Двухдиапазонный УКВ стереотюнер I2C

 

Идея этого попера зародилась, когда из печати уже вышла книга [14]. Нужно сразу отмстить, что в приведенной книге автор опубли­ковал две конструкции стереофонических УКВ-ЧМ тюнера, рассчи­танных на работу в западном 88... 108 МГц диапазоне частот. Появле­ние на отечественном рынке микросхемы КР174ХА51 (двухдиапа­зонный стереофонический декодер) стало толчком к раздумьям относительно возможности создания несложного двухдиапазонного приемника, оснащенного синтезатором частоты и электронным зна- косинтезпрующим индикатором. Как оказалось, создать такой тюнер можно на основе микросхем ТЕА5710 и TSA6057. Чтобы не вдавать­ся в подробный рассказ о принципах стереовещания на УКВ, об ис­пользовании микросхем радиоприемников, синтезаторов частот, микроконтроллеров, автор рекомендует ознакомиться с книгой [14] или в крайнем случае разыскать документацию [44, 45].

Основные параметры микросхемы ТЕА5710 приводятся в табл. 5.1 (измерение проведено при условии f = 100 МГц, Af = = 22,5 кГц, f_m=l кГц, V_p = 3B).

Микросхема выпускается в корпусе SDIP24 (SOT234-1) с шагом выводов 1,75 мм, что допускает ее установку на печатную плату в от­верстия.

Таблица 5.1

Параметр технических условий	Символ	Мин.	Норма	Макс. 12	Ед. изм. В
Напряжение питания	Vp	2,0	-
Ток потребления в режиме ЧМ	'Р	7,3	9,0	11,2	мА
Рабочая температура	^amb	-15	-	+60	•с
Реальная чувствительность	V,n3	1,0	2,0	3,8	мкВ
Общие гармонические искажения	THD	-	0,8	2,0	%
Входная емкость	С,	-	3	-	пФ
Ток индикатора точной настройки в положе- j нии «настроено»	'ind	2	3,5	6	мА
Ток индикатора точной настройки в положе­нии «не настроено»	'indoff	-	0	10	мкА

Главная проблема, связанная с созданием двухдиапазонного тю­нера, кроется в недостаточном коэффициенте перекрытия диапазона элементами настройки (варикапами). Проще говоря, не хватает диа­пазона изменения их емкости для перестройки частоты от 63 до 108 МГц. Решая задачу электронного переключения диапазонов, ав­тор опробовал варианты переключения диапазонов как индуктивных элементов резонансных контуров, так и емкостных. Оба способа ока­зались работоспособными и имеющими право на существование. Од­нако вариант с переключением емкостных элементов несколько бо­лее прост по практической реализации, поэтому автор на нем и оста­новился.

Способ переключения показан на рис. 5.1. Как видно из рисунка, в контур на основе не перестраиваемой индуктивности L включены две независимые параллельные ветки емкостей, образованных С1 и VD1, а также С2 и VD2. Причем ветка С2—VD2 управляется напря­жением настройки U_Hacip плавно, а ветка CI—VD1 имеет только два значения емкости: минимальное и максимальное. Переключение осу­ществляется транзистором VT1 при помощи напряжения U_ncp, кото­рое может формировать либо микроконтроллер, либо другой источ­ник (в авторском варианте это сигнал с вывода 8 микросхемы TSA6057). С помощью приведенной схемы коэффициент перекрытия варикапов как бы возрастает в 2 раза.

Полная схема стереофонического тюнера приведена на рис. 5.2. Рассмотрим ее подробнее. На микросхеме D1 собрана радиоприем­ная часть, содержащая в своем составе перестраиваемый усилитель радиочастоты (УРЧ), усиливающий сигнал с антенны WA1, гетеро­дин и усилитель промежуточной частоты с дискриминатором CDA Z3. Контуры перестраиваются варикапами VD1...VD8, причем вари­капы VD1, VD2, VD7, VD8 используются для переключения диапа­зонов, а варикапы VD3...VD6 — для плавной перестройки по диапа­зону. Индикатор точной настройки HL1 позволяет контролировать не только положение органов настройки, но и уровень входного ВЧ сигнала. Транзистор VT1 — истоковый повторитель, буферирующий сигнал гетеродина. Важно отметить, что в данном приемнике частота гетеродина выше частоты принимаемого сигнала на 10,7 МГц.

Микросхема D2 — стереофонический декодер, предназначенный для работы как в системе с пилот-тоном, так и в системе с полярной модуляцией. Резистор R20 осуществляет настройку частоты внут­реннего ГУН. Элементы R13, R14, R15, R16, СЗЗ, С34 предназначе­ны для коррекции предыскажений при декодировании сигналов с по­лярной модуляцией. В авторской схеме эти элементы взяты из имев­шихся в наличии со следующими допусками: резисторы с допуском ±0,25% (типа С2-29), конденсаторы — с допуском ±0,5% (типа К71-7). Вообще необходимую постоянную времени коррекции мож-

но получить и при других значениях номиналов элементов. Важно лишь выдержать следующее соотношение:

тцч = (R13 + R14 + R15 + R16)- (СЗЗ + С34) =1,0186 мс ±1 %.

Суммарное сопротивление (R13 + R14 + R15 + R16) должно на­ходиться в диапазоне 20...50 кОм. Обращаю внимание читателя на то, что отклонение постоянной времени от указанной величины бо­лее чем на 2% ведет к ухудшению разделения стереоканалов.

Индикатор точной настройки HL2 управляется ключом на бипо­лярном транзисторе VT3. Цепи R17, С35 и R22, С37 — цепи демпфа- зиса (коррекции предыскажений).

