Стерео приемник своими руками
В последние годы широкое распространение получило высококачественное стереофоническое вещание в УКВ диапазоне. Тем не менее, сегодня все еще крайне сложно найти схему приемника, пригодную для повторения в домашней радиолюбительской лаборатории. Цель этойкниги заключается в желании автора помочь радиолюбителю освоить стереофонический УКВ радиоприем, сконструировать приемник для дома, работы, садового участка. Но что самое главное' создать современный УКВ радиоприемник с цифровой настройкой и управлениемна базе несложного отечественного однокристального программируемого микроконтроллера. Книга будет полезна радиолюбителям, специалистам-ремонтникам, студентам вузов, обучающимся по специальности ''конструирование радиоэлектронной аппаратуры'', и всем интересующимся вопросами радиоприемной техники.
Приветствую! В этом обзоре хочу рассказать про миниатюрный модуль приемника, работающий в диапазоне УКВ (FM) на частоте от 64 до 108 МГц. На одном из профильных ресурсов интернета попалась картинка этого модуля, мне стало любопытно изучить его и протестировать.
Вид сверху.
Вид снизу.
Для масштаба рядом с монетой.
Сам модуль построен на микросхеме AR1310. Точного даташита на неё найти не смог, по всей видимости произведена в Китае и её точное функциональное устройство не известно. В интернете попадаются лишь схемы включения. Поиск через гугл выдает информацию: " Это высокоинтегрированный, однокристальный, стерео FM радиоприемник. AR1310 поддерживает частотный диапазон FM 64-108 МГц, чип включает в себя все функции FM радио: малошумящий усилитель, смеситель, генератор и стабилизатор с низким падением. Требует минимум внешних компонентов. Имеет хорошее качество аудиосигнала и отличное качество приема. AR1310 не требует управляющих микроконтроллеров и никакого дополнительного программного обеспечения, кроме 5 кнопок. Рабочее напряжение 2.2 В до 3.6 В. потребление 15 мА, в спящем режиме 16 uA ".
Описание и технические характеристики AR1310
— Прием частот FM диапазон 64 -108 МГц
— Низкое энергопотребление 15 мА, в спящем режиме 16 uA
— Поддержка четырех диапазонов настройки
— Использование недорогого кварцевого резонатора 32.768KHz.
— Встроенная двусторонняя функция автоматического поиска
— Поддержка электронного регулятора громкости
— Поддержка стерео или моно режима (при замыкании 4 и 5 контакта отключается стерео режим)
— Встроенный усилитель для наушников 32 Ом класса AB
— Не требует управляющих микроконтроллеров
— Рабочее напряжение 2.2 В до 3.6 В
— В корпусе SOP16
Распиновка и габаритные размеры модуля.
Распиновка микросхемы AR1310.
Схема включения, взятая из интернета.
Так я составил схему подключения модуля.
Как видно, принцип проще некуда. Вам понадобится: 5 тактовых кнопок, разъем для наушников и два резистора по 100К. Конденсатор С1 можно поставить 100 нФ, можно 10 мкФ, а можно вообще не ставить. Емкости C2 и С3 от 10 до 470 мкФ. В качестве антенны — кусок провода (я взял МГТФ длиной 10 см, т.к. передающая вышка у меня в соседнем дворе). В идеальном случае можно рассчитать длину провода, например на 100 МГц, взяв четверть волны или одну восьмую. Для одной восьмой это будет 37 см.
По схеме хочу сделать замечание. AR1310 может работать в разных диапазонах (видимо, для более быстрого поиска станций). Выбирается это комбинацией 14 и 15 ножки микросхемы, подключая их к земле или питанию. В нашем случае обе ножки сидят на VCC.
При подключении нагрузки в 32 Ома, ток составил 65,2 мА, при нагрузке в 17,5 Ома — 97,3 мА.
P.S.
По рекомендации камрада Ksiman установил конденсаторы по 10 мкФ на выходе.
Измерил ток потребления (при напряжении 3,3 В), как видим, результат очевиден. При нагрузке 32 Ом — 17,6 мА, при 17,5 Ом — 18,6 мА. Вот это совсем другое дело. Ток немного менялся в зависимости от уровня громкости (в пределах 2 — 3 мА). Схему в обзоре подправил.
В данной рубрике будут представлены схемы, печатные платы, описание работы радиоприемников, передающих устройств, примочки для связи.
