Eigentlich gibt's ned so wirklich was an der Basisbandaufbereitung zum DB0QI zu meckern ... Irgendwie war zwar einmal der Gedanke, modernere Bausteine zu verwenden, aber es gab keine Notwendigkeit, schon wieder an einer BBA zu basteln. Wie der Zufall es will, sind mir hübsche kleine Gehäuse über den Weg gelaufen, in die ich neue 13cm Sender einbauen will. Das Dumme ist nur, daß die jetzigen Baugruppen nicht in die neuen Gehäuse passen, die Basisbandaufbereitung ist zu groß, zu lang ... Damit war die Idee geboren, mit dem Konzept der Basisbänder vom DB0QI neu zu stricken. Nach einigem Hin und Her, was ich wie machen möchte, kamen folgende Ideen in die neue Schaltung.
Weitere Ideen zum Ausbau, die nur ein Ausblick sind für zukünftige Erweiterungen sind.
Damit ist die Idee als Blockschaltbild komplett:
Die Eingangsstufe besteht nur aus einem 75Ω Abschlusswiderstand und einem Koppel-C zum MAX7452, einem AGC-Baustein.
Erfahrungen zum MAX7452:
Die ersten Bausteine MAX7452 haben ein gemeines Problem: In dem Moment, in dem
kein Videosignal anliegt, pumpt der Ausgang des IC im 2s-Takt. Das sieht mit
einem nachgeschalteten Sender dann im Spektrum ganz nett aus, wenn der Träger
mal eben +/- 40MHz um seinen Ursprung saust, nur Freude macht das im Umsetzerbetrieb
nicht, wenn man reines Rauschen eines Empfängers betrachten will, um eine Beobachtung
eines Empfangskanals zu machen. Das sieht dann gehörig nach Störung aus, wo
eigentlich gar keine ist. Bei neuerem Herstellungsdatum soll dieser Fehler behoben
sein. Leider habe ich bis heute noch keinen solchen Baustein in die Finger bekommen.
Ansonsten ist bei angelegtem, zu geringem oder zu großem Videopegel eine schöne
zuverlässige Regelung vorhanden, wenn das eingehende Videosignal ungefähr der
Norm entspricht. Die Regelung läuft nicht über den Bildinhalt, sondern über
die Spannung der Synchron-Impulse. Diese werden in ein paar Sekunden auf 300mV
geregelt. Diesen Wert kann man über zwei Widerstände einstellen. Bei Signalen,
die nicht der Norm entsprechen, können üble Effekte entstehen. Ein beliebter
Fehler ist ein ordentliches Videosignal, in das eine Einblendung gestanzt wird,
wobei aber der Weißwert gerne bei 120 und mehr Prozent liegt. Das gibt dann
u. U. böse Verzerrungen, auch wenn die Regelung abgeschaltet ist. Fazit: Ein
einigermaßen normhaltiges Video sollte man dem Baustein schon anbieten.
Sollte der Wunsch bestehen, diesen Baustein nicht zu verwenden, dann einfach alle Bauteile um den IC weglassen und das Eingangssignal direkt auf das Lötauge von Pin 6 legen.
Diesen Teil hat der Teufel gsehn :-D ... Nein, so schlimm ist das nicht, aber die Werte sind auch nicht ganz so unkritisch, wie häufig behauptet wird. Idealerweise kann man eine einstellbare Spule hoher Güte verwenden und sich mit mehreren Widerständen und Kondensatoren an das Ideal herantasten. Das Ausgangssignal steht und fällt mit der Güte der Spule und einem passenden Abschluss (75Ω). Die exakten Werte der kritischen Bauteile stehen in Klammern.
Wer mit Videosendern oder Videoempfängern arbeitet, für den sollte es ein muß sein, ein echtes Preemphase-Normal und Deemphase-Normal in seinem Labor griffbereit liegen zu haben. Damit sind dann alle Aufbauten schnell gemessen und beurteilt. Das Preemphase behaftete Basisbandsignal ist so ohne Weiteres nicht zu beurteilen. Lediglich Spannungen können abgelesen werden, alles andere ist auch mit Erfahrung schwer abzuschätzen. Denn die übertragungsfunktion sieht so aus:
Die niedrigen Frequenzen werden hier also um 14dB bedämpft, erst bei 4MHz ist die Dämpfung bei 0,5dB. Sinn und Zweck dieses Klimmzuges ist eine Verbesserung des Signal-Rauschabstandes (S/N) bei der Übertragung.
(Ab hier ist nur noch das Basisbandsignal zu messen !)
In der Schaltung folgt die Anpassung auf den Filter. Die 5MHz Videofilter,
die es immer noch zu kaufen gibt, haben eine Impedanz laut Datenblatt von 1kΩ.
Bei verschiedensten Versuchen hat sich herausgestellt, daß sich die schönste
Signalform bei der Kombination Emphase-Filter mit einem Abschlusswiderstand der
Emphase von 82Ω mit Anschluß über 820Ω an den Filter ergibt.
Zum Filter sei noch zu sagen, daß das mit den 3 verstellbaren
Kernen einen schönen Vorteil hat. Es ist mit ihm möglich Phasenlaufzeiten etwas
zu korrigieren, obwohl dabei die Filterflanke etwas flacher wird.
Es ist manchmal praktisch, ein invertiertes Videosignal zur Verfügung zu haben. Deswegen die nächsten beiden Stufen. Zuerst die Erzeugung der beiden Signale mittels eines Transistors:
Am Kollektor findet sich das invertierte Signal, am Emitter das originale Signal. Am Kollektor sind die hohen Frequenzanteile schon ordentlich bedämpft, deswegen eine Frequenzgangkorrektur am Emitterwiderstand. Am Emitter liegt das unveränderte Eingangssignal an. Diese Schaltung habe ich früher schon einmal verwendet, sie aber nicht weiter verfolgt und vorerst einmal mit dem NE592 weitergearbeitet.
... war eine langes Drama, bis ich den richtigen für den Empfänger gefunden hatte. Dieser mußte unter 10Ω sein, damit die getaktete Klemmung des Empfängers auch wirklich sauber arbeiten konnte.
Hier ist der Durchleitwiderstand nicht so kritisch, deswegen kann jeder dieser Umschalter verwendet werden, auch wenn er über 10Ω Durchleitwiderstand hat. Es gibt von diesen Schaltern eine riesige Palette und ich will da auch keinen Typen bevorzugen. Die Bezeichnungen lauten TSA3160, TSA3159, FSA4157 etc. ... Die meisten haben die gleiche Beschaltung, wenn sie als Umschalter gebaut sind. Sie alle vertragen eine Gleichspannung bis 5V und haben eine hohe Sperr- und übersprechdämpfung. Zudem benötigen sie keinerlei Außenbeschaltung. Ich habe lediglich einen Widerstand gegen +5V verbaut, damit nach außen hin auch ein simpler Schalter gegen Masse eine Umschaltung ermöglicht. Ist ein µC dran, kann der Widerstand auch weggelassen werden.
Ich hab mich immer wieder im Kreis gedreht, wie ich denn das Problem der Verstärkungseinstellung
löse, ohne die Nachteile des NE592 mitzunehmen. Dessen Nachteil ist die Möglichkeit
der Falscheinstellung:
Wird die Verstärkung zu weit aufgedreht, verändert sich nicht nur schleichend
der Frequenzgang, sondern es entstehen auch fiese nichtlineare Verzerrungen
und es wird der Synchronboden gestaucht (insbesondere bei hohen Weißanteilen).
Diese Fehler treten sehr schnell auf, ohne direkt und unmittelbar in Erscheinung
zutreten. Deswegen habe ich mich entschlossen, den NE592 zu ersetzen, denn er
braucht ja sowieso wieder eine Endstufe hinten dran. Das Pos-neg-Signal-Problem
war ja schon einmal gelöst, und brauchbare Videoendstufen hab ich im MAX4012
gefunden. Die Idee war nun, die Endstufe mit fester Verstärkung zu betreiben
und nur den Eingangspegel zu verändern. Somit sind all diese Faktoren ausgeschlossen
und ermöglichen einen stabilen Betrieb. Was unumgänglich war, ist die Gleichspannungsabtrennung
der Pegeleinstellung:
Hier ist schon zu erkennen, wo der Tonträger mit eingespeist wird. Wichtig war, möglichst keinen Einfluss auf den Basisbandfrequenzgang zu haben. Deswegen ist die Einkopplung sehr gering mit 1pF ausgeführt. Nun ist das Basisbandsignal komplett mit Bild- und Tonträger und wird gemeinsam verstärkt, in der ...
