Schnittstellenadapter V2.0
ANALOGES / DIGITALES FLIRT
Der Schnittstellenadapter kommuniziert zwischen Mikrofon, CB - Funkgerät, Verstärker und dem Flirt - Modul.
Der Schnittstellenadapter übernimmt die Pegelwandlung des Phone - Eingangs (empfangenes codiertes Signal vom CB - Funkgerät), da das Signal je nach Lautstärkepegel bis zu 10 Vss erreichen kann. Dieses Signal wird über einen Spannungsteiler geführt, dass sich eine maximaler Amplitude von 1 Vss ergibt.
Der Schnittstellenadapter wurde in zwei
unterschiedliche Signalwege geteilt und auf einer Platine aufgebaut. Einmal für
das digitale Flirt - Modul und einmal für das analoge Flirt - Modul.
digitales Flirt:
Hier werden alle Pegel auf max. 1 Vss heruntergeteilt
und dann direkt auf die Eingänge des Sharc gelegt. Somit ergeben sich zwei
Eingänge (codiertes Empfangssignal und Sendesignal) und zwei Ausgänge
(decodiertes Empfangssignal und codiertes Sendesignal).
Zudem muss am Ausgang des Sharc, der auf die Modulationsleitung geführt wird,
ein Offset von 6 V geschalten werden.
Da die Kodierung und Dekodierung immer alternierend erfolgt, wird das PTT –
Signal generell nicht verwendet.
Da jedoch ein Offset an der Sendeleitung notwendig ist, wird über den
Multiplexer ein Offset von 6V geschaltet, wenn die PTT – Taste gedrückt wird.
analoges Flirt:
Hier ist der Aufbau etwas komplexer. Die Signaleingänge von Phones und Mikrofon werden auf einen Multiplexer geführt. Dieser entscheidet über das PTT – Signal, dass durch eine Taste am Mikrofon erzeugt wird, welcher Eingang zum Flirt geschaltet wird. Das kodierte bzw. dekodierte Signal, das vom Flirt wieder zum Schnittstellenadapter geführt wird, kommt wiederum auf einen Multiplexer der je nach PTT - Signal den Signalweg zum Verstärker oder zum CB - Funk verbindet.
Blockschaltbild auf Schalterebene
Technische Voraussetzungen
Durch die Verwendung des Sharc - Moduls müssen einige Voraussetzungen erfüllt werden, damit die Eingänge nicht übersteuert werden.
Pegel für Sharc - Modul
Max. Eingangspegel: 1 Vss
Max. Ausgangspegel: 1 Vss
Pegel für den Verstärker
Max. Eingangspegel 1 Vss
Pegel des Funkmikrofons
Max. Ausgangspegel 1 Vss
Pegel des CB – Funkgerätes (MIC – Buchse)
Max. Eingangspegel 1 Vss
Offset 6 V
Pegel der Phonebuchse
Max. Ausgangspegel 10 Vss
Pegel der PTT – Taste
Gedrückt mindestens 8 V
Nicht gedrückt 0V
Beschreibung der einzelnen Blöcke
Das PTT - Signal des Mikrofons
Durch eine Messung haben wir festgestellt, dass über ein Pull - Down Widerstand, der sich im CB – Funkgerät befindet, eine Spannung auf den PIN 3 der Mikrofonbuchse gegeben wird. Wenn nun die Sendetaste (PTT - Taste) gedrückt wird, wird der PIN 3 der Mikrofonbuchse auf Masse gezogen. Somit haben wir beim Senden (PTT - Taste gedrückt) 0 V am Pull - Down Widerstand. Wird jedoch die PTT - Taste nicht gedrückt, so ist der PIN 3 auf kein Signalweg geschaltet (PIN 3 liegt in der Luft). Somit haben wir, wenn die PTT – Taste nicht gedrückt wird, 12 V am Pull - Down - Widerstand.
Der Komperator
Mit den Widerständen R7 und R8 wird die
Schaltschwelle zur Auswertung des PTT - Signal erzeugt.
Da der OP nicht die Grenzwerte für definierte Funktion erreichen darf (0V für low und 12V für high), habe ich mich für eine Diodenschaltung für die Begrenzung zwischen +/- Eingang entschieden. Die Dioden V3 und V4 benötigen einen Potentialunterschied zwischen Anode und Kathode von ca. 0.7V.
Das heißt, ist das PTT – Tastensignal auf UPTT = 8 .. 12 V, wird V3 aktiv. Am Widerstand R9 fällt nun eine Spannung von UPTT – 0.7V – 5.388V ab.
Somit ergibt sich ein Potentialunterschied zwischen
U- und U+ von 0.7V, wobei der U+ Pin nicht auf 12V liegt. (12V wegen Grenzwert
nicht möglich. Mögliche Spannung ist bis ca. 11 V).
Die Ausgangsspannung am OP – Ausgang ist somit ca. 11V (je nach OP
unterschiedlich, da kein Rail to Rail OP).
Wenn nun das PTT – Tastensignal auf UPTT = 0 V, wird V4 aktiv.
Am Widerstand R9 fällt nun eine Spannung von U1 – 0.7 V ab.
Daraus ergibt sich ein Potentialunterschied von
0.7V zwischen U- und U+, wobei der U+ nicht auf 0 V liegt (Grenzwert!).
Durch diesen Potentialunterschied zwischen den beiden Eingangspins wird der OP-
Ausgang auf 1.2 V definiert (0 V wegen
Grenzwert nicht möglich, kein Rail to Rail OP).
Diese Ausgangsspannung ist wieder von OP zu OP unterschiedlich.
Der Multiplexer
Für den Schnittstellenadapter sind zwei Multiplexer notwendig. Einmal für den Signalweg vom Mikrofon bzw. Phones out zum Flirt - Modul und einmal für den Signalweg von Flirt – Modul zum Verstärker bzw. zur Sendeleitung des CB – Funkgerätes.
Nach einigen Nachforschungen entschied ich mich für
einen HCF4052B.
Dieser IC enthält zwei Multiplexer, die mit nur einer Schaltspannung geschaltet
werden.
Insgesamt hat der HCF4052 2 x 4 Eingänge und 2 x 1 Ausgang, die bidirektional
betrieben werden können. In meiner Schaltung verwende ich lediglich den
Schaltkanal A.
B und INH werden auf GND geschaltet.
Somit ergeben sich die zwei Eingänge X0 und X1, sowie Y0 und Y1.
Wird am Kanal A 0V angelegt, werden die Kanäle X0
und Y0 auf X und Y geschaltet.
Wird A auf 12 V gelegt, werden die Kanäle X1 und Y1 auf X und Y geschaltet.
Da es sich bei uns ergibt, dass das PTT – Signal
nach dem Komperator V1 je nach Zustand der PTT – Taste auf „12V“ bzw. auf „0V“
liegt, wird dieses Signal auf den Schaltkanal A gelegt.
Somit ergibt sich die Anschlussbelegung der Ein- und Ausgänge wie folgt:
· X0 … Mikrofonsignal
· X1 … Phonesignal
· Y0 … Sendeleitung CB - Funkgerät
· Y1 ... Verstärkersignal
· X ... FLIRT IN
· Y ... FLIRT OUT
Da ich für den Multiplexer nur 0V und 12V als
Versorgungsspannung habe und das Mikrofonsignal, Phonessignal und das FLIRT OUT
– Signal kapazitiv gekoppelt sind, muss bei jedem Eingang noch eine
Offsetspannung dazuaddiert werden.
Realisiert habe ich diese Offset - Addition durch einen Spannungsteiler und
anschließend je einen Serienwiderstand von 10k Ohm.
Simulation der Offsetregelung (Frequenz = 10 kHz, U = 2Vss)
Weiters hat der Multiplexer noch eine weitere Funktion.
Wenn das digitale Flirt – Modul an den Schnittstellenadapter angekoppelt ist,
muss auf die Sendeleitung ein Offset von 6V geschaltet werden, da ansonsten das
Sendesignal nicht erkannt wird.
Da es beim Sharc nicht möglich ist, einen Offset auszugeben, weil die Ausgänge
durch einen Serienkondensator gleichspannungsentkoppelt sind, muss er beim
Schnittstellenadapter hinzugefügt werden.
Somit kann, wenn die PTT – Taste gedrückt wird, ein Offset von 6 V auf die Sendeleitung geschaltet werden.
Der Pegelumsetzer
Da das Phone – Signal je nach Lautstärkeregler bis zu 10 Vss erreicht und das Sharc – Modul wie auch das analoge Flirt – Modul nur einen maximalen Pegel von 1 Vss erreichen dürfen, muss das Phone – Signal auf 1 Vss abgeschwächt werden.
Bei meiner Schaltung verwende ich einen Spannungsteiler mit den Widerständen R4 und R5.
Die Abschwächung des Signals berechnet sich wie folgt:
Daraus folgt: Wird ein Signal mit einer maximalen
Amplitude von 10 V eingespeist, so ergibt sich am Eingang des C3 eine maximale
Amplitude von 0.909V.
Diese Schaltung ermöglicht es auch, dass über den Lautstärkeregler am CB –
Funkgerät die Lautstärke des Lautsprechers variiert werden kann.
Nach dem Spannungsteiler (Pegelumsetzer) muss noch eine Offsetspannung
dazugefügt werden. Hierzu wir zuerst ein Kondensator in Serie geschaltet, der
den Offset abblockt.
Nach dem Kondensator wird noch ein Impedanzwandler geschaltet. Hierzu verwende
ich einen UA 741, der für unsere Anwendung ausreichend schnell ist und die
technischen Daten für uns erfüllt. Durch den Offset am Eingang kann der
Operationsverstärker mit 0V und 12 V betrieben werden.
Nach dem Impedanzwandler wird das Signal zum X1 des Multiplexers geführt.
Der Spannungsteiler
Der Spannungsteiler liefert zwischen den beiden
Widerständen ca. 6V (durch die Toleranzen kann sich der Spannungswert etwas
ändern).
Der Kondensator wird benötigt, damit der Spannungsteiler wechselstrommäßig auf
Masse liegt.
Die Spannung, die am Ausgang des Spannungsteilers anliegt, legt den + Eingang des OP’s in die Mitte des Aussteuerbereichs.
Simulation des Spannungsteilers
Siehe nächste Seite.
Als Eingangsspannung habe ich ein Signal mit einer Frequenz von 1.5 kHz und einer Amplitude von 10 Vss gewählt.
Durch die Beschaltung durch einen Serienwiderstand vor dem Offsetadditionspunkt ergibt sich ein Tiefpass. Als Serienwiderstand habe ich einen Widerstand von 10k gewählt.
Darstellung des Tiefpasses mit den
Bauelementen R14 und C1.
Fertigungsunterlagen