Простейший FM приемник
Простейший УКВ (FM) приемник Большинство радиостанций вещает в FM и УКВ диапазоне, для их прослушивания можно собрать простой радиоприемник, всего на одном транзисторе. Работа данного приемника основана на сверхгетеративном детекторе, такой УКВ радиоприемник обладает хорошей чувствительностью, но низкой избирательностью то есть , плохой помехозащищенностью. принцип работы Сверхгенеративного УКВ приемника В УКВ или FM в диапазоне …
Простой радио микрофон
Многие радиолюбители собирают радиостанцию для связи с единомышленниками, но для новичка это очень сложно. Для развития в этом направлении (повышение скилла) предлагаю собрать простой радио микрофон (жучок) с минимальным набором радио компонентов, без катушек и очень простой наладкой устройства. Основан он на микросхеме К155ЛА3. Данная микросхема рассчитана на рабочий диапазон 10-15 мГц, но как показала …
Простейший детекторный радиоприемник
Радио было изобретено 7 мая 1895г. , в этот день на заседании Русского физико-химического общества А.С. Попов выступил с демонстрацией средства для сигнализации с помощью электромагнитных волн. А уже 24 марта 1896г. он продемонстировал первый телеграфный аппарат. Детекторный радио приемник самый простой в изготовлении, его можно собрать буквально за несколько минут. Электропитание данному устройству не …
Двухдиапазонный УКВ приемник
Данный двухдиапазонный УКВ радиоприемник рассчитан на прием радиостанций в диапазоне 64…74 мГц и 88…108 мГц. Достоинства данной схемы. Простота в изготовлении за счет использования малого количества деталей, а следовательно малые размеры; Питание приемника от 3 до 6 В, при токе потребления 20 мА; Микросхема на которой построен приемник имеет в себе усилитель высокой частоты, гетеродин, …
Анти жучок своими руками
Здравствуйте друзья! Данное устройство предназначено для совместной работы с охранной системой и предназначено для выявления скрытой радио передачи устройств работающих в пакетном режиме. Чувствительность и скорость работы СВЧ датчика оказалась очень высока, что позволяет обнаруживать одномиллисекундный тайм слот сотовых телефонов. Для питания данного устройства рекомендуется использовать литиевые батарей типа DL223A и DL245. Потребление устройства …
Стерео передатчик УКВ-ЧМ (FM) своими руками
Здравствуйте друзья. С помощью данного передатчика можно легко передать стерео сигнал со смартфона на автомагнитолу с FM приемником. Данный стерео передатчик очень прост в изготовлении, он построен на одной специализированной микросхеме BA1404. В эту микросхему уже включен стерео усилитель звуковой частоты, мультиплексор, генератор поднесущей частоты, генератор несущей частоты, усилитель радиочастоты. Напряжение питания данной микросхемы 1-2В, …
Простой FM приемник своими руками
Ламповые радиоприемники — это не просто источник теплого лампового (в прямом смысле) звука, но и отличное развлечение для энтузиастов и техногиков, которое позволяет эффективно избавляться от избытков свободного времени. Поскольку с эпохи расцвета ламповых приемников прошло уже очень много лет, такие устройства можно осовременить и сделать более высокотехнологичными. В этой статье я подробно расскажу как.
Предыдущий приемник я слушал на протяжении всего коронавирусного карантина. Однако аппетит приходит во время еды, и однажды мне надоело крутить две ручки для настройки на станцию и ориентироваться на пометки, пытаясь поймать нужную частоту. Захотелось удобства: на дворе XXI век. Где индикация частоты, где электронная перестройка, где вот это всё? И тут мне как раз попались под руку индикаторы Z5900!
Приемник в сборе
Постановка задачи
О стабилизации частоты и индикации я уже написал, это понятно. Но есть еще один важный момент: у приемников с низкой ПЧ имеется трудноизлечимая проблема — зеркальный канал. А проявляет себя эта проблема, когда надо принять слабую станцию, рядом с которой находятся две сильные. В результате мы слышим сигнал сильной станции, задевающий зеркальный канал.
Эффективно бороться с этим можно только повышением ПЧ, например до стандартного значения 10,7 МГц, а с такой ПЧ уже следует использовать дробный детектор. На том и порешим. В итоге вырисовывается приемник с цифровым гетеродином, индикацией и классическим (почти) ламповым трактом.
