Dubbelzijband modulator met de 4066 bi-directionale schakelaar

In een stereo encoder wordt het dubbelzijband signaal met een frequentie van 38kHz, beter bekend als het MPX signaal opgewekt door middel van twee bi-directionele schakelaars.
Zoals ik heb getekend in het onderstaande schema:

De schakelaars SW stellen de interne schakelaars van de CD4066 voor.
In principe wordt het laagfrequent signaal uit linker en rechter kanaal gemultiplext.
Mijn vraag is, is dit een goede dubbelzijband modulator voor HF?
En met goed bedoel ik een redelijke gunstige draaggolf onderdrukking.
Ik dacht dat een meest voorkomende waarde 40dB demping is van de draaggolf.
Voor HF zou ik dan een 74HC4066 gebruiken.

"tijd" is een interpretatie van een bepaald moment op een bepaalde schaal. Het begin van tijd is ontstaan na het begin van het universum. Buiten het universum bestaat er geen tijd, het is slechts een dimensie.
Frederick E. Terman

Honourable Member

Zet op L je audio, en op R je audio 'op de kop'1. Dan komt er uit de omschakelaar een dubbelzijbandsignaal.
Dit is wat je normaal met diodes doet in een (D)BM, alleen daar doe je het 'op de kop zetten' aan de HF-kant.
Je kunt R ook nul laten, maar dan zit er nog audio in de uitgang.

--
1Vaak, maar foutief, '180 graden uit fase' genoemd.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Goed? Ja en nee. Er zijn een paar extra voorwaarden.

Om te beginnen zijn de schakelaars bruikbaar voor signalen binnen de voedingsspanning. Stel dat die 12 volt is. Dan moet je links en rechts audio op een gemiddeld DC-niveau in het werkzame gebied brengen. Bij voorbeeld de halve voedingsspanning 6 volt. De uitgang, het sommeerpunt, mag nu niet belast worden met een DC-stroom. Dus na de schakelaars via een condensator naar de uitgang.

Ik zal zo dadelijk een schema toevoegen.

Bedenk verder dat het uitgangssignaal bestaat uit de zijbanden van het BLOKGOLF signaal van 38 kHz. Dus 38 kHz plus en min 15 kHz, maar ook 114 kHz plus en min 15 kHz en 190 kHz plus en min 15 kHz. Er moet dus een laagdoorlaatfilter worden toegepast met een groepslooptijd die constant is tot (38 + 15 =) 53 kHz en op (114 -15 =) 99 kHz al een onderdrukking heeft van 40 dB. Dat is eigenlijk onvoldoende, maar zelfs zonder filter werkt het. De zender heeft dan een breed RF-spectrum.

De 19 kHz moet ook nog worden toegevoegd. En ook gefilterd. Waarschijnlijk heb je die ook als blokgolf beschikbaar. Goed filteren: de derde harmonische moet minimaal 15 dB onderdrukt worden.

-----------------------
Goed om te weten: wanneer je 19 kHz in het tijddomein bekijkt dan zijn er deze simpele relaties!

Uitgaande van de 19 kHz piloottoon als sinus signaal aan de uitgang van de stereo coder (dus het MPX-signaal dat naar de FM modulator ingang gaat) is na een nuldoorgang van de 19 kHz de eerste 90 graden het linkersignaal verbonden en van 90 tot 180 graden het rechter signaal. De nuldoorgangen van het 19 kHz signaalvallen samen met de nuldoorgangen van het 38 kHz schakelsignaal.

De 38 kHz fase van nul tot 180 graden correspondeert dus met de 19 kH fase van nul tot 90 en van 180 tot 270 graden. Gewoon even uittekenen: de 38 kHz heeft twee keer zoveel nuldoorgangen.

In de 'betere' stereocoders zag je vaak de XR2208 van Exar (four quadrant multiplier)

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - hard-, firm-, en software ontwikkeling: www.arcovox.com

@Arco: ja, wanneer je een sinus beschikbaar hebt helpt een lineaire vermenigvuldiger het beste om van die idiote filtereis af te komen. Maar de groepslooptijd van een niet ideaal filter kennende kun je de fase van de 19 kHz afregelen op maximale kanaalscheiding.

Hier het schema voor Martin V:
(hierbij is een kanaal een audio signaal 5 kHz en het andere nul. En er is nog geen 19 kHz piloottoon toegevoegd.)

!!!!!!!
Alle faserelaties kunnen afgeregeld worden. De uitleg met ideale filters is gemakkelijk, maar de realisatie van ideale filters is onnodig. Fouten met fouten compenseren is deze keer wel een goede aanpak!

Op 29 december 2021 22:58:49 schreef Martin V:
In een stereo encoder wordt het dubbelzijband signaal met een frequentie van 38kHz, beter bekend als het MPX signaal opgewekt door middel van twee bi-directionele schakelaars.
Zoals ik heb getekend in het onderstaande schema:
[bijlage]
De schakelaars SW stellen de interne schakelaars van de CD4066 voor.
In principe wordt het laagfrequent signaal uit linker en rechter kanaal gemultiplext.

de schakelmethode maakt niet alleen de dubbelzijband aan met onderdrukte draaggolf, maar ook het monosignaal zit er meteen in. (het somsignaal dus)

Het allerbelangrijkste -en meteen het lastigste- is het filter om alle rommel kwijt te spelen. dat moet minimum iets van de 5é orde zijn en de looptijd respecteren tussen alle signalen.

dan nog enkel piloot toevoegen en dan heb je mpx..

Op 29 december 2021 23:43:29 schreef Brightnoise:
@Arco: ja, wanneer je een sinus beschikbaar hebt helpt een lineaire vermenigvuldiger het beste om van die idiote filtereis af te komen.

voorwaarde is dat die vermenigvuldiger niet teveel distorsie veroorzaakt.

andere weg is de vermenigvuldiger enkel het gemoduleerd verschilsignaal te laten aanmaken en dat optellen met het somsignaal en de piloot. (matrixcoding)

Bij de XR2208 encoder die ik ooit gebouwd heb zaten 2 instelbare faseverschuivers (BF245 + instelbare spoel) waarmee je de fasefouten kon afregelen.

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - hard-, firm-, en software ontwikkeling: www.arcovox.com

Ha kris van damme,

Zonder harmonische op te wekken werkt het niet, dit is het mechanisme van een frequentie vermenigvuldiger !
Je kunt wel enige invloed uitoefenen op de mate maar ze zullen altijd aanwezig zijn......

Er is wel een verschil of je twee signalen optel in de tijd en daarna doormiddel van een kwadratische lijn een interactie laat ondergaan,
of dat je gebruik maakt van een chopper ( schakelaar ) !
De laatste levert heel veel neven producten immers een blok bestaat per definitie uit oneven harmonische.
Een Heterodyne proces is een mooie uitvinding maar heeft heel veel nadelen ;(

@Arco een fase lineair filter gebruiken die XR2208 is een zeer slechte balans modulator net als de MC1496 veel te temperatuur gevoelig.....

Groet,
Henk

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

@electron920: frequentievermenigvuldiger? Met je opmerkingen ben ik het niet eens.

Een additieve mixer is hier onbruikbaar (je kwadratische lijn).

Arco noemt een lineaire 4-kwadrant vermenigvuldiger. Die heeft wat last van temperatuur drift, maar voor deze toepassing is dat niet zo erg. Wanneer je zorgt dat zowel de draaggolf ingang niet begrenst (niet clipt) en het audio signaal (verschilsignaal L-R) ook lineair blijft is aan de uitgang een bijna perfect dubbelzijband signaal rond 38 kHz aanwezig. Zonder harmonischen, afgezien van wat je aanbiedt en afgezien van 1% vervorming (-40 dB) van de sinusvormige 38 kHz.

De lineaire vermenigvuldigers hebben in de onderlaag een mogelijkheid om de lineariteit te verbeteren middels emitterdegeneratie: een weerstand tussen de emitters van de spanning-stroom omzetter. Met een condensator in serie is de temperatuurdrift hier afwezig. De bovenlaag moet gelineariseerd worden met diodes zodat de stroom in de transistoren gestuurd wordt in evenredigheid met de stroom in de diodes. Een mooi inzichtelijk stukje ontwikkelwerk. Of, waar meestal voor gekozen wordt: kleine signaalamplitudes en de vervorming tot op zekere hoogte accepteren. De temperatuurdrift is hier lastig op te lossen.

En de schakelende mixer is een quick-and-dirty oplossing die snel tot een werkende stereocoder leidt. Maar inderdaad, geen mooi spectrum: flinke filters vereist!

[Bericht gewijzigd door Brightnoise op 30 december 2021 12:45:41 (28%)

Ik gebruikte deze vroegáh in de analoge filmnetdecoders om de positieve en negatieve rasters te schakelen. Zorg er voor dat je dc-levels voor en achter de switches gelijk is anders zie je je schakelfrequentie terug op de uitgang.

Waar het moederbord het meeste rookt, loopt ook de meeste stroom!

Had nog een artikel/schema van een stereo encoder liggen...:

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - hard-, firm-, en software ontwikkeling: www.arcovox.com

Hartelijk dank voor alle reacties.
Ook Arco met een schema van een goede encoder zoals het eigenlijk moet, het is wel complex en de gebruikte ic's zijn mij niet bekend bekend in het schema, maar reuze intressant artikel.

Ja ik ben eigenlijk bezig om een bestaand ontwerp wat ik op het internet vond, wat te verbeteren en aan te passen:

Hier wordt de CD30660 gebruikt om het analoge signaal te multiplexen.
In dit ontwerp is nauwelijks enige filtering van het mpx signaal, alsmede de 19kHz piloottoon toegepast.
Het uitgangsignaal is ook geen mooie sinus, maar iets wat dat enigszins benaderd.

Wat ik veranderd heb in het schema, is een actief butherworth filter erachter gezet, een 8e orde met een kantelfrequentie van 53kHz, op 99kHz is de demping 43dB.
Hier verwacht ik dat het uitgangsignaal nu wel een mooie sinus is.
Voor het 19kHz signaal gebruik ik een zelfde type filter met een demping van 21dB op 23,75kHz.
De twee gefilterde signalen gaan vervolgens naar een sommator waar beide signalen worden opgeteld en dat is het dan.
De voorversterker in het schema heb ik zo gelaten als in het schema staat, alleen gebruik ik iets andere componentwaarden en heb ik een extra weerstand aan de inverterende ingangen in serie gezet met het pré-emphasis netwerk.

Vandaag ben ik de gehele dag bezig geweest om een print ontwerp te tekenen in SMD componenten, omdat de filters toch best veel ruimte innemen op de print en ik wil alles zo klein als mogelijk is opbouwen.
Ik heb geen idee hoe dit gaat werken, maar ik ben wel benieuwd.
In het artikel hierboven schijnt het zonder filters ook te werken, maar dan zal het signaal best breedbandig zijn.
Hierin hoop ik wat verbetering aan te brengen.
Misschien dat jullie hier iets over kunnen zeggen, of dit een mogelijke manier is om een stereo mpx signaal te kunnen genereren.

Het zal echter nog enige tijd gaan kosten want er komt ook een FM exciter en eindtrap op de print, alsmede een controller, PLL en SWR bescherming en nog wat schakelingen.
Daarom neem ik er de tijd voor.

"tijd" is een interpretatie van een bepaald moment op een bepaalde schaal. Het begin van tijd is ontstaan na het begin van het universum. Buiten het universum bestaat er geen tijd, het is slechts een dimensie.

Ha Martin V,

Het geen je laat zien is wel het minimum zeker als je er achter een F.M. modulator gaat gebruiken !
Het is eigenlijk nog minder als een BA1404 die heb jij geloof ik ook in de toolbox :P
Dit zit meer in de categorie van @rob007 zijn zendertjes die werken ook zonder filter......
Aan de andere kant waar ga je het voor gebruiken als een kanaalscheiding van 23..... 28 dB voldoende is en een vervorming van 0,5 % dan kan het wel.
Let op uit je balans modulator daar komt een aantal keren je multiplex signaal uit dus of op de uitgang filteren of aan de ingang van je modulator !
Ik gebruik de 74FST3125 die steek met kop en schouder boven de CD4066 :P

Ik heb mijn stereo coder gereed die sampled een paar keer hoger maar dat is op zich geen eis, wel is het belangrijk dat je audio tot 15 kHz begrensd wordt en een 19 kHz sper aanwezig is !
Tijdens mijn ontwerp heb ik zitten stoeien om de bandbreedte te verkleinen door het dubbelzijband signaal naar enkelzijband te moduleren,
Dit gaat uit de grote kunst........
Om te zorgen dat de matrix weer klopt het verschilsignaal 6 dB hoger instellen.
In jou ontwerp kan je niets corrigeren / instellen dus een optimale kanaalscheiding zit er niet in !

Groet,
Henk

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

Hallo Henk,

maar ik gebruik wel degelijk een filter voor het mpx signaal en voor het 19kHz signaal.
Hier is mijn schema:

Maar oke als ik dan toch nog beter een BA1404 kan gebruiken, omdat dat beter is, dan heb ik dus ook niets aan zo complex schema als wat ik heb ontworpen.
En dus ga ik die er maar voor gebruiken.

"tijd" is een interpretatie van een bepaald moment op een bepaalde schaal. Het begin van tijd is ontstaan na het begin van het universum. Buiten het universum bestaat er geen tijd, het is slechts een dimensie.

Het geen je laat zien is wel het minimum zeker als je er achter een F.M. modulator gaat gebruiken!

Nee hoor, de HF365 was nog veel simpeler... :)

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - hard-, firm-, en software ontwikkeling: www.arcovox.com
Frederick E. Terman

Honourable Member

Dus het gaat tóch om een stereocoder? In de vraag had je het over DSB op HF, ik dacht dat dat serieus was.

Tegenwoordig (de laatste tien jaar ofzo) kun je met voordeel het complete MPX-signaal, met geproceste audio en al, uit je pc halen.
Er zijn genoeg 192 kHz-geluidskaarten die daarvoor goed genoeg zijn.
Kijk eens naar bijv. 'Stereotool'-software.

--
@Arco, ach dat is echt schattig! Drie torren, en dan zit de zender daar nog bij ook. Nou ja, en het tikkertje en delertje natuurlijk.
De eigenlijk filtering begint dan pas in de ontvanger. :) ;)

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Ha Martin V,

Dat is al beter dat heb je ook nodig bij de BA1404 kijk ik weet niet welke eisen je aan jou ontwerp stelt.
Daar hangt alles mee samen.
In jou ontwerp kan de 19 kHz ook een bandfilter worden wat stabieler is een L,C. rond twee Op amps....
Let ook op de kristal oscillator de stabiliteit is voor de 19 kHz zeer belangrijk !
Verder bouwen en meten :D

@Arco die is leuk die heb ik ook nog gehad uit 1974 of zo ik dacht een mooie meetzender te bouwen nou dat werd hem dus niet.

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

Op 30 december 2021 21:33:00 schreef electron920:
Ha Martin V,

Let ook op de kristal oscillator de stabiliteit is voor de 19 kHz zeer belangrijk !

tja, als je een kristal gebruikt zit je zeker binnen alle stabiliteitseisen die aan de 19kHz gesteld worden. :-)

Op 30 december 2021 21:33:00 schreef electron920:

@Arco die is leuk die heb ik ook nog gehad uit 1974 of zo ik dacht een mooie meetzender te bouwen nou dat werd hem dus niet.

