Цифровой УКВ приемник. УКВ FM приемник с электронной настройкой на микросхеме К174ХА34 (TDA7021) Самодельные укв приемники на микросхемах

В связи с большим количеством музыкальных радиостанций в УКВ- диапазонах у радиолюбителей пользуются популярностью схемы мало­габаритных УКВ-радиоприемников. Такой приемник, особенно изготов­ленный своими руками, всегда приятно взять с собой на прогулку или в поездку.

В журналах "Радиолюбитель" и "Радио" в последние годы напечата­но немало схем таких радиоприемников. Практически все они являются вариантами включения популярных микросхем К174ХА34 и К174ХА42.

Однако этим микросхемам свойственны определенные недостат­ки, обусловленные низкой ПЧ, неустойчивая работа на верхних грани­цах FM-диапазона, склонность к самовозбуждению. Необходимость при­менения внешнего усилителя НЧ увеличивает массогабаритные показа­тели и потребляемый ток.

За рубежом существует большой класс однокристальных радио­приемников, например U251 OB, KA22425D, СХА1019М, СХА1191, описа­ния которых мне не встречались в журналах. Микросхема U251ОВ фир­мы Telefunken – представитель малоизвестного широким слоям радио­любителей класса однокристальных УКВ-радиоприемников. В отличие от известных микросхем К174ХА34 и К174ХА42, данная микросхема обладает рядом преимуществ. Лучшее качество звука и отсутствие спе­цифических помех , обусловлено стандартной ПЧ 10,7 МГц. Высо­кую чувствительность обеспечивает УРЧ с перестраиваемым резонанс­ным контуром. Достоинствами микросхемы являются наличие усилите­ля звуковой частоты, электронных регуляторов громкости и тембра ВЧ, индикатораточной настройки, широкий диапазон питающего напряже­ния и небольшой потребляемый ток.

Технические характеристики

Диапазон принимаемых частот, МГц…………………………… 64.. .108

Чувствительность не хуже, мкВ………………………………………….. 5

Номинальная выходная мощность на нагрузке 8 Ом, Вт …0,1 Ток покоя, мА 10

Работоспособность приемника сохраняется при снижении питаю­щего напряжения до 1,8 В, максимальное напряжение питания – 9 В.

Микросхема U251OB изготавливается в корпусе с 28-ю выводами. Шаг между выводами – 1,75 мм.

Принципиальная схема приемника приведена на рис. 1. Принятые антенной сигналы радиостанций поступают на вход усилителя радиоча­стоты (вывод 12 DA1). Нагрузкой этого УРЧ служит перестраиваемый

колебательный контур L3, С13.2, С14. Сигнал с него подается на сме­ситель в составе микросхемы. На него же поступает напряжение гетеродина, контуром которого являются L2, С13.1, С12. Опорное напряжение 2,4 В с внутреннего стабилизатора подается на вывод 8 микросхемы. Применение КПЕ в малогабаритных приемниках с низ­ковольтным питанием, как считает автор, предпочтительнее приме­нения настройки на варикапах. С КПЕ удается перекрыть весь диа­пазон 64… 108 МГц без дополнительных катушек и элементов ком­мутации, а также сохраняется стабильная, настройка на радиостан­цию до глубокого разряда батареек. Тем же, кто захочет ввести в приемник настройку на варикапах, рекомендую обратиться к , где рассмотрены различные варианты включения контуров. Сигнал ПЧ 10,7 МГц с вывода 14 микросхемы выделяется на нагрузке смесите­ля резисторе R5, фильтруется пьезокерамическим фильтром ZQ1 и поступает на вывод 17 (вход усилителя-ограничителя промежуточ­ной частоты). Для детектирования частотно-модулированных коле­баний используется фазовый детектор микросхемы. Его фазосдви- гающая цепь L1, СЗ, С4, настроенная на частоту 10,7 МГц, подклю­чается к выводу 2. С выхода демодулятора (вывод 23) через конден­сатор С8 сигнал поступает на вход усилителя звуковой частоты. Кон­денсатор С9 компенсирует предискажения звукового сигнала, вво­димые на передающей стороне для повышения отношения сигнал- шум. Резистором R2 регулируется уровень громкости, а резисто­ром R4 – уровень высоких частот в звуковом сигнале. Усиленный звуковой сигнал подается на вывод 27, к которому через конденсатор С2 подключена динамическая головка ВА1 мощностью 0,25… 1 Вт. К выводу 1 подключена цепочка R1С1, а к выводу.З -конденсатор С6 обратной связи усилителя 34. К выводу 6 подключен конденсатор СЮ системы АПЧГ. Его емкость должна быть в пределах 2,7.. .4,7 пФ, в противном случае нарушится работа системы автоподстройки час­тоты. Вывод 15 – вход сигнала переключения диапазона АМ-ЧМ. Не­обходимо отметить, что микросхема U2510B позволяет реализовать приемник амплитудно-модулированных сигналов (ДВ, СВ, KB) со значением промежуточной частоты 455 или 465 кГц. Для этого необ­ходимо замкнуть вывод 15 на общий провод, а к выводам 5, 10, 16 микросхемы подключить соответствующие контура . При точной настройке на радиостанцию загорается светодиод VD1, подключен­ный к выводу 19. Если в процессе настройки приемника необходимо будет отключить систему АПЧГ, то достаточно соединить вывод 22 с общим проводом. К выводу 25 подключен конденсатор С5 фильтра питания. В качестве конденсатора С13 можно применить четырех- секционный КПЕ от китайской магнитолы, причем используются те секции, которые применяются для настройки в диапазонах СВ и КВ. В таких блоках КПЕ сверху расположены четыре подстроечных кон­денсатора, по одному на каждую секцию. Ориентировочно пределы изменения емкостей этих секций составляют 3…200 пФ. Это позво­ляет перекрыть весь необходимый диапазон принимаемых частот без дополнительных переключений.

Резистор R2 – любого типа с обратнологарифмической харак­теристикой изменения сопротивления (группа В). Сопротивление его может находиться в пределах 22… 100 кОм. Резистор R4 – любого типа группы А, сопротивление его может находиться в пределах 4,7…33 кОм. Пьезокерамический фильтр ZQ1 – стандартный, типа ФП1П6-1.2 или импортный на частоту 10,7 МГц.

Микросхема U2510B имеет практически полные аналоги – СХА1019М и СХА1191М фирмы SONY . Различие заключается в отсутствии у последних цепочки R1C1 (вывод 1 соединен с общим проводом) и регулятора тембра ВЧ (вывод 18 остается свободным).

Катушка L1 намотана на стандартном каркасе диаметром 6 мм с подстроенным сердечником из феррита и содержит 10 витков про­вода ПЭЛ-0,16. Катушку необходимо экранировать. Катушки L2 и L3 – бескаркасные с внутренним диаметром 4 мм, намотаны проводом ПЭЛ-0,5. Катушка L2 имеет 6 витков, L3 – 7 витков.

При разработке печатной платы элементы контуров гетеродина и усилителя РЧ необходимо располагать как можно ближе к соответ­ствующим выводам микросхемы. Дорожки, которые их соединяют, необходимо делать по возможности короче и шириной не менее 2 мм.

Если монтаж выполнен без ошибок и применены исправные эле­менты, то при включении источника питания в динамической головке должен появиться характерный шум, громкость которого должна ре­гулироваться резистором R2 Подключив антенну, приемник настраи­вают на какую-либо радиостанцию. Вращая сердечник катушки L1, добиваются максимальной громкости звука принимаемой радиостан­ции при отсутствии искажений. Растягивая или сжимая витки гете­родинной катушки L2, а также вращая ротор подстроенного конден­сатора (на схеме не показан), расположенного на КПЕ С13.1, произ­водят укладку диапазона в необходимых границах. Далее настраива­ют приемник на слабую радиостанцию, проводят настройку резонанс­ного контура УРЧ. Вращая ротор соответствующего подстроенного конденсатора на КПЕ С13.2, добиваются максимальной громкости и минимума шумов. В заключение выполняется окончательное сопря­жение контуров. К выводу 23 нужно подключить вольтметр и, под­страивая контур УРЧ, добиться максимального показания при при­еме радиостанции.

