TEMA: MC1496 versus NE612

Como curiosidad: los HW-7 de Heathkit llevan el receptor de conversión directa con un mosfet de doble puerta, el RCA 40673 si no me equivoco. Yo no tengo sitio para un dipolo para 40 metros así que haciendo pruebas con mi humilde vertical de 27 aquello era un receptor de radiodifusión sintonizado con el condensador variable del preselector en el que muy al fondo se escuchaba telegrafía. En casa de su dueño, Dani EA5AAY, la cosa mejoraba bastante con su dipolo. Años después conseguí un HW-8 (el que llevé a Guadarrama), con un MC1496 metálico como detector de producto, y éste ya va mucho mejor incluso con mi humilde antena. La radiodifusión entra a ratos, pero las señales de la banda quedan en primer plano. He llegado a estar escuchando señales de fonía en las bandas con el filtro ancho ya que cubre 250 KHz de cada banda. La mejoría es dramática.

Pablo EA4FUK, he conseguido bajarme la librería del 1496 de ON y los resultados de simulación son muy similares al circuito montado con transistores BC547B o SS9018 con la librería de éste.
Bien, la simulacion aporta algunas curiosidades que permiten ajustar el circuito bastante bien a nuestras necesidades
Por ejemplo, a 8Vcc con 2mA de consumo incluido el circuito de polarizacion, la ganancia como detector de producto a 9MHz es muy alta de unos 30dB sin adaptar impedancia, conectado directamente el filtro a XTAL al detector como se hace en el Peregrino. La resistencia de ganancia la he puesto de 100R y si se pone 0R la ganancia sube considerablemente. Quizás un optoacoplafor podria servir como control de CAG en este punto.
La intermedodulación no está claro que valor tiene. En algunas webs hablan de-20dBm pero como comentario no documentado. Habrá que montar un circuito y probarlo. Como se puede ajustar la corriente del generador interno probablemente haya una combinación óptima aunque aumente el consumo. Se observa bien que la ganancia no varía con la amplitud de lasrñal de entrada lo que denota una buena linealidad.
Para septiembre ya tengo más deberes.

Hola de nuevo,

El IIP3 de los mezcladores con célula Gibert aumenta con la corriente a la que trabajan, así que es necesario subir la corriente para obtener valores buenos. Integrados comerciales como el antiguo SL641C de Plessey, o el AD831, AD8342, etc. consiguen valores de IIP3 bastante altos trabajando con corrientes de decenas de mA.

Uno de los problemas del 612 es que la corriente es fija por diseño, y bastante pequeña (1mA aprox. por rama), por lo que el IIP3 es muy malo para HF (del orden de -12dBm según el datasheet).

El 1496 permite ajustar la corriente de polarización a valores mucho mayores (limitado por la disipación) para mejorar el IIP3, aunque a costa de aumentar el consumo del circuito. Si se monta el circuito con transistores discretos, se pueden eliminar las dos fuentes de corriente del 1496 (tres transistores), y el circuito queda como el del 612. Tiene la ventaja de que la tensión de alimentación se puede reducir, y el consumo se reduce a 2/3. Otra ventaja es que se pueden usar transistores de RF "de verdad".

En un artículo de G4COL en un SPRAT de hace unos años, usando un array de transistores (CA3046) con la misma configuración que el 1496 y polarizado a 11mA por rama (33mA en total) obtenía un IIP3 de 20dBm. El artículo no lo encuentro en la web, pero tengo el pdf si a alguien le interesa (sólo ocupa 120KB, pero es demasiado para ponerlo en el foro).

También en el apartado 5.3 de EMRFD (Experimental Methods in RF Design, de Wes Hayward W7ZOI - imprescidible en la biblioteca de todo qrpero) viene una implementación con 6 transistores discretos (2N3904). Con una corriente total de 15mA (7.5mA por rama) y LO=0dBm, se consigue una ganancia de 18dB, un IIP3 de +11dBm, y un NF de 13.8dB (sin adaptación de impedancia a la entrada). Reduciendo la corriente a 5mA, el IIP3 baja a -2dBm.

La adaptación de la impedancia de entrada también afecta a la figura de ruido y la ganancia. Por cierto, las figuras de ruido típicas de estos mezcladores suelen estar en 10-15dB. El valor de 5dB que da el 612 es una excepción, y no tengo claro a qué se debe.

En Ltspice es posible hacer simulaciones para medir la IIP3. Es algo tedioso, pero creo que da buenos resultados. Yo sólo lo he hecho con amplificadores. En un mezclador no estoy seguro si la cosa se puede complicar por lo complejo de la señal de salida.

Dicho lo anterior, no tengo claro que este tipo de mezcladores ofrezca ventajas claras frente al típico mezclador pasivo con 4 diodos. Para obtener una IIP3 similar, el mezclador con célula Gilbert necesita corriente, pero la potencia necesaria del LO es menor, y como da ganancia no necesita un amplificador después. El mezclador a diodos no consume corriente, pero necesita mayor potencia del LO y un amplificador después. La última vez que eché cuentas, sumando todas las etapas la corriente total era similar.

Creo que los mezcladores tipo "H-mode" o Tayloe basados en conmutadores CMOS ahora mismo presentan más ventajas.

Un saludo,

Pablo - EA4FUK

El 1496 lleva una resistencia para ajuste de corriente constante de 500 ohmios. Para 10mA sería necesario meter en la patilla 5 esa corriente y nos da una tensión de 5,6Vcc. Para mantener el resto de tensiones sería necesario alimentar a 12Vcc o usar alimentación negativa entre la patilla 5 y 14... que para el precio del componente es probablemente lo más recomendable.
La otra opción de hacer un circuito a transistores, se tendrían que seleccionar para que tengan la misma ganancia y los amplificadores diferenciales funcionen bien.
Tengo una PCB diseñada pero no hecha del SN76514 que es primo del MC1496. Al estar todo con discretos, como dices Pablo, se podría ajustar las corriente hasta donde sea necesario para conseguir una mejor linealidad. A efectos de consumo comparado con el mezclador a diodos es muy probable que el consumo sea el mismo o muy parecido, como comenta Pablo.







PCB de 28x23mm incluye 7 transistores, resistencias de poalrizacion y desacoplos.

No obstante habría que hacer una par de consideraciones:
NF: 15dB para canal de SSB de 2,5KHz presenta un ruido equivalente a la entrada del mezclador de -123dBm y a la salida -109dBm. Es decir a la salida hay 0,79uV de ruido y por tanto para una sensibilidad de 12dB de relación señal/ruido la señal a la entrada debería estar en -111dBm es decir 0,63uV y la FI o lo que haya detrás debería de tener una sensibilidad de 3uV para más de 12dB de SINAD. Como el ruido en HF está por encima de 1uV y en las bandas bajas por encima de 10uV, en realidad la cifra de ruido de 15dB no limita. En el peor de los casos un previo de 20dB con una cifra de ruido de 5dB nos da una sensibilidad de -122dBm, S0.

IP3: en ciudad con estaciones próximas es un problema serio no disponer de un RX con IP3 de 40dBm. Pero en campo, ¿cuanto es lo mínimo aceptable?. Con un RX de -107dBm (1uV) para 12dB de SINAD tendríamos que las interferencias por intermodulacion son muy molestas cuando superen los -113dBm si la señal recibida es de -107dBm. Si las señales recibidas están por el S9+10dB, es decir 150uV, aproximadamente, que en dBm son -63dBm. La diferencia es 60dB y por tanto un IP3 de -63+60/2=-33dBm es suficiente. si lo normal con estos mezcladores es un IP3 mejor que -20dBm, sin hacer mejoras de ningun tipo, entonces (-20-(-107))/3=29. Por tanto -107+2*29=-49dBm o 0,79mV que corresponde a S9+24dB.

Con todo este rollo mis conclusiones iniciales es que ni la NF ni el IP3 son limitaciones a tener en cuenta para un QRP campero si las mejoras son a costa de consumo. eso sí, un buen preselector es indispensable para que no entre nada que no sea de la banda. El diseño de PCB, blindaje, desacoplos y bloqueo a las señales para que no entyren por otro camino que la antena y pasen por el filtro correspondiente.

Efectivamente, con el 1496 si quieres aumentar la corriente te obliga a subir la tensión de alimentación. Un detalle interesantes es que se tiene acceso directo a los emisores de los transistores por los pines 2 y 3, por lo que en teoría es posible anular los generadores de corriente poniendo a masa el pin 5. Entonces el circuito queda igual que el 612 y se puede alimentar a una tensión bastante más baja. Esto tiene un inconveniente, y es que la corriente no será tan estable con la tensión y la temperatura - posiblemente mala idea para un equipo "de campo".

Muy aparente la plaquita de circuito impreso (¿Ese "renderizado" es de Kicad?). Esa era la idea que tenía cuando comenté el otro día lo de hacerlo con transistores smd, aunque posiblemente tendrían que funcionar a corrientes más bajas.

De acuerdo con las consideraciones sobre el NF e IP3. Aunque yo soy un bicho más de ciudad, por lo que prefiero que los equipos tengan un IP3 decente. En mi experiencia (que no es mucha) un IP3 de +15dBm (típico de un mezclador a diodos) es suficiente en la mayor parte de los casos - salvo que vivas cerca de alguien adicto al QRO. Con el 612, con un IP3 de -12dBm se han construido cientos o miles de equipos que han dado muchas satisfacciones, pero no me parece apropiado para conectarlo a un dipolo o doblete en casa.

Un saludo,

Pablo - EA4FUK

Si Pablo, es Kicad. La hice hace mucho pero no la envíe a fabricar. Está en pendientes una vez vea lo del 1496.
Para fijo ni la tensión ni la corriente es un problema. Con un DC/DC conmutado por 2..3€ se puede obtener hasta 28Vcc o -12Vcc 0,5A partiendo de 13,8Vcc que además es compatible con el cochecito. Con eso se hace funcionar bien además del 1496 otros circuitos amantes de las tensiones altas o simétricas.
Yo pienso más en el campo por el QRM que tengo en casa que me deja sordo mientras el campo en plan mochila hay que optimizar todo y el minimalismo no me gusta.