартом IEEE для преодоления любых физических ограничений, которые позволяют кабелю Cat5 UTP быть эффективным и сертифицированным для частот до 125 МГц.Если PHY отправляет каждый бит за один тактовый цикл (например, 10BASE), тогда потребуется кабель, поддерживающий частоту 1 ГГц. Вместо того, чтобы отправлять каждый бит за один такт, 100 / 1000BASE передает один «бод» за цикл с примененным кодированием. 100BASE кодирует каждую 8-битную группу в 10-битный пакет (схема 4B / 5B или 8B / 10B) для повышения надежности, что означает, что он должен отправлять со скоростью 125 МБод, что требует тактовой частоты 125 МГц.
Gigabit Ethernet использует модуляцию PAM-5, которая использует пять уровней напряжения и кодирует два бита за такт, используя четыре разных уровня напряжения в каждой паре; пятый уровень напряжения используется для исправления ошибок.Основное различие между 100BASE и 1000BASE заключается в том, что гигабитный Ethernet использует все четыре пары одновременно и в двух направлениях. Используя простую математику, мы видим, что 1000 Мбит / с / 4 = 250 Мбит / с на пару, а кодирование двух битов в каждом цикле приводит к тактовой частоте 125 МГц. Таким образом, используя ту же скорость передачи данных и тактовую частоту, что и в Fast Ethernet, Gigabit Ethernet более эффективно использует все доступные ресурсы и увеличивает скорость соединения, при этом сохраняя сертифицированные пределы относительно дешевого кабеля Cat5, вместо того, чтобы использовать больше дорогие кабели высшей категории.
Используемая модуляция / кодирование широко распространена в мире связи, и у всех трансиверов не должно быть проблем с успешной модуляцией и демодуляцией (модулированием / демодулированием) сигналов. Поскольку Gigabit Ethernet PHY является обратно совместимым приемопередатчиком, мы можем понять, почему ему нужны источники тактовой частоты 10 МГц (10BASE) и 125 МГц (100 / 1000BASE) для процессов модификации / демодуляции. Кроме того, дополнительные эталонные частоты, такие как 2,5 МГц, 25 МГц или 125 МГц, могут потребоваться для связи PHY-MAC «xMII» в зависимости от выбранного типа интерфейса.Как правило, PHY также будет иметь выход тактовой частоты 25 МГц или 125 МГц для синхронизации с другими PHY или в качестве входной ссылки для устройства MAC.
Все Ethernet PHY, доступные на рынке, имеют внутренний синтезатор тактовых импульсов с ФАПЧ, поэтому им нужен только опорный кристалл или генератор, обычно на 25 МГц. Всегда полезно дважды проверить таблицу, чтобы увидеть, есть ли в ней встроенный драйвер кристалла, который позволяет использовать кристалл. Обычно рекомендуется, чтобы требования к точности превышали 50 ppm, а использование осциллятора может облегчить компоновку.Опять же, это компромисс для дизайнеров с точки зрения цены, стабильности и усилий по верстке. Вы должны быть осторожны, чтобы проверить емкость нагрузки кристалла, если вы выбрали эту опцию.
Термины «ремешок» или «начальная загрузка», используемые для устройств Ethernet, определяют жестко запрограммированные настройки для таких параметров, как адрес устройства, режим, выбор xMII, разрешение выхода часов и т. Д. До того, как устройство завершит включение питания. Настоятельно рекомендуется внимательно ознакомиться с описанием вариантов ремешка, поскольку они зависят от производителя и могут изменяться для каждого устройства.Ключевым моментом здесь является настройка необходимого времени возврата в исходное положение, чтобы контакты перемычки установились на желаемом уровне напряжения, который легко регулируется с помощью схемы задержки RC.
Рис. 10. Пример схемы сброса для правильной обвязкиЕще один момент, связанный с выбором PHY, – это проверить, есть ли в нем внутренние согласующие резисторы или нет. Их присутствие критично для целостности сигнала как для MDI, так и для MII. MDI использует сбалансированные дифференциальные пары, поэтому, если PHY не имеет оконечных резисторов на кристалле, на плату необходимо добавить параллельное разделенное оконечное устройство (предпочтительнее для фильтрации синфазного шума).Точно так же интерфейс xMII должен иметь последовательные оконечные резисторы, встроенные или встроенные.
Рис. 11. Разделенная оконечная нагрузка (конденсаторы отсутствуют для Ethernet)Как вкратце упоминалось, при описании использования магнитного центрального отвода, для гигабитного Ethernet доступны два типа линейных драйверов: режим тока и режим напряжения. . Разработчик должен проверить драйвер линии PHY на наличие магнитного центрального ответвления и соединения центрального ответвления с разделенной оконечной нагрузкой. Поскольку драйверы режима напряжения имеют различные преимущества по сравнению с режимом тока, в настоящее время драйверы линии этого типа более распространены среди устройств.Тем не менее, разработчик должен быть осведомлен о требованиях к линейному драйверу текущего режима для различных аспектов проектирования.
Рис. 12. Линейный драйвер режима тока и напряженияСовет. Для дальнейшего чтения ознакомьтесь с «Руководством по применению ENT-AN0106» компании Microsemi.
Большинству устройств Ethernet (PHY, MAC и Switch) требуется шина питания 1,2 В для аналоговых и цифровых ядер, а также для питания системы ФАПЧ. Другие источники аналогового, цифрового и ввода-вывода обычно можно выбрать из трех.3 В, 2,5 В и 1,8 В, а также необходимо внимательно проверить спецификацию на соответствие требуемой схемы питания. Чтобы обеспечить работу с однополярным питанием, устройство может иметь встроенный контроллер LDO (например, в KSZ9131), который управляет полевым транзистором для регулирования напряжения питания 3,3 В или 2,5 В до необходимого 1,2 В. Если на плате уже есть отдельный блок питания на 1,2 В, то эта опция может не понадобиться. Поскольку выбор полевого транзистора строго связан с контроллером, разработчики должны следовать рекомендациям в техническом описании для спецификаций полевых транзисторов.
Хотя это будет подробно описано в следующем разделе, стоит упомянуть, что PHY и MAC должны иметь соединение интерфейса управления поверх соединений «xMII» для установления правильной связи.
После выбора правильного физического уровня, отвечающего требованиям, и следования приведенным выше рекомендациям схематический дизайн является достаточно стандартным независимо от выбранного устройства и включает следующие шаги:
- Обеспечьте правильное питание рельсов с помощью конденсаторов основной и локальной развязки
- Подключение к магнетикам и соединитель со светодиодами
- Соединения с MAC с xMII
- Подключения к MAC для интерфейса управления (MIIM)
- Подача правильного тактового сигнала
- Проверить и расположить варианты «лямок»
- Проверить и согласовать варианты прекращения и смещения
Пример схемы с использованием KSZ9131 PHY представлен на Рисунке 13 ниже.Некоторые пояснительные примечания и соединения контактов для конкретных устройств приведены внутри схемы. Вы можете найти файлы схемы для этого рисунка на GitHub, так как их намного проще просматривать в Altium Designer.
Рисунок 13. Схема физического уровня KSZ9131RNXСвязь физического уровня с MAC
Оцифрованные и демодулированные / декодированные данные передаются в устройство канального уровня MAC через независимый от среды интерфейс «xMII». Большинство вариантов MII (кроме SGMII) являются параллельными интерфейсами и похожи на параллельную шину памяти.Переданные и полученные сигналы должны быть синхронизированы с помощью тактовых сигналов. Важно помнить, что развитие технологий не только увеличивает требования к пропускной способности, но также может привести к одновременному использованию большого количества интерфейсов. Вот почему наличие хотя бы одного вывода GPIO может оказаться полезным для будущего дизайна в целом.
В самом начале для интерфейса Ethernet 10/100 Мбит / с с MII, основанным на тактовой частоте 25 МГц, было определено 16 контактов. Затем, с появлением режима Reduced-MII (RMII), тактовая частота была удвоена до 50 МГц, а количество выводов уменьшено до 7.Поскольку пропускная способность MII и RMII не подходит для гигабитного Ethernet, мы не будем вдаваться в подробности в этой статье для этих двух типов устройств, за исключением перечисления контактов на Рисунке 14 ниже.
Рисунок 14. Контакты MII и RMIIGigabit-MII (GMII) поддерживает максимальную скорость 1 Гбит / с при тактовой частоте 125 МГц, использует 25 контактов и полностью обратно совместим со спецификацией MII. Описание сигналов приведено в таблице 2 ниже.
Таблица 2.Список сигналов GMII
| Имя сигнала | Описание сигнала | Направление сигнала | |
| TXD [7..0] | Данные для передачи | MAC на PHY | Передатчик |
| GTXCLK | Тактовый сигнал для 1 Гбит / с (125 МГц) | MAC на PHY | |
| TXCLK | Тактовый сигнал для 10/100 Мбит / с (2.5/25 МГц) | MAC на PHY | |
| TXEN | Разрешение передатчика | MAC на PHY | |
| TXER | Ошибка передатчика (при необходимости намеренное повреждение пакета) | MAC на PHY | |
| RXD [7..0] | Полученные данные | PHY на MAC | Ресивер |
| RXCLK | Полученный тактовый сигнал (восстановлен из полученных данных) | PHY на MAC | |
| RXDV | Сигнал достоверности данных | PHY на MAC | |
| RXER | Ошибка приема | PHY на MAC | |
| COL | Обнаружение коллизий только для полудуплексного режима | PHY на MAC | |
| CS (CRS) | Контроль несущей только для полудуплексного режима | PHY на MAC |
Reduced-GMII (RGMII) – почти самый популярный гигабитный PHY для интерфейса MAC, поскольку он снижает количество сигналов вдвое по сравнению с GMII и аналогичен MII / RMII.Для гигабитной связи данные синхронизируются как по спадающему, так и по нарастающему фронту тактовой частоты 125 МГц, что приводит к уменьшению вдвое количества сигналов данных. Если требуется обратная совместимость со связью 10/100 Мбит / с, то для синхронизации данных используется только нарастающий фронт. В дополнение к сокращению сигнала данных модель RGMII мультиплексирует по времени сигнал TXEN с сигналом TXER в TXCTL, а RXDV с сигналом RXER в RXCTL, исключая при этом сигналы COL и CRS. Всего для RGMII используется 12 сигнальных контактов, описания сигналов приведены в таблице 3 ниже.
Таблица 3. Список сигналов RGMII
| Имя сигнала | Описание сигнала | Направление сигнала | |
| TXD [3..0] | Данные для передачи | MAC на PHY | Преобразователь |
| TXC | Тактовая частота передачи 2,5 МГц для 10 Мбит / с 25 МГц для 100 Мбит / с 125 МГц для 1 Гбит / с (двойной фронт) | MAC на PHY | |
| TXCTL | Мультиплексирование TXEN и TXER По фронту тактового сигнала: TXEN По фронту тактового сигнала: (TXEN xor TXER) | MAC на PHY | |
| RXD [3..0] | Полученные данные | PHY на MAC | Ресивер |
| RXC | Частота приема 2,5 МГц для 10 Мбит / с 25 МГц для 100 Мбит / с 125 МГц для 1 Гбит / с (двухканальный) | PHY на MAC | |
| RXCTL | Мультиплексирование RXDV и RXER По нарастающему фронту тактовой частоты: RXDV По спадающему фронту: (RXDV xor RXER) | PHY на MAC |
Сигнал TXC предоставляется MAC, а PHY предоставляет сигнал RXC.Оба они являются синхронизированными с источником тактовыми сигналами, и в них используются как спадающие, так и нарастающие фронты тактовых импульсов, что делает синхронизацию более критичной. Стандарт RGMII требует добавления задержки тактового сигнала от 1,5 до 2 нс для сигналов TXC и RXC, чтобы гарантировать обработку сигналов достоверных данных во время спада и нарастания фронтов. К счастью, большинство устройств PHY и MAC поддерживают RGMII-ID (RGMII-Internal Delay), и никаких дополнительных действий не требуется, кроме включения этой функции ID и настройки времени задержки.Однако разработчик должен быть на 100% уверен, что и MAC, и PHY поддерживают эту функцию внутренней задержки. Если это не поддерживается одним или обоими устройствами, тогда задержка должна применяться как часть компоновки печатной платы с использованием правильно спроектированных змеевиков, как показано на рисунке 15 ниже.
Глядя на рисунок 15, вы можете обратить внимание на одну странную точку: сигналы TX на стороне MAC соединены с сигналами TX на стороне PHY.Это связано с соглашениями об именах; каждый передатчик и приемник названы относительно стороны MAC, что означает, что сигналы на стороне PHY, помеченные как TX и RX, соответствуют приемнику PHY и передатчику PHY соответственно. Всегда перепроверяйте соглашения об именах перед проектированием макета.
Односторонняя параллельная шина требует последовательного подключения на стороне драйвера для согласования как выходного импеданса драйвера, так и характеристического импеданса линии, чтобы предотвратить отражения и проблемы с электромагнитными помехами.Сигналы xMII должны быть несимметричными на 50 Ом, а сигналы TX должны быть согласованы по длине с TXC (TXCLK). Точно так же сигналы RX должны быть согласованы по длине с RXC (RXCLK). Разработчикам следует проверить таблицы данных PHY и MAC на наличие внутренних оконечных резисторов, и, если они не существуют, их необходимо разместить на плате. Значение резистора будет разницей между Z0 = 50 Ом и выходным сопротивлением линейного драйвера. Как правило, работают значения от 20 до 40 Ом, но для достижения наилучших характеристик могут потребоваться некоторые методы проб и ошибок.
Рисунок 16. Последовательные внутренние и внешние оконечные резисторыПоследовательный GMII (SGMII) – это совершенно другая концепция по сравнению с другими режимами в том, что она похожа на сериализатор / десериализатор (SerDes), использующий одну пару TX, одну пару RX, и одна пара опорных часов. Тактовая частота DDR составляет 625 МГц, что является относительно высоким показателем. Параллельные данные GMII кодируются с использованием формата 8B / 10B в пары TX и RX. SGMII уменьшает количество выводов и увеличивает скорость, но недостатком является то, что компоновка более сложная, чем для методов xMII.Более того, большинство интегрированных гигабитных MAC-адресов, доступных на рынке, поддерживают только интерфейсы xMII. Если в проекте требуется интерфейс 1 G + Ethernet, то SGMII – единственный вариант для соединения PHY с MAC.
Большинство высокоскоростных интерфейсов SerDes требуют емкостной связи для предотвращения синфазных рассогласований напряжений приемник-передатчик. Рекомендуется иметь как минимум держатели для конденсаторов серии 100 нФ рядом со стороной TX пар SGMII, а также резисторы параллельной оконечной нагрузки в соответствии с импедансом дифференциальной пары (обычно 100 Ом или 150 Ом)..
Рис. 17. Соединение переменного тока SerDesВ дополнение к вышеупомянутому количеству контактов интерфейсов xMII необходимо добавить два сигнала для интерфейса управления MII (интерфейс MIIM или MDIO / MDC). Этот интерфейс похож на шину I2C и используется устройствами верхнего уровня (такими как MAC) для получения состояния PHY и программирования регистров PHY для настройки изменяемых параметров времени выполнения, таких как настройки часов и процедуры исправления. Сигнал MDC – это тактовая частота 25 МГц, поставляемая MAC, а MDIO – это двунаправленный сигнал данных с открытым стоком, поэтому MDIO необходимо подтянуть в соответствии с общим количеством устройств PHY (обычно требуется резистор между 1.5 кОм и 10 кОм). Помимо определения последовательного интерфейса управления (SMI) с использованием тех же выводов, некоторые производители также внутренне используют выводы MDC / MDIO для подключения к I2C или SPI для простоты использования, особенно в коммутаторах Ethernet.
Коммутаторы Ethernet
Стоит упомянуть, что вам может не потребоваться добавлять несколько устройств Ethernet PHY и MAC на вашу плату, если нет строгих требований к физическому разделению интерфейсов. Многопортовые коммутаторы PHY и / или MAC – популярный способ увеличения количества интерфейсов Ethernet с помощью одного устройства.Некоторые коммутаторы имеют только интерфейсы PHY для коммутатора, а некоторые другие объединяют интерфейсы PHY и MAC (xMII) вместе. Есть много альтернатив; например, KSZ9897S – это вариант, который объединяет 5-портовый PHY, 1-портовый RGMII / GMII / MII и 1-портовый SGMII (см. рисунок 18).
Очевидно, что если вы не разрабатываете чистый коммутатор Ethernet, который напрямую направляет все интерфейсы PHY к разъему RJ-45, может быть возможность подключить другой PHY к PHY коммутатора.Лучше всего использовать изолирующие трансформаторы для всех интерфейсов PHY, расположенных на плате, аналогично работе разъема RJ-45. Однако этот метод дорог и занимает много места на плате. Существует теоретический вариант подключения PHY к PHY на плате, называемый объединительной платой Ethernet, для которого не требуются трансформаторы. Вместо этого все пары связаны емкостной связью с использованием последовательных конденсаторов 100 нФ. Хотя не гарантируется работа на больших расстояниях, теоретически он очень хорошо работает на относительно небольших расстояниях.Если вы попробуете это сделать, не забудьте добавить резисторы смещения после конденсаторов связи переменного тока, если и только если один из PHY имеет линейный драйвер режима тока (см. Рисунок 19).
Рисунок 18. Блок-схема KSZ9897S Рисунок 19. Бестрансформаторный PHY – PHYРекомендации по компоновке
После прочтения сотен страниц технических данных у вас есть идеально спроектированная схема, отвечающая всем требованиям и предложениям, предложенным производителями, однако все эти усилия могут быть легко испорчены или могут привести к снижению производительности из-за фундаментальных сбоев компоновки.При проектировании интерфейса Gigabit Ethernet необходимо учитывать дифференциальные и несимметричные сигналы с регулируемым импедансом, а также некоторые ограничения на согласование длины и максимальную длину. В большинстве случаев эти требования автоматически выполняются разумным размещением компонентов, если дизайнер не пытается отменить этот подход. Проблема заключается в том, что если не соблюдаются общие правила компоновки (например, не используются твердые опорные плоскости для трасс с контролируемым импедансом), то строгое согласование длин трасс или удержание их ниже максимальных пределов длины будет напрасной тратой усилий.Поэтому мы кратко опишем общие правила высокоскоростной компоновки, прежде чем обсуждать конкретные требования к компоновке Gigabit Ethernet, чтобы обеспечить основу для более конкретных требований.
Источник питания
Цифровые ИС с высокоскоростной коммутацией требуют переходных токов. Эти переходные токи должны подаваться с использованием шунтирующих / развязывающих конденсаторов, поскольку паразитный импеданс дорожки печатной платы между выводом питания и шиной питания будет иметь индуктивную составляющую (в зависимости от ширины дорожки), которая сопротивляется переходным токам.Основное правило – размещать байпасные конденсаторы как можно ближе ко всем выводам питания, по крайней мере, по одному конденсатору 10 нФ и 100 нФ на каждый вывод.
Для многослойных плат есть отдельные плоскости питания и заземления, поэтому переходные отверстия неизбежно будут использоваться на пути, используемом для подачи питания. Поскольку переходные отверстия также имеют индуктивный компонент, не следует использовать переходные отверстия между байпасным конденсатором и связанным с ним выводом питания. Это правило показано на рисунке 20 ниже.
