Video sync generator tegen de “no-signal” videosquelch in monitoren

“PA0JBB Video squelch killer (versie 1)”
18 februari 2012 (update: 3 januari 2016)

Deze versie is verouderd, klik voor de verbeterde versie 2 en 3 hier, zoek op de site (met het woord “syncsmurf” naar de latere versies.

 

• Introductie en schema en mods
• Laatste ontwikkelingen
• Een impressie
• De bouw
• Synchronisatiescheider
• De SAA1101P en zijn eigen oscillator met varicap
• De videoversterker
• Blank en sync gedeelte
• Behuizing
• Optie: Manuele bediening
• Optie: In de uit stand het video doorverbinden van de in- naar de uitgang (bypass)
• Gebouwde PCB’s (voorbeelden)
• Geinspireerd door dit ontwerp een hele andere schakeling: Video sync detector voor het schakelen van een relais

---

Introductie, schema en modificaties
Naar een idee van een artikel in de Electron van december 2011, wat geschreven was door Hans PA0JBB.

Met een oude vertrouwde beeldbuis heb je er niet zoveel last van. Als je met Amateur Televisie (ATV) zwakke signaaltjes met video wil bekijken in de ruis, dan is dat geen probleem. Maar veel moderne (LCD) monitoren en TV’s laten een blauw scherm zien als er geen (of onvoldoende) video te herkennen is. Soms is er dan ook nog de tekst “no-signal”, of iets dergelijks te lezen. Of ze gaan gewoon op zwart.

Maar binnen amateur televisie wil je heel vaak juist wel die zwakke signalen uit de ruis kunnen plukken. En daarom was ik erg gecharmeerd van de oplossing, die PA0JBB aanbood in zijn artikel in de Electron van december 2011.

Achteraf gezien blijkt er trouwens nog een tweede voordeel te zijn; zelfs op CRT monitoren blijkt deze schakeling een aanzienlijke verbetering te kunnen geven bij vooral de wat zwakkere signalen. Bijvoorbeeld bij de ATV contest moet je cijfers lezen en daar blijkt deze schakeling soms het verschil te kunnen maken tussen het wel of niet kunnen lezen van de cijfers!

 

Let op: David PE1MUD’s SMD ontwerp heeft een andere component nummering! Dat schema staat verderop te downloaden.

Let op: de volgende onderdelen in het schema vragen aandacht, vanwege modificaties. In de onderstaande tekst is alles uitgelegd.

• R1 verlagen naar 82 Ω (of nog beter 75 Ω als je die hebt, of plaats 2x 150 Ω parallel)
• C3 polariteit omkeren
• R14 staat beschreven in onderstaande tekst, gebruik bij twijfel 8k2 of laat de weerstand weg.
• L1 met C staat beschreven in onderstaande tekst
• C5 staat beschreven in onderstaande tekst. Laat standaard leeg.
• C15 eerst weglaten en pas als bereik van C16 te kort schiet, plaats je C15.
• R22 verhogen naar 680 Ω
• Optie: de manuele regeling komt tussen R25 en R26. Dat staat op deze link te lezen.
• Optie: in de uit stand het video van de ingang doorverbinden naar de uitgang. Dat staat verderop te lezen.
• Gebruik je de print van Cor PE1HIS? Mogelijk kan je C19 dan niet goed plaatsen. Soldeer die gewoon aan de onderzijde. Een SMD condensator past dan het beste (code 472). Rond de 7805 zul je niet precies de condensatoren kunnen plaatsen zoals in het schema genoemd. Als je maar de nodige condensatoren plaatst voor ontkoppeling, afvlakking en om oscillatie van de 7805 tegen te gaan. Vergeet ook niet de draadbuggen op de print (die achter T4 zie je snel over het hoofd).

Download het hele artikel uit de Electron: hier

In hele grote lijnen wat deze schakeling doet: het hart van de schakeling is het volgende IC: de SAA1101P. Dit IC genereert zelf sync pulsen voor de horizontale synchronisatie van video. Dat is waar de meeste moderne monitoren van activeren (uit de squelch gaan). Zet je deze sync pulsen vervolgens onder de ruis met zwakke signalen, dan zie je dat gewoon ook op de moderne (LCD) monitor.

De originele syncpulsen van het ontvangen video worden verwijderd en daarna opnieuw toegevoegd, zodat er geen dubbele synchronisatie pulsen ontstaan (uit de sync generator IC en binnenkomende video). Als het binnenkomende video sterk genoeg is (voldoende herkenbare synchronisatie pulsen in de ruis), dan gaat het IC zich automatisch synchroniseren met dit binnenkomende video, zodat het beeld stil blijft staan. Maar ook zonder deze synchronisatie zijn de zwakke signalen goed te bekijken. Ze lopen dan alleen langzaam horizontaal over het beeld. Verderop is een manuele bediening beschreven, waarmee je in deze situaties het video toch stil kunt zetten met een potmeter.

Naar boven

Laatste ontwikkelingen
Er is een compleet vernieuwde SMD versie beschikbaar sinds eind september 2016, namelijk de ‘Syncsmurf 2.0’! Kijk hier voor meer info!

 

Naar boven

---

Een impressie:

 

 

 Naar boven

---

De bouw
Het begon allemaal met het zoeken naar de onderdelen. De moeilijkste onderdelen zijn:

• SAA1101P IC
• BB199 varicap
• Twee weerstanden met een waarde buiten de E12 reeks (schakel wat parallel om aan de vereiste waarde te komen)

 

 

ESD:  De BS170 en de BB199 SMD componenten zijn erg gevoelig voor elektrostatische ontlading (Electrostatic Discharge – ESD). Ook de SAA1101P moet tegen onnodige ontladingen beschermd worden. Gebruik alstublieft voorzorgsmaatregelen om onnodige defecten te voorkomen.

 

De SAA1101P heb ik nog op Ebay kunnen kopen. Ik en anderen hebben nog een paar liggen, neem gerust contact op als je ze zoekt. De BB199 is alleen in een zeer klein SMD formaat verkrijgbaar van de fabrikant NXP. We hebben ze gevonden bij Aliexpress en Mouser.

Verder zitten er nog wat onderdelen in, die goed verkrijgbaar zijn, maar waarschijnlijk niet zonder meer in ieders junkbox zitten. De 4700uF elco heb ik bij Conrad besteld. De BS170 FET-tjes zijn zeer goedkoop en het trafootje voor de 4.433 MHz sperkring sloop je gewoon van een print (10,7MHz IF trafo). C-tje parallel aan de spoel om deze omlaag te brengen en klaar ben je (het afregelen is verderop beschreven). Maak je niet te druk om de Q-factor, het komt niet erg kritisch. Het 5 MHz kristal is ook goed verkrijgbaar (Conrad bijvoorbeeld).

Ik heb mijn eerste exemplaar op gaatjesprint gebouwd. Aangezien de massavlakken eigenlijk wel belangrijk zijn (vanwege storing afkomstig van het IC en het feit dat je toch signalen moet verwerken van een paar MHz breed) heb ik dat opgelost door Litze draad te vertinnen en als massabanen op de print te solderen. Beetje primitief, maar het werkte goed. Maar als je een geëtste print kan bemachtigen, kan ik je dat wel adviseren.

De 4,433 MHz (4.43361875 MHz om iets preciezer te zijn) sperkring rond L1 baarde me eerst wat zorgen. Volgens de beschrijving moest je een 10,7MHz spoeltje pakken en de resonantiefrequentie kun je dan omlaag brengen door nog een C-tje parallel te schakelen. Ik had een heel bakje met spoeltjes, maar welke was nu 10,7MHz?

Ik heb een signaalgenerator gepakt en heb een 4,433MHz signaaltje parallel op verschillende spoelen gezet. Daar ben ik C-tjes parallel aan gaan schakelen. Dat signaal weer gemeten met de scoop en dan kijken wanneer het signaal met minste dempt. Gewoon experimenteren (liever nog berekenen, zie iets verder).

Nota: ik meette dus parallel. Dan is het geen sperkring (serie), maar een resonantiekring. Dan ga je voor maximaal signaal.

 

Bij de latere edities heb ik een meetzender gebruikt en een oscilloscoop om het signaal te meten zoals hierboven is beschreven.

 

 

Het is wel verstandig om je metingen te bevestigen met de formule voor een LC kring (zoek op Wikipedia op “RLC kring”). Je moet dan wel de inductie van de spoel (in middenstand) kunnen meten en zodoende kun je de C berekenen. De R waarde kun je vergeten, want dat slaat op de interne weerstand en aangezien de spoel regelbaar is, stel je deze bij voorkeur toch af op de oscilloscoop of een ander meetapparaat.

Calculator: http://www.1728.org/resfreq.htm

 

Dan zit je met de vraag, of het handig is om een hoge inductie te nemen en een kleine C, of andersom. Ik heb de middenweg gekozen. Mijn spoeltje was ongeveer 1 µH en de C was 1 nF. De afregeling komt niet kritisch volgens de auteur, omdat deze LC kring in een laagohmige schakeling is opgenomen.

 

Naar boven

---

Synchonisatiescheider
De synchonisatiescheider bestaat uit drie transistoren en heeft als doel, om de horizontale synchronisatiepulsen van het binnenkomende video te scheiden, waardoor enkel een +5V puls overblijft (in de frequentie van de oorspronkelijke horizontale sync, ca 15kHz), om aan te bieden aan pen 11 van de SAA1101P.

Dit IC kan zijn eigen gemaakte synchronisatiepuls aan de uitgang “locken” aan deze 5V puls, waardoor deze in pas gaat lopen met het binnenkomende video. Dat doet dit IC door op een BB199 varicap een spanning te variëren (pen 8), zodanig dat de 5 MHz klok precies goed ingesteld komt te staan.

Toen de schakeling bijna compleet in elkaar gesoldeerd was, ben ik eerst eens gaan meten aan de synchonisatiescheider. Ik merkte namelijk, dat de SAA1101P zich niet wilde laten locken. Op pen 8 bleef alsmaar een vaste spanning staan, de zogenaamde rustspanning die het IC op pen 8 uitstuurt als er geen binnenkomende synchonisatie aanwezig is (op pen 11). Dus eerst maar eens kijken of de synchronisatieschakeling werkt, hieronder te herkennen aan de drie transistoren tussen de meetsnoeren:

 

Er was duidelijk een pulsje op de scoop zichtbaar in het ritme van de sync van het binnenkomende videosignaal, maar het was veel te laag: 1,5V. Door R22 te verhogen van 120 Ω naar 680 Ω was dat opgelost en kwamen er pulsjes uit van ca. 5V.

 Naar boven

---

De SAA1101P en zijn eigen oscillator met varicap
Dit IC heeft een eigen oscillator, die aangestuurd wordt met een 5MHz kristal (voor de PAL B standaard althans). Door de capaciteit te variëren in deze kring, kan de 5MHz klokfrequentie iets worden gewijzigd. Dat beïnvloedt de timing van de uitgestuurde horizontale sync pulsen. De SAA1101P heeft op pen 8 een spanningsuitgang (0-5V) die je aan een varicap kunt aanbieden in de oscillatorkring. Door op pen 11 een syncpulsje aan te bieden (uit de synchronisatieschakeling zoals beschreven in de vorige paragraaf), zal deze uitgangsspanning variëren totdat de uitgaande horizontale sync gelocked is met de binnenkomende sync. Dit lijkt dus wel op een PLL en ook dit IC gebruikt daarvoor ook een fasevergelijker.

 

In het ontwerp was een BB199 varicap gebruikt. Dat is een type varicap, die al bij hele lage spanningen (0 tot ca. 3V) bijna zijn volledige capaciteitsverandering doormaakt. Bij 0V heeft de varicap een capaciteit van 60pF en bij 4V nog maar 9pF. Dat is een verschil van 51pF, dus behoorlijk fors en lekker ruim om de referentieklok mee te variëren.

De SAA1101P geeft in rust ongeveer een spanning van 1V. Dat is de waarde van waaruit hij gaat regelen; omlaag tot 0V of omhoog tot 5V. De BB199 heeft bij deze rustspanning een capaciteit van 25pF. Dat is ongeveer de helft van zijn bereik aan capaciteit. Regel C16 dan ook zodanig af, dat bij een goede videoreferentie de spanning op de varicap ca. 1 tot 2 V is.

C15 hoeft er meestal niet meer bij, maar dat hangt af van of je C16 ongeveer in het midden staat. Maak zelf de keuze voor de waarde van C15, zodanig dat je met C16 het gewenste regelbereik kunt halen. Eerst maar zonder proberen.

Naar boven

---

De videoversterker
Vervolgens ben ik het video gaan bekijken op een waveform monitor. Dat kun je ook prima op een oscilloscoop doen. Zorg dan wel, dat je de videouitgang met 75 Ω belast. Die 75 Ω belasting is altijd belangrijk bij video. Aan de ingang van deze schakeling is daarom ook R1 opgenomen. Samen met de belasting van de rest van de schakeling zou de ingangsweerstand op ongeveer 75 Ohm moeten uitkomen. Dat was in mijn geval niet helemaal zo, dus is het videoniveau al gauw te hoog. Neem voor R1 bijvoorbeeld 82 Ω, of nog liever 75 Ω (2x 150 Ω parallel is ook goed).

Toen ben ik de videoversterker (die 2x versterkt), bestaande uit T1 en T2 nog wat gaan tweaken. Met R5 en R6 en eventueel C5 kun je de lineariteit en de mate van versterking nog wat beïnvloeden. Een echt perfecte videoversterker is dit niet, maar dat zie je nauwelijks terug en prima geschikt voor onze toepassing. C5 kun je leeg laten als je niet weet wat te doen, maar als je een Waveform monitor aangesloten hebt en je hebt een goede kleurenbalk generator aangesloten, prik dan eens met wat verschillende kleine C-tjes (kleiner dan 500pF) op R5, R6 en C5 om te zien wat voor effect dat heeft. Voorbeeldwaarden: bij Renny’s exemplaar heb ik 330pF over R6 geplaatst en heb ik 470pF voor C5 gekozen.

 

Update: er kwam een opmerking of C3 niet verkeerd om zit in het schema. Moet de plus niet richting de transistor? Antwoord: Ja, zie bijgewerkte schema in het begin van dit artikel. De elco zal er overigens niet van kapot gaan en de schakeling zal ook gewoon werken. Maar voor de duurzaamheid wellicht en de netheid, omdraaien dus.

 

---

Blank en sync gedeelte
R14 is niet beschreven in de tekst van de Electron, maar daar heb ik een tijdelijke potmeter voor in de plaats gezet van ergens rond de 12k. Deze kan je ook even aan de soldeerzijde monteren. Regel deze potmeter zodanig, dat de sync niet inzakt, maar dat er zo weinig mogelijk van de colorburst wordt afgesnoept. Ergens is een balans te vinden. De potmeter kun je daarna weer los solderen en opmeten. Deze vervang je dan voor een weerstandswaarde die daar ongeveer in de buurt zit.  De waarde blijkt exemplarisch wat verschillend. Soms hoeft er ook helemaal geen weerstand te worden geplaatst, dus R14 weglaten. Maar gemiddeld genomen is 8k2 een goede waarde.

Je hebt bij voorkeur een oscilloscoop (75 Ω afsluiten op T-stukje) of nog mooier een waveform monitor (ook 75 Ω afsluiten) nodig om de sync en colorburst te bekijken. Zoom in op de sync puls en de colorburst. Het juist afsluiten met 75 Ω is erg belangrijk!

 

Naar boven

---

Behuizing
Toen moest er nog een kastje omheen. Ik wil deze schakeling voornamelijk “portable” gaan gebruiken, dus heb ik voor een slanke eurokaart behuizing gekozen. Om die reden moest ik de dikke C4 wel iets laten verzinken in de print.

 

Deksel er op en klaar voor gebruik! Ik dank PA0JBB voor dit leuke ontwerp!

 

 

---

Optie: Manuele bediening:

Als optie kun je er een manuele bediening bij maken: interne link

 

---

Optie: In de uit stand het video doorverbinden van de in- naar de uitgang (bypass)

Dat kan bijvoorbeeld met een relais, maar als je stroom wil besparen (in verband met accugebruik bijvoorbeeld), kun je ook een 3 voudige wisselschakelaar overwegen. Zie schema hieronder.

Ik kies er dus voor, om ook de video-uit van de print af te schakelen in bypass modus. Dat heb ik gedaan, om belasting van het video via R9 te voorkomen. Ik heb deze schakelaar zelf nog niet getest.

Als je snel wil overschakelen tussen bypass en actief (tijdens een contest bijvoorbeeld), gebruik dan voor de rechter bank (de spanning) een afzonderlijke enkelvoudige schakelaar. De spanning kan dan op de schakeling blijven staan. De video bypass kan dan op een dubbelpolige (video in en video out).

 Naar boven

---

Gebouwde PCB’s (voorbeelden)
Hieronder staan wat voorbeelden van de door mij gebouwde exemplaren. Ik bouw ze niet meer op verzoek, de materialen in mijn shack voor deze schakeling zijn bijna op. Maar er zijn wel wat nieuwe ontwikkelingen en daar is ook het nodige van verkrijgbaar. SMD is het toverwoord straks :)   Maar het begon een paar jaar geleden voor mij allemaal nog primitief op gaatjesboard….

Uitvoering op gaatjesboard. Nummer 1 uit 2012:

Februari 2012: Nog oldskool op gaatjesboard gebouwd. Het werkt prima, maar de massa is wat beperkt. Mogelijk is daarom de uitgestraalde storing op de 2m band wat hoger. Maar deze heeft mij al heel vaak geholpen tijdens ATV contesten in het veld. Lang niet zo mooi als een geëtste print, maar voor mij wel legendarisch. In beginsel was dit hele artikel op deze website geschreven rond dit bouwseltje.

---

 

Uitvoering op gaatjesboard met SMD versie van SAA1101 (T uitvoering) voor Chris (nummer 2):

17 maart 2012. Deze SMD versie heb ik voor Chris PA3CRX gemaakt. Dit is het tweede exemplaar wat ik heb gemaakt. Tevens de laatste op gaatjesboard. De volgenden zullen op geëtste PCB’s worden gemaakt.

De SAA1101P is soms moeilijk verkrijgbaar (toch verschijnen ze regelmatig op Ebay). Dat is de DIL versie. Maar de SMD versie (SAA1101T) is nog wel af en toe te vinden tegen een redelijke prijs. Ik wilde weleens kijken of je ook met deze SMD versie vrij eenvoudig op een gaatjesboard deze schakeling kunt bouwen.

Om maar gelijk met de deur in huis te vallen: ja! Althans, met wat creativiteit en soldeerkunst (klein soldeerboutje) is het te doen.

Ik heb een 24 pins IC voet gepakt en heb daar draadjes op gesoldeerd. Deze (dunne) draadjes zijn voorzichtig op het SMD IC gesoldeerd. Deze is pin compatibel met de normale DIL versie, dus dat kan 1:1. Deze soldeerpunten zijn om en om geïsoleerd met een stukje krimpkous om kortsluiting te voorkomen. Verder is de bouw hetzelfde gegaan als mijn eerste versie.

 

---

Exemplaar voor Bob op geëtste print (nummer 3):
December 2014. Voor Bob heb ik deze gebouwd. Dit is een geëtste PCB, naar het originele ontwerp van PA0JBB.

Bob zal hem zelf inbouwen, dus ik heb geen behuizing verzorgd. Er is wederom een manuele bediening (zie één van de vorige paragrafen voor een link).

Ik had een print en Varicap (BB199) besteld bij Cor PE1HIS, de SAA1101P had ik nog liggen, net als de overige onderdelen. De print moest ik eerst nog boren. Ik heb diverse diameters gebruikt voor de boortjes, tussen 0,8mm en 1,4mm. De boormachine is een Dremel en de boorstandaard ook.

De voeding van deze schakeling heb ik wel iets aangepast. Er zit nu een zekering en een elko op de print. Die elko heb ik geplaatst vanwege de mogelijke instabiele voeding die gebruikt gaat worden (FPV in het veld).

Nog even een paar foto’s:

Weer een werkend exemplaar in de wereld gebracht! Mooi he :)

Veel plezier ermee Bob.

---

Exemplaar voor Renny PE1ASH (nummer 4)

April 2015. Dit is de vierde schakeling die ik heb gebouwd. Hoewel Renny zelf ook prima een PCB kan bouwen, had ik deze nog zo goed als afgebouwd liggen. Ik had kort geleden namelijk de laatste PCB’s opgekocht bij Cor PE1HIS en daarom kon Renny niks meer vinden. De meeste van deze PCB’s waren naar Spanje gegaan, alwaar een actieve ATV club bezig is om diverse exemplaren te bouwen. Maar ik had ook nog 3 PCB’s voor mijzelf gehouden, om af te bouwen met mijn resterende onderdelen. Eén van deze exemplaren wil ik zelf houden en de andere twee zijn voor de verkoop. Renny had mij gemaild en ik kon deze vrij snel aan hem leveren. Ik moest enkel nog maar wachten op de BS170 FET’s, die ik had besteld in China.

In Renny’s model zit een 0,5µH L1. De videoversterker heb ik geoptimaliseerd met een C van 330pF over R6 en C5 werd 470pF.

Ook Renny’s exemplaar heeft een manuele bediening gekregen.

Veel plezier ermee Renny!

---

Vijfde en zesde exemplaar (één is verkocht en één voor mijzelf):

April 2015: Beide zijn nog in aanbouw. Ook deze twee zijn gebouwd op (de laatste) PE1HIS printplaten. Deze foto’s zijn van exemplaar zes, die overigens tegelijkertijd met exemplaar 5 werd gebouwd (en nummer 4 van Renny). Maar door het ontbreken van enkele onderdelen, heb ik nummer 5 nog niet af kunnen bouwen.

 

Mogelijk ga ik in de toekomst de 7805 ook nog vervangen voor een schakelde regelaar. De opgenomen stroom moet namelijk zo laag mogelijk zijn, omdat ik deze schakeling voornamelijk portable in het veld gebruik. Accuduur is dan belangrijk.

Naar boven

---

Video sync detector voor het schakelen van een relais

Ik heb me laten inspireren door de sync scheider in deze “video squelch killer”. Met als gevolg dat ik deze deelschakeling ben gaan gebruiken in een ander project. Namelijk een relais-sturing die reageert op het sync signaal van video. Deze schakeling is ook geschikt om te gebruiken aan ontvangers die ruis produceren. Ideaal bijvoorbeeld voor ATV relais stations, etc. Lees hier verder… (interne link).

 

---

Externe verwijzingen en bronnen:

Frank PA2MRX heeft een printontwerp gemaakt! Klik hier om naar zijn site te gaan en klik dan op de knop “ATV”.

De BB199’s zijn bij Aliexpress en bij Mouser verkrijgbaar (let op, verzendkosten kunnen bij Mouser al snel €20,- zijn).

---

Reageren kan hieronder!