УКВ радиоприемници
Част III: Автоматична донастройка на честотата (АДЧ)

    И така след като ви представих УКВ блокове и междинночестотни усилватели за честотна модулация с интегрални схеми, реших, че е добре да покажа една важна в УКВ приемниците верига, която се използваше както в западните, така и в съветските и българските радиоприемници. Тя е AFT (Auto Frequency Control), или АПЧ (Автоматическая подстройка частоты) или на български АДЧ – Автоматична Донастройка на Честотата.

    Защо се е използвала? В много от висококачествените тунери се влагаха скъпи материали с нисък температурен коефициент, с което се намаляваше значително влиянието на промените на честотата на осцилатора от промяната на външната температура. Точно затова, много производители обявяваха техническите характеристики на тунерите си, измерени при стайна температура, а западните при температура 25С.

    Други похвати, които се използваха са влагането на температурно компенсирани вериги, например бобината е с положителен температурен коефициент, а паралелния на нея кондензатор е с отрицателен и се компенсират взаимно. Но за преносимите радиоприемници не може да се говори за стабилна околна температура и тази неприятност се компенсира с автоматична донастройка на честотата на осцилатора в някакви малки граници.

    С настоящата статия аз нямам за цел да разгледам всички схемни типови решения възникнали през последните години, а само такива които съм използвал в моите конструкции.

    В моите УКВ блокове с интегрални схеми се използваха BA4424 и BA4412 на RHOM, в които, и в двете, има вграден варикап за донастройка и използване във верига на АДЧ. На следващата схема ви представям начина на свързване на честотно определящите елементи във веригата:

     
фиг.1   фиг.2

    Вижда се, че и в двете схеми практическото изпълнение и използваните елементи са почти еднакви. За ИС BA4424, показана на фиг.1 вградения варикап е на извод 7, а за ИС BA4412 на фиг.2, съответно на извод 9. Кондензаторите С1 и С5 са последователно свързани на варикапа. Техния капацитет е около 5pF, но може да се промени в зависимост от исканата честотна компенсация, която естествено зависи от качеството на употребените елементи. Веригите R1,R2,C4 (фиг.1) и R4,R5,C8 (фиг.2) са филтриращи и осъществяват връзката с изхода на междинночестотните усливатели. Забележка: връзката е постояннотокова, няма разделителни кондензатори. По този начин напрежението на изхода на честотния детектор, изменящо се по S-крива, управлява варикапа за АДЧ и извършва температурно-честотната компенсация.

    Но има доста други схемни решения, които са използвани през годините, дори за УКВ блокове, реализирани с биполярни или по-късно с полеви транзистори. В тях, обикновено, хетеродинът е изпълнен със силициев n-p-n или p-n-p транзистор и представлява капацитевен генератор на Колтпиц. В някои модели фабрични тунери се използват (дори и сега) индуктивни генератори, но те са трудни за любителско изпълнение, тъй като броя на навивките на кръговата бобина е твърде малък (2-5 нав.) за да се направи извод с точно определен коефициент на делене.

    Ето няколко транзисторни генератора с различни типови включвания на варикапа за автоматична донастройка на честотата:

     
фиг.3   фиг.4

    На фиг.3 АДЧ се осъществява с допълнителен варикап. Двете вериги, за настройка, и за донастройка са разделени и независими. Тази схема е реализирана с „разхищение” на елементи. Този разход може да бъде направен за стационарни висококачествени УКВ тунери и преносими приемници от висок клас, в които цената не винаги е определяща, но в общия случай за масовите преносими радиоприемници от изключително значение е намаляване на цената на изделието и тогава един от начините е като се търсят схемни решения с намаляване на броя на елементите. Едно такова решение на хетеродина е представено на фиг.4.

    На фиг.4 виждаме последователно на изодите на варикапа да се прилагат съответно управляващото напрежение за настройка и напрежението за донастройка - АДЧ. Тук искам да отбележа, че двете напрежения си влияят взаимно и създават затруднения при настройката на УКВ блока дори и с вобулоскоп.

    А сега да обърнем внимание на следната важна забележка: каквото и да било влияние върху варикапа, който е елемент, променящ капацитета на прехода си чрез промяна на напрежението, приложено върху него, влияе върху честотата. Тоест, ако трябва веригата за АДЧ да се включва и изключва, когато няма необходимост от нея, то при този процес се довнася или намалява общия капацитет, приложен в този настроиваем трептящ кръг. На практика, ако не се вземат някакви компенсационни мерки, включването и изключването на веригата за АДЧ води до рязка промяна на честотата с няколкостотин килохерца.

    Ето защо, ако на изхода на интегралната схема междинночестотен усилвател, напрежението е примерно 2V, логично е че ако не приложим същото постоянно напрежение при изключване на АДЧ веригата, ще получим тази рязка промяна на честотата. Тоест трябва да приложим на варикапа напрежение равно на напрежението на НЧ изхода на детектора на МЧУ. Разбира се, това се постига или чрез подходящо напрежение от резистивен делител, или чрез източник на подобно напрежение. Но има начини да се използват и самите стойности на напреженията на транзистора, определящи неговата работна точка. Една такава схема, в която варикапа е свързан към базата на транзистора и получава потенциал равен на напрежението на базата, като, разбира се, трябва да имаме предвид, че то определя работната точка на транзистора, може да се види на следващата схема:

фиг.5

    Изводът е, че ако правилно се подбере работната точка на транзистора, така че преднапрежението на базата също да бъде равно или се доближава до 2V+0.6V (Si преход), ние сме изпълнили това условие и при включване и изключване на АДЧ не би трябвало да има забележима промяна, с което гореописания недостатък е избягнат. И на края искам да отбележа, че цитираните стойности на напреженията са за ИС ТА7640 и ТА7747.

    Най-големият недостатък на всички схеми за АДЧ е, че компенсацията се осъществява само чрез промяна на напрежението на варикапа на хетеродина, което явно води до нарушаване на спрягането на входните кръгове с хетеродинния. Затова нека да хвърлим още веднъж поглед на схемата от фиг.5. Разгледайте добре веригата и начина на свързване на анода на варикапа. Ако приложим напрежението на АДЧ към всички варикапи по същия начин, както на тази схема, то ще получим едновременно подаване на донастройващото напрежение на АДЧ към всички трептящи кръгове. По този начин се запазва спрягането на входните кръгове с осцилаторния. Тоест споменатия недостатък е избегнат. Експериментите съм направил с УКВ тунера, разработен да замести УКВ блоковете в радиоприемник "Меридиан-210/211".

    Като пример, който онагледява пълната принципна схема на УКВ частта, с която съм заместил същата на руския радиоприемник е следващата схема, съдържаща УКВ блок, МЧУ и АДЧ и съответните печатни платки. Ще забележите, че съм приложил принципа разгледан на фиг.5 като съм приложил на варикапа стабилизираното напрежение от извод 4 на KIA6040P. По същия начин е изградена УКВ частта с ИС BA4424, чиято печатна платка също прилагам. Превключващите вериги не са показани, но на платките са включени.

Валери Терзиев
20 април 2013 година