Конструкция
Так как будет использована достаточно высокая ПЧ, конструкции следует уделить особое внимание. Монтаж производится на алюминиевом шасси размерами 260 × 70 × 50 мм. Впрочем, корпус можно сделать и побольше, тогда будет меньше возни с плотным монтажом. Корпус наборный и состоит из пяти алюминиевых панелей толщиной 1,2 мм. Панели соединяются между собой алюминиевыми уголками на винтах M3. Лучше, конечно, согнуть из цельного листа п‑образное шасси и прикрутить к нему боковинки, будет и прочнее, и симпатичней, но у меня под рукой не оказалось листогиба.
Мое любимое оргстекло, к несчастью, для аналоговой части совершенно неприменимо, так как лампы греются, а ВЧ‑блоки требуют экранирования. Весь монтаж должен быть выполнен по возможности жестко с минимальной длиной соединений. И самый простой способ выполнить эти требования — манхэттенский монтаж.
warning
Человеческие кости по твердости не слишком отличаются от алюминия. Его циркулярка режет достаточно легко, поэтому, если зазеваться, можно укоротить пару пальцев. Будь внимателен и осторожен.
Сам корпус используется как общий провод, а для более удобной пайки к нему прикручены полосы из медной фольги. Конденсаторы в цепях питания и разделительные конденсаторы должны быть рассчитаны минимум на 200 В при напряжении питания 180 В, а лучше взять еще больший запас.
Отдельного упоминания заслуживают контурные конденсаторы. Дело в том, что при работе лампы заметно нагреваются, а с ними — корпус приемника и, соответственно, конденсаторы в контурах. Из‑за этого частота уплывает. Чтобы такого не происходило, надо использовать конденсаторы с малым температурным коэффициентом емкости (ТКЕ), к таким относятся конденсаторы с диэлектриком NP0. В эту категорию можно отнести и SMD-конденсаторы.
Контурные катушки
Контурные катушки в ламповом супергетеродине — это самый проблемный вопрос. Особенно сейчас, когда электроника отошла от резонансных схем в пользу широкополосных. Тем не менее на Али можно найти каркасы с подстроечниками по очень демократичной цене, и я их уже использовал раньше в КВ‑приемнике.
Поэтому, чтобы не изобретать велосипед, мы их применим и здесь. Что же касается экранов, то их мы изготовим самостоятельно, благо это несложно. Катушка впаивается на небольшую платку из гетинакса, из жести делается небольшая коробочка, и в нее впаивается платка с катушкой. Вместо жести лучше взять медь, но и жесть работает вполне себе неплохо, а главное, она более доступна. В верхней части экрана проделывается отверстие для подстройки катушки.
Контур ПЧ и экран
Если есть возможность взять каркасы контуров ПЧ от лампового телевизора или приемника, то это тоже очень хороший вариант. Подробнее о катушках мы поговорим при обсуждении УПЧ и детектора. В результате должно получиться что‑то вроде того, что ты можешь увидеть на картинках ниже.
Вид сверху Вид сбоку Вид снизу
Схема
УКВ‑блок и УПЧ
УКВ-блок
Исторически сложилось, что в ламповых приемниках УВЧ‑смеситель и гетеродин выполнялся отдельным блоком. Это связано с тем, что УКВ‑часть приемника нуждалась в тщательном экранировании и требовала более качественного монтажа, поэтому промышленности так было удобнее.
Кроме того, там применялся ряд специфических схемотехнических решений, направленных на подавление паразитного излучения в антенну. В нашем случае все проще, поскольку мы используем в качестве гетеродина синтезатор.
УПЧ и преобразователь собраны на лампе 6Н3П, промышленные УКВ‑блоки обычно на ней и собирались. Применение триодов обусловлено их низким уровнем шумов, вместо лампы 6Н3П можно применить 6Н23П или, на худой конец, другой двойной триод. В сети есть примеры использования 6Н1П и даже 6Н2П.
Выход синтезатора 50-омный, поэтому его сигнал удобно подавать в катодную цепь. Для этого катодное сопротивление автосмещения разбивается на две части — 47 Ом для подключения синтезатора и 1 кОм для обеспечения необходимого смещения.