Микросхема D3 —- синтезатор частоты. На его вход поступают колебания частоты гетеродина (вывод 5), а выходным сигналом явля­ется напряжение настройки для варикапов (вывод 13). Особенностью включения микросхемы является использование вывода 8 (BS) для переключения диапазонов. Сигнал с этого вывода управляет ключом иа транзисторе VT2.

Микросхема D4 — микроконтроллер, осуществляющий управле­ние синтезатором частоты и жидкокристаллическим индикатором D6. Особенностей этот узел не имеет. Сдвиговый регистр D5 исполь­зуется как вспомогательный для обеспечения работы индикатора D6 [14].

Несколько слов о питании узлов тюнера. Схема питания построе­на на элементах D7, D8, D9, причем стабилизатор D7 обеспечивает напряжение настройки (+12 В), стабилизатор D8 питает аналоговую часть, а стабилизатор D9 — цифровую. Каждая микросхема снабже­на местным блокировочным конденсатором. Такая схема позволяет исключить наводки от работы цифровой части на малосигнальные аналоговые каскады.

На рис. 5.3 приведена печатная плата стереотюнера, на рис. 5.4 — сборочный чертеж. Плата изг отовлена из одностороннего фольгиро- ванного стеклотекстолита. Пунктиром обозначены границы проводя­щего экрана. Его нужно изготовить из тонкой жести, меди, латуни. Экран дополнительно защищает радиоприемную часть от электро­магнитных наводок.

В конструкции тюнера можно применить любые малогабаритные элементы, например конденсаторы К10-17, КМ-5, КД-2, К50-35,

К50-68; резисторы С2-29, С2-33, MJIT. Катушки L1 и L2 намотаны виток к витку на гладких каркасах диаметром 5 мм. Количество вит­ков: L1 — 4 витка, L2 - - 3 витка. Провод ПЭВ-2, ПЭТВ или анало­гичный диаметром 0,3...0,45 мм. Катушки имеют латунные подстро- ечники длиной 5...6 мм с резьбой М4.

При сборке рекомендуется сначала установить только микросхе­мы D7, D8, D9. Включив питание, проверить наличие напряжения +12 В на плюсовом выводе конденсатора СП, +5 В на тех же выво­дах конденсаторов С15 и С2. После этого установить микросхему D1, подключить внешний УНЧ к выводу 13 микросхемы, а также ан­тенну. Припаять временный переменный резистор сопротивлением 10...22 кОм, подключив его между напряжением +12 В и общим про­водом, а вывод движка — к верхнему (по схеме) выводу конденсато­ра С8. Базу транзистора VT2 подключить перемычкой к общему про­воду. После включения питания установить на движке переменного резистора напряжение 1,2...2,1 В (относительно общего провода). Вращением подстроечников в катушках L1 и L2 добиться приема са­мой «нижней» станции в FM диапазоне (в Петербурге это частота 88,00 МГц). Уровень сигнала контролировать по светодиоду HL1, добившись его максимального свечения. Можно также подключить параллельно светодиоду мультимегр, включенный на измерение на­пряжения, и добиться максимальных показаний. Благодаря примене­нию готовых фильтров Z1...Z3 настраивать тракт ПЧ и частотный де­тектор не нужно.

После проведенных операций можно перестроиться по диапазону вращением резистора и проверить прием самой «верхней» станции диапазона FM (в Петербурге — 108,00 МГц). Сняв перемычку между базой транзистора VT2 и общим проводом, проверить перестройку по отечественному ЧМ диапазону. Отечественный диапазон имеет меньшую протяженность, чем диапазон FM, следовательно, он с за­пасом укладывается в отведенные границы перестройки.

Восстановить перемычку у транзистора VT2 и смонтировать микросхему D2. Настроиться на станцию в диапазоне FM и враще­нием резистора R20 зажечь светодиод HL2. Звучание должно стать стереофоническим. Теперь можно снять перемычки с транзистора VT2 и настроиться на станцию в диапазоне ЧМ. Звучание (если, ко­нечно, станция вещает в стереорежиме) должно быть сгереофониче-

ским, светодиод HL2 должен сигнализировать об этом. Настройка аналоговой части закончена. Временный переменный резистор мож­но отпаять.

Устанавливаем микросхемы D4, D5 и индикатор D6. Естествен­но, микроконтроллер должен быть к этому моменту «прошит» про­граммой. Его желательно установить на «панельку». Имена файлов Termo_0801 .sav — для 8-символьного индикатора, termo_1601 .sav — для 16-символьного индикатора.

После включения питания на индикаторе должно появиться зна­чение частоты, установленное в первой ячейке ЭСППЗУ. Кнопками S1 («запись»), S2 («плавно/фиксир.»), S3 («-») и S4 («+») можно пе­ремещаться по диапазону, переходить из режима плавной настройки в фиксированный режим и обратно, записывать в ЭСППЗУ фиксиро­ванные настройки (30 позиций). Занесение в память плавных настро­ек необходимо осуществлять по следующей схеме: вначале происхо­дит настройка на желаемую частоту приема в режиме плавной на­стройки (номер плавной настройки между символами «>» и «<» не индицируется), затем устанавливается номер плавной настройки в режиме «фиксированные» и нажимается кнопка «запись». После от­пускания кнопки «запись» настройка обновляется, а ее значение со­храняется в энергонезависимой памяти МК. При переходе с диапазо­на на диапазон в левой части индикатора будет появляться значок «ЧМ» или «FM».

В самом конце нужно впаять микросхему D3 и убедиться, что тю­нер перестраивается по диапазону кнопками S3 и S4. Установите плату в подходящий корпус, закрепляйте органы управления и инди­кации. Тюнер готов к эксплуатации.

Литература:
Б. Ю. Семенов, «ШИНА I2С В РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЯХ» ,Москва СОЛОН-Р 2002

Предлагаю ознакомиться с аналогичными статьями: