max2451実験中

ＲＩＧの回路ではうまく動作しないような気がしてきたので自分でせっけいする。
もしかするとuPC1478からＶＣＯの制御電圧を取り出す方法の検討の方が近道かもしれない。

MAX2451の出力にMC1495を使った掛け算器を接続しコスタスループを構成しました。この回路でＢＰＳＫのキャリア再生と信号の復調ができました。
回路図

実験基板は↓

セラミックパッケージのMC1495が追加になっています。−１２V電源のためDC-DCコンバータも用意しました。次には単電源にしたいです。

Ｉ信号(上）とＱ信号(下)です。ＢＰＳＫ信号なのでＩ信号に情報が乗っています。

上下とも200mV/DIVです。今度はちゃんとI信号が出てきました。

中心周波数が57.018MHzで、キャプチャレンジは20kHz、ロックレンジは170kHzでした。

今後やらないといけないこと

その他いろいろ。

一応今日まで考えてみた回路。部品がなくてまだ組んでいません。
今度の休みにE１２系列全部買って来よう。

コスタスループのループゲイン
MAX2451の位相比較器は、多分二重平衡プロダクト検波型。
この位相比較器の変換ゲインKΦは
KΦ＝ｇｍ×RL×Vi／π
ｇｍとＲＬが不明。
エイやでループを組んでからＰＭ信号いれて測定しよう。

コスタスループの極性

ＢＰＳＫ入力信号を
cos（ωｃｔ±９０°)

ＶＣＯの出力を
cos(ωｃｔ　+　Φe)　　　　（Φｅは位相誤差）
とする。

入力信号とＶＣＯの掛け算の結果のベースバンド成分・・・１
入力信号とＶＣＯを９０°移相した信号を掛け算した結果のベースバンド成分・・・２
１と２を掛け算した結果のＤＣ成分は
sin(２Φe）
（計算途中は省略）
となり、ＶＣＯの位相が進むと（＝周波数が高くなると）掛け算器の出力電圧は＋に振れる。
ＶＣＯは制御電圧が高くなると周波数が高くなる回路になっているので、掛け算器とＶＣＯの間に反転増幅器が必要。
・・・・だと思う。作ってみてロックしなかったら極性を反対にしてみる。

ＭＣ１４９５の設計手順(の不正確な和訳）一部自分の回路の定数に書き直してあるのでそのまま読むと混乱するかも知れません。
また、電車の中でpalmに入力したものなので誤字もありそう。

ＳＴＥＰ１
Ｉ３，Ｉ１３を決める
同じにする必要はないがとくに異なった値にする必要もない。１ｍＡ近辺の値。
Ｖ−＝−１２Ｖ
Ｒ１３＝１０００オーム
Ｉ１３＝１１．３／１５００＝０．７５ｍＡ
スケールファクタを可変にしたい時にはＲ３を可変抵抗にする。
正確なスケールファクタを必要としない用途ではＰＩＮ１３とＰＩＮ３を接続して１つの抵抗にできる。このとき抵抗値はさきほど求めた値の１／２とする。

ＳＴＥＰ２
ＲＸとＲＹの決定
入力ＴＲを常にアクティブにするために次の関係にする
ＶＸ／ＲＸ＜Ｉ１３
ＶＹ／ＲＹ＜Ｉ３

Ａ　ＧＯＯＤ　ＲＵＬＥ　ＯＦ　ＴＨＵＭＢは
Ｉ３ＲＹ＞＝１．５ＶＹ（ｍａｘ）
Ｉ１３ＲＸ＞＝１．５ＶＸ（ｍａｘ）
とすることである。

ＳＴＥＰ３
ＲＸ，ＲＹとＩ３が決められたのでＲＬが求められる。
Ｋ＝２ＲＬ／ＲＸＲＹＩ３＝４／１０
従って
ＲＬ＝２０Ｋ

ＳＴＥＰ４
必要な電源電圧を求める。（等価回路を参考にして）
入力に最大電圧が印可された時にＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４が能動領域になるためにそれぞれのコレクタ電圧が最大入力電圧よりもコンマ数Ｖ高くなっていなければならない。また、Ｑ３，Ｑ４のコレクタ電圧は１番ＰＩＮの電圧よりダイオード２つ分電圧が低くなります。１番ＰＩＮの電圧は最大入力電圧より２．０Ｖ高くする必要がある。したがって、入力電圧が５．０Ｖとすると１番ＰＩＮのは最低でも７．０Ｖが必要なので、Ｖ１＝９．０Ｖにする。
１番ピンには常にＩ３の２倍の電流が流れているので、１番ＰＩＮの電圧は抵抗（Ｒ１）を挿入することで設定できる。
Ｒ１＝（Ｖ＋　−　Ｖ１）／１Ｉ３
Ｖ＋を１５ＶとするとＲ１＝３ＫΩ

Ｑ５，Ｑ６，Ｑ７，Ｑ８のベース電圧は、１番ＰＩＮよりもダイオード１つ分低くなっている。したがってこれらのトランジスタをアクティブにしておくために２番ピンと１４番ＰＩＮの電圧は、１番ピンの電圧と＋側の電源電圧の中間くらいにしておく。この例では、１１Ｖ。

ＳＴＥＰ５
ＤＣの用途（掛算回路、割算回路、平方根回路）では、平衡出力をＧＮＤ電位基準の不平衡出力に変換することが要求される。
Ｆｉｇ．２２の回路は、出力電圧Ｖｏは
Ｖｏ＝（Ｉ２　?　Ｉ１４）ＲＬ

ＩＡ　?　ＩＢ　＝　Ｉ２　?　Ｉ１４　＝　２＊ＩＸ＊ＩＹ／Ｉ３　＝　（２＊ＶＸ＊ＶＹ）／（Ｉ３＊ＲＸ＊ＲＹ）

なので

Ｖｏ　＝　（２＊ＲＬ＊ＶＸ’＊ＶＹ’）／（４＊ＲＸ＊ＲＹ＊Ｉ３）
ＶＸ’，ＶＹ’は分圧器に入力される電圧。

オペアンプの選択は、低入力電流、低オフセット電流、広いコモンモード入力電圧範囲が高ＣＭＲＲ特性同様に要求される。ＭＣ１４５６、ＭＣ１７４１か要求を満たす。
Ｆｉｇ．２１の定数を決める。
ＶＸ＝ＶＹ＝０のときＩ２とＩ１４はＩ１３と等しくなる。ＳＴＥＰ３でＲＬを２０ｋΩ、ＳＴＥＰ４でＶ２，Ｖ１４を１１Ｖにした。これらからＲｏは求められる。（オペアンプの入力バイアス電流を除く）

Ｖ２／ＲＬ　＋　Ｉ１３　＝　（Ｖ＋　−　Ｖ２）／Ｒｏ
この例では
１１Ｖ　／　２０Ｋｏｈｍ　＋　１．０ｍＡ　＝（１５ｖ　?　１１ｖ）／Ｒｏ
Ｒｏについて解くとＲｏ＝２．６Ｋ　ここでは３．０ｋｏｈｍ
Ｒｏ＝２．６ｋのとき２番ピンと１４番ピンの電圧は
Ｖ２＝Ｖ１４＝１０．４Ｖ



定数計算用エクセルファイル（あくまでも自分用なのでそっけない）

eye pattern

これが正解かどうかは判らない


ゼロインしたときのＩ信号とＱ信号を見ると

上が I(50mV/div)
下が Q(500mV/div)
波形が変なのは信号発生器が原因ではないかと思う。