Верхняя часть делителя шунтируется конденсатором. Перестройка контура ПЧ выполняется варикапом BB910. Катушка контура бескаркасная, намотана проводом диаметром 1,5 мм на оправке диаметром 12 мм и содержит четыре витка. Выходной контур ПЧ служит для выделения частоты ПЧ и согласования сопротивления с керамическим фильтром. Контурная катушка содержит двадцать витков провода диаметром 0,2 мм, катушка связи мотается поверх контурной и содержит десять витков того же провода.
В преобразователе для приема необходимого сигнала теоретически можно использовать две частоты гетеродина, выше сигнала на величину ПЧ и ниже на частоту ПЧ. В данном случае инъекция снизу работает гораздо эффективнее, поэтому ее и будем использовать. При приеме мощной станции на выходе преобразователя получается сигнал в несколько милливольт.
Монтаж высокочастотной части выглядит следующим образом.
Монтаж высокочастотной части
УПЧ — это главный блок приемника. Большая часть характеристик определяется именно УПЧ. И в случае ЧМ‑приемника к УПЧ предъявляются противоречивые требования. С одной стороны, нужна полоса пропускания порядка 300 кГц, а с другой стороны, нужны достаточно крутые скаты АЧХ.
Классически эту проблему решали схемами с распределенной селекцией, где в каждом каскаде стоял полосовой фильтр, состоящий из двух слабосвязанных контуров, и это лучший вариант. Однако оказалось, что создать такой фильтр, используя имеющиеся у меня каркасы, достаточно сложно. И главная проблема здесь — регулировка связи между контурами, которая очень сильно влияет на АЧХ. Собственно, из‑за проблемы с плавной регулировкой связи я и отказался от этого решения в пользу схемы с сосредоточенной селекцией, что считается более современным решением. Говоря конкретнее, мы поставим на вход УПЧ керамический фильтр на 10,7 МГц. Этим мы решим проблему крутизны скатов АЧХ и с ходу получим требуемую избирательность по соседнему каналу.
К несчастью, у керамического фильтра низкое входное сопротивление, поэтому его необходимо согласовать с выходным сопротивлением преобразователя частоты. Для этого мы используем индуктивную связь с выходным контуром преобразователя. С согласованием выходного сопротивления проблем нет. Конечно, у керамического фильтра неидеальная АЧХ и достаточно большое затухание сигнала, но это небольшая плата за простоту.
Схема с одиночными контурами — не самое хорошее решение, но она вполне работоспособна. Еще одна проблема связана со склонностью усилителя к самовозбуждению, особенно это касается УПЧ, представленного выше. Из‑за этой неприятной особенности, даже когда самовозбуждение не наблюдалось, АЧХ усилителя менялась в зависимости от прогрева и силы входного сигнала (росло усиление, но заужалась полоса). И это все отражалось на звучании.
Лечилось это тщательной настройкой в прогретом состоянии. Поэтому от схемы с емкостной связью я отказался, и финальная модификация содержит УПЧ с индуктивной связью. В нем получается несколько ниже усиление, зато он гораздо стабильнее в работе.
Схема УПЧ с индуктивной связью
Собственно, фундаментальная проблема с постройкой лампового УПЧ по схеме с сосредоточенной селекцией заключается в том, что на частотах выше пары мегагерц нерезонансные (апериодические) ламповые усилители не работают. И именно поэтому такая проблема у нас не возникала при постройке приемника с низкой ПЧ. Там мы, не мудрствуя лукаво, использовали апериодические каскады.
Здесь такой номер не прокатит, поэтому от контуров уйти не получится. Проще всего собирать резонансный УПЧ на пентодах, это позволит нам не столкнуться с особенностями триодов на высоких частотах. Упрощенная формула расчета коэффициента усиления резонансного каскада на пентоде выглядит как
где S — крутизна лампы (МA/В), r — характеристическое сопротивление контура, Q — добротность контура.
Реально измеряемый коэффициент усиления выходит заметно ниже, чем предсказывает это выражение. Но для наших прикидок ограничимся лишь этой формулой, из которой очевидно, что лампу лучше взять с крутизной побольше и характеристическое сопротивление побольше. А вот с добротностью сложнее, так как с ростом добротности падает полоса пропускания, поэтому большая добротность нам будет только мешать. Впрочем, ее можно снизить, зашунтировав контур резистором, или использовать взаимно расстроенные контуры.