Литература

1. Поляков В. О работе приемника на микросхеме К174ХА34 // Радио. 1999. №9. С. 19.

2. Полятыкин П. УКВ-приемник на микросхеме К174ХА42А // Радио. 1999. №6. С. 20.

3. Герасимов Н. Двухдиапазонный УКВ-приемник// Радио. 1999. №8. С. 6.

4. Даниленко Б. Отечественные и зарубежные усилители, ра­диоприемники. Минск: Беларусь, 2000.

5. Микросхемы для аудио- и радиоаппаратуры. Справочник. М.: ДОДЭКА, 1997.

В данной статье рассмотрим схему простого приемника прямого усиления. Основное его преимущество по сравнению с другими типами приемников это то, что в его схеме нет каких-либо генераторов и соответственно нет ВЧ излучения в антенну приема. Подобный тип простого радиоприемника не создает помех. Ниже изображена схема такого .

Описание работы простого УКВ приемника

Принятый сигнал радиоволны антенной Ant выделяется резонансной цепью L1-С2 и затем поступает на детектор, в роли которого выступает диод VD1. Для повышения качества детекторной составляющей, через данный диод VD1 протекает незначительный ток в прямом направлении, величина которого определяется сопротивлением резистора R1.

Выделенная составляющая радиосигнала усиливается двухкаскадным УНЧ, построенным на . Таким образом, усиленный сигнал НЧ, пройдя через разделительный конденсатор С8, воспроизводится динамической головкой Sp1. Переменным резистором R3 осуществляется плавная регулировка громкости.

Так как с ростом частоты все большее влияние на характеристики устройства оказывают его конструктивные особенности и параметры элементов, то приведем описание конкретных элементов схемы.

Детали простого УКВ приемника

Диод-детектор VD1 должен быть непременно германиевым. При применении диода из кремния значительно уменьшается чувствительность приема. Операционный усилитель DD1 — LM358.

Индуктивная катушка L1 сделана по бескаркасному методу. Для ее изготовления потребуется посеребренный провод диаметром 1мм. Намотку необходимо сделать на простой бумажной оправке диаметром 1см, всего необходимо намотать 4-5 витков с шагом намотки 2мм. Хотя можно использовать и готовую катушку от старого заводского радиоприемника.

Конденсатор С2, по средством которого осуществляется настройка на нужную станцию, необходимо подобрать с наименьшими габаритами. Его минимальная емкость должна составлять не более 5 пФ, а максимальная не больше 20пФ.

Чтобы добиться максимального эффекта от усиления радиосигнала УКВ, сопротивление постоянного резистора R5 можно немного уменьшить, а емкость конденсатора C7 необходимо увеличить до 4,7 мкФ для того чтобы сохранить АЧХ в районе низких частот данного УКВ приемника. Детали приемника монтируются на небольшого размера, которую можно разместить в простой пластиковой коробочке, к примеру, мыльнице.

Вся конструкция самодельного приёмника помещается на печатной плате, кроме переменных резисторов, антенны, динамика и источника питания. В качестве корпуса был применена коробка из под головы автомобильного магнитофона фирмы «JRC», так как она чуть больше ее аналогов в длину - примерно на сантиметр и чуть глубже, что нам и нужно. Рисунок печатной платы в формате тут.

FM приемник принимает весь диапазон от 88 до 108Мгц. Мне удалось настроить его на семь радиостанций, которые переключаются при плавном вращении переменного резистора «НАСТРОЙКА», но из семи радио станций лишь пять имеют хорошее качество, что тем не менее очень неплохо для такой простой схемы, особенно если учесть, что станция находится на расстоянии более 80 километров.

Приемник очень громкий, а особенно качественный звук получается при подключении больших внешних колонок. Если вас не устраиваетя схема усилителя, то микросхему УНЧ можно заменить на любую другую или вообще убрать, если будете слушать радио через наушники. Антенной служит отрезок метрового провода, но лучше к схеме добавить маленький антенный усилитель, называется УВЧ (усилитель высокой частоты).

Сопротивление резистора «ГРОМКОСТЬ» необязательно должно быть 33ком, можно любое в пределах 10-47ком. Катушки: катушка L1 - бескаркасная, 8 витков, наматывается на оправе 3мм проводом ПЭЛ 0,55мм. Ей и настраивается FM приемник. L2 - входной контур, наматывается тем же проводом, на тот же диаметр, только имеет 13 витков.

При настойке приемника необходимо растягивать или сжимать катушку L1 до тех пор, пока не поймаете весь фм диапазон. Но не спешите растягивать ее. Вначале попробуйте поймать стации полностью сжатой катушкой, как в моем случае. Например мне не пришлось настраивать её совсем.

Питанием FM радиоприёмника может служить обыкновенный китайский блок питания стационарного телефона либо другой аналогичный, с током от 0,05А (в варианте без УНЧ) или 1А (с микросхемой TDA2003). Транзистор кт315 можно заменить любым аналогичным. При сборке схемы без ошибок, приемник начинает работать сразу.

В последнее время в радиолюбительской практике широкое распространение получили УКВ ЧМ приемники построенные на основе микросхем типа К174ХА34. При таких неоспоримых достоинствах как предельная простота сборки и настройки все эти приемники имеют существенный недостаток - прием сопровождается потрескиванием, избавиться от которого практически невозможно.

Треск является результатом действия системы сжатия девиации. В результате, несмотря на относительно низкие КНИ, заложенные в конструкции этих микросхем, собирать на них аппаратуру, претендующую на качественное звучание невозможно.

Может быть именно по этому зарубежный аналог этих микросхем - TDA7000 не получил большого распространения в зарубежной аппаратуре. Практически все, даже самые простые импортные приемники, как самостоятельные, так и входящие в состав магнитол, собираются на другой элементной базе, по традиционным супергетеродинным схемам с высокой промежуточной частотой, несмотря на то, что это требует достаточно большого количества контуров. Поэтому не стоит забывать о классических схемах, особенно если нужно получить действительно хорошее качество приема.

Принципиальная схема УКВ ЧМ приемного тракта показана на рисунке 1. Приемник построен на двух микросхемах К174ХА2 и микросборке от телевизора УПЧЗ-1М. Микросхема К174ХА2 предназначена для AM радиовещательных приемников, она содержит преобразователь частоты с гетеродином и усилитель промежуточной частоты. Детектор в её состав не входит и обычно, по типовой схеме, он выполняется на диоде.

Характеристики УКВ ЧМ Приемника:

1. Диапазон принимаемых частот 65... 73 МГц или 88... 108 МГц.
2. Реальная чувствительность при соотношении сигнал / шум 26 дб. не хуже............... 4 мкВ/м.
3. Диапазон рабочих частот ЗЧ.... 63... 10000 Гц.
4. Коэффициент нелинейных искажений на выходе ЗЧ не более.................................3%
5. Напряжение питания................................7... 12В.

В принципе, полный УКВ ЧМ тракт можно сделать на этой одной микросхеме, но проблема состоит в том, что при очень хорошем преобразователе частоты, способном работать на частотах до 200 МГц, усилитель промежуточной частоты низкочастотный, он рассчитан на 465 кГц и на частотах более 5 МГц его усиление резко падает и становится недостаточным для качественного приема.

