При конструировании RC фазовращателей высоких порядков элементарные звенья часто совмещают, чтобы избавиться от дополнительных трансформаторов или фа-зоинвертеров. Практическая схема RC фазовращателя 4-го порядка приведена на рис. 37. Расчетные номиналы деталей указаны для диапазона частот 300 Гц ... 3 кГц при точности фазового сдвига 1°. Отклонения номиналов от расчетных не должны превосходить 1 %. Трансформатор 77 имеет симметричную вторичную обмотку, ее симметрия очень важна, а остальные данные трансформатора некритичны. При самостоятельном изготовлении трансформатор можно намотать на сердечнике от переходного или выходного трансформатора портативных приемников. Первичная обмотка содержит 500, вторичная 2x300 витков провода ПЭЛ 0,07 ... 0,1. Вторичную обмотку целесообразно намотать сложенным вдвое проводом, что автоматически обеспечит ее симметричность. Емкость конденсатора С1 подбирают такой, чтобы контур, образованный этой емкостью и индуктивностью первичной обмотки, был настроен на частоту 2,5 ... 2,7 кГц. Это несколько поднимет, для улучшения разборчивости сигнала, указанные частоты и ослабит более высокие.

Рис. 38. RC фазовращатель с несимметричным питанием

Входное сопротивление следующих за фазовращателем каскадов можно учесть, соответственно увеличив сопротивление резисторов R5 и R6. Без изменения ФЧХ все сопротивления резисторов фазовращателя можно уменьшить в некоторое число раз, во столько же раз увеличив емкости конденсаторов.

Меньше элементов содержит фазовращатель с несимметричным питанием, показанный на рис. 38. Здесь также указаны расчетные значения элементов, которые должны выдерживаться с точностью 1 %. Для подстройки фазовращателя в эмиттерной цепи фазоинвертера включен резистор R4. Входное сопротивление следующих за фазовращателем каскадов должно быть высоким, не менее нескольких мегаом. Нагрузкой могут быть усилители (повторители) на полевых транзисторах или модулятор на варикапах. В последнем случае резисторы цепей смещения варикапов, включенные на входе модулятора, также должны иметь сопротивление порядка мегаом.

Рис. 39. RLC фазовращатели:

а - с трансформатором; б - с фазоинвертором

RLC фазовращатели чрезвычайно удобны из-за простоты настройки. В отличие от RC фазовращателей они не требуют предварительного подбора или подгонки деталей. На рис. 39 представлены схемы RLC фазовращателей 4-го порядка, работающих на высокоомную нагрузку. Фазовращатели питаются симметричным противофазным напряжением. В схеме рис. 39, а оно создается трансформатором Т1, а в схеме рис. 39, б -

фазоинвертером на транзисторе VI. Ветви фазовращателя можно включить и противофазно, как на рис. 39, а, и

синфазно, как на рис. 39, б, что для работы фазовращателя безразлично. Частоты настройки последовательных

контуров L1C1 и L2C2 составляют соответственно, 475 и 1900 Гц (среднегеометрическое из частот настройки

элементарных звеньев табл. 3). Они подчиняются соотношению 2

f1f2== f 0

где fe, гв и ft) - нижняя, верхняя и средняя частоты звукового спектра. Разнос частот f и f2 увеличивает широко-полосность фазовращателя, но ухудшает точность фазового сдвига.

Катушки фазовращателя намотаны на кольцах К16Х8Х6 из феррита 2000НМ, они содержат: для фазовращателя рис. 39, a L1 400 витков и L2 200 витков; для фазовращателя рис. 39, б L1 560 витков и L2 280 витков. Катушки можно намотать проводом ПЭЛ или ПЭЛШО ОД... 0,25.

Рис. 40. Т-мостовой RLC фазовращатель

Настраивают фазовращатели с помощью звукового генератора и осциллографа со входами горизонтального отклонения X и вертикального отклонения У. Установив одинаковую чувствительность осциллографа по обоим входам, подсоединяют вход X ко входу фазовращателя, а вход Y к выходу 0°. Регулируя частоту генератора, находят частоту, на которой фазовый сдвиг равен нулю, а эллипс на экране превращается в наклонную линию. Эта частота равна ft. Переключив вход У осциллографа к выходу 90°, находят аналогичным образом частоту f2. Частоты подгоняют, изменяя число витков катушек или емкость конденсаторов фазовращателя. В схеме рис. 39, б надо еще установить, возможно точнее, равенство напряжений НЧ на коллекторе и эмиттере транзистора, подбирая один из нагрузочных резисторов R5 или R6. Затем, подключив входы X и У осциллографа к выходам фазовращателя и настроив генератор на частоту fb резистором R4 устанавливают фазовый сдвиг выходных сигналов 90°. При этом эллипс на экране превращается в окружность. Аналогичную операцию повторяют на частоте f2 резистором R3. Настройка закончена - остается проверить точность фазового сдвига в диапазоне звуковых частот. Форма окружности на экране не должна заметно искажаться. Настраивать фазовращатели рекомендуется при амплитуде сигнала не более нескольких сотен милливольт, чтобы не сказывались нелинейные свойства магнитного материала сердечников. В диапазоне частот 300...3000 Гц фазовращатель обеспечивает точность фазового сдвига не хуже 1° при выходном напряжении не более 0,1...0,3 В. RLC фазовращатель, изображенный на рис. 40, не требует симметрирующего каскада, трансформатора или фазоинвертера, но его катушки при том же характеристическом сопротивлении содержат большее число витков.