Dieser Baustein hat mir mittlerweile beste Dienste geleistet. Also muß der Baustein her, weil er wirklich unkompliziert zu bedienen ist:
Um den Spannungsverlust vom Eingang wieder aufzuholen, wird ungefähr eine Verstärkung von 10 benötigt (der schlaue Kopf werd soogn: "Da hat einer doch irgendwo gschummelt" ... mal sehn, wer draufkommt ...). Das Widerstandsverhältnis ist in etwa dem Datenblatt entnommen. 470µF haben sich am Ausgang schon länger bewährt. Das Einzige, was noch einzustellen ist, das ist der Gleichspannungswert am Ausgang des OP. Als bester Allroundwert haben sich 27kΩ Natürlich kann auch hier die Endstufe übersteuert werden, aber diese "Luft" habe ich einfach noch für Signale gelassen, die doch kleiner als 1Vss am Eingang sind und die AGC deshalb im Eingang nicht genutzt werden sollte.
Fertig ist die Basisbandaufbereitung !
Nun aber noch der Blick auf den:
... so heißt das tatsächlich im Fachjargon... ist ja nur Ton ... also nicht tragisch ... so so ...
Grundsätzlich ist es nicht notwendig, den Tonträger mittels PLL zu kontrollieren. Praktisch ist das schon, wenn man portabel unterwegs ist und auf einen Umsetzer trifft, der eine andere Tonträgerfrequenz erwartet. Außerdem ist es für den Betrieb an einem Umsetzer nicht verkehrt, die Tonträgerfrequenz auch fernbedienen zu können oder oder oder ....
Nach dem Eingangspotentiometer (dort liegen 0bBu, also 775mV an) folgt die Preemphase mit 50µs und kleiner Verstärkung in einer Stufe:
Das Audio-Signal läuft über eine Pufferstufe mit einem Transistor, der im Emitterzweig eine frequenzabhängige Gegenkopplung besitzt. Diese Gegenkopplung bildet die 50µs ab - (nicht ganz, aber wenn 500Ω zur Verfügung stehen oder 2x 1kΩ sonst:) 560Ω * 100nF. Der Transistor verstärkt das Signal noch zur Sicherheit um den Faktor 2. Dieses Signal gelangt nun zur Varicap als Modulationsspannung.
Die Basis der Frequenzaufbereitung ist ein SMD-Oszillator mit 25MHz.
Diese Frequenz dient zum einen als Referenz für den PLL-Baustein ADF4001 und zum anderen als Mischfrequenz, um den Tonträger zu erzeugen. Der PLL-Baustein bedient den Oszillator im NE612. Diese Oszillatorfrequenz (30-35MHz) wird mit der Referenzfrequenz von 25MHz gemischt und die Differenz daraus ergibt den Tonträger.
Der ADF4001 ist ein sehr preiswerter PLL-Baustein, der bis 200MHz bedienen kann. Er ist an vielen Stellen flexibler und leichter zu bekommen als der Vorgänger.
Der ADF4001 bekommt als Referenz 25MHz vom XO und über eine Pufferstufe direkt vom Oszillator im SA612 die Arbeitsfrequenz zwischen 30MHz und 37MHz.
Als einstellbare Tonträgerschrittweite hab ich 10kHz gewählt. Damit ergeben sich Teilerfaktoren zur Referenz mit 2500 und zur Oszillatorfrequenz zwischen 3000 und 3700. Die gemessene Steilheit des Oszillators ist etwa 1,7MHz/V. Als Schleifenfilterfrequenz habe ich ca. 400Hz vorgesehen. Mit diesen Angaben und der Software ADSIM lassen sich das Schleifenfilter und andere Angaben der PLL sehr schnell bestimmen:
Am Ausgang dieses Filters steht eine Abstimmspannung zur Verfügung, die den Oszillator im SA/NE612 steuert.
Der Oszillator im NE612 braucht nur wenige externe Bauteile, um arbeiten zu können.
Die Varicap BB639 dient der Modulation und über das Schleifenfilter zur Frequenzeinstellung. Die Modulations- und Abstimmspannung werden über 2 Widerstände addiert. Im Mischer wird die Differenz zwischen der Oszillatorfrequenz und der Referenzfrequenz erzeugt.
Am Ausgang der SA612 steht die Tonträgerfrequenz (5,5MHz - 12MHz) zur Verfügung und wird noch auf ca. 2Vss über eine Pufferstufe verstärkt. Die Schaltung ist ähnlich der Pufferstufe für 30-35MHz.
Am Ausgang der Pufferstufe befindet sich noch ein Poti, womit der Tonträgerpegel eingestellt werden kann. Das modulierte Tonträgersignal wird dann über eine kleinste Kapazität in die BB-Endstufe eingespeist.
Die Referenzfrequenz wird dem Datenblatt entsprechend den einzelnen Bausteinen zugeführt, wobei besonderer Wert auf Linearität beim Mischerausgang gelegt wurde.
