home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Collection of Internet / Collection of Internet.iso / msdos / ka9q / docs / tapr9600.mod < prev    next >
Encoding:
Internet Message Format  |  1992-06-21  |  10.9 KB
  1. Date: 07 May 92 19:02:42 Z
  2. From: KC6HPN@WB6YMH
  3.  
  4.  
  5. From: KC6HPN @ WB6YMH.#SOCA.CA
  6.  
  7. TAPR FULL-DUPLEX (NEW) 9600 BAUD MODEM MODS BY KC6HPN  (PART 1 OF 4)
  8.                          APRIL 23, 1992
  9.  
  10.       These modifications correct several problems that can seriously degrade
  11. the performance of the new (not the K9NG) TAPR 9600 baud modem.  They have
  12. significantly improved the usability of my modem.  DCD (Data Carrier Detect)
  13. operation, in particular, went from intermittent to rock solid.  All mods have
  14. been implemented on my (first production run) TAPR modem board, which is
  15. installed in a PK232MBX.
  16.       I welcome any comments and will answer any questions on these
  17. modifications.  Just drop a message in my BBS mailbox, 
  18. KC6HPN @ WB6YMH.#SOCAL.CA.USA.NA.
  19.                                                73, Brian, KC6HPN 
  20.  
  21. MODULATOR SIDE MODIFICATION:
  22.  
  23. 1.  HOW:    Remove capacitor C5 (0.001 uf).
  24.  
  25.     WHY:   Op-amps tend to oscillate when driving a non-isolated capacitive
  26. load to ground.  U22B, a TLC274 op-amp is driving C5 to ground through C31.
  27. U22B may oscillate at approximately 400 kHz due to the pole created by C5.
  28. This oscillation will be superimposed on the modulating waveform. To diagnose
  29. this problem, examine the eye pattern at TXA.  The eye should be sharp, if it
  30. is fuzzy, the op-amp is oscillating.
  31.  
  32.     NOTE:  C5 normally functions as part of an RFI filter to prevent noise
  33. from entering the modem via the TXA line.  I have found that in my situation
  34. C2 and R2 alone are sufficient.  Those with RFI problems should not remove C5
  35. Instead, place a 220 to 470 ohm resistor in series with C31 to provide
  36. resistive isolation from C5.  This resistor will cause a slight loss in output
  37. drive.  If necessary, you may increase output drive by changing R39 to 300 k.
  38.  
  39.     NOTE:   The first TAPR kits used a TL084 op-amp for U22 which may be
  40. slightly more resistant to oscillation.  However, the TL084 may still
  41. oscillate.
  42.  
  43.  
  44. DEMODULATOR SIDE MODIFICATION:
  45.  
  46. 1.  HOW:    Change U4 from a TL084 to a TLC274 op-amp.
  47.             Replace D2 (1N4148) with a germanium diode (Bvr > 15 volts)
  48.             or if not available with a 1N3600 silicon diode.
  49.  
  50.     WHY:   Noise margin.  The data slicer output is extremely dirty.  An
  51. increase in noise margin represents improved bit recovery performance.
  52.  
  53. The TLC274 can pull its output nearly to ground, the TL084 cannot.  This
  54. becomes important in U4A, where the op-amp is used as a schmitt-trigger
  55. comparator (data slicer).  The op-amp output drives a digital input to ground
  56. through diode D2.  D2, a 1N4148, adds 0.9 volts offset from ground, and a
  57. TL084 will add from 0.5 to 0.8 volts to this offset. Since a 74HCxx series
  58. part must see less than 1.4 volts (VCC=5.0 v) to  sense a logic 0, the
  59. resulting noise margin may be as low as 1.4-(0.8+0.9)= -0.3 volts.  This will
  60. cause bit recovery errors and intermittent dropout of DCD (i.e. many retries)
  61. With the TLC274 and 1N3600, noise margin is 1.4-(0.05+0.6)= 0.75 volts - much
  62. better-.  Germanium diodes, now somewhat rare, add only 0.35 volts offset and
  63. will boost noise margin even further to about 1.0 volts.
  64.  
  65. A trade off is that the TL084 slew rate is twice as fast as the TLC274, making
  66. it a faster comparator.  However, increased noise margin seems to be the
  67. critical item in my modem.
  68.  
  69.  
  70. CONTINUED IN PART 2 OF 4 ...
  71.  
  72.  
  73. Date: 07 May 92 02:44:24 Z
  74. From: KC6HPN@WB6YMH
  75.  
  76.  
  77. From: KC6HPN @ WB6YMH.#SOCA.CA
  78.  
  79. TAPR FULL-DUPLEX (NEW) 9600 BAUD MODEM MODS BY KC6HPN  (PART 2 OF 4)
  80.  
  81. 2.   HOW:   Remove capacitor C24 (330 pf) and replace resistor R34 (2.2 k)
  82. with a wire (zero ohm) jumper -BUT ONLY IF YOU PUT IN MOD#3 -
  83.  
  84.      WHY:  Capacitance and series resistance are the kiss of death to digital
  85. circuits.  Unless U19F is a schmitt-triggered gate, such as the 74HC14, (which
  86. it is not), its output will glitch due to the slow risetime of the input
  87. waveform.  Since U19F is in the data path, this will cause an increase in bit
  88. errors, even when the modem is receiving a strong, well formed signal.
  89. Ironically, the RC circuit formed by R34 and C24 may have been intended to
  90. filter out glitches from the bit recovery circuit (U7B, U11D) which has
  91. problems of its own (see mod#3).  Or it may have been intended to solve a
  92. critical race condition by providing an RC delay (never use an RC for
  93. this...use a flip-flop instead).  In the case of my modem, removing this
  94. circuit once mod#3 was made improved performance.  
  95.  
  96. 3.   Okay, the easy part is over.  This mod is the most critical  and the most
  97. difficult.  I'm also going to do "WHY" first this time, and "HOW" later. 
  98.  
  99.      WHY:   It is very, very necessary to add a double-buffering circuit
  100. directly after the data slicer (U4A, D2).  A double buffer circuit consists of
  101. two flip-flops connected in SERIES and operated off of the same clock (fig.1).
  102. Its purpose is to synchronize external, asynchronous, signals to an internal
  103. clock without causing glitches.
  104.  
  105.                                              +5 v
  106.                                                _
  107.                                                |
  108.                                              D o------------------
  109.                                                |                 |
  110.                                                \                 |
  111.                                           10K  /                 |
  112.             74HC74 Dual D Flip-Flop            \                 |
  113.                                                /                 |
  114.                                                |                 |
  115.                     ---------------------------o                 o---
  116.                     |10              |4        |                 |   |
  117.                 ----o----        ----o----     |                 |14 |
  118.              12 |  PR   | 9    2 |  PR   | 5   |                VCC  |0.047 uf
  119.        A -------| D   Q |--------| D   Q |---------- B              ---
  120.    Slicer    11 |       | 8    3 |       | 6   |  Buffered          ---
  121.    data in   ---|>CLK QN|-    ---|>CLK QN|-    |  data out      GND  |
  122.              |  |  CL   |     |  |  CL   |     |                 |7  |
  123.              |  ----o----     |  ----o----     |                 |   |
  124.              |      |13       |      |1        |               E o---
  125.       16x    |      -----------------o----------                 |
  126.    clock in  |                |                                 ---
  127.        C ----------------------                                  -
  128.  
  129.                       Figure 1:  DOUBLE BUFFER CIRCUIT
  130.  
  131.  
  132. CONTINUED IN PART 3 OF 4 ...
  133.  
  134.  
  135. Date: 07 May 92 19:59:18 Z
  136. From: KC6HPN@WB6YMH
  137.  
  138.  
  139. From: KC6HPN @ WB6YMH.#SOCA.CA
  140.  
  141. TAPR FULL-DUPLEX (NEW) 9600 BAUD MODEM MODS BY KC6HPN  (PART 3 OF 4)
  142.  
  143. If the input signal to a flip-flop is in transition when the flip-flop is
  144. clocked, the flip-flop will briefly become metastable.  That is, its output
  145. will hover between logic 0 and logic 1.  In a short period, the flip-flop will
  146. resolve the metastable state and settle to a 1 or a 0.  Two identical flip-
  147. flops connected to in PARALLEL to the same asynchronous input (as are U7B and
  148. U16) may not only produce glitches on their outputs, but will often settle to
  149. DIFFERENT logic states.   Ooops!  Half the modem thinks it sees the bit, half
  150. doesn't.  This causes bit errors and faulty DCD.
  151.  
  152. What the double-buffer  does is this: 1. On the first clock edge, the first
  153. flip-flop clocks in the asynchronous data and resolves the metastable state.
  154. 2. On the second clock, the second flip-flop clocks in the settled data and
  155. provides a stable, glitch-free output.  Propagation delay and setup and hold
  156. time requirements prevent the two flip-flops from clocking the glitchy data
  157. straight through, even though they are using the same clock edge.
  158.  
  159. A deglitched, synchronous output is then passed to U16 for DCD and bit clock
  160. generation, and to U7B for bit recovery.  Glitches formerly generated in U7B
  161. by metastability and passed to U19F through U11D are eliminated, removing the
  162. need for a (bad) glitch filter formed by R34 and C24.
  163.  
  164. This circuit improved both DCD reliability and data recovery considerably on
  165. my modem.  If your DCD indicator (on the modem) flickers even during a strong
  166. signal and you get many retries, this circuit will help.
  167.  
  168.     HOW: The general method is to construct a circuit assembly using an IC
  169. socket and mount the assembly "dead bug" style (upside-down) in the vacant U6
  170. space.  If you are using the optional internal clock generator and U6 is
  171. present, use any other convenient location.  Once assembled and connected, the
  172. assembly is secured to the modem PC board by double-backed tape.
  173.  
  174. (A) Obtain a 14-pin PC mount IC socket, preferably with an integral VCC
  175. decoupling capacitor, such as those made by AUGAT.  Turn the socket over.
  176. Using fine insulated wire or resistor lead stubs, etc., construct the assembly 
  177. as follows:  
  178.  
  179. I.   Wire pins 1, 4, 10, and 13 together
  180. II.  Wire pins 3 and 11 together
  181. III. Wire pins 2 and 9 together
  182. IV.  Solder a 10k resistor between pins 1 and 14
  183. V.   If you are not using a decoupled socket, solder a 0.047 uf capacitor
  184.      between pins 14 and 7
  185.  
  186. (B) Once the assembly is completed, place it to one side and examine the modem
  187. board.  Using a soldering iron and tweezers, lift the non-banded end of diode
  188. D2 clear of its mounting hole.  Next, using the same procedure, lift the end
  189. of R19 nearest to U5, the 7805 volt hanging ends of D2
  190. and R19 together so that they touch.
  191.  
  192. (C) Using thin, flexible wire, connect point A (pin 12) on the double buffer
  193. assembly to the joined ends of D2 and R19.  Secure with solder
  194.  
  195. (D) Using thin, flexible wire, connect point B (pin 5) on the double buffer
  196. assembly to the mounting hole vacated by R19.  The area around the empty R19
  197. hole is crowded, so solder carefully.
  198.  
  199. CONTINUED IN PART 4 OF 4 ...
  200.  
  201.  
  202. Date: 07 May 92 19:03:28 Z
  203. From: KC6HPN@WB6YMH
  204.  
  205.  
  206. From: KC6HPN @ WB6YMH.#SOCA.CA
  207.  
  208. TAPR FULL-DUPLEX (NEW) 9600 BAUD MODEM MODS BY KC6HPN  (PART 4 OF 4)
  209.  
  210. (E) Solder one end of a thin, flexible wire to U18, pin 11 on the back side of
  211. the modem board.  Bring the end of the wire up and around to the top of the
  212. board, routing it alongside U18.  Connect the wire to point C (pin 11) on the
  213. double buffer assembly.
  214.  
  215. (F) Next, connect a wire to point E (pin 7), ground, of the double buffer
  216. assembly.  Solder the other end of the wire to the center pin of U5, the 7805
  217. voltage regulator.
  218.  
  219. (G) Connect a wire to point D (pin 14), +5 volts, of the double buffer
  220. assembly.  Solder the other end of the wire to the pin of U5 furthest from the
  221. modem PC board edge.
  222.  
  223. (H) Carefully turn the assembly upright and insert a 74HC74 dual D flip-flop
  224. IC into the socket.  Make sure the notch on the IC is on the same side as the
  225. notch on the socket.
  226.  
  227. (I) Apply a thin strip of double-backed tape to the IC, invert the IC and
  228. assembly and stick it to the modem PC board in the unused U6 location.
  229.  
  230. (J) Carefully power up the TNC and check for normal operation.
  231.  
  232. HINTS:  Use heat shrink tubing wherever possible to minimize exposed
  233. connections.  Carefully premeasure all wire lengths before soldering.  Wires
  234. to the assembly should be long enough to allow access to the IC, for insertion
  235. and removal, but no longer.
  236.  
  237. - END OF TAPR MODEM MODS FILE -
  238.