PLL audiocarrier baseband

Amateurtelevisie zelfbouw, projecten, discussies, etc. Voor nieuwsfeiten gebruik je het bovenstaande subforum.
PE5PVB
.
.
Berichten: 43
Lid geworden op: 27 okt 2008, 13:15

PLL audiocarrier baseband

Ongelezen bericht door PE5PVB »

Ik ben al een tijdje op zoek naar een microcontroller gestuurde PLL audiocarrier voor in het baseband. Heeft iemand toevallig een leuk project gevonden op het internet?
Gebruikersavatar
Tjalling PE1RQM
Forum beheerder
Forum beheerder
Berichten: 1091
Lid geworden op: 09 feb 2007, 22:13
Roepletters: PE1RQM
Locatie: Leusden
Contacteer:

Re: PLL audiocarrier baseband

Ongelezen bericht door Tjalling PE1RQM »

Het is inderdaad best lastig om een goed werkende PLL baseband te vinden. Het grootste probleem is het "tegenwerken" van de PLL. En dat komt door de breedbandige frequentiemodulatie op een lage frequentie. In verhouding veranderd de frequentie onder invloed van modulatie best wel veel. 50kHz bijvoorbeeld op 6MHz is procentueel gezien (ten opzichte van de basisfrequentie) een grotere frequentieverandering dan dat dit op zeg 439Mhz gebeurt.

De meeste PLL IC's die geschikt zijn voor ca. 6MHz, zijn gemaakt voor kortgolf radio's. En dus ook vaak berekend op AM modulatie met nauwelijks frequentiezwaai. Deze AM PLL's hebben een zeer snelle regellus, waardoor je audio hoorbaar wordt vervormd (tegengewerkt) als je toch FM gaat moduleren. Als je vervolgens de regellus gaat vertragen, raakt het PLL IC in de stress, omdat hij zijn basisfrequentie niet op tijd kan bijregelen. De hele boel kan dan gaan oscilleren in een lage frequentiemodulatie (brom). Dat komt zo: als de frequentie omlaag gaat, gaat hij als een gek de spanning veranderen en omdat de regellus vertraagd is, schiet hij door, waardoor je frequentie te hoog wordt. Dan zal hij weer acuut de frequentie omlaag proberen te brengen en schiet hij weer door naar onderen. Als je geluk hebt, stabiliseert dit wel enigszins, maar perfect is het allemaal niet. En onder invloed van modulatie wordt deze stabiele toestand weer ongedaan gemaakt. Je audio wordt gesuperponeerd met lage frequenties, waardoor het brokkelig kan gaan klinken.

Dan heb je ook nog het probleem dat een varicap een vrij grote spanningsvariatie moet verwerken, om in een bereik van zeg 2,5Mhz (bijvoorbeeld van 5,5MHz tot 8 MHz) de oscillator te kunnen instellen. Die 2,5 MHz is namelijk in verhouding tot die 6 MHz een grote stap. Als je bijvoorbeeld de varicap tussen 2 en 9 volt moet regelen, merk je gelijk het niet-lineaire gedrag. De modulatie zal daardoor anders klinken op 5,5 MHz, dan op 8 MHz. Vaak hoorbaar in volumeverschil. En als je ook nog een AM PLL gebruikt, dan is de tegenregeling weer anders op 2 volt, dan op 9 volt varicap spanning.

Veel AM PLL's voor deze lage frequentie hebben ook een FM uitgang voor de regellus. Maar die is meestal alleen voor de omroepband bruikbaar. Omdat deze IC's in radio's wordt gebruikt met AM-kortegolf en FM-radio.

Maar er zijn wel enkele ontwerpen met een PLL die het heel aardig doen, zo heb ik weleens vernomen. Maar persoonlijk ken ik ze nog niet. Een optie is bijvoorbeeld ook om de +/- 6MHz op te wekken in een digitale schakeling (FPGA/DSP). Dat zie je ook bij Nicam encoders terug.

Het gebruik van een PLL heeft natuurlijk veel voordelen, zoals besturing op de voorkant van de zender met een display, maar deze 6MHz is ook enorm stabiel te krijgen in een loslopende oscillator. Dat is dan weer het voordeel van de lage frequentie.