Рис. 20. Слева: Схема размещения ПЛОХОЙ – Справа: Хорошая схема подачиБазовая плоскость
Основное правило для всей электроники состоит в том, что ток, протекающий в цепи, всегда возвращается к своему источнику.Таким образом, всегда должен быть обратный путь для сигналов, и этот обратный путь будет формировать рамочную антенну с путем исходящего сигнала. Если площадь контура остается небольшой, то проблем EMI / EMC возникать не будет, но если по какой-либо причине площадь контура станет больше, то разработчик может столкнуться с серьезными проблемами EMI / EMC. Эти проблемы EMI / EMC могут серьезно ухудшить производительность вашего устройства неожиданными способами и, по крайней мере, могут привести к тому, что вы не пройдете тестирование EMC при поиске сертификатов, необходимых для законного маркетинга / продажи вашего продукта.
Основываясь как на теории, так и на экспериментальных данных для высокоскоростных сигналов, обратный путь тока будет следовать по следу на слое, находящемся под ним. Другими словами, его опорная плоскость. Сохранение сплошной эталонной плоскости под любой высокоскоростной маршрутизацией сигнала минимизирует площадь контура и предотвратит нарушение непрерывности импеданса. Если по какой-либо причине под высокоскоростной трассой образуются плоские пустоты, следует использовать сшивающие конденсаторы для создания обратного пути. Использование сшивающих конденсаторов также рекомендуется, если плоскость питания также является опорной плоскостью для высокоскоростного сигнала, который создает обратный путь к источнику тока.Эти правила проиллюстрированы на Рисунке 21 ниже, где плохие практики показаны слева, а хорошие – справа.
Рисунок 21. Схема базовой плоскостиНаложение
Для улучшения характеристик электромагнитных помех / электромагнитной совместимости и упрощения трассировки трасс, контролируемых импедансом, рекомендуется иметь как минимум четыре слоя (например, Верхний – Земля – Питание / Земля – Нижний). Это не означает, что невозможно использовать двухслойную печатную плату для интерфейса Gigabit Ethernet. Если для критических сигналов предусмотрена сплошная эталонная плоскость, для сигналов MDI направляются защитные дорожки, и, наконец, если нет требований к соответствию EMI / EMC, то, скорее всего, он будет работать на лабораторном столе.Однако двухслойные платы на самом деле следует использовать только для экспериментов и прототипирования, поскольку четырехслойные платы в наши дни у большинства производителей лишь немного дороже двухслойных – преимущества четырехслойной платы окупаются незначительными дополнительными расходами.
Свойства трассировки и геометрия
Каждая дорожка на печатной плате будет иметь характеристический импеданс, рассчитанный по отношению к плоскости отсчета. Altium Designer имеет встроенные инструменты расчета импеданса; однако для высокоскоростных сигналов существует множество других инструментов, помогающих моделировать производительность и проверять вычисления.Существует множество математических формул, а также доступных инструментов расчета, таких как «Saturn PCB Tool (бесплатно)» и лицензированный инструмент, предлагаемый Polar Instruments, который может выполнять эти вычисления.
Требуемая ширина дорожки и расстояние между диэлектриками могут быть легко рассчитаны для требуемого импеданса в соответствии с набором печатных плат. Вообще говоря, отводы на 45 ° предпочтительнее отводов на 90 °. В то же время дорожки, серпантины и пары лучше, если они будут разделены как можно больше, чтобы предотвратить любые перекрестные помехи и повысить их иммунитет к сбоям.Также следует избегать использования заглушек. Наконец, чтобы предотвратить перекрестные помехи между соседними слоями, следует избегать любой параллельной маршрутизации сигналов по слоям, если между ними нет сплошной плоскости. Эти правила проиллюстрированы на Рисунке 22 ниже, где плохие практики показаны слева, а хорошие – справа.
Рисунок 22. Разделение и заглушкиЛинии передачи
Мы знаем, что микрополосковые патч-антенны и щелевые антенны предназначены для преднамеренного создания электромагнитных полей для передачи и приема.Плохо спроектированная печатная плата также может непреднамеренно иметь много непреднамеренных антенн, которые излучают на разных частотах. Если след является линией передачи, то отражения могут быть действительно большой проблемой. При прокладке трасс разработчик должен приблизительно оценить, может ли длина трассы действовать как антенна и превращать проводимый сигнал в излучаемый, и нужен ли согласующий резистор для предотвращения любых отражений. Следующие ниже примеры, основанные на некоторых практических правилах, объяснят эти проблемы.
Сначала подумал о проблеме с антенной. Наивысшие уровни излучения достигаются, если длина следа антенны составляет λ / 4, λ / 2 или λ. Однако, если длина меньше, чем примерно λ / 20 несущей частоты, то эффекта антенны не ожидается. Как правило, мы используем значение λ / 40 для максимальной длины, чтобы быть в безопасности.
Вторая проблема связана с временем нарастания сигнала, поскольку оно напрямую связано с полосой пропускания. Чем резче края, тем выше пропускная способность.Для микрополосковой конфигурации на плате FR4 сигнал распространяется со скоростью 6,146 пс / мм. Если принять во внимание время нарастания сигнала, равное 340 пс, то трасса может быть незавершенной, если ее длина меньше (1/10) * (340 / 6,146) = 5,53 мм. Всегда лучше иметь согласующий резистор, но более короткий след означает, что не должно быть проблем с отражениями и стоячими волнами.
Поскольку принципы, лежащие в основе проектирования топологии высокоскоростных схем, являются обширной темой, почти невозможно затронуть все ее аспекты в этой краткой статье.Так же, как кратко упоминаются общие практические правила, в следующей таблице представлены некоторые типичные ограничения и требования к компоновке Gigabit Ethernet.
Таблица 4. Требования к компоновке Gigabit Ethernet
| Интерфейс | Параметр | Требование |
|---|---|---|
| MDI | Импеданс следа | 100 Ом Дифференциальный (95 Ом ± 15%) |
| MDI | Требование о прекращении действия | Параллельное соединение (100 Ом или разделение 2 x 49.9 Ом) |
| MDI | Макс. Внутрипарный перекос | <1,6 пс ~ 250 мкм |
| MDI | Макс. Межпарный перекос | <330 пс ~ 50 мм |
| MDI | Макс. Длина следа между PHY и Magnetics | <~ 100 мм (чем короче, тем лучше) |
| MDI | Мин. Расстояние между парами | > 450 мкм |
| MDI | Макс.Разрешено через | 2 переходных отверстия для всех дорожек MDI |
| xMII | Импеданс следа | 50 Ом одиночный (50 Ом ± 15%) |
| xMII | Требование о прекращении действия | Последовательная оконечная нагрузка (от 20 Ом до 40 Ом в соответствии с выходным сопротивлением драйвера) |
| xMII | Макс. Нагрузка на привод | 35 пФ – Эти интерфейсные выходы не предназначены для управления несколькими нагрузками, разъемами или кабелями.Лучше, если они будут использоваться на борту. |
| xMII | Рекомендуемое Макс. Длина следа | 50 мм |
| xMII | Макс. Длина следа | 150 мм – только если все следы нанесены на внутренние слои (не рекомендуется) |
| xMII | Допуск соответствия длины | 10 мм – сигналы TX с TXC (TXCLK) и сигналы RX с RXC (RXCLK) |
В дополнение к этим указанным ограничениям, дискретная магнитная схема может также нуждаться в особом внимании.Необходимо создать отдельную заземляющую пластину, чтобы обеспечить повышенную устойчивость к электростатическим разрядам и электромагнитным помехам / электромагнитной совместимости, и она должна быть строго отделена от всех других плоскостей не менее чем на 2 мм (см. Рисунок 23).