Groet,
Henk.

bedoel je die Josty met schakelcoder en zonder enige filtering ? das een aanslag op de FM band :-) .
Fet geeft een kwinkslag, filtering begint in de ontvanger.. Ja, maar niet bij de oudere philipsen. daar werd de uitgang van de schakeldecoder zonder ernstige verdere filtering naar buiten gegooid. De UGT deed het feitelijke filterwerk... Grundig en Saba besteden daar veel meer aandacht aan. Het is nu allemaal heel oud spul, maar het is merkwaardig hoe met enkele onderdelen verschil er een groot verschil was in de kwaliteit van de stereo die uit die analoge decoders kwam.

Op 30 december 2021 18:18:32 schreef Martin V:

[bijlage]

Wat jammer en onhandig dat het inwendige van 4066 is weggelaten.
Zo te zien wordt een gedeelte ook niet gebruikt.

Wat ik er van weet, die schakelaars zijn verre van ideaal, daarom ken ik een schema met 2 schakelaars voor een audio signaal, 1 in de signaalleiding en dan 1 er achter om de lek kort te sluiten. En dan tegengesteld schakelen uiteraard.

Dan is er ook de 4016.
Hetzelfde schema, ander specs.

Er zijn tegenwoordig veel betere, zoals de 74LVC1G3157 (losse switch)

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - hard-, firm-, en software ontwikkeling: www.arcovox.com

Ha kris van damme,

Ja ik bedoelde die kit die @Arco laat zien dat was in mijn studie periode en net aan het werk,
maar nog niet veel kaas gegeten van de kwaliteit die op de markt beschikbaar was.
Zeg maar China 1.0 dus wij kunnen er ook wat van |:(

Ja als je uitgaat van een kristal zit het meestal wel goed toch even opletten zo'n digitale poort is nu weer niet de beste / stabielste oscillator !

De schakelaar die @Arco laat zien daar is de 74FST3125 de beste maar dat had ik al vermeld.....
Daar heb ik begin van de week een proefje mee gedaan voor het ontvanger projectje +50 dBm IP3 dat is een zeer hoge hoge niveau mixer,
maar als 1e mixer is het opletten wat er met de ruisbandjes rond de harmonische van de Lo gebeurt !

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

In het eerste schema heb je wel (4/pi) teveel versterking van het stereosignaal (L-R). Dit kun je opheffen door tussen links en rechts wat overspraak toe te voegen.

RAAF12

Golden Member

Op 30 december 2021 18:18:32 schreef Martin V:
Hartelijk dank voor alle reacties.
Ook Arco met een schema van een goede encoder zoals het eigenlijk moet, het is wel complex en de gebruikte ic's zijn mij niet bekend bekend in het schema, maar reuze intressant artikel.

Het is ook een iets(!) ouder ontwerp, en ook weer met die beruchte R53 thermistor https://www.silicon-ark.co.uk/r53-thermistor-by-itt

Ha RAAF12,

Even mee gekeken naar de post van @Arco dat ga je vandaag de dag niet meer op die manier bouwen, kan in het archief !
Niet dat het een slecht ontwerp is er is voldoende aandacht besteed aan de kritische punten !
Maar de verkrijgbaarheid van de oude componenten is een puntje, in de basis zijn alle coders gelijk tenslotte gaat het om de zelfde functionaliteit.....

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
RAAF12

Golden Member

Nee dat is ook zo, maar een mooi doorwrocht artikel van hoe het werkt. Dat vind ook fijn aan de artikelen in Wireless World waar Arco laatst de link van doorgaf in het topic van Jeever.
Die R53 thermistor was een pain in the ass toen er in de 70ties low distortion audio gens verschenen in de UK bladen. Niet te koop in NL.
Ik las destijds losse nummers en dan vooral van audio ontwerpers zoals Mike Albinson, Lesley Hood en Peter Walker. In Nederland lag het nivo een stuk lager, die schreven meestal alleen over uit andere bronnen. Met een paar uitzonderingen zoals Hellings, Wim Jak en en de schrijvers van Audio en Techniek.
Met de komst van de IC's was het vooral nabouwen, het belangrijke innoverende zat al in de IC's gebakken! Maar daar kon je ook nog veel aan verpesten als je de datasheet niet goed las. Btw. Ik lees met veel plezier jouw HF bijdragen!