Mocht je toch iets hebben gevonden, dan houd ik mij aanbevolen. De P52 basisband van ACB heb ik bewust niet genoemd als optie, omdat deze een AM PLL IC heeft en slechte software. Ik heb de regellus wel redelijk kunnen vertragen, maar perfect audio is het nog steeds niet... Lees hier meer over deze modificatie: http://www.hamforum.nl/viewtopic.php?f=33&t=254
PE5PVB
.
.
Berichten: 43
Lid geworden op: 27 okt 2008, 13:15

Re: PLL audiocarrier baseband

Ongelezen bericht door PE5PVB »

Ik begrijp wat je bedoeld. Ik heb hier zelf een baseband modulator met 2 PLL carriers. Deze zijn eigenlijk nog via de ouderwetse manier gemaakt, met losse delers etc. Dat werkt prima. Misschien een idee om te kijken of er een programmeerbare deler met I2C te vinden is.
PE5PVB
.
.
Berichten: 43
Lid geworden op: 27 okt 2008, 13:15

Re: PLL audiocarrier baseband

Ongelezen bericht door PE5PVB »

Heren,

Ik ben bezig met het ontwerp van een PLL gestuurde subcarrier. Hierbij wordt het signaal rond 87MHz gemaakt en daarna naar beneden gemixed met 80MHz. Hiermee kun je dus voldoende zwaai maken.

Als het klaar is zal ik een printontwerp maken en bij voldoende belangstelling ook bouwpakketten met proff. printen. Uiteraard maak ik er een complete baseband print van, dus ook video.

Voorlopig idee;
- Video met één subcarrier.
- Stapgrootte zal waarschijnlijk 10kHz of kleiner worden.
- Emphasis geen, 50uS of J17 selecteerbaar.
- Video emphasis
- Gebalanceerde audioingang
- Parallel (dipswitches) of via I2C aan te sturen
- Banddoorlaatfilter voor audio
- Simpel groeplooptijdfilter voor video
- Geen SMD

Als iemand nog toevoegingen weet voor dit project, dan hoor ik het graag.
Gebruikersavatar
Tjalling PE1RQM
Forum beheerder
Forum beheerder
Berichten: 1091
Lid geworden op: 09 feb 2007, 22:13
Roepletters: PE1RQM
Locatie: Leusden
Contacteer:

Re: PLL audiocarrier baseband

Ongelezen bericht door Tjalling PE1RQM »

Ik ben zeker geïnteresseerd. Een Nicam input zou handig wezen en extra veel aandacht voor filtering. Vooral omdat ik Nicam wil combineren met de analoge carrier. Dat kan rare mengproducten leveren.

Voor de techniek ken ik wel wat mensen die je kunnen bijstaan. Die zou ik er eens bij kunnen roepen. Het handigst is, om dan een concept schema te publiceren.

Mooi initiatief!
Gebruikersavatar
PE1ODJ
.
.
Berichten: 29
Lid geworden op: 07 mar 2011, 21:36
Contacteer:

Re: PLL audiocarrier baseband

Ongelezen bericht door PE1ODJ »

Hoi Tjalling,

Ben bezig de High Quality Baseband uit Repeater te voorzien van nieuwe PLL carriers.
Ik gebruik hiervoor ook de SAA1057 net zoals PE1ACB.
Die IC's zijn uitstekend als je maar weet hoe je ze moet gebruiken....
Ik ken de problematiek van de ACB schakeling.
Geen laag in het audio, vervorming, bijgeluiden enz.
Het is allemaal terug te voeren op verkeerd gebruik van het PLL IC.

Ik gebruik een ietwat aangepaste oscillator met het spoelverdunner principe en de SAA1057 met de volgende resultaten:

- PLL locked snel.
- In lock een zodanig langzaam regelgedrag dat de modulatie niet wordt weggeregeld.
- Audio doorlaat recht van 30 Hz tot ruim 100 kHz. (-3 dB op 10 Hz....)
- Softwarematige lock detect in de PIC16F628 die de PLL aanstuurt omdat de on-board lock detector niet bruikbaar is voor signalen met een grote zwaai.
- Geen vervorming of bijgeluiden door de regellus.
- Geen zichtbare spectrale vervuiling door de PLL op de analyzer.
- Zwaai tot vèr over de 50 kHz is geen enkel probleem.
- Geen niet-lineaire vervorming door varicaps.

Het kan dus wel.

Groeten,

Pieter PE1ODJ
40 meter? Daar zitten m'n audio carriers....
Gebruikersavatar
Tjalling PE1RQM
Forum beheerder
Forum beheerder
Berichten: 1091
Lid geworden op: 09 feb 2007, 22:13
Roepletters: PE1RQM
Locatie: Leusden
Contacteer:

Re: PLL audiocarrier baseband

Ongelezen bericht door Tjalling PE1RQM »

Hallo Pieter,

Wauw, knap werk en zeker zeer interessant! We hebben met man en macht het regelgedrag van de ACB P52 proberen te verbeteren, door de regellus te beinvloeden, maar zijn daar niet goed genoeg in geslaagd (al werd het wel wat beter). Nu draai ik zonder de PLL's als loslopende oscillator en dat klinkt perfect.

Maar ik mis de PLL wel. Vooral als ik straks (hoop ik) weer op PI6ATV kan werken 7,02 MHz en tijdens de JOTA op ca. 6 MHz in het noorden des lands. Ik heb nog steeds het voornemen om de P52 te vervangen voor een mooie baseband schakeling. Zelfbouw is geen probleem. Ieder schema is dus welkom :)

Succes Pieter. Ga je die in 6KPN gebruiken?
Gebruikersavatar
PE1ODJ
.
.
Berichten: 29
Lid geworden op: 07 mar 2011, 21:36
Contacteer:

Re: PLL audiocarrier baseband

Ongelezen bericht door PE1ODJ »

Hoi Tjalling,

De beoordeling of het knap werk is laat ik aan jou over… :sneaky2:

Ik had mijn keuze voor de SAA1057 gemaakt op basis van de eigenschappen uit de datasheet en het feit dat PE1ACB ‘m al toepaste.
Het IC moest prima geschikt zijn, zo was mijn conclusie.

Zoals je eerder schreef, is de SAA1057 bedoeld voor AM/FM ontvangers.
Voor toepassing in een ontvanger heeft het IC 2 fasedetectors aan boord.
Een snelle digitale fasedetector en een langzame analoge “sample and hold” detector.
Die snelle detector is bedoeld om de PLL snel te laten locken als je de ontvanger afstemt.
Zodra de ontvanger op de nieuw ingestelde frequentie staat en de Local Oscillator gelocked is, schakelt de PLL automatisch over op de langzame analoge detector om de LO vervolgens heel rustig op frequentie te houden.
Dit is precies wat we ook willen bij een audio carrier.
De schakeling moet snel locken en vervolgens zodanig langzaam regelen dat er niets van de modulatie wordt weggeregeld.
Omgekeerd moet het ook niet zo zijn dat door toevoegen van modulatie de regellus instabiel wordt…
Het was dus mijn bedoeling om de PLL ook op deze manier te gebruiken.
Snel laten locken met de digitale fasedetector en vervolgens overschakelen op de langzame analoge detector.

Toen ik aan de slag wilde gaan met de SAA1057 had ik nog geen enkele ervaring met het aansturen van IC’s d.m.v. een microcontroller, het schrijven van software of het programmeren van een PIC.
Dat heeft me lange tijd tegengehouden maar achteraf gezien was het onder de knie krijgen daarvan een fluitje van een cent.
Daarna nog de datasheet uitgeplozen hoe de data erin moest, timing problemen opgelost, enzovoort.
Om een lang verhaal kort te maken: uiteindelijk was ik in staat om dat ding te laten doen wat ik wilde.
Na een hoop experimenteren had ik een werkende schakeling op tafel liggen en was ik veel kennis rijker.
Tijdens die experimenten is me ook duidelijk geworden waarom het in de schakeling van PE1ACB niet goed werkt.
Die kreeg ik overigens pas later in handen en ik wist toen nog niets van de problemen die er in zaten…

Zoals gezegd zitten er dus 2 fasedetectors in de SAA1057.
Je kunt d.m.v. de software zelf bepalen welke je wilt gebruiken of het IC automatisch laten kiezen.
In de automatische mode schakelt het IC zelf om van de snelle detector naar de langzame, zodra er een lock situatie wordt gedetecteerd.
Niks mis mee, zou je zeggen…
Waar het verhaal op stuk loopt, (en dat gebeurt in de ACB schakeling) is het “houd bereik” van de analoge detector.
Zonder modulatie werkt het allemaal prima, maar bij een gemoduleerd signaal met een relatief grote zwaai en met name bij frequenties onder de 150 Hz, “denkt” de analoge detector dat de oscillator uit lock raakt.
Als gevolg hiervan schakelt het IC weer automatisch om naar de snelle detector.
Dit continue schakelen veroorzaakt een zeer onrustig regelgedrag wat hoorbaar is als modulatie. (Of vervorming op de modulatie zo je wilt.)
Om dit verschijnsel tegen te gaan is er in de audioweg aardig wat laag weggefilterd door het gebruik van koppelcondensatoren met een te lage waarde.
Ga je die aanpassen (vergroten) om het audio wat lekkerder te laten klinken dan verergeren de problemen met de PLL.
Het lusfilter daarna trager maken geeft vaak weer problemen de lock snelheid.
Dat wordt ‘m dus niet….
Nou is er nog een veelgebruikt trucje om het houd bereik van de analoge detector iets te vergroten.
Je komt dat tegen in schema’s waar de SAA1057 wordt gebruikt als PLL voor FM zenders.
De weerstand van 180 Ohm op pin 4 (zie applicatieschema in de datasheet) wordt verhoogd naar 1 kOhm.
Voor een signaal op 100 MHz met een zwaai van 75 kHz volstaat dat, voor onze toepassing helaas niet.
Een zwaai van 50 kHz op 7 MHz is toch te veel van het goede.

Wat ik doe is het volgende:

Pin 18 is een testpin waar je een functie aan kunt toekennen.
Ik zorg ervoor dat daarop het “Lock-Detect” signaal beschikbaar is.
(Dat signaal is overigens alleen beschikbaar als de analoge detector werkt of in de automatische mode.)
De software zet de PLL in automatische mode.
Zodra de schakeling opstart zal de digitale detector aan het werk gaan om zo snel mogelijk in lock te komen.
Eenmaal in lock zal het IC om willen schakelen naar de analoge detector.
Ik laat echter de PIC16F628 die de PLL aanstuurt “meekijken” naar het Lock-Detect signaal op pin 18 en zodra dat er is, stuurt die het commando om alleen nog maar de langzame analoge detector te gebruiken.
Er wordt dus niet meer automatisch geschakeld, ook niet als de detector uit lock denkt te zijn.
Tot zo ver gaat het goed.
Snel locken en vervolgens rustig regelen.

Wat als de oscillator, om welke reden dan ook, uit lock raakt?
Op dat moment werkt de langzame analoge detector en duurt het dus veel te lang voordat er weer een lock situatie is bereikt.
Dat wil je niet.

Het Lock-Detect sigaal is niet betrouwbaar zodra we gaan moduleren. (Ook niet met dat trucje.)
Als gevolg van de modulatie denkt de detector steeds kortstondig uit lock te zijn terwijl dat natuurlijk niet waar is.
De Oscillator blijft gewoon keurig op frequentie.
Om het Lock-Detect signaal toch te kunnen gebruiken moeten we er achter komen wanneer er een geldige “uit-lock” situatie is.
Ik laat de software dat bepalen.
Een routine in de PIC kijkt naar de tijdsduur van de “uit-lock” periodes en weet op die manier of er serieus iets aan de hand is of dat er een “uit-lock” is als gevolg van de modulatie.
Wanneer de oscillator echt uit lock is kun je dan bijvoorbeeld het commando sturen om de snelle digitale detector weer aan te zetten tot de handel weer in lock is.
Tevens zou je de PIC het uitgangssignaal van de oscillator kunnen laten uitschakelen zolang er geen lock is.
Dit om te voorkomen dat ie hoorbaar “heen en weer staat te raggen”.
Zover ben ik nog niet, maar je begrijpt dat de mogelijkheden er zijn.

Op dit moment gebruiken we op de toren bij PI6KPN de originele High Quality Baseband uit Repeater.
Het videodeel bevalt prima dus daar doe ik niets aan.
De audio circuits hebben we voorzien van uitgebreide filtering en clippers en dat klinkt uitstekend.
(Krijgen we regelmatig complimenten voor…)
De audio PLL’s zijn echter behoorlijk kritisch en gaan zelfs op temperatuur uit lock.
Zomer en winter moeten we de boel bijregelen.
Destijds was het ongeveer het beste wat er was maar ondertussen kan het mooier en beter.

