Данная статья является ответом на вопросы, задаваемые радиолюбителями автору по стереоприемнику, кратко описанному в статье [3]. В статье более полно освещаются принцип работы, конструкция и технология изготовления этого приемника.
Данная конструкция рассчитана на начинающих радиолюбителей. В её состав входят:
- простой приемник FM диапазона на отечественной микросхеме типа К174ХА34;
- стереодекодер на импортной микросхеме типа AN7420;
- стереофонический УМЗЧ на двух микросхемах типа TDA2003.
Радиостанции FM диапазона приобрели высокую популярность у радиослушателей, благодаря широкому разнообразию передач с высоким качеством передаваемых стереофонических фонограмм. Ультравысокие несущие частоты радиостанций и частотная модуляция радиосигналов позволили принимать в зонах уверенного приема высококачественные широкополосные звуковые сигналы практически без помех, что очень важно при приеме музыкальных стереофонических программ. Стереофоническое радиовещание в этом диапазоне ведется по системе с пилот-тоном, принятой в европейских странах в 1962 г.
В СССР для стереофонического радиовещания в диапазоне УКВ принята система с полярной модуляцией, где положительные полуволны поднесу- щей частоты 31,25 кГц модулируются по амплитуде сигналом одного канала, а отрицательные — сигналом другого канала. Поднесущая частота из энергетических соображений в передатчике частично подавляется, так как она не несет полезной звуковой информации [1]. Результирующий суммарный полярно-модулированный сигнал называется комплексным стереофоническим сигналом (КСС), который и модулирует по частоте несущую частоту передатчика радиостанции.
В системе с пилот-тоном в КСС передатчика введен сигнал «пилот-тон», частота которого 19 кГц. Такой КСС содержит тональную часть, надтональную и поднесущую 38 кГц, которая после модуляции почти полностью подавляется. Для восстановления поднесущей в стереодекодер с сигналом «пилоттон» встроен генератор с частотой 76 кГц, в результате деления которой получаются частоты поднесущей 38 кГц «пилот-тона» 19 кГц. Это позволяет восстанавливать поднесущую без КСС в отдельном тракте стереодекодера, который может быть выполнен на одной микросхеме с небольшим количеством внешних радиодеталей.
В выходных сигналах эти частоты максимально подавляются, поскольку они не содержат полезной информации и могут ухудшать ее качество [1]. Габаритные размеры такого стереодекодера на порядок меньше стереодекодера для системы с полярной модуляцией. Запорожскими радиолюбителями широко применяются взаимозаменяемые микросхемы стереодекодеров типов AN7420, TA7343 и K1А6043.
Общие сведения о приемниках с частотной модуляцией
Для приема радиостанций УКВ и FM диапазонов в настоящее время разработана серия микросхем, позволяющая существенно упростить приемную часть супергетеродинных радиоприемников. Конструкции простых приемников на недорогой отечественной микросхеме К174ХА34 [2] получили широкую популярность среди радиолюбителей, особенно после появления FM радиостанций. Эта микросхема является аналогом микросхемы TDA7021T фирмы «Филипс» и содержит следующие основные каскады:
- входной ВЧ каскад;
- усилитель-ограничитель ПЧ;
- элементы фильтра ПЧ;
- элементы гетеродина;
- детектор;
- выход индикатора настройки;
- бесшумной настройки (БШН);
- выходной НЧ каскад, который выдает напряжение 140 мВ.
Для работы с УМЗЧ это выходное напряжение в приемнике усиливается транзисторным усилителем до 500 мВ [3].
Несмотря на простоту таких приемников, они звучат довольно качественно. Собрать эти приемники доступно даже начинающим радиолюбителям, так как они не требуют сложной настройки с использованием радиоизмерительных приборов. Для настройки приемника на радиостанции используется только колебательный контур гетеродина. Перестраиваемые входные контуры, которые традиционно предназначены для подавления радиостанций зеркального канала, в этих приемниках отсутствуют. В приемнике есть простой входной контур, ограничивающий диапазон приема, что совместно с микросхемой, работающей в диапазоне частот до 110 МГц, подавляет частоты зеркального канала FM диапазона. Настройка таких приемников на радиостанции в традиционном варианте осуществляется многооборотными переменными резисторами, размещенными на печатных платах, или обычными переменными резисторами, вынесенными за пределы плат. Путем изменения напряжения на варикапах меня ют их емкость, а следовательно, и частоту контура гетеродина. Частота гетеродина, смешиваясь с частотой радиосигналов, поступающих из антенны, преобразуется внутри каскадов микросхемы в ПЧ, затем в КСС, который усиливается и подается либо непосредственно на УМЗЧ (в режиме «моно»), либо в режиме «стерео» — на стереодекодер и внутренний или внешний стереофонический УМЗЧ.
Следует отметить, что используемый в таких приемниках вариант настройки рабочей частоты приемника варикапом имеет следующие недостатки:
- зависимость стабильности частоты настройки от стабильности питающего напряжения;
- наличие обратного тока варикапа, что эквивалентно утечке конденсатора контура, снижающей его добротность.
Этих недостатков лишен обычный колебательный контур, состоящий из конденсатора и катушки переменной индуктивности.
Конструкция и схемотехника автомобильного приемника
Используя достоинства приведенных микросхем и конструктивных решений, автором статьи разработан и испытан в работе автомобильный приемник (фото) со схемой настройки с помощью катушки переменной индуктивности, называемой в радиотехнике вариометром.
Конструкция примененного вариометра показана на рис.1. Контур с катушкой, выполненной из толстого, желательно посеребренного, медного провода, обладает более высокой добротностью и стабильностью настройки, чем контур, содержащий варикап.
Рис. 1
Принципиальная схема приемника показана на рис.2. Параллельно катушке L1 подключается конденсатор С1, в результате чего получается контур гетеродина. Катушка содержит 5 витков и намотана на оправке диаметром 6 мм проводом диаметром 1,0…1,2 мм с расстоянием между витками около 1 мм. Величина индуктивности катушки гетеродина изменяется путем перемещения ферритового сердечника внутри ее витков.
Рис. 2
Механизм перемещения сердечника изготовлен из переменного резистора типа СП-1 с бронзовым валом управления диаметром 6 мм. В резисторе удаляются все детали, кроме вала и втулки. Выступ крепления ползунка резистора удаляют напильником. Строго по центру вала сверлят отверстие диаметром 2,5 мм на глубину 25 мм и нарезают резьбу М3. В эту резьбу вкручивают стальную шпильку длиной 35 мм со сплошной резьбой М3.
На шпильке двумя гайками крепят трапецеидальный ползунок, предотвращающий вращение шпильки вокруг своей оси при вращении вала настройки. Крепят втулку с валом на лицевой панели приемника. На свободный конец шпильки насаживают пластмассовую трубку с внутренним диаметром около 3 мм и длиной 25 мм, в которую вклеен ферритовый сердечник от контуров старых приемников длиной 10. ..12 мм. На вал устанавливают ручку настройки приемника. При полностью закрученной шпильке сердечник должен находиться на расстоянии 3…4 мм от катушки, что должно соответствовать верхней частоте диапазона. При вращении ручки настройки против часовой стрелки шпилька выкручивается из вала и вводит сердечник в катушку, увеличивая её индуктивность. Для устранения люфта в резьбовом соединении шпилька прижимается к валу настройки пружиной. Практика эксплуатации приемника показала его высокую стабильность настройки, не зависящую от вибраций автомобиля и температурных условий.
Конструкция и детали
Конденсаторы желательно приобрести импортные малогабаритные. Постоянные резисторы типа МЛТ или OMЛT мощностью 0,125 Вт, но можно и большей мощности, если позволяет место на плате. Переменные резисторы R13.1 и R13.2 сдвоенные типа СП3-4е, а резистор стереобаланса R11 типа СПЗ-4вМ с выключателем питания приемника SA1. Подстроенный резистор R4 типа СП3-38а.
Печатную плату размерами 74×72 мм можно приобрести на радиорынке или изготовить самому, используя чертеж печатной платы (рис.3). Если такой возможности нет, то можно собрать приемник на монтажной плате из стеклотекстолита или другого термостойкого изоляционного материала. Для этого необходимо на плате по размерам деталей разметить и просверлить отверстия диаметром 0,8 мм для их установки.
Рис. 3
Чтобы не иметь лишних проблем, для микросхем необходимо приобрести и установить на плату панельки. В готовые отверстия установить панельки и детали, немного разогнув их выводы с обратной стороны. Это предотвратит выпадение деталей во время монтажа. Микросхемы не вставлять в панельки до окончания монтажных работ!
После этого можно приступить к соединению деталей согласно принципиальной схеме. При использовании монтажной платы, соединять детали можно собственными выводами и оголенным залуженным медным проводом диаметром 0,3…0,5 мм путем пайки маломощным паяльником с остро заточенным жалом. Перед пайкой каждый вывод необходимо зачистить, отформовать по месту и обрезать лишнее. Время пайки должно быть минимальным, чтобы не расплавились внутренние соединения деталей, недостаточным для прогрева соединяемых проводников до температуры плавления припоя. Для отвода тепла их выводы со стороны деталей необходимо придерживать пинцетом. Припой на место пайки подавать паяльником только после нанесения на это место флюса (раствора канифоли в спирте), который препятствует доступу воздуха к спаиваемым проводникам и их окислению. От качества пайки зависит успех выполненной работы. После пайки деталей необходимо промыть плату спиртом и тщательно проверить, нет ли перекрытий между близко расположенными проводниками, выводами деталей и панелек микросхем. Микросхемы УМЗЧ типа TDA2003 крепятся на ребристом алюминиевом радиаторе через теплопроводящую мастику без изолирующих прокладок, учитывая, что «минусы» питания микросхем соединены с их металлическими пластинками и блоком питания.
Настройка приемника
Проверку и настройку приемника можно производить и без корпуса. Для настройки вариометра необходимо в катушку вставить трубку с сердечником, удаленным от катушки на 2 мм. Трубку зафиксировать с первым витком катушки деревянным клинышком. К плате подпаять переменные
резисторы, отрезок монтажного провода длиной около метра в качестве антенны, вставить в панельки микросхемы, к выходам УМЗЧ подключить АС или динамические головки и подать напряжение питания 9…12 В, например, временно от батареи «Крона» для проверки и настройки приемника. Для более длительной работы батареи громкость приемника при настройке должна быть минимальной.
Правильно собранный приемник из качественных деталей, как правило, начинает работать сразу. Для нормальной работы приемника необходимо вогнать его в диапазон FM радиостанций, настроить стереодекодер и выровнять уровни напряжений каналов на входах УМЗЧ. Для этого нужно иметь действующий приемник или знать позывные и названия радиостанций, работающих в верхней части диапазона.
На частоту настройки приемника влияют индуктивность катушки L1 и емкость конденсатора С1. Постепенно раздвигая и сдвигая витки катушки (при максимально выдвинутом из катушки сердечнике), настраиваем приемник на верхнюю радиостанцию диапазона. После настройки на эту радиостанцию остальные станции появятся при дальнейшем перемещении сердечника внутрь ка тушки. Настроившись на станцию с музыкальной фонограммой, вращая движок резистора R4, добиваемся устойчивого свечения светодиода стереодекодера VD1. При этом регулятор стереобаланса должен быть установлен в среднее положение. Если громкость звучания каналов будет разная из-за разброса параметров микросхем УМЗЧ, то выровнять их можно подбором резисторов R12 и R17.
Убедившись, что приемник настроен, можно приступить к монтажу его узлов и внешнему оформлению. Корпус приемника желательно найти готовый с учетом размеров его платы, гнезд и регуляторов. Регуляторы и светодиод крепятся на лицевой панели. Гнезда УМЗЧ, питания и антенны крепятся на задней стенке. После крепления платы и узла настройки необходимо ручку настройки повернуть против часовой стрелки на два оборота от крайнего положения для создания запаса перекрытия диапазона, а трубку с сердечником надеть на шпильку так, чтобы появилась верхняя радиостанция. Монтаж деталей на печатной плате показан на рис.4, размещение узлов в корпусе показано на рис.5.
Рис. 4
Рис. 5
В зонах неуверенного приема можно приемник дополнить антенным усилителем, принципиальная схема которого приведена в [3], а чертеж печатной платы размерами 16×30 мм показан на рис.6.
Рис. 6
Литература
- Яковлев Е. Микросхемы стереодекодеров для системы с пилот-тоном // Радиоаматор. — 1995. -№2. -С.25.
- Никитенко В., Никитенко О. УКВ ЧМ приемник на К174ХА34 // Радиоаматор. — 2001. — №4. — С. 12.
- Журенков А. Простые приемники FM диапазона // Радиоаматор. — 2010. — №5. — С.8-11.
Автор: Анатолий Журенков, г. Запорожье
Источник: журнал Радиоаматор №7/8 2015
