Укв чм приемник с синтезатором частоты. Основные характеристики. Сборка, наладка, порядок работы
Несмотря на обилие в продаже промышленных радиоприемников, интерес к их конструированию среди радиолюбителей не снижается. Особенно популярны радиовещательные приемники УКВ ЧМ диапазона. Однако в XXI веке ситуация на УКВ в России кардинально изменилась – появился второй диапазон, резко выросло количество станций и еще более резко увеличился объем рекламы в передачах.
Промышленные же модели доступных по цене УКВ ЧМ приемников обычно имеют плавную перестройку по диапазону с помощью конденсатора переменной емкости, в лучшем случае 3-4 фиксированные настройки. Да и чувствительность массовых моделей оставляет желать лучшего. Количество же станций в крупных городах измеряется уже десятками, а уровень сигнала в условиях многоэтажной застройки может сильно изменяться даже если просто приблизиться к антенне приемника.
Вот и приходится слушателям потреблять хрипящую и скрипящую "долгожданную рекламу", ведь чтобы перестроиться на другую станцию, нужно твердой рукой, точно и аккуратно вращать ручку настройки. Почти как много лет назад, выискивая на коротких волнах "Голос Америки".
Предлагаемый приемник благодаря применению синтезатора частоты и микроконтроллерного управления имеет развитые сервисные функции, простое и интуитивно понятное управление, а также высокую чувствительность, избирательность и помехоустойчивость. Этот самодельный УКВ приемник разрабатывался для замены "трехпрограммника" на кухне, но может быть использован и в переносном или автомобильном варианте. Приемник УКВ диапазона удобен и прост в эксплуатации, имеет оригинальную систему настройки на основе валкодера, позволяющую практически мгновенно и точно настроиться на любую из заранее запрограммированных станций. Приемник перекрывает непрерывный диапазон 65...108 мГц, в котором можно запрограммировать 31 фиксированную настройку. Питание осуществляется от одного источника +5 В с током до 30 МА (не считая УНЧ).
Функциональная схема УКВ ЧМ приемника показана на рисунке. Его структурная схема классическая, включает в себя блок УКВ, УПЧ, УНЧ, синтезатор частоты и блок управления с самодельным валкодером. Схемы всех блоков приведены в подробном описании. Основа блока УКВ – широко распространенная микросхема К174ПС1. Необходимая чувствительность и избирательность по зеркальному каналу обеспечивается резонансным усилителем на двух транзисторах. Благодаря применению варикапов типа КВ132 блок перекрывает диапазон частот 65...108 МГц при изменении управляющего напряжения в пределах всего 1...4 В.
Сигнал ПЧ 10,7 мГц подается на вход усилителя промежуточной частоты. УПЧ и демодулятор выполнены на микросхеме К174ХА6 в типовом включении. Без особого ущерба для качества работы можно использовать и более распространенную К174УР3, включив ее по типовой схеме. Демодулированный сигнал с выхода блока через регулятор громкости поступает на УНЧ, выполненный на микросхеме К174УН14. Кроме собственно УНЧ, в этот блок входит также и стабилизатор на 5в для питания приемника.
Высокая стабильность настройки приемника обеспечивается благодаря применению синтезатора частоты на основе микросхемы 1508ПЛ1. Схема блока управления собрана на основе микроконтроллера PIC16F84. Для перестройки по диапазону в приемнике использован валкодер. Конструкция самодельного валкодера проста и доступна для повторения в домашних условиях. Она описана в подробном описании.
Номер принимаемого канала и частота настройки отображаются на 10-разрядном LCD индикаторе с встроенным контроллером HT1613 или HT1611. Индикатор использован один из самых дешевых и распространенных – от телефонов с АОН. К сожалению, он не имеет собственного названия и разные производители называют его по своему, например, встречается обозначение KO–4B. Неизменным остается только его встроенный контроллер HT1613 или HT1611. Эта марка иногда наносится на плату индикатора.
Благодаря применению синтезатора УКВ приемник практически мгновенно перестраивается со станции на станцию, нет необходимости точно подстраиваться. Достаточно не глядя повернуть ручку настройки, и приемник перестроится на другую станцию, причем настройка будет точной, а звук чистым и качественным без хрипов и скрипов, свойственных популярным приемникам на К174ХА34.
Приемник получился очень удобный в работе. Его повторили многие радиолюбители, а некоторые внесли в конструкцию свои изменения и дополнения, которыми любезно поделились со мной. В частности, было предложено заменить дефицитную в наши дни микросхему синтезатора УКВ 1508ПЛ1 но более доступную SAA1057. Я, в свою очередь, делюсь этой информацией с Вами. Дополнения пользователей выложены на этой страничке в архиве в том виде, в каком я их получил - "как есть".
Если возникнут сложности с приобретением индикатора HT1613 (HT1611, KO-4B), его можно заменить на светодиодные индикаторы. Одним из первых такое устройство на AT90S1200 предложил Эдуард (UA4NX). Описание можно найти на его сайте http://ua4nx.qrz.ru . Известен вариант и на ATmega8. На всякий случай я выкладываю архив с копией странички UA4NX, копией описания конструкции на ATMega8 и Datasheet на индикатор.