Op veel ontwerpen en ook kant- en klare basebands is wel wat aan te merken.
Wil je ook nog PLL gestuurd, dan blijft er weinig tot niets over….
Ik denk dat met de High Quality Baseband, in combinatie met nieuwe PLL’s (en eventueel nieuwe audiocircuits) een echt goede schakeling is te realiseren.

Groeten,
Pieter PE1ODJ
40 meter? Daar zitten m'n audio carriers....
PE5PVB
.
.
Berichten: 43
Lid geworden op: 27 okt 2008, 13:15

Re: PLL audiocarrier baseband

Ongelezen bericht door PE5PVB »

Pieter,

Verrek, daar heb ik in de datasheet dus altijd overheen gekeken, door een stomme leesfout heb ik de DPM altijd gezien als het in of uitschakelen van de regelspanning. Waarschijnlijk ben ik te veel bezig geweest met andere processoren :D

Probleem voor eventuele nabouwbaarheid is natuurlijk de schaarste die aan het ontstaan is in SAA1057's. Maar dat is een beetje het geval met alle PLL's die voor de consumentenmarkt bestemd zijn. Tegenwoordig zit alles in een chip.

Het is natuurlijk de vraag of je in dit ontwerp dan nog wel het spoelverdunner principe nodig hebt, volgens mij moet dat dan ook prima met een VCO kunnen.

In welke programmeertaal ben je eigenlijk bezig?

Sjef
Gebruikersavatar
PE1ODJ
.
.
Berichten: 29
Lid geworden op: 07 mar 2011, 21:36
Contacteer:

Re: PLL audiocarrier baseband

Ongelezen bericht door PE1ODJ »

Hoi Sjef,

DPM?

PDM zul je wel bedoelen.... Phase Detector Mode. :wink:
Heeft inderdaad niets met in of uitschakelen van de regelspanning te maken.

Wat betreft de verkrijgbaarheid van de SAA1057 zie ik geen problemen.
Van Dijken heeft 'm nog gewoon ( € 4,50 ) en alle gelukkige eigenaren van een ACB P52 module kunnen ze hergebruiken want ze zitten in een voetje. :clap:
Hoe het zit met de verkrijgbaarheid van de CA3046 (5 torretjes in een IC behuizing) weet ik niet precies maar ik heb mijn proefschakeling voor de zekerheid gebouwd met ordinaire BC547B's....
Werken net zo goed, kosten niks en zijn er volop.

Voor de software heb ik heel simpel PICBASIC gebruikt.
Iedereen die er tegenop ziet om te leren programmeren of niet weet waar ie moet beginnen, raad ik aan om de site www.picbasic.nl eens te bekijken.
Het staat daar zo eenvoudig uitgelegd... makkelijker kan haast niet.
Bekijk de voorbeelden van projecten en je wordt vanzelf enthousiast.
Volg vooral stap voor stap de cursus.

Natuurlijk kun je de PLL net zo goed voor een VCO met varicaps gebruiken maar zoals je al wist moet je, om de vervorming laag te houden, dan op een hogere frequentie moduleren en dan de boel weer naar beneden mengen.
Kost je een extra mengoscillator, een mixer en wat filtering.
Bovendien zul je nog zien dat je modulatie verandert als de regelspanning verandert.
Word ik niet vrolijk van.
Ik ga uit van de spoelverdunner omdat die zo mooi lineair te moduleren is op lage frequenties en al die problemen niet heeft.
Omdat ze al in de High Quality Baseband zitten en de rest van die schakeling goed is (video filter en audio bandpass filter), hoeft er maar weinig aangepast te worden om tot een goed resultaat te komen.

Voor de liefhebbers, waaronder ikzelf, is het bovendien in die schakeling kinderlijk eenvoudig om op correcte wijze via een 50 of 75 Ohm ingang een NICAM signaal in te koppelen. (Doen we bij PI6KPN ook al.)

Waarom moeilijk doen als het makkelijk kan?

