PLLのテスト その４

その４です。

VCOのテストをしました。

回路図です。LC発振なのでバッファを付けました。


テスト中の基板です。


0-5Vを加えて少し広めの14.931-15.297MHzを可変出来るように調整しました。
PLL制御したところ、14.983-15.232MHzでロックしました。
周波数の安定度はNCOの安定度次第なので、VCOの方が色々な周波数に対応できるのでFBですね。

PLL VFOの検討

NCO+PLLでキリのいい周波数にならないか計算してみました。

調整箇所はNCOのクロックと外付け分周器の分周比です。

クロックは2^nが良さそうで、手持ちの水晶から6.5536MHzとしました。
分周比は1/5系と1/2^n系で試算してみました。

試算結果です。


NCOではINCは1-65535まで可変できますが、適当に2^14あたりで振ってみました。
1/5系は32,16,8ステップで5kHz単位になり使えそうです。
1/2^n系は1/64で200Hzピッチで、5ステップで1kHzといい感じの変化です。

そこで分周比を1/64に固定し、INCを振ってみたのが、右の表です。
VCO次第ですが、13MHz帯までの200HzピッチのVFOが作れそうです。

PIC12F1501ではI/O数が足りないので、周波数表示はできません。
そこで、NCO機能があるPICを探してみたところ、14ピンの16F1503と20ピンの16F1508が秋月にありました。
値段もそこそこですので、これらのPICを使うことにします。
16F1503だと6I/Oしか余裕がないので、I2CのLCDならなんとかなりそうです。

分周器は74HC390で1/8を２回で行けそうです。

ちなみに、NCOのクロックとしては16.384MHzも良さそうです。
1/64で0.5kHzステップ、1/128で1kHzステップとなります。
残念ながら16.384MHzの手持ちはありませんでした。

PLLのテスト その３

その３です。

いつもながらVXOは手ごわいのですが、調整の結果、可変範囲を拡大できました。

調整内容は、

(1)VXO用のインダクタに抵抗をパラに接続する。
10kΩを接続したところ発振停止したので、47kΩにしました。
下限周辺での安定性が増したようです。

(2)水晶にコンデンサをパラに接続する。
2pFを接続しました。
下限の可変範囲が広がり、小さなインダクタで下限を下げることができました。

VXO用のインダクタンスは小さい方が安定して動作しますので、可変範囲を広げつつ、インダクタを小さくできました。
また、上限はインダクタンスが大きいほど元の周波数より下がりますので、上限を上げる方向にも寄与します。

(３)水晶を15.320MHzに変更
安定して下限を伸ばすことができるようになったのですが、上限は微増しかしないので、水晶を変更することにしました。

PLLから出るVCOの制御電圧は0-5Vは期待できないので、余裕を見て1-4Vと想定し、この範囲で希望する周波数に入るようにVXO用のインダクタンスを調整します。

回路図です。水晶が変更前の値です。


可変範囲はNCOの設定周波数を変更し、欲張って50.0-50.5MHzとしましたが、安定して動作しました。
VXOは動かすのが大変で、LC発振のVCOは動かないようにするのが大変で甲乙つけがたいのですね。
汎用のPLLICで安価にPLL制御できるようになったので、VCOのテストもしようかと思います。

PLLのテスト その２

その２です。

74HC4046AのVCOは局発には使えそうにないので、VXOをPLLで制御してみました。

PICはPIC12F1501を使用して300.65-304.11kHzをNCOで発振させて、リファレンスにします。
NCO用のクロックは12MHzで、１ステップあたり572Hzとします。
クロックや分周比の組み合わせで１ステップあたりの周波数が決まりますが、周波数はclock * n * /　2^21で決まるので、キリのいい周波数にはなりません。
実際にはクロックの12MHzをVXOしてステップ間を埋めることになります。

ブレッドボードではテストがやりにくいので、NCO、PLL、50分周器を１枚の基板に載せました。
VXOは実験用のベタグランド基板です。


NCO、PLL、50分周基板です。


回路図です。



NCOの設定では50.1-50.3MHzになるようにプログラムして、NCO単体の動作を確認しました。
初期値は中央の50.2MHzです。

VXOと接続してテストしたところ、ロックはしているものの、制御電圧の範囲が狭いようで、可変範囲は95kHzとなりました。
水晶、VXO用コイル、バリキャップなどの選定次第ですが、可変範囲を広げるにはもう少しテストが必要なようです。
オペアンプでバリキャップへ加える電圧を拡大する方法もありますが、２電源となるので悩ましいところですね。

とりあえず、オーソドックスにLC発振のVCOでテストをしてみようと思います。

PLLのテスト

PLL用ICの74HC4046Aを仕入れたので、テストしてみました。

VCOの周波数設定用のRCの値はデータシートのグラフから読み取るのですが、適当な値から初めてカットアンドトライで決めました。
目標の周波数はとりあえず15MHzとしました。
この定数で、2.5VのVCOINで15MHz付近を発振しています。

74HC390の分周器で15MHzを50分周して300kHzします。
基準信号はPIC10F322のNCOで12MHzのCXOから300kHzを作りました。

回路図です。
1/50分周器は2007年9月に作った1/100プリスケーラを一部改造しました。


ブレッドボードでテストしました。
PLLがロックして周波数は安定していますが、受信機で聞いてみたところ、周辺はノイズだらけでした。
LPFや共振回路で波形は綺麗になるとは思いますが、方形波の内蔵VCOは使えそうにありません。

PIC12F509 PWM制御VXO ５０MHｚSSBトランシーバの製作 その１

NCOは一旦棚上げにしたので、寄り道から本来の道へ戻ります。

受信部までテストしました。
回路図その１です。
受信範囲を広げると、上限周波数が下がるのでSSBバンドをメインにしました。

ちなみにコイルに付いている#nnの番号は巻き直したコイルの固有番号です。
どのコアに何回巻いたかをデータベース化して管理しています。

回路図その２です。


回路図の電源はR12とかT5などがありますが、今回のテストでは受信部のみなので、送受共通5Vです。

テスト基板です。
だいぶ混みいってきました。
左下が50MHzの受信アンプで、混合、３素子クリスタルフィルター、IFアンプ、SBMで検波、AF増幅の流れです。
右上が20MHzのキャリア発振、左に向かって15MHzのVXO、２逓倍です。
左側の別基板がPIC12F509によるPWM制御です。
上に付いている基板は、寄り道のための 1/50 基板です。

PIC12F1501 NCO 30MHzOSCの実験

PIC12F1501のNCO機能で2.4-2.5MHzを発振させて、30MHz帯の信号を作ろうと実験してみました。

周波数構成は下記です。
(2.4-2.5MHz) + 7.6MHz = 10.0-10.1MHz
(10.0-10.1MHz) x3 = 30.0-30.3MHz
(30.0-30.3MHz) + 20.04MHz = 50.04.74-50.34MHz

NCO出力をDBMで7.6MHzと混合し、10MHzを取り出し３逓倍します。
実験基板です。
左下が2.5MHz、右下が7.6MHz、DBMから右へ10MHzバッファ、３逓倍です。

オシロスコープで見たところ、それなりの波形は出ているのですが、音は汚いし、100kHzおきに怪しい信号が出ていました。
NCOの出力は方形波なので、盛大に出ている高調波が悪さをしているようです。
共振回路を通したり、ローパスフィルターを通したりしてみましたが、改善しません。


というわけで、NCOは一旦棚上げにして、オーソドックスにPWM制御のVXOで進めることにしました。