Радиоприемник с интегрална схема A281D / ТАА981 (ТАА991)
/kn34pc.com/конструкции/...

Това беше една много интересна интегрална схема, междинно звено между транзисторните радиоприемници и интегралните такива. И преди съм споменавал за този кратък период, в който се създаваха интегрални схеми, които да наподобяват работата на стандартните лампови и транзисторни радиоприемници. Както вече споменах за интегралната схема на SANYO LA1201 или на HITACHI HA11251 и други не чак толкова известни. Оригиналът на интегралната схема на източногерманската RFT А281D е всъщност интегралната схема на SIEMENS TAA991/TAA981. Но малко любители знаят или си спомнят и българската ИС 1УС03А, пълно нейно копие в кръгъл корпус и никога не е била произвеждана в корпус DIP14, за разлика от споменатите вече. 1УС03А така и не намери място в българската радиопромишленост.

Техническите данни, параметри и структура може да намерите навсякъде в специализираните сайтове в интернет и не те са моят проект, а изследването на техните възможности. Все пак искам да подчертая, че тази интегрална схема е имала много кратък живот, включително и в българското радиопроизводство, където е намерила приложение само в АМ радиоприемника "Елица". Всъщност А281D е един интегрален междинночестотен усилвател с интегрирано АРУ, работещо във веригата на АМ, като на изхода на ИС се добавя АМ и/или ЧМ дробен детектор.

Точно това ме заинтригува! Така реших, че е време преди цифровизацията на нашия бит и нашето бъдеще да унищожи окончателно аналоговата техника, да направя своя експеримент/тест. (Докато все още има аналогови радиостанции на Средни и Дълги вълни).

Ето сега следва принципната схема на междинночестотен усилвател с интегрална схема A281D с включени всички нейни възможности, като амплитуден детектор и честотен дробен детектор. За по-добра чувствителност в УКВ обхвата към FM частта съм добавил предусилвател с транзистор 2SC828 (2SC360, 2SC460), който има за задача да компенсира затихването на двата керамични филтъра за междинна честота 10,7 MHz с усилване около 10-12 dB. Интересното в практическото изпълнение е, че ако искате да построите само АМ приемник просто елиминирате L2 и съединявате на късо нейния вход и обратно: ако искате само ФМ радиоприемник, просто елиминирате L1 и давате на късо нейния вход.

Ето така постъпих аз при моите тестове. Така изградих един АМ МЧУ и друг за ФМ МЧУ. След като ги тествах поотделно, тогава изградих нова конструкция с AM и FM част.

Последните две принципни схеми се различават само по схемното решение на предусилвателя с транзистор 2SC828.

Разбира се, че "нарисувах" комплексна печатна платка с различни възможности за типа ЧМ детектор, както и с два различни интегрални нискочестотни усилвателя с интегралните схеми TDA7231 и една стара ИС от една японска фирма, която още в самото си съществуване се отказа от радио разработки, но интегралните й схеми станаха основа за цялото японско производство – фирмата е NEC, а аудио усилвателя е µPC1213C. Техните технически данни схема на свързване може да намерите в архива. Изборът на тези схеми не е случаен, ако се запознаете с техните параметри.

А сега ще ви открия само една причина: захранващо напрежение на цялата конструкция е 6 волта, а аудио усилвателите дават мощност 1 до 2 W за това напрежение. На моята тестова печатна платка всички допълнителни функции или различия в схемно изпълнение са отразени:

Тази платка позволява реализирането на няколко типа честотни (дробни) детектора, които също тествах от простичко любопитство:

сх.1 сх.2

 

сх.3 сх.4

Един от любимите ми начини за тест е "на слух", с реално приемане на ефирни радиостанции, но не намерих разлики. Нямам специализиран характерограф с който бих имал възможността да наблюдавам S-кривите на предаване на дробните детектори. Но истината е, че сх.1 (несиметричен дробен детектор) беше твърде причудлива и за мен, но се оказа използвана в български фабрични радиоприемници от това време. Тя, между другото, позволява без други елементи да се свърже система като индикатор за силата на сигнала към горния край на крайния резистор R8. Сх.2 е съгласно техническите данни на RFT А281D, а сх.3 и сх.4 са масово използвани.

На снимките, които ще покажа по-долу, детекторът е реализиран по сх.3 и сх.4.

Лесната част от практическата изработка беше МЧ трансформатора на AM детектора, но бобините на честотния детектор се оказаха голямо предизвикателство. Също така се оказа, че за трансформатора на AM детектора може да се използва и фабричен такъв от българския радиоприемник "ЕХО", като кръговия капацитет за Fif трябва да бъде 1000 pF. А за моя експеримент си навих саморъчно такъв на някакво руско тяло за МЧУ, разбира се спазвайки необходимите индуктивности за МЧ = 465 kHz, които са: за кръгов кондензатор 1500 pF - 80 µH, а за кръгов капацитет 1000 pF – 120 µH. Вторичната намотка е около 73 % от първичната. Не ви давам данни за точния брой навивки и диаметъра на проводника, тъй като трудно се намират такива тела за бобини, а всякакви други различни биха имали различни резултати. Ето защо следвайте дадените стойности на индуктивността.

Ето какви тела за междинночестотни трансформатори за AM и FM съм използвал или пренавивал:

На горната снимка виждате руски тела за FM МЧТ, а на долната японски. Аз реализирах честотния детектор първо с японски, но се оказа, че феритната сърцевина е с голяма магнитна проницаемост, което повлия съществено на броя на навивките, тоест бяха малко, което от своя страна пречи на взаимната индуктивност, като най-вече е изпълнението им "на куп". След това навих отново двата МЧТ за дробен детектор като използвах руски тела с гладка сърцевина и ферит с ниска магнитна проницаемост. Между другото няма как да я измеря, просто прочетох в стари технически данни. Това обаче позволява навивките да се навият плътно една до друга и техния брой да се увеличи почти двойно, с което естествено се подобрява взаимната индуктивност и, повярвайте ми, тези изменения се усещат съществено при приемане на слух, а "S" кривата се издължи. Реализирането на ФМ/АМ междинночестотния усилвател с интегрална схема TAA991 / A281D започнах поетапно почти в реда, който разказвам. На първата платка за дробния детектор използвах японски "канове" и точно затова преди малко написах недостатъците, които съм срещнал.

Ето този първи МЧУ експеримент:

След настройките по междинна честота, за АМ = 465 kHz и за FM = 10,700 kHz, се оказа че приемникът работеше перфектно, като за входни блокове използвах отделни такива за АМ и FM. Но не получих желаното ниво на изхода на честотния детектор, което да удовлетворява изискваната от НЧУ мощност. Точно това е причината, да започна втория експеримент, в който използвах тела за МЧТ от руски и български радиоприемници. Разбира се, на новата платка поставих допълнителен транзистор като НЧ предусилвател към изхода на дробния детектор за да мога да атакувам крайното стъпало с по-високо ниво. Първо изработих отново бобините на МЧТ на честотния детектор. Смених също така стойностите на кръговите капацитети, които намалих, например за I МЧТ от 68 pF на 47 pF, с което увеличих индуктивността му и индуктивния товар, за да мога да увелича по този начин по-високо ниво на изхода на детектора. Подобно на него същото сторих и с II МЧТ, като там стойността на кръговия капацитет стана от 82pF на 56pF и индуктивността също беше увеличена (все пак не може да придобиете представа без сравнение. Например: I МЧТ с японски канове е с 16 навивки, а след след смяната на телата на МЧТ с руски, броя на навивките вече е 31, съответно за II МЧТ от 2 х 6,5 нав. на 2 х 14 нав.).

Практическата реализация на втория експеримент започнах поетапно и поотделно, имайки предвид последните данни за индуктивностите в дробния детектор. Интегралната схема TAA991 / A281D позволява разделяне на АМ и ФМ частта. Това направих и аз, като събрах два различни АМ и ФМ радиоприемника на две различни платки, което ми позволяваше след завършването на АМ и ФМ частта просто след настройките и тестовете да преместя елементите от едната половина на платката на другата половина:

Виждате от горните снимки, че на двете платки НЧУ също е изграден с две различни интегрални схеми, пак със същите цели на измерванията. Вижда се, че АМ детектора е реализиран с IV МЧТ от българския джобен радиоприемник "ЕХО" (работи перфектно!). В УКВ частта използвам един от моите УКВ блокове, които разработих за руските радиоприемници "Селена В216" и цифров честотомер с мой модул SC3610D, а в АМ частта използвах един от входните блокове, с които експериментирах в обхватите на Дълги и Средни вълни. Предвидих съответните чифтове мостчета на платките, за да може двата интегрални НЧ усилвателя uPC1213C и TDA7231 лесно и бързо да се превключват. Това ми беше необходимо за други цели – например µPC1213C има изходна мощност 2,5 W, а TDA7231 - 1,6 W и съответно мога да ги използвам в голям радиоприемник с висока изходна мощност, например стационарен радиоприемник, а другия за преносим. За момента използвах захранване от 6 волта, както е показано на принципната схема, но A281D позволява захранване с напрежение до 11 волта.

Оказа се, че при приемане на УКВ, ако предусилвателя Т1 не се постави, интегралната схема не навлиза в режим на ограничение и това е предимство при използване на сигнал индикатор на изхода, който е с по-голяма динамика на показанието, но чувствителността е ниска, около 14-16uV в зависимост от усилването на самия УКВ блок. Все пак да не забравяме, че производителят е гарантирал входна чувствителност на интегралната схема при захранване 6 волта около 280-300 uV за достигане на ограничение. За градски условия тази чувствителност е достатъчна. А и искам да припомня, че в онези времена се е разчитало на мощни предаватели на УКВ и не дотам чувствителни приемници/тунери (по политически причини). Но също така по онези времена използването на например пет елементна дипол антена за УКВ беше нормално явление по покривите на сградите.

Ако се постави транзисторът Т1 и се подбере подходящо усилване, което не само ще компенсира затихването на керамичните филтри с които е натоварен, при същите условия и със същия УКВ блок, чувствителността на FM радиоприемника вече става 5-8 µV, което е напълно достатъчно дори в по-отдалечени от предавателя райони и приемане с телескопична антена. (Например, тук се приемат сръбските предаватели RTS1, RTS2, RT202 и "Радио Каролина", намиращи се на около 100 km). От снимките може да забележите, че вместо антена използвам парче проводник с дължина 14-15 cm.

След като направих и втория МЧУ експеримент, за който споменах, че дробният детектор е с по-висока индуктивност както на първия, така и на втория кръг, събрах на едно място AM с FM частта, което виждате на горната снимка. Тук може да забележите и вградените два НЧУ усилвателя със споменатите вече интегрални схеми, които се превключват с мостчета, видни вдясно на платката, а в средата е предвидено транзисторно усилвателно стъпало по ниска честота към FM усилвателя, което, очевидно след промяната на индуктивностите на дробния детектор вече не е необходимо. Всъщност, на горната снимка виждате резултата от АМ и ФМ експеримента вече на една обща конструкция.

На края на моя практически експеримент остана "да навържа" УКВ входен блок, АМ такъв и МЧУ с А281D за да се получи напълно завършен радиоприемник, в случая с три обхвата - УКВ, СВ и ДВ.

Както обещах в началото е време за резултати от практическата реализация и теста.

Оказа се, че интегралната схема е отлично попадение за производството на АМ радиоприемници, което е очевидно със създаването на настолния АМ радиоприемник "Елица" и "Елица-2" у нас. Направих доста щателно търсене за други чужди конструкции използващи интегралната схема ТАА991 / A281D, но останах изненадан, че попаденията бяха малобройни.

Направих практическо сравнение в качеството на радиоприемане с други интегрални схеми, наподобяващи A281D, като например HA11251, LA1201, LA1210 и uPC1018C/AN7218. От него установих, че наистина A281D се държи изключително добре в АМ обхвата, но за съжаление отстъпва на споменатите други ИС при приемане на УКВ. Всъщност това е обяснимо. Производителят ни дава технически параметри (които може да видите в приложения архив), които специално за УКВ, са малко сюрпризиращи, например 300 µV входна чувствителност за ФМ при захранване 6 волта и 200 µV при захранване 9 волта. Ще припомня чувствителността при ограничение при входен сигнал на УКВ на TBA120S/А220D, също произвеждана в тези години, а именно 60 до 100 µV.

Все пак бих искал също да спомена интегралната схема на SIEMENS TBA460, която има досущ същата структура както описаната А281D, но и добавен нискочестотен усилвател, към чийто изход може да се включат средномощни НЧ транзистори и се постига крайна изходна НЧ мощност 5-12 W, която зависи единствено от захранващото напрежение на НЧ-частта и употребените крайни транзистори.

Въпреки този резултат не останах разочарован. С една от интегралните схеми които имах, конструирах двудиапазонен радиоприемник за средни и дълги вълни, който беше значително по-чувствителен от предишни мои конструкции. Например с транзистори.

Параметри на използваните МЧТ в дробния детектор:

Ако С12 = 56 pF и С14 = 75 pF
L2 – първична 4 х 4 нав./0,12 mm, вторична 2 х 2 нав./0,15 mm в средата (четири секции на тялото)
L3 – 2 x 6,5 нав./0,15 mm

Ако С12 = 47 pF и С14 = 56 pF
L2 – първична 5 + 4 + 4 + 5 нав./0,12 mm, вторична 2 х 2 нав./0,15 mm в средата (четири секции на тялото)
L3 – 4 х 2 + 4 х 2 нав./0,15mm (по 2 нав. във всяка от четирите секции)

Навиват се на тялото показано на втората снимка в началото на статията като навивките са разпределени в отделните секции.

Връщам се и към на изказаното по-преди предположение, че такива интегрални схеми като посочените просто са се оказали стъпка към пълната интегрализация на радиоприемниците в '80 години на XX век.

Как звучи, нали? XX-ти век! ... Едни отминали времена! Това беше векът на революционното развитие на AM радиото. А сега сме свидетели на бурното развитие на цифровизацията!

Надявам се тази статия, с почти историческо съдържание, да ви се е понравила.


Материали:
1. A281 TAA981 Siemens [pdf][203kb]
2. A281D RFT [pdf][1793kb]
3. A281D TAA991D Siemens [pdf][356kb]
4. TDA7231 [pdf][192kb]
5. µPC1213C [pdf][541kb]
6. 1УС03 [pdf][898kb]
 

Валери Терзиев
4 февруари 2024 година