Groeten,
Pieter PE1ODJ
40 meter? Daar zitten m'n audio carriers....
PE5PVB
.
.
Berichten: 43
Lid geworden op: 27 okt 2008, 13:15

Re: PLL audiocarrier baseband

Ongelezen bericht door PE5PVB »

Mooi om te horen. Ik zal ook eens gaan experimenteren met de SAA1057. Heb hier nog wel een partij van die spoelverdunner oscillatoren liggen. Ik werk altijd met de compiler van Picsimulator IDE. Mooie hiervan is dat echt alles in een programma zit. Op sommige punten mis ik wel wat zaken die je in picbasic tegenkomt, maar aan de andere kant zijn andere zaken weer kinderlijk eenvoudig, zoals I2C, SPI, LCD etc.

Zo heb ik ook de besturingsoftware voor de 23cm zender van PE1ACB opnieuw geschreven. Hierbij wordt continu de lockstatus van de TSA5511 gepold. Elke keer als je dat doet hoor je een tik op de carrier. Doe je dat met de snelheid van een controller, dan is dat hoorbaar als een brom. In het video lijkt het dan of je een aardlus hebt.

Maar jouw voorstel is dus:
Audio clipper -> preemphasis -> 15kHz lowpass -> spoelverdunner met SAA1057 -> banddoorlaat filter
En daarnaast het bekende videogedeelte uit de repeater.
Gebruikersavatar
PE1ODJ
.
.
Berichten: 29
Lid geworden op: 07 mar 2011, 21:36
Contacteer:

Re: PLL audiocarrier baseband

Ongelezen bericht door PE1ODJ »

PE5PVB schreef: Maar jouw voorstel is dus:
Audio clipper -> preemphasis -> 15kHz lowpass -> spoelverdunner met SAA1057 -> banddoorlaat filter
En daarnaast het bekende videogedeelte uit de repeater.
Bijna goed...

30Hz highpass -> preemphase -> clipper -> 15kHz lowpass -> spoelverdunner met SAA1057 -> banddoorlaat filter

Altijd éérst de preemphase en daarna pas clippen!
Anders zitten we nog met hoorbare vervorming....
40 meter? Daar zitten m'n audio carriers....
PE5PVB
.
.
Berichten: 43
Lid geworden op: 27 okt 2008, 13:15

Re: PLL audiocarrier baseband

Ongelezen bericht door PE5PVB »

Altijd éérst de preemphase en daarna pas clippen!
Ik weet niet of dat zo slim is. Je gaat eerst je audiospectrum scheef zetten en daarna breedband afclippen? Graag meer uitleg.

Het 30Hz highpass filter kun je natuurlijk vrij gemakkelijk verwerken in de eerste opamp.
Gebruikersavatar
PE1ODJ
.
.
Berichten: 29
Lid geworden op: 07 mar 2011, 21:36
Contacteer:

Re: PLL audiocarrier baseband

Ongelezen bericht door PE1ODJ »

Als je begint met een clipper ben je breedband aan het clippen..... :naughty:
Dat geeft gegarandeerd hoorbare vervorming.
Audio onder de 1 kHz wat vastloopt veroorzaakt veel harmonischen die niet meer door het lowpass op 15 kHz worden uitgefilterd.
Ik clip na de preemphase (zoals het hoort) en dus alleen de hogere audiofrequenties (> 1 kHz).
Achter het 15 kHz filter hoor je daar nagenoeg niets meer van.

Voor de baseband moet je een limiter gebruiken die zo staat ingesteld dat audio lager dan 1 kHz niet vastloopt in de clipper.
Hogere frequenties lopen uiteraard wel vast als gevolg van de preemphase maar zoals gezegd niet hoorbaar.

Het resultaat?
Je audio klinkt zuiver en je hebt meer luidheid zonder dat je boven de gewenste maximale zwaai uit komt.
Kort door de bocht: je kunt keihard moduleren zonder van de band te gaan.

Ik maak zelf echt niet meer dan 50 kHz zwaai (controleer ik op de analyzer) maar je wilt niet weten hoe hard en zuiver dat kan klinken... :sneaky2:
40 meter? Daar zitten m'n audio carriers....
PE5PVB
.
.
Berichten: 43
Lid geworden op: 27 okt 2008, 13:15

Re: PLL audiocarrier baseband

Ongelezen bericht door PE5PVB »

Duidelijk verhaal.
Plaats reactie

Terug naar “ATV in de praktijk en zelfbouw”