Заключение
Цель этой статьи – помочь разработчикам, желающим добавить интерфейсы Gigabit Ethernet в свои платы, и мы постарались охватить все основные теоретические аспекты. В блоге Altium Designer есть множество статей, в которых более подробно рассматриваются высокоскоростная маршрутизация, согласование импеданса и другие темы, связанные с успешной маршрутизацией Gigabit Ethernet и других высокоскоростных сигналов.Это руководство должно дать вам хорошее представление о том, как методы высокоскоростной маршрутизации применимы конкретно к Gigabit Ethernet.
Несмотря на то, что я попытался предоставить хорошее руководство по основам успешной маршрутизации Gigabit Ethernet, всегда полезно следовать рекомендуемой схеме и рекомендациям в таблице данных микросхем, с которыми вы работаете. В продолжение этой статьи мы рассмотрим настройку правил проектирования специально для гигабитного Ethernet. Наличие правильных правил проектирования может иметь значение между болезненной маршрутизацией и разочаровывающим опытом прототипирования / тестирования, а Altium Designer заставляет ваш проект быть успешным.
Работа с гигабитным Ethernet может быть сложной задачей в первый раз, но не больше, чем с любым другим высокоскоростным интерфейсом. Требования реализаций Gigabit Ethernet, вероятно, наиболее снисходительны, когда дело касается высокоскоростных интерфейсов. При использовании правильной компоновки и практики прокладки, а также правильного выбора оконечной нагрузки и других компонентов в вашей схеме ваш дизайн, вероятно, будет очень успешным. Использование 4 или более слоев на вашей печатной плате значительно упростит трассировку вашего дизайна, увеличивая ваши шансы на успех.Это также может помочь обеспечить соблюдение различных схем заземления в Gigabit Ethernet.
Хотите узнать больше о том, как Altium может помочь вам в разработке вашей следующей печатной платы? Поговорите со специалистом Altium.
Конструкция схемы приемопередатчика Ethernet
Схема приемопередатчика Ethernet состоит из интерфейса RJ45, трансформатора связи, приемопередатчика Ethernet и интерфейса между приемопередатчиком и схемой управления модуляцией, схемой приема и демодуляции.Приемопередатчик Ethernet – это базовый блок, который напрямую определяет производительность системы. Приемопередатчик Ethernet ip113ip113 – это двухпортовый интегрированный коммутатор Ethernet 10/100 Мбит / с, который состоит из двухпортового контроллера коммутации и двух приемопередатчиков Fast Ethernet. Каждый трансивер соответствует правилам IEEE802.3, IEEE802.3 μ и ieee802.3x. SSRAM зарезервирован для буфера кадра, который может хранить MAC-адрес размером 1 Кбайт, всю цифровую адаптивную настройку и восстановление синхронизации, коррекцию дрейфа базовой линии и работать в полнодуплексном / полудуплексном режиме 10 / 100BaseTX и 100BaseFX.Использование одного источника питания 2,5 В, одного источника тактовой частоты 25 МГц, процесса 0,25 мкм, 128-контактного корпуса PQFP.
Скорость порта 1 является результатом адаптивной настройки, поэтому нет необходимости в дополнительной памяти для буферизации пакетов. Каждый порт имеет собственное управление буфером приема, управление буфером передачи, управление очередью передачи, Mac передачи и Mac приема. Каждый порт разделяет хэш-блок, блок интерфейса памяти, пустой буферный менеджер и адресную таблицу.
Рис.2 внутренние принципиальные блок-схемы IP 113
Он в основном состоит из микросхемы трансивера Ethernet ip113, микросхемы специальной конфигурации EEPROM 93C46, матрицы светодиодного дисплея и интерфейса между портом 1 и модулем TP, портом 2 и модулем FX ip113. IP113 поддерживает множество функций. Он может удовлетворить различные потребности, задав соответствующие параметры. Его можно установить с помощью определенных контактов или настроить с помощью EEPROM. Для повышения общей производительности системы используется специальная микросхема последовательного eep ROM 93C46.Когда система перезагружается, вывод LED_ SEL [1: 0] используется как часы 93C46, EESK и выбора микросхемы EECS, BP соответственно_ Kind [1: 0] выводит eedo как адрес 93C46 и данные, соответственно, и считывает внутреннее устройство 93C46. параметры во внутренние регистры ip113. После сброса эти контакты становятся входными сигналами, чтобы ip113 работал независимо без 93C46.
Рисунок 3 Схема приемопередатчика Ethernet
просмотров публикации:
10
Гигабитный Ethernet-трансивер TLK2201 обеспечивает высокоскоростную полнодуплексную двухточечную передачу данных.В основе устройства …
Гигабитный Ethernet-трансивер TLK2201 обеспечивает высокоскоростную полнодуплексную двухточечную передачу данных. Устройство основано на требованиях к синхронизации 10-битного интерфейса спецификации IEEE 802.3 Gigabit Ethernet. Основное применение этого устройства – обеспечение строительных блоков для двухточечной передачи данных в основной полосе частот через среду с контролируемым импедансом 50 или 75. Средствами передачи могут быть дорожки печатной платы, медные кабели или оптоволоконные среды.Конечная скорость и расстояние передачи данных зависят от характеристик затухания в среде и шума, связанного с окружающей средой.Устройство выполняет функции сериализации, десериализации и извлечения часов для интерфейсного устройства физического уровня. Приемопередатчик работает со скоростью 1,25 Гбит / с (типовая), обеспечивая до 1 Гбит / с полосы пропускания данных по медному или оптическому интерфейсу. Он поддерживает как определенный 10-битный интерфейс (TBI), так и сокращенный 5-битный интерфейс, использующий синхронизацию с двойной скоростью передачи данных (DDR).
