Доработка драйвера УНЧ в трансивере HBR/CW

4 апреля 2022

В ходе использования HBR/CW был выявлен дефект. Оказалось, что трансивер имеет достаточно высокий уровень собственного шума. Это стало особенно заметно, когда вместо наушников 80 Ом я попробовал наушники 32 Ом. Шум низкочастотный, поэтому не оказывает влияния на разборчивость слабых сигналов. Однако он создает ощутимую и совершенно ненужную нагрузку на уши.

Проблему удалось локализовать. Источником шума оказался драйвер УНЧ на операционном усилителе NE5532. Устранить шум добавлением конденсаторов или использованием выделенного стабилизатора напряжения мне не удалось. Возник вопрос — а как делают драйвер УНЧ другие конструкторы?

Судя по последним работам Ashhar VU2ESE, Paul VK3HN, Bill N2CQR, Pete N6QW и прочих, часто в этом узле применяют простой каскад с общим эмиттером. Например, Pete N6QW в своем трансивере PSST использует такой драйвер:

Схема драйвера УНЧ на одном транзисторе

К оригинальной схеме я добавил диплексер (C117-R102), а также пару RC-фильтров на 1.5 кГц (R98-C119, R99-C117), чтобы подрезать ненужные частоты. Полную схему модификации можно скачать здесь [PDF].

При питании от 13.8 В драйвер обеспечивает почти 45 dB усиления. Усиление можно снизить при помощи потенциометра RV6. Без RC-фильтров драйвер обладает гладкой АЧХ на интервале 0-20 кГц. На входе может быть до 30 mVpp прежде, чем сигнал начнет заметно искажаться. Схема универсальная. Например, в PSST такая же схема используется для усиления сигнала с электретного микрофона. Еще на ее основе можно сделать S-метр.

В отличие от драйвера на ОУ, этот драйвер не генерирует низкочастотного шума. Пользоваться трансивером стало намного приятней. Но снижение собственного шума вскрыло новую проблему. Теперь в наушниках стал постоянно слышен тихий тон с частотой ~2.5 кГц. Первой мыслью было, что это какие-то паразитные колебания. Но со временем эта теория была опровергнута. Оказалось, что на самом деле это частный случай birdie.

Проблема была устранена программно:

// const int32_t IF2Frequency = 45000000;
const int32_t IF2Frequency = 45005000;

По промежуточной частоте 45 МГц HBR/CW использует руфинг фильтр с полосой 30 кГц. Трансиверу нет особой разницы, какую часть этой полосы использовать, поскольку большая ее часть будет отфильтрована на второй ПЧ 9 МГц. Однако изменение IF2Frequency влечет за собой изменение частот на каналах Si5351 и перемещает слышимый тон ~2.5 кГц выше по частоте. Чем выше частота этого тона, тем лучше его подавляют предусмотрительно добавленные RC-фильтры. Новое значение константы подобрано так, чтобы паразитный тон не был слышен, в том числе, при включенном SHIFT.

Изменение IF2Frequency привело к смещению остальных пораженных частот. Как результат, их программная «маскировка» перестала работать. Мне пришлось снова пройтись по всем частотам и переопределить массив FreqsWithSpurs[].

С новым драйвером вернулись слышимые хлопки при переходе трансивера с передачи на прием. Их удалось скрыть путем замены конденсатора в схеме коммутации НЧ-сигналов на 2N7000. Вместо конденсатора на 4.7 мкФ был использован конденсатор 47 мкФ. Также хлопки стали появляться при изменении SHIFT. Их удалось скрыть программно, временно притягивая ENABLE_RX к земле на время изменения параметров Si5351.

Обновленную прошивку можно скачать здесь. А на чем вы делаете драйвер УНЧ, и доводилось ли вам сталкиваться с описанной проблемой?

Метки: , , , .