UHF-Modulator ALPS MDLP3W104A

To-Do

• Bild vom Modulator
  • Aufmachen und Bauteile mit Ref-Designatoren beschriftet

• Codeberg: https://codeberg.org/DB1BMN/UHF_Modulator_ALPS_MDLP3W104A

Einleitung

Der UHF-Modulator Typ MDLP3W104A von ALPS ist derzeit bei Pollin (Artikel-Nr.: 605067) sehr günstig (30 Cent!) und in immernoch großer Stückzahl (Stand 2026-08-12: 600+ Stck.) zu haben.

Zu dem Baustein selbst gibt es eine recht gute Dokumentation, was ihn sehr attraktiv macht für eigene Basteleien.

Verwendung findet ein PLL-IC von MOTOROLA Typ MC44353. -- Dieser kann zumindest vom Registerbereich her von 4,25 MHz bis 1023,75 MHz in 250 kHz-Schritten programmiert werden, so dass man ihn auch für weitere Anwendungen abseits der analogen Retro-TV-Nostalgie verwenden könnte. -- Der Modulator insgesamt deckt jedoch bedingt durch seine Beschaltung nur den UHF-Bereich (Kanäle E21 bis E69) und "ein bisschen drumrum", wie spätere Messungen zeigen werden.

Das IC wird zwar als "multistandard" beworben, dies trifft aber nur mit Einschränkungen zu (siehe weiter unten).

Datenblätter

• Modulator
  • Datenblatt inkl. Schaltplan: ALPS_MDLP3W104A_Datasheet_1997_Pollin_D605067-D.pdf
  • Anschlussbelegung: ALPS_MDLP3W104A_Pinout_2022_Pollin_D605067-B.pdf
• PLL-IC Motorola MC44353

Anschlüsse

Achtung: Der Masseanschluss ist nur über das Abschirmgehäuse herausgeführt! Es gibt keinen dedizierten Massepin.

Alle anderen relevanten Signale sind auf eine 10-polige Stiftleiste herausgeführt. Das Rastermaß ist untypisch und beträgt 2,5 x 3,0 mm! Ein Pin ist entfernt worden und dient der eindeutigen Codierung gegenüber der Zeichnung. -- Der gezogene Pin wird nicht mitgezählt, sondern bei der Zählung übersprungen. Zwei weitere Pins sind "not connected" (NC) und bieten sich für eigene Erweiterungen an (z.B. externe Messung der VCO-Spannung).

Die Anschlüsse sind wie folgend:

• 1: Video In
• 2: Audio In
• 3: MD B+ (5 V-Versorgung Modulator analog + digital)
• 4: NC
• 5: BST B+ (Versorgung Antennen-Durchschleif-Verstärker "Booster")
• 6: SDA (I2C Daten)
• 7: CLK (I2C Clock)
• 8: NC
• 9: TUNING B+ (Abstimmspannung für die Varicap-Diode)

Es gibt leider keinen "Lock-Status"-Pin für die PLL, so dass man sich hier eine externe Lösung überlegen muss.

Versorgung

• Die Masse muss über das Abschirmgehäuse angeschlossen werden!
• Die Versorgung MD B+ für den analogen und digitalen Teil des Modulators erfolgt mit 5 V +/- 0,3 V bei maximal 90 mA Stromaufnahme.
  • Das PLL-IC MC44353 selbst ist mit 5 V +/- 0,5 V spezifiziert.
• Die Versorgung BST B+ des Durchschleif-Verstärkers ist ebenfalls mit 5 V +/- 0,3 V spezifiziert bei maximal 45 mA Stromaufnahme.
• Die Abstimmspannung TUNING B+ sollte im Bereich 30 V +/- 3 V bei maximal 3 mA Strombelastbarkeit liegen.
  • Die typische Strombelastbarkeit der Abstimmspannung wird mit 0,1 mA angegeben und wird in der Praxis eher noch geringer ausfallen, da die Spannung TUNING B+ auf dem Modulator-Modul durch den 560k-Widerstand R17 mit nur maximal ca. 55 µA belastet werden kann.
  • Es eignet sich hier also praktisch jedes bliebige Step-Up/Boost-Modulchen oder gar eine diskrete Ladungspumpe, die vom Mikrocontroller getaktet wird.

I²C-Bus

Die Bus-Frequenz darf bis zu 800 kHz betragen (getestet beim Autor mit 100 kHz) und wird durch die Buskapazität und die daraus resultierenden Anstiegszeiten bestimmt.

Der I2C-Bus benötigt externe Pull-Up-Widerstände gegen +5 V.

Die Widerstände sollten niederohmig genug sein, um saubere Flanken bei gegebener Buskapazität zu erreichen. Die Anstiegszeit der Datenleitungen ("SDA/SCL Rise Time") darf 300 ns nicht überschreiten beim Übergang von "Low" (1,5 V) auf "High" (3,0 V)! Ggf. mit dem Scope kontrollieren.

Die Pull-Up-Widerstände können aber auch nicht beliebig klein gewählt werden, da dies zum einen die Stromaufnahme bei Buskommunikation unnötig erhöht und zum anderen durch die Stromsenkfähigkeit des SDA-Pins für das ACK-Signal beschränkt wird. So "rutscht" der SDA-Pin beim Senken von 15 mA bereits an die Grenze von 1,5 V hoch für den maximal zulässigen Low-Pegel. Bei 3 mA kann diese Spannung immer noch bis 1 V betragen!

Hinzu kommt, dass das ALPS-Modul zusätzliche Serienwiderstände von 270 Ohm (R11; R12) in den I2C-Datenleitungen besitzt, die sich beim ACK/NACK auf den Rückkanal auswirken: Pro mA gesenktem Strom "schiebt" sich der Pegel des ACK um 270 mV nach oben! -- Das kann insbesondere bei Ansteuerung mit einem 3,3 V-Mikrocontroller herausfordernd werden (siehe unten).

Beim Autor funktioniert aktuell ein Wert von 3k3 an einem ESP8266 über einen "2-MOSFET-Levelshifter" und zeigt ausreichend Abstand zu der Low-Schaltschwelle des ESP als auch eine spezifikationsgemäße Anstiegszeit. FIXME Screenshot vom Scope!

Besonderheiten bei 3,3 V-Systemen

Wenn die Ansteuerung von einem Mikrocontroler mit 3,3 V erfolgen soll, ist ggf. ein bidirektionaler Pegelwandler ("Levelshifter") erforderlich z.B. mit zwei MOSFETS nach AN97055 von Philips, "Bi-directional level shifter for I²C-bus and other systems".

Es sollte überprüft und sichergestellt werden, dass der Low-Pegel auf der 3,3 V-Seite im zulässigen Bereich liegt (beim ESP8266: 25% Vsup i.e. ca. 825 mV bei 3,3 V Versorgung), da hierdurch auf der SDA-Leitung das ACK-Bit zurückgesendet wird. Zu niedrige Pull-Up-Widerstände auf der 5 V-Seite(!) bewirken einen zu hohen Pegel am SDA-Pin, der durch die Serienwiderstände (R11; R12: 270 Ohn) des ALPS-Moduls weiter angehoben wird.

Evtl. ist ein aktiver Bustriber-Baustein oder Isolator (z.B. ISO1540) erforderlich.

Multi-Standard? -- Jein!

Der MC44353 wird zwar als Multi–Standard Modulator IC for PAL, SECAM and NTSC TV Systems beworben, dies ist jedoch nur die halbe Wahrheit.

Der IC selbst kann kein Signal einer bestimmten Farbnorm erzeugen, sondern diese muss ihm bereits im Basisband-Signal FBAS (Farb-Bild-Austast-Synchron, engl. CVBS -- Color-Video-Blanking-Sync) zugeführt werden.

Es können nur ein paar geeigente Modulationsparameter eingestellt werden.

Man muss sich also selbst um eine Video-Quelle bemühen, die das gewünschte Basisband-Signal zur Verfügung stellt.

Software-Ansteuerung

Angesteuert wird das IC ganz klassisch per I²C.

Es hat nur beschreibbare Register und somit außer dem ACK/NACK-Bit keinen Rückkanal. -- Es gibt dadurch leider keine Information über den Lock-Status der PLL.

Bei GitHub findet sich vorerst eine kleine Code-Sammlung für einen ersten Quick&Dirty-Test.

• Jochen-bit: https://github.com/Jochen-bit/arduino_sketches/tree/main/TV_Modulator
• DB1BMN: FIXME eigenen Code verlinken, wenn er vorzeigbar ist

Lock-Status

Leider hat das IC MC44353 keinen Registerbit oder dedizierten Pin (wie z.B. der CMOS 4046) für den Lock-Status. Auch der Modulator-Baustein verfügt über keine solche Schaltung auf seinem Board.

Hier muss man sich selbst behelfen:

• VCO-Spannung am IC-Pin 2 Op Out hochohmig(!) abgreifen und ggf. mit OPV puffern (Maximalwert von 33 V beachten!).
• Die gemessene VCO-Spannung ist ein (nichtlineares!) Maß für die aktuell eingestellte Frequenz.
  • Eine sehr niedrige oder sehr hohe VCO-Spannung ist ein sicheres Zeichen, dass die PLL nicht gerastet ist.
    • Das könnte man mit einem Fensterkomparator analog oder digital leicht auswerten.
  • Auch eine zeitliche Varianz (Schwingen, Pulse) kann ein Hinweis auf Instabilitäten sein.
    • Das könnte man mit einem Differenzierer detektieren und weiter auswerten.

Kennlinie VCO-Spannung vs. Frequenz

• Als Abstimmspannung wurden 28 V eingespeist von einem eBay "Booster/Step-Up-Module".
• Vom "kalten" Ende von R17 wurde ein 10k-Widerstand (eher als Jumper, denn als Schutzwiderstand) zum Pin 8 der Stiftleiste gelötet, so dass sich die VCO-Spannung zum Messen nach außen leiten lässt.
• Die Kanäle wurden von S20 (294,25 MHz) bis E76 (911,25 MHz) durchgesteppt.
• Die VCO-Spannung wurde gemessen mit einem DMM FLUKE 187 und in Libe Office Calc erfasst.
  • Ferner wurde das VCO-Gain in "MHz pro Volt" berechnet.

• Hinweis: Die so abgegriffene VCO-Spannung ist extrem hochohmig bedingt durch den 560 k-Quellwiderstand!
  • Einen Einfluss auf den eigentlichen DC-Wert der VCO-Spannung hat das Multimeter jedoch weitestgehend nicht, da die Spannung über der Varicap-Diode durch den Regelkreis der PLL eingestellt wird. Lediglich "nach oben hin" wird evtl. die PLL nicht mehr korrekt rasten, da rund 5% (ca. 1,5 V) bis zum Maximalwert der externen Abstimmspannung fehlen. Wer den Einfluss weiter minimieren will, kann die VCO-Spannung mit einem OPV puffern (Eingangsspannungsbereich bis 33 V beachten! Ebenso spielt hier die Eingangskapazität schon eine Rolle, wenn man sich auch die 32 kHz-Pulse des Phasendetektors anschauen möchte. Der ADA4511-2 wäre ein interessanter Kandidat.).