Есть и еще один путь: использовать в качестве гетеродина синтезатор частоты на основе кварцевого генератора. Однако здесь возникают свои трудности. Одна из них в том, что синтезатор не может генерировать колебания любой частоты: он вырабатывает сигналы дискретного ряда частот. Выход может быть только один: сужение интервалов между соседними частотами до приемлемого значения. Вторая трудность — известная сложность синтезаторов частоты, большое число необходимых для его сборки микросхем.
Автору этих строк в известной мере удалось преодолеть обе эти трудности при разработке синтезатора частоты, предназначенного для работы в качестве гетеродина в УКВ ЧМ тьюнере. Синтезатор позволяет получить колебания частот от 60 до 69 МГц с интервалом 60 кГц.
При существующем волновом расписании УКВ ЧМ передатчиков Останкинского телецентра (интервалы между их рабочими частотами кратны 60 кГц) это полностью исключает ошибку из-за дискретности частот синтезатора. Если же интервалы между рабочими частотами передающих радиостанций будут иными, то максимальная ошибка в настройке составит 30 кГц, что, естественно, потребует соответствующего расширения полосы пропускания усилителя ПЧ.
Рис.1.
Структурная схема синтезатора показана на рис. 1. Здесь G1 — перестраиваемый, управляемый напряжением генератор (гетеродин), G2— вспомогательный генератор, стабилизированный кварцевым резонатором, U1 — делитель частоты, коэффициент деления которого можно изменять скачками, U2— фазовый детектор. Колебания ВЧ с выхода делителя U1 и генератора G2 сравниваются в фазовом детекторе, и сигнал ошибки изменяет частоту колебаний генератора GI так, чтобы она стала равной частоте настройки генератора G2, умноженнои на коэффициент деления делителя UI. Другими словами, описываемый синтезатор представляет собой систему фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), в цепь которой включен управляемый делитель частоты Структурная схема этого устройства приведена на рис. 2, а временные диаграммы, поясняющие его работу, — на рис. 3.
Рис.2.
Рис.3.
Как видно из схемы, делитель частоты состоит из двух включенных параллельно счетчиков: декадного (элементы D9—D11) и двоичного (D3—D6). Исходное состояние элементов D1 и D8 таково, что входные импульсы проходят только на вход декадного счетчика. С приходом 100-го входного импульса (рис. 3. а) появляется импульс на выходе декады D10 (рис. 3, б). Через выключатели S1.1—S1.4, установленные в заданные положения, он поступает в двоичный счетчик D3—D6 и переводит его в состояние, соответствующее определенному числу, например 12. При этом напряжение логического «0» с выхода элемента D7 («4И-НЕ») закрывает элемент D8 и открывает (через инвертор О2) элемент D1: входные импульсы начинают поступать на счетчик D3—D6. Досчитав до 16, он возвращается в исходное положение, и на выходе элемента D7 возникает напряжение логической «1». В результате в первоначальное положение переходят и элементы D1 и D8. Вновь начинает работать декадный счетчик, но так как перед этим он был выключен, в счете окажутся пропущенными 4 (16—12) импульса. С приходом 204, 308, 412- го и т. д. импульсов все повторяется. Корда же на вход делителя придет 1036-й импульс (а это эквивалентно подаче на вход декадного счетчика 1000-го импульса), бозникнут импульсы на выходах декад D10 и D11 (рис. 3, г). И вновь будут пропущены 4 импульса, а после этого с некоторой задержкой (элемент D12) через выключатели S2.1—S2.4 выходной импульс поступит в двоичный счетчик D3—D6 и установит его в положение, соответствующее, например, числу 10. В результате опять перестанут поступать импульсы на вход декадного счетчика, и он пропустит теперь уже 6 (16—10) импульсов. С приходом 1047-го импульса весь цикл повторится. Таким образом, в рассмотренном случае коэффициент деления устройства равен 1046. С помощью выключателей S1.1—S1.4 его можно изменять ступенями через 0,01. а с помощью выключателей S2.1—S2.4 — через 0,001.
Рис.4.
Принципиальная схема синтезатора показана на рис. 4. Здесь перестраиваемый генератор, настроенный на частоту 20 МГц, выполнен на транзисторе V4. Частота его колебаний повышается до требуемого значения с помощью утроителя частоты на транзисторе V1. Для более надежной работы двоичного (D5—D8) и декадного (D9, D11, D12) счетчиков частота перестраиваемого генератора понижается до 5 МГц делителем частоты на триггерах D2 и D3.
Кварцевый генератор выполнен на инверторах D13.1 и DI3.2. Частота его колебаний — 500 кГц. С помощью декады D4 она уменьшается до 50 кГц. Сигнал этой частоты поступает на один из входов фазового детектора (RS-триггера), собранного на элементах D1.1 и D1.2. На другой его вход подается напряжение такой же частоты с выхода делителя частоты.
Четырехразрядный двоичный счетчик выполнен на JK-триггерах D5—D8. J и К входы использованы с целью исключения накопления задержки от заряда к разряду при делении. Ввод информации производится выключателями S1.1 — S1.4 и S2.1—S2.4 на установочные входы триггеров.
Декадный счетчик содержит три декады: D9, D11 и D12. Элементы Dl, D2 и D8, показанные на структурной схеме (рис. 2), удалось исключить, так как и декады К1ИЕ551, и триггеры К1ТК551 имеют собственные управляющие входы, на которые можно подать напряжение с выхода элемента «4И-НЕ» D10 (на рис. 2 — D7). Исключен и элемент задержки D12 (см. тот же рисунок). С этой целью импульсы счета на декаду D12 (рис. 4) подаются не с предыдущей (D11) декады, а с выхода элемента «4И-НЕ> — D10. Поэтому декада D12 начинает работать после того, как кончит считать двоичный счетчик, запущенный импульсом с выхода второй декады (через контакты кнопок Sl.l—S1.4). RS-триггер на элементах D1.3, D1.4 предотвращает влияние на декаду D12 врезки, возникающей на выходе элемента D10 при переходе со счета сотых на счет тысячных импульсов.
Колебательные контуры генератора и утроителя частоты (а также преселектора и усилителя ВЧ приемника) перестраиваются напряжением, подаваемым соответственно на варикапы V2, V3 и V5, V6 с устройства, выполненного на резисторах R25—R32 и верхних (по схеме) контактах кнопок S1.1—S1.4, S2.1—S2.4.
Работа фазового детектора поясняется эпюрами напряжений, показанными на рис. 5 (а и б — импульсы на входах детектора, в — на его выходе, г — на выходе фильтра R17C13). Из рисунка видно, что выходное напряжение изменяется в зависимости от сдвига фаз между импульсами (случаи I, II и III).
Обойти эту трудность позволяет устройство, выполненное на транзисторе V9 и диодах V7, V8. При разных частотах сигналов на входах фазового детектора (D1.1, D1.2) возникают биения с разностной частотой, причем, в зависимости от того, на каком из входов частота сигнала выше, происходит скачок постоянной составляющей из случая II (рис. 5) в III или наоборот. Знак этого скачка используется как сигнал, указывающий, в какую сторону необходимо перестроить генератор, чтобы наступил режим синхронизации. Происходит это так. Скачок постоянной составляющей дифференцируется цепью R19C15, усиливается транзистором V9 и подается на фиксирующие цепи V7C10, V8C11. В зависимости от полярности импульса, на выходе сумматора RI4R15 создается напряжение, полярность которого такова, что генератор перестраивается в сторону уменьшения разности частот. До входа в режим синхронизации фильтр R17C13 усредняет биения на выходе фазового детектора, и последний не влияет на частоту генератора. В режиме же синхронизации исчезают биения на выходе фильтра R20C14, и генератором управляет только напряжение, снимаемое с фильтра R17C13.
Рис.5.
К числу самодельных деталей синтезатора относятся только катушки L1 и L2. Первая из них — бескаркасная и содержит 5 витков провода ПЭЛ 0,6 (диаметр намотки — 6, шаг — 1,5 мм); вторая намотана на полистироловом каркасе диаметром 11 мм с подстроечным сердечником СЦР-1 из карбонильного железа и содержит 9 витков провода ПЭЛ 0,8. Дроссель L3 индуктивностью 50 мкГ — марки Д-0,1. Для питания микросхем необходим стабилизированный источник постоянного тока напряжением 5 В, рассчитанный на ток не менее 0,25 А.
Настройку синтезатора
начинают с подбора резисторов R25—R32. Указанные на схеме сопротивления получают последовательным или параллельным соединением резисторов одного номинала, заранее подобранных с помощью омметра (различие в сопротивлениях не должно превышать ±1%). Резисторы R25, R26 и R28 составляют из резисторов сопротивлением 10 кОм, a R29, R30 и R32 — из резисторов сопротивлением 100 кОм.
Далее на нижний (по схеме) вывод дросселя L3, предварительно отключенный от резисторов R14, R15 и конденсатора С9, подают напряжение 1,8 В положительной (по отношению к общему проводу) полярности. Подбором конденсаторов С2, С7, резисторов R7, R10 и изменением индуктивности катушек. L1, L2 устанавливают требуемое перекрытие по частоте генератора и утроителя частоты. Одновременно необходимо добиться того, чтобы захват частоты генератора системой ФАПЧ происходил во всем рабочем диапазоне частот (т. е. при нажатии кнопок S1.1—S1.4, S2.1—S2.4 в любых комбинациях). Индикатором захвата может служить электронный вольтметр переменного тока, подключенный к коллектору транзистора V9: при захвате напряжение на коллекторе равно нулю, а в режиме биений (захват не происходит) — примерно 2 В.
Налаживание каскада на транзисторе V9 сводится к установке режима его работы по постоянному току. Резистор R21 подбирают так, чтобы ограничение усиленного транзистором сигнала было симметричным.
В последнюю очередь подбором конденсатора С17 настраивают кварцевый генератор точно на частоту 500 кГц. Ее контролируют цифровым частотомером, подключенным к выходу декады D4.
Несколько слов о выборе промежуточной частоты УКВ ЧМ приемника с описываемым синтезатором в качестве гетеродина. Ее необходимо выбирать так, чтобы она, с одной стороны, была не более разности между частотой наиболее длинноволновой радиостанции диапазона и нижней граничной частотой синтезатора (60 МГц), а с другой —не менее разности между частотой самой коротковолновой радиостанции и его верхней граничной частотой (69 МГц).
Число n (оно равно сумме чисел, соответствующих нажатым кнопкам), которое необходимо набрать для настройки приемника на частоту выбранной радиостанции, определяют по формуле:
n = (fc-fпч)/df-1000 ,
Где fc — частота радиостанции, МГц; fпч — промежуточная частота, МГц; df — интервал частот синтезатора (0,06 МГц).
Синтезаторы частоты используются в радиоприёмной аппаратуре, телевизорах, аппаратуре сотовой и многоканальной связи для получения стабильной во времени частоты, которую можно регулировать с определённым шагом. Другими словами, синтезатор служит для формирования сетки частот. Синтезаторы часто выполняются с применением цифровой техники, то есть необходимая частота задаётся в цифровом виде, управление осуществляется с помощью микроконтроллера. Красноречивый пример удобства использования цифровой настройки вы можете почувствовать, когда включаете в телевизоре режим автосканирования. Синтезатор плавно «пробежит» диапазон, микроконтроллер «запомнит» найденные телеканалы, и пользователю остаётся только нажимать кнопки выбора каналов на дистанционном пульте управления.
Синтезатор частоты предназначен для использования в узлах портативных и стационарных КВ и УКВ радиопередающих и приемных устройствах.
Основные характеристики:
28 Энергонезависимых ячеек памяти частот
Диапазон рабочих частот 135 - 145 МГц
Минимальный шаг частоты перестройки 1 кГц:
Напряжение питания: 8 - 15 В
Ток потребления: 7 - 15 мА
Индикация частоты на ЖК-дисплее
Микропроцессорное управление
Чувствительность 1 мкВ
Амплитуда выходного НЧ сигнала 1 В (линейный выход)
Переключение по каналам памяти
Запись в канал требуемой частоты
Режим сканирования
Установка промежуточной частоты приемника и границ диапазона приема
Приемник представляет собой функционально законченный блок с линейным выходом, предназначенный для подключения к УМНЧ. Собственно сам приемник собран на микросхеме фирмы Motorola MC3362 (MC13135). Для управления работой приемника используется микропроцессор фирмы "Microchip" PIC16F876 и синтезатор частот фирмы "Philips" TSA6060. В качестве индикатора используется широко распространенный ЖКИ фирмы Holtek HT-1611. На индикаторе отображается номер канала, частота, а также режим текущее время.
Принцип действия
Принципиальная схема (блок контроллера) рисунке. На резисторах собран стабилизатор напряжения +1,5В для питания ЖКИ индикатора. На резисторах собрана схема преобразования уровня сигналов подаваемых на ЖКИ. Функцию управления ЖКИ, синтезатора TSA6060 и обработку управляющих сигналов кнопок осуществляет контроллер (однокристальная микроЭВМ) PIC16F876. Дребезг подключенных к нему кнопок устраняется программно. "Подтягивающие" резисторы можно не устанавливать т.к. они имеются в контроллере, но при большом уровне помех и наводок желательно их установить. Цепь RC служит для установки в исходное состояние контроллера при включении питания. RC определяют рабочую частоту контроллера, C можно подобрать для увеличения или уменьшения скорости работы и опроса кнопок.
Через линии порта A0-A2 организованна шина SPI по которой происходит обмен информацией между контроллером PIC16F876 и микросхемой синтезатора TSA6060 для управления ее работой. Кварцевый резонатор ZQ1 подключен к опорному генератору ИС синтезатора и определяет точность исходной частоты синтезатора, более точно настроить его можно при помощи подстроечного конденсатора C. На микросхеме U1 выполнен стабилизатор напряжения +6В для питания синтезатора частоты.
Блок-схема синтезатора частоты приведена на рис. 1.
Принцип действия синтезатора основан на сравнении двух частот: частота опорного генератора через делитель с переменным коэффициентом деления ДПКД R (его частота определяет минимальный шаг перестройки) поступает на фазовый детектор, туда же поступает частота с ГУНа предварительно деленная ДПКД N (делитель ДПКД N предназначен для перестройки по частоте синтезатора). Выходное напряжение сигнала ошибки с ФД фильтруется ФНЧ, который определяет полосу захвата и полосу удержания кольца ФАПЧ. Затем отфильтрованное напряжение поступает на варикапы управляемого генератора и производит его подстройку до совпадения частоты ДПКД R и частоты ДПКД N с учетом коэффициентов деления.
Микросхема, примененная в данном синтезаторе частоты TSA6060предназначена для построения современных цифровых частотных синтезаторов с ФАПЧ для УКВ диапазонов.
СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТЫ TSA6060
Рассмотрим микросхему TSA6060 с интерфейсом I 2 C. Этот синтезатор частоты специально разработан для использования в радиоприёмной аппаратуре.
Основные технические характеристики:
Совмещённый предварительный усилитель сигналов AM и FM диапазонов с высокой входной чувствительностью;
Совмещённый токовый усилитель типа «зарядовый насос» (charge pump) с двумя уровнями выходного тока и регулировкой петлевого усиления системы ФАПЧ (фазовой автоподстройки частоты);
Единый задающий генератор (4МГц) для диапазонов AM и FM;
Быстрая настройка, обеспечиваемая цифровым фазовым детектором;
Настраиваемая сетка частот: 1, 10, 25 кГц;
Напряжение питания 11-15 В
Фирма Philips Semiconductors занимает лидирующее место среди фирм-производителей синтезаторов частоты, микросхем радиопередатчиков, приемников и других элементов, которые имеют прямое или косвенное применение в системах радиосвязи. На базе синтезаторов частоты строятся модули радиоканалов для автомобильной сигнализации, систем сбора и обработки информации с удаленных объектов, систем безопасности и контроля доступа, а также систем радиотелефонии.
Микросхема TSA6060 предназначена для построения цифровых синтезаторов с системой фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), работающих в AM- и FM-диапазонах. Она имеет в своем составе все элементы, необходимые для построения синтезатора частоты с ФАПЧ, за исключением генератора, управляемого напряжением (ГУН) и фильтра низкой частоты (ФНЧ). В состав микросхемы входят: генератор и делитель образцовой частоты, делитель входной частоты с программируемым коэффициентом деления (17 бит), цифровой фазовый детектор, двухуровневый усилитель тока и контроллер обмена информацией с микроконтроллером по протоколу I 2 C. Структурная схема прибора приведена на рис.1. В табл.1 даны номера, обозначения и назначения выводов микросхемы, в табл.2 - ее основные технические характеристики. Микросхема выпускается в корпусах DIP16 и SO16, ее цоколевка приведена на рис.2.
Запись информации в микросхему (ее программирование) осуществляется по двум линиям - SDA и SCL - шины I2C . Для программирования используются один адресный и четыре конфигурационных байта. Адресный байт (байт АВ) содержит адрес устройства и бит AS (табл.3). При совпадении этого бита с логическим уровнем на соответствующем выводе микросхемы обеспечивается запись в нее конфигурационной информации. К одной I2С-шине могут быть подключены два синтезатора, не зависимых друг от друга, а бит AS позволяет выбрать тот синтезатор, который нужно запрограммировать. Адресный байт не программируется, информация в него заносится при производстве заводом-изготовителем, содержимое бита AS определяется потенциалом на выводе 12 микросхемы.
При необходимости обновления только части информации (например, DBO+DB1) TSA6060 может быть запрограммирована частично. В любом случае передача должна быть закончена "стоповым условием". На рис.3 показана последовательность передачи информации от микроконтроллера в синтезатор частоты.
страница 3Вариант блока управления УКВ приемника с синтезатором частоты на микросхеме LM7001
http://www.radioradar.net/radiofan/antenns/version_control_unit_vhf_receiver_frequency_synthesizer_lm7001.htmlОписания УКВ ЧМ радиоприемников с синтезаторами частоты и светодиодными или ЖК индикаторами опубликованы в "Радио" . Блок управления этими радиоприемниками можно упростить и повысить его экономичность, если для индикации частоты применить стрелочный измерительный прибор, а из органов управления использовать только механический энкодер. Этого набора компонентов достаточно, чтобы обеспечить перестройку по частоте во всем диапазоне, а на индикаторе по пропорциональному отклонению стрелки оценить частоту. Практика показала, что такой способ управления и индикации довольно привлекателен и удобен.
Схема блока управления показана на рис. 1. Его основа - микроконтроллер DD1. Перестройку по частоте осуществляют механическим инкрементирую-щим энкодером S1. Информация о последней настройке сохраняется в энергонезависимой памяти микроконтроллера при выключении питания и автоматически загружается при последующем включении. Индикатором частоты настройки служит микроамперметр РА1. Шкала индикатора линейна, что облегчает ее градуировку и позволяет получить высокую точность настройки.
Все детали, кроме микроамперметра, устанавливают на печатной плате (рис. 2) из односторонне фольгиро-ванного стеклотекстолита толщиной 1,5...2 мм. Энкодер монтируют со стороны печатных проводников. Внешний вид смонтированной платы показан на рис. 3.
Применены постоянные резисторы МЛТ, С2-23, подстроечный многооборотный - 3296W или его отечественный аналог СП5-2В6. Оксидный конденсатор - импортный. Микроконтроллер PIC12F629 заменим на микроконтроллер PIC12F675, причем для каждого из них имеются коды "прошивки". Энкодер РЕС12 можно заменить на РЕС16 или ЕС11 с соблюдением правильности включения по цоколевке. Номиналы сопротивлений и конденсаторов могут отличаться от указанных в пределах ±20 %. В устройстве может быть применен стрелочный индикатор с током полного отклонения от 100 мкА до 10 мА. Номинал резистора МЛТ, С2-23, подстроечный многооборотный - 3296W или его отечественный аналог СП5-2В6. Оксидный конденсатор - импортный. Микроконтроллер PIC12F629 заменим на микроконтроллер PIC12F675, причем для каждого из них имеются коды "прошивки". Энкодер РЕС12 можно заменить на РЕС16 или ЕС11 с соблюдением правильности включения по цоколевке. Номиналы сопротивлений и конденсаторов могут отличаться от указанных в пределах ±20 %. В устройстве может быть применен стрелочный индикатор с током полного отклонения от 100 мкА до 10 мА. Номинал резистора
R2 указан для микроамперметра с током полного отклонения 100 мкА, поэтому при применении индикаторов с большим максимальным током сопротивление этого резистора необходимо пропорционально уменьшить.
Диапазон перестройки приемника, заложенный в исходном тексте программы микроконтроллера, составляет 87... 108 МГц. Однако его границы можно изменить путем замены значений констант в энергонезависимой памяти микроконтроллера при записи программы в его память. Это позволяет адаптировать блок управления под конкретный приемник и диапазон его рабочих частот. Например, если в вашем регионе радиовещание осуществляется в диапазоне 100... 105 МГц, то можно установить этот частотный интервал Но для любого диапазона выходной сигнал микроконтроллера отклоняет стрелку микроамперметра от 0 до максимального деления шкалы. Таким образом, при изменении диапазона перестройки будет изменяться и цена деления шкалы.
Настройка устройства сводится к установке резистором R2 стрелки на максимальное деление шкалы. Предварительно необходимо сделать не менее двадцати оборотов эн кодера по часовой стрелке для гарантированного достижения максимального значения частоты настройки.
Далее рассмотрим методику установки границ диапазона, в котором будет работать приемник. Для этого в программе на ПК, например WinPic800, открывают файл "прошивки". Затем открывают вкладку EEPROM. По адресам с 0x2102 по 0x2105 находятся значения констант кодов верхней и нижней частот диапазона рабочих частот (рис. 4).
Значения частот представлены в шестнадцатеричном формате. Например, верхней частоте соответствует число 2А 30 (или 10800 в десятичном счислении), а нижней - 21 FC (или 8700 в десятичном). Для диапазона перестройки 95... 105 МГц необходимо ввести значения 29 04 и 25 1С соответственно.
Литература:
1. Носов Т. Бытовой УКВ приемник с цифровым управлением. - Радио, 2010, № 6, с. 16-18.
2. Носов Т. УКВ радиоприемник из тюнера
автомагнитолы. - Радио, 2010, № 9, с. 20-22.
|
Тимофей Носов УКВ радиоприемник из тюнера автомагнитолыhttp://www.labkit.ru/html/radio_shm?id=273Предлагаемый приемник обеспечивает прием сигналов УКВ ЧМ радиостанций в диапазоне 75...108 МГц с системой стереовещания пилот-тон. Шаг перестройки составляет 0,05 МГц, напряжение питания 10-12 В, потребляемый ток – 75 мА. Приемник имеет линейный выход, к которому подключают вход стереофонического УЗЧ.Основой приемника является промышленный тюнер из морально устаревшей или неисправной автомагнитолы. Тюнер представляет собой законченное устройство, включающее в свой состав узлы радиочастотной части AM и FM диапазона, стерео декодер, шумоподавитель и прочие узлы. Для начала определим, какой тюнер может работать в конструкции. При всей кажущейся сложности, это просто выяснить. В идеале можно попытаться найти в Интернете схему автомагнитолы. Однако, гораздо проще рассмотреть маркировку на плате тюнера или на плате автомагнитолы в местах пайки разъема (соединительной "гребёнки"). Ниже в таблице приводим известные нам варианты обозначений электрических линий тюнера, которые будут задействованы:
Первые шесть пунктов представляют принципиальную значимость для возможности использования тюнера в конструкции. Пункты 7 и 8 могут носить опциональный характер и в некоторых тюнерах могут быть не реализованы. Наличие в маркировке обозначений VT (иногда TV) – признак подходящего тюнера. Прежде чем использовать тюнер в конструкции, его следует проверить на работоспособность. Для этого его достаточно включить по приведенной схеме.
Переменный резистор может быть номиналом от 10 КОм до 100 КОм. В качестве антенны использован отрезок провода длиной около 40 см. Конденсаторы электролитические. Головные телефоны – обычные наушники-вкладыши от плеера. С минусом питания следует соединить все линии, обозначенные как GND. С плюсом питания соединить все линии, обозначенные как VCC (линию AM VCC, если таковая имеется, не подключать). Напряжение питания должно быть в диапазоне 7-9 вольт. Регулировкой переменного резистора осуществляется настройка на станции. Даже в таком простом включении можно настроиться на радиостанции и прослушать эфир. Если это произошло, можно приступать к дальнейшей сборке радиоприемника. Вероятно, что не все смогут приобрести или достать промышленный тюнер из автомагнитолы. Конструкция приемника этим не ограничивается. Вполне допустимо использовать самодельный тюнер . Помимо модуля тюнера схема радиоприемника состоит из синтезатора частоты, объединенного с модулем тюнера в общий блок, микроконтроллера, знакосинтезирующего индикатора, кнопок и энкодера для настройки и управления. Схемы с использованием синтезатора частоты с микроконтроллерным управлением неоднократно рассматривались на нашем сайте. Однако, мы реализовали более удобный способ управления, настройки и индикации. Конструктивно радиоприёмник состоит из двух блоков – блока управления и блока тюнера. Основой блока управления является микроконтроллер DD1 PIC16F84A фирмы Microchip .
Без изменения схемы и печатной платы можно использовать PIC16F628A (для каждого микроконтроллера соответствующая прошивка). В случае использования PIC16F628A кварц на 4 МГц можно не монтировать на плате управления (повторяю другими словами - кварц для тактирования PIC16F628A не нужен ). В схеме можно применить любой знакосинтезирующий индикатор 16*2 (2 строки по 16 знакомест) на контроллере HD44780, KS0066 и аналогичных. В авторском варианте использован индикатор типа HY-1602B4 (его полный аналог ABC016002G). В качестве управляющего элемента использован инкрементирующий энкодер типа PEC16 . Его можно заменить энкодерами PEC12, EC11, Delta с соблюдением правильности включения по цоколевке. Также в продаже можно встретить и иные именования энкодеров c идентичным принципом работы. Полярные конденсаторы электролитические, остальные – керамические. Подстроечный резистор R1 любой малогабаритный, например, типа СП3-38А. Микросхемный стабилизатор 7805 может быть заменен на КР142ЕН5А (или аналогичный с напряжением стабилизации 5В и током не менее 500 мА). Номиналы сопротивлений и конденсаторов в блоке управления могут отличаться от указанных в пределах +/–20%. Возможно использование любых нормально разомкнутых кнопок подходящих габаритов, например, тактовые кнопки TS-A6PG-130. В блоке тюнера используется микросхема синтезатора частоты LM7001J фирмы Sanyo. Принципиальная схема блока тюнера показана на рисунке ниже То же http://radioelectronika.ru/?mod=cxemi&sub_mod=full_cxema&id=571 Полным аналогом ЖК индикатора типа HY-1602B4 является ABC016002G, но можно применить аналогичные ЖК индикаторы 2x16 (2 строки по 16 знакомест) на основе контроллеров HD44780 или KS0066, но следует учитывать, что они могут иметь другую цоколевку.
В цепях питания блока тюнера использован микросхемный регулятор-стабилизатор LM317 (отечественный аналог К142ЕН12А). Напряжение на выходе стабилизатора DA1 устанавливается подбором R2. При указанных номиналах R1,R2 напряжение на выходе DA1 составляет 7,6 В. В блоке тюнера полярные конденсаторы электролитические, остальные – керамические. Допускается использовать транзисторы VT1,VT2 типа КТ3102 с любым буквенным индексом. В качестве усилителя мощности можно применить активные компьютерные колонки или другой подходящий усилитель. Все детали монтируют на печатных платах блока тюнера и блока управления. Их изготавливают из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5…2 мм любым доступным способом, например, с помощью ЛУТ . Сначала монтируют проволочные перемычки, а затем остальные элементы. В авторском варианте использован тюнер MITSUMI FAE377 . Внешний вид смонтированных плат
Платы устанавливают в подходящий корпус. Для антенны и индикатора делают соответствующие отверстия в корпусе, а для подключения к усилителю ЗЧ следует применить экранированный провод. Программно в радиоприемнике реализовано 20 каналов, каждый из которых можно выбрать и при желании настроить. Кнопками "Канал –" и "Канал +" выбирается соответствующий канал. Кнопками "Частота –" и "Частота +" перестраивается частота в выбранном канале. В процессе работы в верхней строке индикатора отображается выбранный канал и текущая частота. В нижней строке выводится импровизированный стрелочный указатель, который пропорционально перемещается по всей ширине диапазона.
Все настройки автоматически сохраняются. При подаче питания включается канал, который работал перед выключением. Энкодер дублирует работу кнопок "Частота –" и "Частота +". Использование энкодера облегчает настройку выбранного канала. Желающие могут посимулировать проект в Протеусе.
Файлы: Печатные платы Прошивка под PIC16F84A - это базовая версия прошивки под "пенсионерский" микроконтроллер (долго у меня лежал этот микроконтроллер с частью убитых ножек и ждал амнистии в этом проекте), сделано под типовой диапазон 88-108 МГц, с ПЧ в плюсе и кварц 7200 МГц в связке с синтезатором LM7001J. Под нетипичные кварцы, отличающиеся от 7200 МГц, свободной программной памяти в PIC16F84A для пересчета нет и не ожидается. Версия прошивки для ПЧ в минус по запросу здесь . Далее все прошивки под расширенный диапазон 65-73...88-108 МГц , где "пустой" участок 73-88 МГц вырезан. Представленны прошивки адаптированные под популярно-распространенную частоту 4МГц для кварца у синтезатора LM7001J и разную коррекцию ПЧ. Генеральный тестировщик прошивок Ханжов Александр [email protected] за что ему отдельное merci Прошивка под PIC16F628A (+ПЧ и кварц 7200 у синтезатора LM7001J) Прошивка под PIC16F628A (-ПЧ и кварц 7200 у синтезатора LM7001J) Прошивка под PIC16F628A (+ПЧ и кварц 4000 у синтезатора LM7001J) Прошивка под PIC16F628A (-ПЧ и кварц 4000 у синтезатора LM7001J) Проект Протеуса Документация на компоненты Полезные ссылки:
|
Тимофей Носов
Бытовой УКВ приемник с цифровым управлением
Предлагаемый приемник УКВ ЧМ представляет собой функционально законченную конструкцию с линейным выходом, подключаемую к усилителю мощности НЧ. Предназначен для приема сигналов стереовещания с системой «пилот-тон» в диапазоне 88...108 МГц. Шаг перестройки приемника 0,05 МГц. Напряжение питания – 9 В. Ток потребления – 90 мА. Реальная чувствительность – не хуже 3 мкВ.В конструкции приемника реализовано несколько идей.
Во-первых , приемник имеет лёгкую настройку, с которой разберется любая домохозяйка. Имеется 6 кнопок для выбора канала и 2 кнопки для настройки выбранного канала (увеличение и уменьшение частоты). Также есть альтернативный вариант с использованием энкодера для тех, кто предпочитает «покрутить» настройку.
Во-вторых , используется минимальная и достаточная индикация на доступном четырехразрядном семисегентном индикаторе с общим анодом. В-третьих, при кажущейся сложности, этот приемник схемотехнически прост в сборке и настройке, а также дешев по составу электронных компонентов.
Приемник состоит из двух блоков: блока управления и блока тюнера. Конструктивно эти блоки собраны на двух платах. Принципиальная схема блока управления показана ниже.
Основой блока управления является микроконтроллер PIC16F628A фирмы Microchip. Для увеличения числа цифровых линий используется расширение, реализованное на сдвиговом регистре с защелкой 74HC595 , который выпускается многими производителями.