Он размещен в термообработанном 64-выводном корпусе VQFP PowerPAD. Рекомендуется припаять корпус к термопленке на плате. Устройство рассчитано на работу от 0 ° C до 70 ° C. Он использует питание 2,5 В. Секция ввода / вывода совместима с напряжением 3,3 В. Он разработан с возможностью горячей замены. Сброс при включении питания заставляет RCB0, RCB1, клеммы параллельного выходного сигнала, TXP и TXN удерживаться в состоянии высокого импеданса.
Возможности
• 1 к 1.Сериализатор / десериализатор 6 гигабит в секунду (Гбит / с)
• Низкое энергопотребление.
• LVPECL-совместимый дифференциальный ввод / вывод на высокоскоростном интерфейсе
• Пороговые значения дифференциального входа приемника 200 мВ минимум
• Соответствие IEEE 802.3 Gigabit Ethernet
• Усовершенствованная технология КМОП 0,25 мкм
• Конденсаторы внешнего фильтра не требуются
• Комплексный набор встроенных средств тестирования
• Поддерживается порт IEEE 1149.1 JTAG
Техасские инструменты, П.О. Box 954, Санта-Клара, Калифорния
. Тел: 1-800-477-8924; Факс: 214-480-7800.
% PDF-1.1 % 1 0 объект [/ CalRGB > ] эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > эндобдж 4 0 obj > эндобдж 5 0 obj > транслировать 0 0 0 0 0 0 d1 конечный поток эндобдж 6 0 obj > транслировать 666 0 21-20 637 721 d1 21 351 кв.м. 21108129-20 333-20 в 538-20 646 107 646 351 в 646 595 538 721 333 721 c 129 721 21 595 21 351 c час 430 351 кв.м. 430 209 408 144 333 144 в 257 144 235 209 235 351 c 235 493 257 559 333 559 в 408 559 430 493 430 351 в ж конечный поток эндобдж 7 0 объект > транслировать 666 0 98-4 470 705 d1 263 0 месяцев 471 0 л 471 701 л 309 701 л 292 595 232 556 102 554 c 102 408 л 263 408 л 263 0 л ж конечный поток эндобдж 8 0 объект > транслировать 666 0 29-19 634 720 d1 239 412 кв.м. 244 520 281 575 352 575 c 395 575 423 555 434 518 c 631 525 л 605 647 502 720 350 720 c 150 720 29 585 29 349 в 29 106 138-19 350-19 в 534-19 643 79 643 233 в 643 373 547 463 398 463 в 328 463 275 444 239 412 c час 245 234 кв.м. 245 292 284 328 342 328 c 399 328 434 293 434 233 c 434 176 399 139 341 139 c 282 139 245 175 245 234 c ж конечный поток эндобдж 9 0 объект > транслировать 666 0 25-18 629 720 d1 140 371 кв.м. 62 340 25 287 25 208 в 25 66 134-18 332-18 в 529-18 638 66 638 208 в 638 287 602 340 523 371 c 586 403 616 449 616 515 в 616 639 512 720 332 720 в 151 720 48 639 48 515 в 48 449 77 403 140 371 c час 240 502 кв.м. 240 543 277 575 332 575 c 386 575 422 543 422 502 c 422 454 391 425 332 425 c 273 425 240 454 240 502 c час 234 220 кв.м. 234 277 271 310 332 310 c 393 310 429 276 429 220 c 429 166 395 134 332 134 c 269 134 234 166 234 220 в ж конечный поток эндобдж 10 0 obj > транслировать 777 0 70 0 716 719 d1 70 0 мес. 396 0 л 486 0560 0 625 32 в 694 66 732 130 732 216 c 732 302 696 356 617 384 c 676 415 706 464 706 529 c 706 612 665 671 590 698 c 534 718 462 719 372 719 в 347 719 л 70 719 л 70 0 л час 299 432 кв.м. 299 556 л 365 556 л 451 556 486 551 486 494 в 486 446 457 432 397 432 в 299 432 л час 299 168 кв.м. 299 301 л 407 301 л 477 301 509 285 509 235 в 509 185 479 168 409 168 в 299 168 л ж конечный поток эндобдж 11 0 объект > транслировать 776 0 37-20 747 738 d1 530 279 кв.м. 523 202 479 160 409 160 c 316 160 268 228 268 359 c 268 492 312 558 403 558 c 476 558 517 520 524 447 в 743 447 л 729 633 607 738 400 738 c 177 738 37 594 37 359 в 37 125 176-20 405-20 в 610-20 734 90 747 279 в 530 279 л ж конечный поток эндобдж 12 0 объект > транслировать 722 0 70 0 659 719 d1 70 0 мес. 681 0 л 681 175 л 310 175 л 310 286 л 611 286 л 611 451 л 310 451 л 310 547 л 666 547 л 666 719 л 70 719 л 70 0 л ж конечный поток эндобдж 13 0 объект > транслировать 944 0 68 0 876 719 d1 276 0 месяцев 276 347 л 276 374 275 418 273 480 c 283 428 292 383 302 344 в 392 0 л 552 0 л 641 352 л 647 376 658 419 671 480 c 670 415 670 372 670 354 в 668 0 л 876 0 л 876 719 л 596 719 л 494 359 л 489 342 481 307 471 255 c 457 316 450 351 448 360 c 348 719 л 68 719 л 68 0 л 276 0 л ж конечный поток эндобдж 14 0 объект > транслировать 724 0 13 0 654 719 d1 239 0 месяцев 491 0 л 491 530 л 712 530 л 712 719 л 13 719 л 13 530 л 239 530 л 239 0 л ж конечный поток эндобдж 15 0 объект > транслировать 667 0 40-19 627 550 d1 421 0 месяцев 626 0 л 626 15 л 612 25 604 41 604 60 в 604 356 л 604 427 592 467 538 505 c 503 529 432 550 338 550 c 158 550 65 488 63 369 c 262 369 л 266 405 288 422 331 422 c 380 422 405 409 405 378 c 405 329 362 334 263 321 в 111 301 40 268 40 150 в 40 43 105-19 222-19 в 297-19 356 3 409 51 в 421 0 л час 403 237 кв.м. 404 228 404 219 404 210 c 404 140 375 108 306 108 c 268 108 248 126 248 156 в 248 207 308 200 403 237 в ж конечный поток эндобдж 16 0 объект > транслировать 668 0 30-19 623 550 d1 421 207 кв.м. 416 155 387 128 337 128 c 274 128 248 172 248 266 в 248 359 275 403 339 403 в 389 403 415 379 419 329 в 635 329 л 630 462 517 550 340 550 c 147550 30 442 30 266 в 30 92 147-19 342-19 в 517-19 628 68 637 207 в 421 207 л ж конечный поток эндобдж 17 0 объект > транслировать 668 0 31-19 612 719 d1 324 137 кв.м. 272 137 240 181 240 260 c 240 343 266 383 324 383 в 383 383 410 343 410 260 в 410 181 377 137 324 137 c час 611 0 месяцев 611 719 л 408 719 л 408 474 л 367 523 317 547 253 547 c 125 547 31 436 31 263 в 31 90 123-19 255-19 в 325-19 382 8 427 65 в 427 0 л 611 0 л ж конечный поток эндобдж 18 0 объект > транслировать 666 0 29-19 636 550 d1 417 157 кв.м. 407 129 379 113 338 113 c 277 113 242 151 240 219 c 636 219 л 636 232 л 636 432 522 550 334 550 c 145 550 29 439 29 261 c 29 92 142-19 326-19 в 490-19590 42 619 157 в 417 157 л час 240 325 м 243 388 277 424 332 424 в 392 424 424 391 428 325 c 240 325 л ж конечный поток эндобдж 19 0 объект > транслировать 667 0 56 0 616 719 d1 56 0 мес. 262 0 л 262 274 л 262 346 287 381 339 381 c 396 381 409 348 409 275 в 409 0 л 615 0 л 615 276 л 615 368 612 433 572 481 c 537 524 488 545 421 545 в 357 545 304 521 262 474 c 262 719 л 56 719 л 56 0 л ж конечный поток эндобдж 20 0 объект > транслировать 335 0 61 0 272 737 d1 61 0 месяцев 272 0 л 272 531 л 61 531 л 61 0 л час 61 585 кв.м. 272 585 л 272 737 л 61 737 л 61 585 л ж конечный поток эндобдж 21 0 объект > транслировать 667 0 56 0 616 545 d1 56 0 мес. 262 0 л 262 274 л 262 346 287 381 339 381 c 396 381 409 348 409 275 в 409 0 л 615 0 л 615 276 л 615 368 613 432 572 481 c 538 523 488 545 425 545 в 350 545 291 515 243 453 c 243 531 л 56 531 л 56 0 л ж конечный поток эндобдж 22 0 объект > транслировать 444 0 56 0 425 545 d1 56 0 мес. 263 0 л 263 218 л 263 300 300 337 383 337 в 396 337 409 336 425 334 в 425 545 л 406 545 л 323 545 273 512 246 434 в 246 531 л 56 531 л 56 0 л ж конечный поток эндобдж 23 0 объект > транслировать 609 0 31-19 580 550 d1 31 167 кв.м. 40 43 129-19 300-19 в 485-19 580 44 580 165 в 580 280 507 309 350 345 c 285360250360250 398 c 250 421 269 435 306 435 c 344 435 370 414 373 383 в 562 383 л 549 493 463 550 304 550 c 133 550 45 488 45 375 в 45 263 120 234 284 199 c 342 186 372 182 372 144 c 372 116 348 100 303 100 в 258 100 235 122 235 167 в 31 167 л ж конечный поток эндобдж 24 0 объект > транслировать 445 0 17-9 403 695 d1 312 197 кв.м. 312 409 л 415 409 л 415 531 л 312 531 л 312 695 л 94 695 л 94 531 л 17 531 л 17 409 л 94 409 л 94 143 л 94 28 145-9 281-9 в 323-9 369-7 417-4 в 417 149 л 405 148 395 148 386 148 в 333 148 312 159 312 197 c ж конечный поток эндобдж 25 0 объект > транслировать 609 0-6 0 587 531 d1 188 0 месяцев 435 0 л 616 531 л 405 531 л 310 212 л 214 531 л -6 531 л 188 0 л ж конечный поток эндобдж 27 0 объект > транслировать yPb @ 0! A \ 3Æ) * AQF 3ʆ0P0ei3siRT5a- # ȀD39a7NjӺ“2 “0SʭU’SʵcPt.SbQpj FA “ȤIN” HeByJ6agj [2A; * A & Hmҡ * {B / t \ Xb4G “ס! H dR T $ JD8ơ $ 7Qk; I; d) HhƧ O “8Ra; 醌 r>) N ֵ @ 9 (@ 9 1h7
S2068TB001 Datasheets | Интегральные схемы (ИС) DUAL GIGABIT ETHERNET TRANSCEIVER -Apogeeweb
Home & nbsp Интегральные схемы (ИС) S2068TB001 Datasheets | Интегральные схемы (ИС) DUAL GIGABIT ETHERNET TRANSCEIVERТаблицы данных S2060 | Кремниевый выпрямитель питания на интегральных схемах (ИС)
S2068TBI001 Таблицы данных | Интегральные схемы (ИС) DUAL GIGABIT ETHERNET TRANSCEIVER
- Автор: & nbspapogeeweb, & nbsp & nbspS2068TB001, S2068TB001 Datasheet, S2068TB001 PDF, Applied Micro Circuits Corporation (MACOM)
| Изображение: | |
| Номер по каталогу производителя: | S2068TB001 |
| Категория продукта: | Интегральные схемы (ИС) |
| Наличие: | № |
| Производитель: | Корпорация Applied Micro Circuits (MACOM) |
| Описание: | ТРАНСИВЕР ДВОЙНОЙ ГИГАБИТНОЙ ETHERNET |
| Лист данных: | N / A |
| Упаковка: | BGA |
| Минимум: | 1 |
| Время выполнения: | 3 (168 часов) |
| Количество: | Под заказ |
| Отправить запрос предложений: | Запрос |
| Производитель: | AMCC |
| Упаковка: | Лента и катушка (TR) / отрезная лента (CT) / лоток / трубка |
| Статус RoHs: | Бессвинцовый / соответствует требованиям RoHS |
| Упаковка / ящик: | BGA |
Описания
Для этой части пока нет релевантной информации.
Экологическая и экспортная классификации| Для этой части еще нет соответствующей информации. |
2009 – JESD22-A114-D Аннотация: Варистор JESD22-A114D BETA 22-A114D RF POWER BJTs AN086 TVS-диод Указание по применению BFP540ESD Применение транзистора JESD22-A114 | Оригинал | JESD22-A114D, JESD22-A114-D JESD22-A114D варистор BETA 22-A114D RF POWER BJTs AN086 Указания по применению диода TVS BFP540ESD JESD22-A114 применение транзистора | |
Нет в наличии Аннотация: абстрактный текст недоступен | Оригинал | ||
2006 – WAN0144 Реферат: конденсаторы искрового разрядника 1.5kv WAN0161 WM8978 C158 C157 линия диапазона напряжения в смартфоне Philips портативный dvd-плеер принципиальная схема Signal Path DESIGNER Inpaq | Оригинал | WAN0161 WAN0144 конденсаторы искрового разрядника 1.5кв WAN0161 WM8978 C158 C157 линия диапазона напряжения в смартфоне принципиальная схема портативного dvd-плеера Philips Проектировщик пути прохождения сигнала Inpaq | |
2014 – Д3Б сот-23-6 Аннотация: абстрактный текст недоступен | Оригинал | CA | |
2009 г .– HDMI2C1-5DIJ Реферат: усилитель сигнала gsm GAL-5 EMIF04-1502M8 EMIF04-1005M8 паспорт ipad HDMI2C1 схема усилителя gsm gsm усилитель RF ответвитель | Оригинал | SGIPAD1109 EMIF04-1005M8 EMIF04-1502M8 БАЛ-2690Д3У HDMI2C1-5DIJ усилитель сигнала gsm ГАЛ-5 EMIF04-1502M8 EMIF04-1005M8 лист данных ipad HDMI2C1 схема усилителя GSM GSM Booster рч соединитель | |
2008 – EMIF06-HMC01F2 Реферат: sot-883 GAL-5 emi line filter EMIF02-USB03F2 EMIF10-LCD02F3 EMIF06-MSD01F2 LC фильтр usb emi filter EMIF04-1005M8 | Оригинал | SGIPAD0908 EMIF04-1005M8 EMIF04-1502M8 EMIF06-HMC01F2 сот-883 ГАЛ-5 эмиссионный линейный фильтр EMIF02-USB03F2 EMIF10-LCD02F3 EMIF06-MSD01F2 LC фильтр usb emi фильтр EMIF04-1005M8 | |
Нет в наличии Аннотация: абстрактный текст недоступен | Оригинал | 130мм 120 мм | |
2008 – Нет в наличии Аннотация: абстрактный текст недоступен | Оригинал | OC-129 | |
Нет в наличии Аннотация: абстрактный текст недоступен | Оригинал | 130мм 120 мм 107мм | |
2011 – INFINEON TVS диодный процесс Аннотация: fbas | Оригинал | ЭСД5В0С1У-02В AN248, AN248 INFINEON TVS диодный процесс fbas | |
2008 – CTM082 Аннотация: 4-значный счетчик LED BARGRAPH | Оригинал | ||
2005 – ФИЛЬТР ЛИНИЙ НА 900 МГЦ Аннотация: EMIF02-USB01 GAL-5 USBUF02W6 ST1284-02A8 EMIF04-10006F2 EMIF06-HMC02F2 EMIF01-10005W5 EMIF11-10002C4 lcd ipad | Оригинал | CRIPAD0705 ЛИНИЙ ФИЛЬТР НА 900 МГЦ EMIF02-USB01 ГАЛ-5 USBUF02W6 ST1284-02A8 EMIF04-10006F2 EMIF06-HMC02F2 EMIF01-10005W5 EMIF11-10002C4 жк-дисплей ipad | |
2007 – JESD22-A114C Реферат: Ионизатор А-5951-1589-1 С-111 ЭД-4701 А-5951-7600-1 | Оригинал | 5989-4509EN АВ02-0160ЕН JESD22-A114C A-5951-1589-1 ионизатор С-111 ED-4701 A-5951-7600-1 | |
1996 – ASTM-F-150-72 Реферат: MIL-B-117 ASTM-D-991 FED-STD-101 ASTM-D991 Биполярный статический индукционный транзистор Чувствительность CMOS ESD MIL-M-55565 SOAR-1 ASTM-D-257 | Оригинал | MIL-STD-883 MIL-I-38534 МИЛ-М-55565 MIL-M-81705 FED-STD-101 EIA-625 ASTM-F-150-72 МИЛ-В-117 ASTM-D-991 FED-STD-101 ASTM-D991 Биполярный транзистор статической индукции cmos esd чувствительность МИЛ-М-55565 SOAR-1 ASTM-D-257 | |
2010 – «Защита от электростатического разряда» Аннотация: AN192 ESD защита symbian C166 ESD5V3S1B-02LS TVS 0201 Diode последние гаджеты smd 02l | Оригинал | ЭСД5в3с1б-02лс AN192, AN192 «Защита от электростатического разряда» AN192 Защита от электростатического разряда симбиан C166 TVS 0201 Диод последние гаджеты smd 02l | |
2008 – Нет в наличии Аннотация: абстрактный текст недоступен | Оригинал | AZ1115-02S AZ1115-02S 5 / 50нс) кремний024 113XY | |
2006 – Ан-1511 Аннотация: rj45 cat5 RJ45 dp83865 an1511 RJ453 | Оригинал | Ан-1511 AN202012 RJ-45 MDI20V ЦСП-9-111С2 Ан-1511 rj45 cat5 RJ45 dp83865 an1511 RJ453 | |
2007 – Нет в наличии Аннотация: абстрактный текст недоступен | Оригинал | AZC015-04F AZC015-04F 5 / 50нс) | |
2002 – схема генератора 20 кВ Реферат: wurth 742 792 15 MMB27VCLT1 HM8130 223 Варистор Варистор 6кв SMD-Ферритовый конденсатор “ESD Protection” 6кв MMBZ27VCLT1 | Оригинал | TH808x TH8080x QS9000, ISO14001 Схема генератора 20 кВ Вурт 742 792 15 MMB27VCLT1 HM8130 223 Варистор варистор 6кв SMD-Феррит «Защита от электростатического разряда» конденсатор 6кв MMBZ27VCLT1 | |
1998 – МЭК-100-4-2 Аннотация: AP-209 AP-208 IEC 1000-4-2 ESD PACDN007 PACDN006 PACDN004 PACDN002 IEC-1000-4-2 DN006 | Оригинал | АП-209 IEC-1000-4-2 18канал IEC-100-4-2 АП-209 АП-208 IEC 1000-4-2 ESD PACDN007 PACDN006 PACDN004 PACDN002 IEC-1000-4-2 DN006 | |
2011 – Нет в наличии Аннотация: абстрактный текст недоступен | Оригинал | 540ESD 540ESD BFP540ESD 460L3 BFR460L3 434 МГц BFP460 360L3 340L3 | |
2007 – Нет в наличии Аннотация: абстрактный текст недоступен | Оригинал | AZ1015-02S 5 / 50нс) 101XY. | |
СТМ 97.1 Реферат: каталог пассивных электронных компонентов PM118 клейкая резиновая застежка msds 40910 трубчатая молния DSAQ00279286.txt 73742 конструкция с многолистовой пружиной TB-2004 | Оригинал | ||
