Двухдиапазонный УКВ тюнер

Тюнер работает в УКВ-диапазоне, позволяющем принимать радиопередачи с достаточно высоким качеством.

Схема, представленная на рис. 7.1, реализована всего на двух микросхемах. Высокочастотная часть выполнена на мик­росхеме DA1 КС1066ХА1 (аналог микросхема TDA7000 фир­мы Philips), а на микросхеме DA2 - сдвоенном ОУ - предва­рительный усилитель звуковой частоты (DA2.1) и компаратор (DA2.2), входящий в систему точной настройки. Технические характеристики тюнера следующие:

Диапазон принимаемых частот…… 65,8…74 МГц (УКВ1)

или ……………………. 100…108 МГц (УКВ2)

Чувствительность: не хуже ………………..5 мкВ

Отношение сигнал/шум…………………..50 дБ

Коэффициент гармоник на частоте 1 кГц: не более …. 0,7%

Полоса захвата ……………………… 300 кГц

Полоса воспроизводимых частот ………40 Гц…Х2,5 кГц

Напряжение питания……………………..9 В

Потребляемый ток……………………..12 мА

Приемная антенна WA1 подключается к апериодическому усилителю высокой частоты на транзисторе VT1, включенном по схеме с общей базой. Наличие УВЧ обеспечивает уверенный прием в загородных условиях. С коллектора VT1 усиленный сигнал через разделительный конденсатор С16 подается непо­средственно на вход микросхемы DA1. Отсутствие входного контура несколько ухудшает избирательность приемника, но обеспечивает хорошую повторяемость и упрощает настройку. Микросхема DA1 включена по типовой схеме. Единственная катушка L1 - гетеродинная. Настройка на принимаемую станцию электроннаяi реализована включением в контур гете­родина варикапа VD1. Управляющее напряжение поступает на варикап с резистора R12. Питание микросхемы DA1 и цепи электронной настройки R12, R13 стабилизировано. Стабилиза­тор параметрический на стабилитроне,VD2, источнике тока VT4, R16 и регулирующем транзисторе VT3.

Конденсаторы С19-С23 образуют с активными внутренни­ми элементами микросхемы DA1 полосовой фильтр ПЧ. При типовых значениях емкости указанных конденсаторов частота ПЧ равна 70 кГц.

К выводу 4 микросхемы подключается конденсатор СИ, осуществляющий обратную связь по частоте. Величина его ем­кости определяет постоянную времени ФНЧ системы АПЧ тю­нера.

С выхода активного полосового фильтра (вывод 12 микро­схемы DA1) усиленный, но еще не ограниченный по амплитуде сигнал используется для индикации точной настройки на при­нимаемую радиостанцию. Через эмиттерный повторитель на транзисторе VT2 сигнал ПЧ подается на детектор VD2, VD3 и далее на неинвертирующий вход компаратора, выполненного на ОУ DA2.2. На инвертирующий вход компаратора подается опорное напряжение со среднего движка подстроечного рези-

стора R16, включенного в цепь источника тока на транзисторе VT4. При точной настройке на радиостанцию постоянное на­пряжение на цепочке R17C27 превышает опорное и компара­тор переключается, что приводит к свечению светодиода HL1.

Выходной сигнал звуковой частоты снимается с вывода 2 микросхемы DA1 через цепочку коррекции предискажений с постоянной времени 5Q мкс. Для диапазона УКВ2 постоянная времени должна быть увеличена до 75 мкс. Для этого емкость конденсатора С7 увеличивают до 3300 пФ.

К выводу 3 микросхемы подключен выход внутреннего ге­нератора шума, включающегося при отсутствии сигнала на входе тюнера. Если отключить этот конденсатор, настройка на радиостанции станет бесшумной, что непривычно для радио­слушателя. Конденсатор С5 определяет постоянную времени цепи бесшумной настройки. Переключателем SB1 эта постоян­ная времени уменьшается в несколько раз подключением ре­зистора R6, тем самым включается бесшумная настройка.

Конденсатор С14 служит для шунтирования по высокой частоте симметричного входа микросхемы, а конденсатор С12 - блокировочный по цепи питания микросхемы. Назна­чение остальных конденсаторов следующее: СЮ - конденса­тор фильтра в цепи усилителя-ограничителя, С4 и Сб - фазо-сдвигающие конденсаторы фильтров частотного детектора и коррелятора соответственно.

На микросхеме DA2.1 выполнен предварительный усили­тель звуковой частоты, повышающий уровень выходного сиг­нала на линейном выходе до 0,5 В. Такой уровень выходного сигнала достаточен для нормальной работы практически любо­го УМЗЧ.

Катушка L1 бескаркасная, намотана на оправке диаметром 3 мм. Для диапазона УКВ1 катушка содержит 7,5 витков про­вода ПЭЛ 0,4 мм, а для диапазона УКВ2 - 4,5 витка того же провода. Для получения двухдиапазонного приемника можно установить обе катушки и коммутировать их с помощью пере­ключателя.

Тюнер смонтирован на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита (рис. 7.2). При монтаже использованы по­стоянные резисторы МЛТ-0,125, переменный СПЗ-36 (R12) и подстроечные СПЗ-Юа (R13, R16), оксидные конденсаторы

Рис. 7.2. Печатная плата и размещение элементов УКВ-тюнера

К50-35, К50-38, остальные любые малогабаритные, например К10. Переключатель SB1 - любой малогабаритный. Микро­схему DA1 можно заменить на TDA7000, а также К174ХА42А. Транзистор VT1 типа КТ368 может быть заменен на КТ339А, VT2, VT3 могут быть КТ3102 с индексами В, Г, Е; VT4 - КП302, КПЗОЗ, КП307. Диоды VD2, VD3 - КД521, КД522 с любыми буквенными индексами.

Налаживание тюнера заключается в укладке границ диапа­зона подстроечным резистором R13 и сближением (или, наобо­рот, растягиванием) витков катушки L1. Кроме того, с помо­щью резистора R16 устанавливают такой уровень опорного на­пряжения, чтобы наблюдалась четкая работа индикатора точ­ной настройки HL1 при приеме всех радиостанций.

Еще одна "полупроводниковая" конструкция, о которой хотелось бы рассказать. Это двухдиапазонный УКВ тюнер, который я построил в 2003 году. К тому времени вышла вторая книга Б.Ю. Семенова "Шина I2C в радиотехнических конструкциях", где был описан этот приемник. В основе - ИМС ТЕА5710, синтезатор TSA6057, двухстандартный (для отечественной системы с полярной модуляцией и европейской с пилот-тоном) стереодекодер на К174ХА51. Управление, как и в предыдущей конструкции - КР1878ВЕ1.
Схема размещена с разрешения автора книги.

Принципиальная схема тюнера и обложка книги.

В книге автор приводит подробное описание тюнера и разработанные им печатные платы. Платы были полностью переделаны, схема немножко изменена. Были устранены некоторые неточности, предусмотрены места для установки разъемов, сделаны "сервисные" колодки, которые облегчают настройку тюнера, сделан отдельный стабилизатор для питания подсветки интикатора. В результате получилось вот что:

Основная плата и "сборочный чертеж".

Плата блока питания и органов управления на передней панели.

Корпус полностью самодельный. Передняя панель изготовлена из дюраля толщиной 5 мм. Её заказывал у фрезеровщика.

Чертеж передней панели тюнера.

С тыльной стороны выфрезерован паз глубиной 3 мм для установки индикатора (обозначен на чертеже пунктиром). На всех отверстиях снята фаска 0.5 мм х 45 градусов. Отверстия для крепежных винтов не указаны. Надписи выполнены переводным шрифтом почти 20-летней давности и покрыты несколькими слоями бесцветного лака в аэрозольной упаковке фирмы "ABRO".

На фото: внешний вид передней панели.

За передней панелью установлена печатная плата из фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм, на которой установлены все органы управления, за исключением сетевого выключателя. На ней установлены светодиоды диаметром 3 мм, индикаторная панель, кнопки ПКМ-1Б (герконовые) для настройки и кнопки 12х12 мм импортного производства для записи и выбора режима. Клавиши для этих кнопок выточены из нержавейки диаметром 8 мм и имеют отверстия диаметром 3 мм для фиксации на кнопках. Здесь же установлен гасящий резистор МЛТ-2 Вт сопротивлением 22 Ом для питания подсветки индикатора.

На фото: вид на заднюю и переднюю панели изнутри.

На фото: вид слева и справа со снятой верхней крышкой.

Нижняя панель имеет размер 156 х 130 мм, задняя панель - 156 х 45.5 мм. Обе панели изготовлены из дюраля толщиной 1.5 мм. Для соединения всех деталей использован алюминиевый уголок 10 х 10 х 2 мм и дюралевый пруток 8 х 8 мм.
Платы тюнера и блока питания закреплены на нижней панели на резьбовых стойках из латуни высотой 12 мм.
На задней панели расположены антенное гнездо, гнезда линейного выхода НЧ и площадка из стеклотекстолита для телескопической антенны. Сетевой кабель закреплен через пластиковый проходной уплотнитель.

На фото: вид на заднюю панель.

Верхняя крышка согнута из алюминия толщиной 1.5 мм и окрашена черной краской фирмы "ABRO". Вентиляционных отверстий на ней нет.

Приемник получился весьма неплохой. Для перекрытия двух диапазонов автор применил оригинальное схемотехническое решение. Где-то в середине "пустого" участка между российским и европейским диапазоном с микропроцессора приходит управляющий сигнал на транзисторный ключ, который подключает или отключает дополнительные варикапы к контурам. За счет этого происходит переключение диапазонов, а сама "шкала" получается "бесшовной".

Под этот тюнер был сделан усилитель на TDA7294 - у них одинаковая ширина передних панелей.

На фото - тюнер и усилитель.

Еще хотелось бы пару слов сказать о стереодекодере К174ХА51 . Безусловно, очень удачная микросхема, которая позволяет очень легко реализовать подобный приемник. Для приемника невысокого класса или автомагнитолы - очень неплохое решение. Но для высококачественного тюнера я бы применять ее не стал, так как качество ее звучания оставляет желать лучшего. Впрочем, это "беда" всех "комбайнов"...

Слушать радио это тоже увлечение, многие и не подозревают что являются «радиоманами». Сколько у Вас в доме радиоприёмников? Если больше двух, то так оно и есть. Но не в этом дело. Слушаете из всего имеющегося количества, как правило, один и тот же, тот который более или менее прилично «ловит» радиостанции. Наверняка остальные радио не хуже, но они требуют настройки. А это со слов профессионалов от электроники дело не простое. Однажды мне надоело лелеять свою мечту о приобретении по настоящему хорошего радиоприёмника и был вскрыт корпус небольшой магнитолы Sony - хуже она после этого вещать не стала, но и особого прорыва в приёме не наблюдалось. Стало ясно, что в деле настройки нужны более смелые и кардинальные действия. Тут «подвернулся» Sharp.

На левом кармане данной магнитолы, среди прочих надписей - завлекалочек, имеется и такая - «стерео УКВ в советском диапазоне», когда-то извещавшая потенциальных покупателей о неоспоримом преимуществе данной модели (весьма дефицитной). А потом всё перевернулось «вверх тормашками» и достоинство обратилось недостатком. Сейчас на советском диапазоне (65,8 - 74 МГц) практически вещания нет. В нашем регионе осталось 2 станции против 25 на диапазоне 88 - 108 МГц. Неудивительно, что шарповладелец впал в хандру, ибо когда-то в валютном магазине «Берёзка» отдал за него не слабо «зелени». Следствием всего этого явилось то, что магнитола была отдана в руки страждущему достижения творческих высот радиолюбителю - «на перековку».

Извлечённый из магнитолы тюнер. Основное его отличие от собратьев из других моделей это наличие стереодекодера на микросхеме IR3R42, который был создан специально для него. Магнитолы этой модели поставлялись исключительно в Советский Союз.

На фрагменте схемы радиоприёмника (целиком она есть в архиве) отмечены электронные компоненты, с которыми пришлось «поработать». Это в первую очередь конденсаторы С4 ёмкостью 39 пф и С10 ёмкостью 33 пф. Есть два варианта действий:

• а) просто удаление
• б) замена с подбором номинала (ёмкость уменьшается до 33% от прежней)

При удалении С4 и С10 появляется диапазон 88 - 108 МГц, но он сжат, расположен посреди шкалы настройки, по сторонам повторы станций, но при желании на этом можно и закончить - музыка то играет. Замена с подбором конденсаторов, в купе с ещё некоторыми действиями, позволяет всё упорядочить и привести расположение станций на шкале в соответствие с техническими нормами и здравым смыслом.

радиовещательные станции УКВ - одни из основных источников деловой, музыкальной, развлекательной и другой информации. Число радиостанций постоянно растёт, в Москве, например, их несколько десятков. Качество сигнала, передаваемого в этом диапазоне, сравнимо с качеством звука CD-проигрывателя. Появление специализированных синтезаторов частоты существенно упростило проектирование и изготовление цифровых тюнеров. Микроконтроллерное управление позволяет существенно расширить потребительские качества тюнера при сравнительно небольших аппаратных затратах. Изменение функций сводится к написанию соответствующей управляющей программы для микроконтроллера.

При разработке устройств был применён блочный принцип проектирования, позволяющий изготавливать и налаживать отдельные узлы независимо друг от друга. Наличие разъёмов даёт возможность комбинировать различные узлы в единую систему с желаемыми параметрами и существенно облегчает отладку конечного устройства. В состав тюнера входят блок управления, радиоприёмная часть и тембро-блок. Рассмотрим работу каждого блока более подробно.

Схема блока управления показана на рис. 1. Его основа - микроконтроллер DD2, благодаря его применению реализована возможность управления по шине I2C четырьмя устройствами одновременно. Режимы работы отображаются на двустрочном буквенно-цифровом ЖКИ HG1. Возможно кнопочное и дистанционное управление по ИК каналу с использованием пульта стандарта RC5, а также по последовательному асинхроннному интерфейсу.

Все линии порта D выделены для управления тюнером. Линии PD0-PD6 подключены к кнопкам SB1 - SB7, а PD7 - к выходу ИК приёмника для дистанционного управления тюнером. Программно все линии этого порта настроены на вход, кроме того, внутренние резисторы микроконтроллера подключены к линиям PD0-PD6. Управление ЖКИ осуществляют по линиям РВ2-РВ7. Для экономии ресурсов микроконтроллера применена четырёхразрядная схема управления индикатором, что позволило использовать оставшиеся разряды порта для других целей. Линии РВ0 и РВ1 управляют шиной I2C, с помощью которой реализовано управление синтезатором частоты, тем-броблоком и микросхемой DS1 - энергонезависимой памятью, в которой хранятся настройки тюнера. Выбор режима управления - кратковременное нажатие на кнопку SB3. Кнопкой SB1 уменьшают, а SB2 увеличивают значение регулируемого параметра, например громкости.

Схема радиоприёмной части показана на рис. 2. Она собрана на микросхеме синтезатора частоты DD1 и микросхеме УКВ ЧМ приёмника DA1. Обе микросхемы включены по типовым схемам. Микросхема SAA1057 - один из первых цифровых синтезаторов, разработанный фирмой Philips для бытовой радиоприёмной аппаратуры. Его отличительная особенность - управление по трёхпроводной шине. Это один из ранних вариантов шины I2C. Поэтому для управления синтезатором пришлось задействовать дополнительный сигнал CS0, который формируется на линии РС0 микроконтроллера в блоке управления. В состав синтезатора входят программируемый счётчик (преска-лер), элементы системы ФАПЧ и генератор с внешним кварцевым резонатором, точность установки и стабильность частоты которого определяют точность и стабильность частоты синтезатора. Приёмник собран по схеме супергетеродина и работает при частоте гетеродина ниже частоты сигнала. Программируют синтезатор двумя 16-разрядными словами. Первое содержит данные о частоте настройки, второе - служебную информацию. Передача информации ничем не отличается от типового протокола I2C, за исключением наличия дополнительного сигнала CS0 (DLEN).

Все режимы работы и установки тюнера сохраняются в микросхеме DS1 (см. рис. 1) с тем же последовательным интерфейсом I2C. Запись значений параметров происходит автоматически при любом обращении к меню (так же, как это сделано в телевизорах и музыкальных центрах). При первоначальном включении микроконтроллер считывает содержимое памяти. По умолчанию выбирается первый канал. При отсутствии данных, соответствующих параметрам подключённого темброблока, автоматически устанавливаются усреднённые значения всех основных параметров: громкости, тембра, баланса. В режиме приёмника кнопками SB4 и SB6 переключают ячейки памяти (на 100 станций). Если нажать на кнопку SB5, включается режим настройки по частоте (она отображается на индикаторе), и кнопками SB4, SB6 производят перестройку от 88 до 108 МГц и обратно. При повторном нажатии на кнопку SB5 выбранная частота заносится в память для текущей станции. В каждой ячейке памяти по умолчанию заложена частота 88 МГц. В режиме настройки на станции доступна только регулировка громкости.

Темброблок (рис. 3) собран на микросхеме TDA8425 (DA1), включённой по типовой схеме. В него входят коммутатор двух стереовходов и регуляторы громкости, баланса, тембра НЧ и ВЧ. Всё управление программное, по шине I2C. Основные функции темброблока:

Возможность выбора для каждого канала в качестве источника сигнала одного из двух входов;

Режимы псевдостерео, пространственного стерео, линейного стерео и принудительного моно;

Регулировка громкости в каждом канале и баланса;

Регулировка тембра;

Режим отключения звука (MUTE) и его включения (для этого использована кнопка SB7).

Управление микросхемой по шине I2C заключается в записи в её внутренние регистры определённой информации. Формат управляющего слова имеет вид

S_SLAVE ADDRESS_A_SUBADDRESS_ A_DATA_A_P, где S - стартовая комбинация, SLAVE ADDRESS - адрес (код) устройства (для процессора TDA8425 - 1000010);

А - разделитель полей управляющего слова (высокий уровень, выдаваемый устройством как ответ на правильно принятый байт данных); SUBADDRESS - адрес регистра управления параметром; DATA - данные установки значения параметра;

Р - стоповая комбинация, сигнализирующая об окончании передачи управляющего слова.

Управляющее слово передаётся блоком управления каждый раз, когда необходимо изменить тот или иной параметр. Но сначала нужно адресовать саму микросхему. Для этого в микропроцессор отправляется первый байт с адресом устройства.

Для дистанционного управления тюнером можно применить любой телевизионный пульт с протоколом RC5 (Philips, LG и др., работающие по этому протоколу). В пульте задействованы всего пять кнопок: TV, MUTE, SLEEP, VOL, CH. Назначение кнопок следующее:

MUTE - выключение звука (соответствует кнопке SB7);

SLEEP - выбор режима (соответствует кнопке SB3);

VOL - регулировка параметра "больше-меньше" (соответствует кнопкам SB1 и SB2);

CH - выбор станции (соответствует кнопкам SB4 и SB6).

Элементы блока управления монтируют на печатной плате из фольгиро-ванного с одной стороны стеклотекстолита толщиной 1,5...2 мм, чертёж которой показан на рис. 4. Темброблок собран на односторонней плате толщиной 1.1,5 мм, чертёж которой показан на рис. 5. Для радиоприёмной части применена печатная плата (рис. 6) из стеклотекстолита толщиной 2 мм, фоль-гированного с двух сторон. Все детали монтируют с одной стороны, а вторая оставлена металлизированной и использована в качестве общего провода. Часть выводов деталей припаивают непосредственно к печатным проводникам. Выводы, которые установлены в отверстия, пропаивают с двух сторон.

Применены постоянные резисторы МЛТ, С2-23, подстроечный - СП5-2, оксидные конденсаторы - импортные, остальные - К10-17. Микросхемы установлены в панели. Кварцевый резонатор - любой подходящий, например, HC-49U или HC-49S, L2 - дроссель серии ЕС24 индуктивностью 10.100 мкГн, остальные катушки намотаны проводом ПЭВ-2 0,5 мм на оправке диаметром 2,5 мм и содержат L1 - 12 (с отводом посередине), L3 - 12, L4 - 10 витков. Разъёмы - серий pLd двухрядные с шагом 2,54 мм. Для соединения узлов применены многопроводные плоские кабели. Блок питания должен обеспечивать стабилизированное напряжение 12 В при токе до 100 мА. При использовании мощного оконечного УЗЧ максимальный ток источника питания следует увеличить в соответствии с потребляемым УЗЧ током. Можно порекомендовать УЗЧ на микросхеме TDA1552, она отличается простотой применения при минимуме внешних навесных элементов и необходимыми встроенными функциями защиты от перенапряжения и КЗ. Кнопки - с самовозвратом угловые серии TC-02xx. Конфигурация микроконтроллера при его программировании показана на рис. 7.

Для настройки приёмной части необходимо сначала "запустить" её без синтезатора. Для этого микросхему SAA1057 вынимают из панели (или временно не монтируют на плату). На точку соединения резисторов R9 и R11 подают постоянное напряжение в интервале 0.12 В. Для этого можно применить переменный резистор, подключив его к общему проводу и линии питания 12 В, а средний вывод - к резисторам R9, R11. Желательно временно установить между средним выводом резистора и общим проводом конденсатор ёмкостью несколько микрофарад. Приёмник должен настраиваться на станции во всём диапазоне. При необходимости изменением индуктивности катушки L3 (сдвигая и раздвигая витки) устанавливают нижнюю границу диапазона, а катушкой L4 - чувствительность приёмника.

Программу для микроконтроллера можно скачать .

Дата публикации: 17.07.2013

Мнения читателей

• радиомеханик / 11.06.2014 - 11:47
  "потьюнируешь...потьюнируешь..." и от нашего эфиру (А - у..у! Где он эфир - то... ?) ребята, как уже много говорилось (вероятно не самыми глупыми из людей) - на природу купаться, загорать (конечно если нет противопоказаний на то и плавать обучены...)!
• костя / 06.06.2014 - 10:23
  браво бис! интересно, а сложнее еще можно изобразить и еще дюжину чего то типа микропрцессоров засунуть, во прикольно будет!!! типа приставка ГЛОНАС к палесосу производства бирмы.
• Сергей / 31.05.2014 - 18:47
  Было бы что слушать. С этим сейчас большая "напряженка". Что в Московском, что Питерском эфирах приличных станций - пересчитать можно по пальцам. Как то ни странно, вещателей как собак нерезаных...