Для индикации используется светодиодный четырехразрядный семисегментный индикатор с общим анодом типа LTC-5623 фирмы Liteon. Аналогичные по цоколевке индикаторы выпускаются и другими фирмами, например, индикатор RL-F5620. Если вы не найдете подходящий индикатор, то его аналог можно собрать на любых одноразрядных семисегментных индикаторах с общим анодом, объединив одноименные линии сегментов (для этого потребуется изменить рисунок печатной платы).
Микроконтроллер последовательно записывает байты в сдвиговый регистр: на линии DS устанавливает очередной бит необходимого логического уровня (0 или 1), затем задним фронтом сигнала (переход из 1 в 0) на линии CH_CP задвигает этот бит в регистр и, наконец, задним фронтом на линии ST_CP инициирует появление на выходах регистра записанных последних восьми бит. Принцип работы сдвигового регистра 74HC595 более подробно описан здесь .
Программно-аппаратно реализована так называемая динамическая индикация – особый способ работы, когда сегменты в изображениях символов зажигаются поочередно на определенные интервалы времени. Для индикации дробной части шага перестройки 0,05 МГц используется децимальная точка в четвертом разряде, под включением которой понимается этот «хвостик». С целью увеличения нагрузочной способности микроконтроллера использованы ключи на транзисторах КТ3107 (с любым буквенным индексом).
К линиям сегментов подключены кнопки. Опрос кнопок происходит одновременно с динамической индикацией, что приводит к моментальной оценке состояний «нажато» или «отпущено». Для предотвращения шунтирования кнопками сегментов индикатора последовательно включен резистор R6, в итоге ток течет по цепи с меньшим сопротивлением.
Использован инкрементирующий энкодер типа PEC12. Его можно заменить подходящим по цоколёвке энкодером из серии EC11. Также в продаже можно встретить и иные именования энкодеров, которые идентичны по цоколевке с PEC12.
Номиналы сопротивлений и конденсаторов в блоке управления могут отличаться от указанных в пределах +/–20%. Возможно использование любых нормально разомкнутых кнопок подходящих габаритов, например, тактовые кнопки TS-A6PG-130. Микросхемный стабилизатор 7805 заменим на КР142ЕН5А.
Тюнер содержит минимум радиодеталей и не содержит редких или дорогих элементов. К особенностям схемотехники можно отнести требование минимизации размеров выводов компонентов и проводников. Блок тюнера собран на микросхеме однокристального приемника TEA5711 фирмы Philips и микросхеме синтезатора частоты LM7001J фирмы Sanyo. Принципиальная схема блока тюнера показана на рис. 2.
Микросхема TEA5711 представляет собой однокристальный супергетеродинный стереофонический УКВ радиоприемник. Сигнал с гетеродина приемника TEA5711 (вывод 23) через разделительный конденсатор С23 подается на вход фазового детектора синтезатора частоты LM7001J (вывод 11). LM7001J на выходе частотного детектора (вывод 14) формирует сигнал, который подается на инвертирующий ФНЧ, собранный на транзисторах КТ3102 (с любым буквенным индексом), и затем подается на вход управления генераторов управляемых напряжением. Микросхемы TEA5711 и LM7001 желательно установить на панели для избежания перегрева во время монтажа.
Катушки индуктивности бескаркасные без сердечников. Наматываются плотно виток к витку: L1 – 7 витков на оправке 4мм, L2 – 10 витков на оправке 3мм, L3 – 12 витков на оправке 3мм. Все катушки наматываются проводом ПЭЛ-0,5.
Светодиод HL1 любого типа, например, АЛ307. Полярные конденсаторы электролитические, остальные – керамические. Подстроечный резистор R4 любой малогабаритный, например, типа СП3-38А.
Керамические радиочастотные фильтры ZQ1, ZQ2 и резонатор ZQ3 на частоту 10,7 МГц. Кварц ZQ4 в цепи образцового генератора LM7001 – 4 МГц (программно сделан пересчет на более распространенный кварц, т.к. в оригинале используется дефицитный кварц на 7,2 МГц).
Сборка, наладка, порядок работы.
Печатные платы изготавливаются любым доступным способом, например, способом ЛУТ . Впаиваются перемычки, низкопрофильные компоненты, затем крупногабаритные элементы. Платы отмывают подходящем растворителем и проверяются на просвет на предмет волосковых коротких замыканий и непропаев. Прошитый микроконтроллер устанавливаем в панель на плату управления, внимательно проверяя правильное положение ключа.
Плату управления временно отключаем от платы тюнера. Подаем питание на плату управления и смотрим реакцию индикатора на нажатия кнопок и вращение энкодера. Настройки в каналах, а также последний выбранный канал должны сохраняться после повторных включений.
Соединяем платы управления и тюнера. На линии выхода стереосигнала тюнера подключаем наушники, либо усилитель (например, компьютерные активныее колонки). Подключаем к антенному входу тюнера отрезок провода 30-40 см. Подаем питание от стабилизированного источника. Настраиваемся на крайнюю станцию в верхней части диапазона, раздвигая витки L2. Затем настраиваем режим стереоприема подстроечным резистором R4. Находим такое положение R4, при котором все станции принимаются в режиме стерео. В режиме стерео светится светодиод HL1. На этом настройку можно считать законченной.
Фотографии и монтажные рисунки.