В итоге после ряда экспериментов я пришел к катушке ПЧ‑контура, содержащей 45 витков провода 0,12 мм и к емкости контурного конденсатора 10 пФ. Характеристическое сопротивление такого контура около 700 Ом, а при шунтировании его резистором в 15 К добротность получается около 10. С таким контуром от одного каскада на лампе 6AU6 (6Ж4П) можно получить усиление около 20 и полосу пропускания около 1 МГц.
Это для УПЧ с емкостной связью. В УПЧ с индуктивной связью катушка мотается в два провода и ее индуктивность оказывается меньше при том же количестве витков (тут мы упираемся в размеры каркаса). Поэтому контурные конденсаторы уже требуются на 33 Р, а характеристическое сопротивление около 400 Ом. Усиление такого каскада получается около 12.
В УПЧ применены японские лампы 6AU6 от NEC, но их смело можно заменить на наши 6Ж4П. Похожих результатов можно достичь с лампами 6Ж1П, 6Ж1Б, 6К4П, 6Ж5П, чуть хуже с 6Ж2П, но надо подобрать номиналы деталей, чтобы выставить паспортный режим.
Если взять лампу покруче, типа 6Ж52П, можно догнать усиление каскада до сотни, но она попалась мне под руку слишком поздно, да и ест она электричества, как три 6AU6. Заморачиваться с АРУ я тоже не стал, особенно учитывая скромный коэффициент усиления УПЧ, а вот ограничитель придется очень даже к месту.
Ограничитель и дробный детектор
Дробный детектор — штука достаточно хитрая, и просто объяснить на пальцах его работу не выйдет. Но этот самый принцип основан на изменении фазы колебаний в двух связанных контурах. Так, при настройке в резонанс во втором контуре фаза смещена на 90°, а при расстройке сдвиг фазы изменяется в большую или меньшую сторону в зависимости от частоты.
Таким образом, складывая исходный (синфазный) сигнал с сигналом, сдвинутым по фазе на угол, пропорциональный изменению частоты исходного сигнала, мы переходим от частотной модуляции к амплитудной. А остальная часть схемы — уже вопрос конкретной реализации. Подробнее об этом можно почитать тут или тут.
На этом принципе работают частотный дискриминатор и дробный детектор. Дробный детектор имеет некоторое преимущество, так как он менее чувствителен к паразитной амплитудной модуляции. Именно его я и применил в приемнике. На рисунке ниже представлена схема ограничителя и дробного детектора.
Дробный детектор и ограничитель
Вообще говоря, ограничитель для дробного детектора необязателен, но с ним получается лучше. Конструктивно детектор выполнен в виде отдельного блока и целиком помещен в экран, в котором имеются отверстия для подстройки контуров. Большинство деталей — в SMD-исполнении, что помогло уменьшить габариты.
Детектор почти в сборе Плата детектора Экран
Катушки выполнены на упоминавшихся ранее сердечниках L4 и содержат 20 витков эмалированного провода 0,2 мм. Катушка L5 мотается поверх L4 и содержит пять витков того же провода. Катушка L6 мотается на отдельном каркасе двойным проводом и содержит 12 + 12 витков. Сами каркасы размещены друг от друга на расстоянии 10 мм.
Диоды 1N34 можно заменить на более аутентичные Д2 или Д9. Как ни странно, несмотря на мои ожидания, с дробным детектором не возникло никаких проблем в настройке, главное — попасть в нужный частотный диапазон, что решается подбором конденсаторов С6 и C7.
Что же касается ограничителя, то он — от обычного усилительного каскада пониженным напряжением на ускоряющем электроде и низким анодным током, что ограничивает амплитуду в анодном контуре. Кроме того, каскад работает без смещения и несколько ограничивает амплитуду входного сигнала за счет сеточного тока.
УЗЧ и блок питания
Усилитель звуковой частоты выполнен по совершенно типовой однотактной схеме на лампе 6Ф5П и полностью повторяет УЗЧ ранее упомянутого приемника с низкой ПЧ. Больше тут, пожалуй, и обсуждать нечего, на тему ламповых однотактных усилителей в сети информации даже больше, чем нужно. Единственное, о чем стоит упомянуть, — это заземление накальной цепи через резисторы: такое решение позволяет подавить фон в 50 Гц.
УЗЧ и БП
Блок питания выполнен на трансформаторе ТАН-3, схема совершенно типовая.
Продолжение доступно только участникам
Читайте также: