Amateur car stereo receiver

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 Fig.1. Контур с катушкой, выполненной из толстого, желательно посеребренного, медного провода, обладает более высокой добротностью и стабильностью настройки, чем контур, содержа­щий варикап.

Принципиальная схема приемника показана на Fig. 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.

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.

The design and details

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 (Figure 3).,ru 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.

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 Fig. 4, размещение уз­лов в корпусе показано на Fig. 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 Figure 6.

Literature

1. Яковлев Е. Микросхемы стереодекодеров для системы с пилот-тоном // Радиоаматор. – 1995. -№2. -С.25.
2. Никитенко В., Никитенко О. УКВ ЧМ прием­ник на К174ХА34 // Радиоаматор. – 2001. – №4. – С. 12.
3. Журенков А. Простые приемники FM диапа­зона // Радиоаматор. – 2010. – №5. – С.8-11.

Author: Анатолий Журенков, г. Запорожье

Source: журнал Радиоаматор №7/8 2015