В результате приходится выбирать нестандартную ПЧ около 4 МГц. При том отсутствие детектора требует сборки обычного частотного демодулятора на связанных контурах и диодах. Таким образом требуется ФСС на контурах и частотный детектор. А это существенно усложняет настройку приемника и делает её практически невозможной без специальной аппаратуры.

Удобнее использовать телевизионную ПЧ, равную 6,5 МГц. А детектор и ФСС выполнить на телевизионной микросборке от канала звука типа УПЧЗ-1М или УПЧЗ-2. Эти микросборки содержат усилитель-ограничитель и демодулятор ЧМ сигнала, полностью отлаженный, вместе в пьезокерамическими фильтрами на входе и в фазосдвигающей цепи частотного детектора.

Таким образом часть усиления, демодуляция и почти вся селективность будет сосредоточена в этой микросборке, а на микросхеме К174ХА2 собран УКВ-блок, - преобразователь частоты и предварительный УПЧ.

Сигнал от антенны W1 поступает на входной контур L1, С2, VD1, который перестраивается по диапазону при помощи варикапа VD1. Входной УРЧ микросхемы А1 выполнен по дифференциальной схеме с симметричным входом, по этому катушка связи L2 не только согласует высокое сопротивление контура с низким входным сопротивлением А1, но и создает противофазные сигналы для работы на симметричный вход.

Контур L3, С7, С8, VD2 - гетеродинный, он перестраивается при помощи варикапа VD2. Роль органа настройки выполняет переменный резистор R4. Питание на гетеродин поступает через дроссель DL1. Сигнал промежуточной частоты выделяется в контуре L4C9, включенном на выходе преобразователя (вывод 16). Контур настроен на частоту 6,5 МГц. Выделенный сигнал ПЧ через С10 поступает на вход предварительного УП микросхемы.

На выходе этого УПЧ включен второй контур L5 С13, также настроенный на ПЧ = 6,5 МГц. Сигнал ПЧ с этого контура через конденсатор С14 поступает на вход микросборки А2, которая содержит пьезокерамический ФПЧ и усилитель-ограничитель с частотным детектором и предварительным УЗЧ на выходе. Низкочастотный сигнал выделяется на выводе 6 микросборки А2.

Недостаток схемы в отсутствии АПЧГ, которую не позволяет ввести микросборка. Но если каскад на А2 собрать на микросхеме К174УРЗ или К174ХА6 по типовой схеме можно ввести АПЧГ. Катушки L1, L2, L3 намотаны на каркасах с латунными подстроечными сердечниками МЗхб. L1 и L3 для диапазона 65...73 МГц содержат по 9 витков ПЭВ 0,43, L2 содержит 3 витка (она намотана на L1).

Для диапазона 88-108 МГц L1 и L3 должны содержать по 4 витка ПЭВ 0,43, a L2 - 1,5 витка. Для остальных катушек используются каркасы с сердечниками и экранами (экраны нужно соединить с общим минусом) от контуров ПЧЗ модулей СМРК-1-2 телевизоров УСЦТ. Катушки L4 и L5 содержат по 30 витков провода ПЭВ 0,31, при этом L4 имеет отвод от 5-го витка, a L5 от 15-го витка. Дроссель DL1 готовый типа ДМ-0,1 на 50-100 мкГн, или любой самодельный на ту же индуктивность.

Налаживание каскада на А2 не требуется. Подключив антенну и установив сердечники L4 и L5 в средние положения нужно попытаться вращением движка резистора R4 настроиться на любую станцию. Если этого сделать не удается нужно подстроить L3 и снова попытаться. После того как станция будет поймана нужно последовательно подстроить L5 и L4 таким образом, чтобы качество приема существенно улучшилось. Затем нужно настроиться на другую, более слабую станцию, и снова подстроить L5 и L4 так, чтобы чувствительность была максимальной.

В конце нужно уложить диапазон подстройкой L2, а затем, настроившись на станцию, расположенную в центре диапазона подстроить L1 по максимальной чувствительности (или по максимальному ВЧ-напряжению на выводе 7 А1).