Синтезаторы частоты используются в радиоприёмной аппаратуре, телевизорах, аппаратуре сотовой и многоканальной связи для получения стабильной во времени частоты, которую можно регулировать с определённым шагом. Другими словами, синтезатор служит для формирования сетки частот. Синтезаторы часто выполняются с применением цифровой техники, то есть необходимая частота задаётся в цифровом виде, управление осуществляется с помощью микроконтроллера. Красноречивый пример удобства использования цифровой настройки вы можете почувствовать, когда включаете в телевизоре режим автосканирования. Синтезатор плавно «пробежит» диапазон, микроконтроллер «запомнит» найденные телеканалы, и пользователю остаётся только нажимать кнопки выбора каналов на дистанционном пульте управления.

Синтезатор частоты предназначен для использования в узлах портативных и стационарных КВ и УКВ радиопередающих и приемных устройствах.

Основные характеристики:

• Диапазон рабочих частот 135 - 145 МГц

• Минимальный шаг частоты перестройки 1 кГц:

• 28 Энергонезависимых ячеек памяти частот

• Напряжение питания: 8 - 15 В

• Ток потребления: 7 - 15 мА

• Индикация частоты на ЖК-дисплее

• Часы

• Микропроцессорное управление

• Чувствительность 1 мкВ

• Амплитуда выходного НЧ сигнала 1 В (линейный выход)

• Переключение по каналам памяти

• Запись в канал требуемой частоты

• Режим сканирования

• Установка промежуточной частоты приемника и границ диапазона приема

Приемник представляет собой функционально законченный блок с линейным выходом, предназначенный для подключения к УМНЧ. Собственно сам приемник собран на микросхеме фирмы Motorola MC3362 (MC13135). Для управления работой приемника используется микропроцессор фирмы "Microchip" PIC16F876 и синтезатор частот фирмы "Philips" TSA6060. В качестве индикатора используется широко распространенный ЖКИ фирмы Holtek HT-1611. На индикаторе отображается номер канала, частота, а также режим текущее время.

Принцип действия

Принципиальная схема (блок контроллера) рисунке. На резисторах собран стабилизатор напряжения +1,5В для питания ЖКИ индикатора. На резисторах собрана схема преобразования уровня сигналов подаваемых на ЖКИ. Функцию управления ЖКИ, синтезатора TSA6060 и обработку управляющих сигналов кнопок осуществляет контроллер (однокристальная микроЭВМ) PIC16F876. Дребезг подключенных к нему кнопок устраняется программно. "Подтягивающие" резисторы можно не устанавливать т.к. они имеются в контроллере, но при большом уровне помех и наводок желательно их установить. Цепь RC служит для установки в исходное состояние контроллера при включении питания. RC определяют рабочую частоту контроллера, C можно подобрать для увеличения или уменьшения скорости работы и опроса кнопок.

Через линии порта A0-A2 организованна шина SPI по которой происходит обмен информацией между контроллером PIC16F876 и микросхемой синтезатора TSA6060 для управления ее работой. Кварцевый резонатор ZQ1 подключен к опорному генератору ИС синтезатора и определяет точность исходной частоты синтезатора, более точно настроить его можно при помощи подстроечного конденсатора C. На микросхеме U1 выполнен стабилизатор напряжения +6В для питания синтезатора частоты.

Блок-схема синтезатора частоты приведена на рис. 1.

Принцип действия синтезатора основан на сравнении двух частот: частота опорного генератора через делитель с переменным коэффициентом деления ДПКД R (его частота определяет минимальный шаг перестройки) поступает на фазовый детектор, туда же поступает частота с ГУНа предварительно деленная ДПКД N (делитель ДПКД N предназначен для перестройки по частоте синтезатора). Выходное напряжение сигнала ошибки с ФД фильтруется ФНЧ, который определяет полосу захвата и полосу удержания кольца ФАПЧ. Затем отфильтрованное напряжение поступает на варикапы управляемого генератора и производит его подстройку до совпадения частоты ДПКД R и частоты ДПКД N с учетом коэффициентов деления.

Микросхема, примененная в данном синтезаторе частоты TSA6060предназначена для построения современных цифровых частотных синтезаторов с ФАПЧ для УКВ диапазонов.

СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТЫ TSA6060

Рассмотрим микросхему TSA6060 с интерфейсом I²C. Этот синтезатор частоты специально разработан для использования в радиоприёмной аппаратуре.

Основные технические характеристики:

• Совмещённый предварительный усилитель сигналов AM и FM диапазонов с высокой входной чувствительностью;

• Совмещённый токовый усилитель типа «зарядовый насос» (charge pump) с двумя уровнями выходного тока и регулировкой петлевого усиления системы ФАПЧ (фазовой автоподстройки частоты);

• Единый задающий генератор (4МГц) для диапазонов AM и FM;

• Быстрая настройка, обеспечиваемая цифровым фазовым детектором;

• Настраиваемая сетка частот: 1, 10, 25 кГц;

• Напряжение питания 11-15 В

   Фирма Philips Semiconductors занимает лидирующее место среди фирм-производителей синтезаторов частоты, микросхем радиопередатчиков, приемников и других элементов, которые имеют прямое или косвенное применение в системах радиосвязи. На базе синтезаторов частоты строятся модули радиоканалов для автомобильной сигнализации, систем сбора и обработки информации с удаленных объектов, систем безопасности и контроля доступа, а также систем радиотелефонии.

   Микросхема TSA6060 предназначена для построения цифровых синтезаторов с системой фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), работающих в AM- и FM-диапазонах. Она имеет в своем составе все элементы, необходимые для построения синтезатора частоты с ФАПЧ, за исключением генератора, управляемого напряжением (ГУН) и фильтра низкой частоты (ФНЧ). В состав микросхемы входят: генератор и делитель образцовой частоты, делитель входной частоты с программируемым коэффициентом деления (17 бит), цифровой фазовый детектор, двухуровневый усилитель тока и контроллер обмена информацией с микроконтроллером по протоколу I²C. Структурная схема прибора приведена на рис.1. В табл.1 даны номера, обозначения и назначения выводов микросхемы, в табл.2 - ее основные технические характеристики. Микросхема выпускается в корпусах DIP16 и SO16, ее цоколевка приведена на рис.2.

   Запись информации в микросхему (ее программирование) осуществляется по двум линиям - SDA и SCL - шины I2C [2]. Для программирования используются один адресный и четыре конфигурационных байта. Адресный байт (байт АВ) содержит адрес устройства и бит AS (табл.3). При совпадении этого бита с логическим уровнем на соответствующем выводе микросхемы обеспечивается запись в нее конфигурационной информации. К одной I2С-шине могут быть подключены два синтезатора, не зависимых друг от друга, а бит AS позволяет выбрать тот синтезатор, который нужно запрограммировать. Адресный байт не программируется, информация в него заносится при производстве заводом-изготовителем, содержимое бита AS определяется потенциалом на выводе 12 микросхемы.

   При необходимости обновления только части информации (например, DBO+DB1) TSA6060 может быть запрограммирована частично. В любом случае передача должна быть закончена "стоповым условием". На рис.3 показана последовательность передачи информации от микроконтроллера в синтезатор частоты.

Назначение битов конфигурационных байтов следующее (табл.4):