Und schon ist das Basisbandsignal komplett, und in Natura sieht dann die Platine oben so aus;
und von unten so:
.
Die Messungen erfolgten mit diesem Aufbau, wobei hier sehr schön das Deemphase-Normal zu sehen ist:
Hier ein Blick auf das Ausgangsspektrum, wenn ein Multiburst-Signal anliegt. Der Tonträger ist hier schön zu erkennen:
Hier die Frequenz des Tonträgers:
Der Tonträger unmoduliert:
Der Tonträger mit 1kHz moduliert (ca. 80kHz Hub geschätzt ohne Besselfunktion):
Der Tonträger mit 5kHz moduliert (ca. 150kHz Hub geschätzt ohne Besselfunktion):
Damit ist auch nachgewiesen, daß die Audi-Preemphase Wirkung zeigt. Im Audio wird eine Preemphase mit 50µs und einer Verstärkung 1kHz zu 15kHz um 13dB verwendet.
Jetzt geht's ans Eingemachte:
Grundsätzlich ist es notwendig, einen ordentlichen Generator im Labor zu betreiben.
Mit einem Farbbalken hat man zwar ein schönes buntes Bildchen, aber wirklich
etwas messen kann man damit so direkt nicht. Selbst in den TV-Anstalten ist
es so, daß nur der 75%-Farbbalken angeschaut wird, und das war's dann. Aussagen
über die Leitungsqualität lassen sich so nicht machen, lediglich eine Abschätzung,
ob Burst, ein brauchbarer Pegel (also 1Vss), Synchronisation zum Studiotakt
da sind und ob das Bild selbst "paßt". Um konkrete Aussagen über die
Übertragung von Videosignalen machen zu können, gibt es sogenannte Prüfzeilen,
die auch als ganzes Bild Verwendung finden. Im Prinzip genügen 3 Zeilen, um
die meisten Parameter zu beurteilen. Da der Proband eine Basisbandaufbereitung
ist, kommt ein entscheidendes Werkzeug hinzu. Es ist notwendig, eine sehr gute
passive Deemphase zu verwenden, weil das Preemphase behaftete Signal zu wenig
Schlüsse auf die tatsächliche Qualität zulässt, und da was zu messen, haut nicht
hin.
Es ist anzuraten, wirklich auch in einer 75Ω-Umgebung zu messen, sonst kommt
nix dabei raus. Es hat Sinn, zuerst seine Meßmittel direkt mit dem Generator
zu betreiben, um zu sehen, ob alle Werte soweit stimmen. Hier sind jetzt nicht
alle Feinheiten beschrieben, nur einmal die Grundlagen für'n echt gutes Videosignal.
Diese Parameter sind allgemein interessant: Pegel, Linearität, Frequenzgang und Laufzeiten, denn wir kämpfen ja schließlich mit 2 Filtern und einem Verstärker.
für die Pegelmessung ist jedes Signal interessant, das einen echten 100%-Weißwert
hat. Dabei unterscheiden wir verschiedene Werte und Spannungen:
Das Spannungsniveau des Synchronbodens liegt "ganz unten",
also bei 0V.
Das Spannungsniveau des Schwarzwertes liegt bei 300mV.
Das Spannungsniveau des Weißwertes liegt "ganz oben", also
bei 1V.
Der Bildinhalt umfasst also Spannungen von 0V-700mV. Der Synchronpegel ist immer 300mV, ebenso hat der Burst eine Amplitude von 300mV.
Diese Spannungen sind in dieser Ansicht schön zu sehen:
Mit dem Oszilloskop gemessen sieht die BBA damit so aus:
Bei dieser Messung braucht unser Meßgerät eine ganz wichtige Funktion; ein Filter, das nur die Farbinformation passieren läßt. Das Signal, welches wir hierfür verwenden ist eine Grautreppe, deren Stufen mit gleichen Pegeln mit 4,433MHz moduliert sind:
Die Weißpegel am Anfang der Zeile sind hierbei nicht interessant. Unser Meßgerät
ist hier ohne dieses 4,433MHz-Filter.
Eine Grautreppe über die ganze Zeilenbreite in 6 Stufen ist jetzt an unsere
BBA angeschlossen:
und das Meßeisen zeigt dann mit eingeschaltetem 4,43MH- Filter folgendes:
Von links nach rechts betrachtet:
Zuerst findet sich der Burst und dann eine sogenannte "Tonne". Bei
genauerer Betrachtung stellt man fest, daß 5 Einkerbungen am oberen Signalrand
sind. Da finden sich die einzelnen Stufen wieder.
Hätte jetzt unser Verstärker ein Linearitätsproblem, dann würden zwischen den
Einkerbungen tatsächliche Unterschiede entstehen. Hier simuliert mit dem nassen
Finger, fest auf die Verstärkerschaltung gedrückt :
Jetzt sind wir sicher, daß die Verstärkung wirklich linear ist.
Um den Frequenzgang zu ermitteln, verwenden wir ein Multiburst-Signal, das aus mehreren Frequenzpaketen von 100kHz bis 5,8MHz besteht.
Bei der folgenden Messung muß jetzt das letzte Frequenzpaket weggefiltert sein:
Und siehe da: Der Frequenzgang ist ordentlich und das 5,8MHz-Paket ist stark
bedämpft, das Filter arbeitet also.
Das invertierte Signal ist leider nicht ganz so schön triggerbar, also nur so
zum Vergleich, ohne den Oszi-Eingang zu invertieren.
für diese Messung verwendet man den 20T-Impuls, der mittlere ausgefällte Impuls im Bild darunter rosa:
Hier gibt es mehrere Fälle zu unterscheiden:
Was sagt uns nun folgendes Oszillogramm ?
Ein wenig abfallender Frequenzgang und die niedrigen Frequenzen brauchen länger durch die Schaltung ...
Die Meßergebnisse sprechen eine deutliche Sprache, das Teil kann man guten Gewissens einsetzen, wenn der Sender, der danach betrieben wird, eine lineare Modulationskennlinie hat, die bis mindestens 6 MHz geht. Dann ist nach einem guten Empfänger auch ein gutes Videosignal zu erwarten.
Wer kann diese Signale wirklich beurteilen?
Einmal der modulierte 20T-Impuls, und einmal der Multiburst, ohne Deemphase, also direkt am Ausgang der Platine:
Und eds noch das Ganze mit Tonträger:
So sieht das Signal aus, das zum ATV-Sender gelangt. Mit viel Glück ist der gesamte Pegel dann nur noch so um die 250mV, weil ein Vervierfacher nach dem Sender hängt. Dann wird es richtig schlecht zu sehen, was denn da an Signal zum TX geht ...
Vielleicht is ja hiermit die ein oder andere Frage erschlagen ...
Was ich vergessen hatte ist, daß ich vielen Bitten nachgekommen bin, die BBA so zu gestalten, daß man keinen extra Controller braucht um verschiedene Tonträger einzustellen. Der Platz in der Ecke auf der Platine in der die Anschlüsse für den PLL-Baustein lagen, passte genau ein ATTiny45. Dieser hat nun mehrere Aufgaben:
Der Nachteil ist, daß wenn der Tiny45 gebrannt ist so nicht mehr ohne weiteres brennen läßt. Das läßt sich nur mit einem HV-Brennererledigen mal sehen einen ATTiny hab ich den ich mit der falschen Soft bestückt habe, und den ich mit meinem Möglichkeiten nicht mehr ändern kann. Der Grund hierfür liegt in der verwendeten Anzahl der Pins, 2 für den I²C-Bus, 2 für die Spannungsversorgung, 3 für den SPI-Bus des PLL-Bausteins und 1 Pin für die Umschaltung der Tonträgerfrequenz. das macht zusammen 8 Pins. Um nun einen Controller zu brennen benötigt man einen Reset-Pin. Dieser Pin wird aber in der Software anderweitig verwendet, genauer die Tonträgerumschaltung setzt den Reset ausser Kraft.
Der Nutzen den ich machen hab lassen habe ich nun erfolgreich aufgebaut und getestet:
Mit einer Ausnahme haben alle auf Anhieb ihre Arbeit exakt so, wie der Prototyp oben, erledigt.
Passt perfekt in ein kleines Schustergehäuse. nur das fehlt mir gerade dazu.
Das Layout habe ich nochmals überarbeitet und ein paar "Engstellen" beseitigt, überflüssiges entsorgt, und Notwendiges eingebaut.
Es kann nun mit jeweils einem Schalter gegen Masse:
werden ... also controllerfrei ... auch der Bestückungsplan ist jetzt besser lesbar.
Hier die Bastelanleitung und hier die
BascomSoftware für den ATTiny45 HEX,
EEP, BAS.
Zu erwähnen sein noch, daß die FuseBits so geändert werden: Div :8 ausschalten und Reset-Pin als IO-Port
nutzen. Also LFuse auf 0xe2 und HFuse auf 0x5f ändern.
Sollte nun jemand doch noch den Tonträger verändern wollen, dann mit der
Steuerung und dieser Software HEX,
EEP, BAS.
73 de Tomtom
rauf