U ШГ 12 З/мГ

и гимг и 2? иг

J. 0,275 Ttffi

Рис. 41. LC фазовращатель Рис. 42. Схема соединения приборов для настройки звеньев

Другое, более важное для трансиверов, его достоинство состоит в том, что при нагрузке каналов входными сопротивлениями смесителей их влияние можно скомпенсировать введением резисторов R5 и R6, причем чем меньше Rbx, тем большим должно быть сопротивление R5 и R6. Это позволяет использовать фазовращатель в обратимых модуляторах-демодуляторах. Настройка фазовращателя не отличается от описанной выше, она производится при отключенных смесителях и при нулевом сопротивлении резисторов R5 и R6. Нумерация аналогичных элементов на рис. 40 и 39 одинакова. Резисторы R5 и R6 регулируют по максимальному подавлению ненужной боковой полосы уже после установки настроенного фазовращателя в трансивер. Катушки на кЬльцах К18Х8Х5 2000НМ содержат 2x600 (L1) и 2X300 (L2) витков.

LC фазовращатели практически не вносят потерь и полностью обратимы. Схема LC фазовращателя 4-го порядка показана на рис. 41. При расчете фазовращателя частоты звеньев берутся из табл. 3. Индуктивности катушек и емкости конденсаторов можно рассчитать по формулам:

U = Rf4nfu, С=1/лМ,

где R - характеристическое сопротивление звеньев, на которое должен нагружаться каждый канал фазовращателя. Поскольку нагрузкой являются смесители, их входное сопротивление должно быть равно характеристическому. Значения индуктивностей относятся к одной половине обмотки. На схеме рис. 41 указаны номиналы элементов фазовращателя, рассчитанного на диапазон звуковых частот 400 ... 2800 Гц и обеспечивающего точность фазового сдвига 0,5° (подавление боковой полосы не хуже 46 дБ). Частоты настройки звеньев даны в последнем столбце табл. 3. Каналы фазовращателя нагружаются смесителями с входным сопротивлением 1 кОм. На общем входе фазовращателя включается ФНЧ с характеристическим сопротивлением 500 Ом. При намотке на кольцах К16Х8Х4 из феррита 2000НН или 2000НМ числа витков катушек L1 ... L4 составляют, соответственно 2X810, 2X250, 2X430, 2Х130. Подойдет провод ПЭЛ или ПЭЛШО диаметром от 0,07 до 0,15 мм. Катушки наматывают сложенным вдвое проводом, затем начало одного провода соединяют с концом другого, образуя средний вывод.

Настраивать звенья фазовращателя удобно до установки их в конструкцию с помощью звукового генератора и осциллографа или милливольтметра переменного тока. Схема соединения приборов для настройки звеньев показана на рис. 42. Один из выводов катушки остается свободным. На собственной частоте звена показания милливольтметра минимальны. Частоты звеньев подгоняют с точностью не хуже 0,5 %, отматывая или доматывая одновременно оба провода катушки.

Рис. 43. Фазовращатель на цифровых микросхемах

Особый класс составляют цифровые фазовращатели. К сожалению, они непригодны для работы с речевыми сигналами, но с успехом могут применяться для получения фазового сдвига гетеродинных сигналов в фазовых и фазофильтровых трансиверах. Максимальная рабочая частота определяется быстродействием примененных микросхем, а точность фазового сдвига очень высока. Принцип действия цифровых фазовращателей- крайне прост: при делении частоты, обычно триггерами, пропорционально частотам делятся и фазы сигналов. Поэтому, если частоты двух противофазных сигналов, полученных от одного и того же генератора, поделить пополам, выходные сигналы окажутся в квадратуре (со сдвигом фазы 90°). Для повышения точности противофазные сигналы также получают делением частоты с помощью триггера.

Практическая схема цифрового фазовращателя приведена на рис. 43. Входной синусоидальный сигнал от гетеродина подается через разделительный конденсатор С1 на формирователь прямоугольных импульсов, собранный на двух логических элементах 2И-НЕ микросхемы D1. Частота входного сигнала должна быть в