FM стерео междинночестотни усилватели
/kn34pc.com/конструкции/...

1. Стерео междинночестотен усилвател с ТА7640Р
2. Стерео междинночестотен усилвател с ТА8110Р
3. Стерео междинночестотен усилвател с HA11251 (HITACHI)
 

През последните няколко години конструирах много УКВ блокове, настройваеми както с променливи кондензатори (например за радиоприемник "Селена В-216"), така и с електронна настройка и полеви транзистори. Естествено беше по време на тяхната реализация да използвам един и същи междинночестотен усилвател, с който практически да изпробвам крайния резултат. Както многократно съм споменавал този FM МЧУ е изпълнен с интегралната схема на TOSHIBA TA7640Р или нейния корейски еквивалент KIA6040, но той беше в "моно" вариант. Разбира се, реализирал съм и доста стереодекодери, но за конкретния случай най-подходящ по параметри (най-вече захранващо напрежение) е TOSHIBA TA7343Р. В част от предходните си експерименти съм тествал и него с различни УКВ блокове и FM МЧУ.

Ето така се роди идеята да конструирам цялостен стерео FM междинночестотен усилвател, който бих могъл да приложа към всяко едно радио. Обмисляйки идеята, реших, че не е лошо да добавя и стерео нискочестотен усилвател и по този начин да се получи един напълно завършен FM радиоприемник. Така, накрая, добавих стерео усилвател също с интегрална схема на TOSHIBA - TA7368Р, напълно достатъчна за целта.

Експериментът имаше за цел да изтествам няколко интегрални схеми и да сравня качеството на приемане използвайки едни и същи УКВ блокове. Ето така реализирах три FM МЧУ с ТА7640Р, ТА8110Р и интегралната схема на HITACHI - НА11251. В трите МЧУ имплантирах допълнителни функции като: индикатор на силата на сигнала, индикатор за точна настройка и превключвател "моно/стерео", както и съответната светлинна сигнализация със светодиоди.

Ще ви разкажа за моите конструкции в следния порядък:

- стерео МЧУ с ИС ТА7640Р
- стерео МЧУ с ИС ТА8110Р
- стерео МЧУ с ИС НА11251

Всяка от тях има своите особености, предимства и недостатъци, последното все пак зависи от предназначението за което някога тези ИС са били конструирани, а не от моите тестове.

Обмисляйки добре този малък проект, реших, че за да има база за сравнение, ще използвам една и съща блокова схема:

- първо транзисторно предусилвателно стъпало с два керамични филтъра, осигуряващи около 40 dB избирателност
- второ съпало съответната интегрална схема, осигуряваща голяма част от усилването и съдържаща честотен детектор (квадратурен или фазов и прочее)
- трето стъпало стереодекодер
- последното стъпало е стерео нискочестотен усилвател

В този смисъл реших геометрията на печатните платки да бъде еднаква, също така и част от използваните елементи. На платките поставих стабилизатори тип 7805/7806/7809, които чрез проста замяна да ми осигурят няколко захранващи напрежения, които ми бяха необходими за УКВ блоковете, които мислех да използвам. По този начин получих известна унификация при изработката на тестовите платки, която можете да забележите на снимките по-долу. Преди да започна по същество описанието на различните междинночестотни усилватели, ще дам схемите на общите модули като стереодекодер и НЧ усилвател.

Ето принципната схема на стереодекодера изпълнен с ИС ТА7343Р:

А сега следва принципната схема на нискочестотния стерео усилвател, реализиран с две интегрални схеми ТА7368Р, усилването се регулира със стерео потенциометър, което не е отразено тук:

Обобщението и сравнението на получените резултати ще дам в края на описанието на този проект.


1. Стерео междинночестотен усилвател с ТА7640Р

Тъй като няколкократно съм давал примери с подобни МЧУ, които винаги са служили като основно средство за тестовете ми на УКВ блокове, аз няма да се спирам на нейното описани в подробности. Ще отбележа, че тя е много подходяща за FM МЧУ с индикатори на сигнала и точна настройка, които възможности също няколкократно съм описвал. Затова тук ще дам само схема, разработената платка и снимки на реализирания МЧУ.

Горните схеми съм показвал често, но в настоящия експеримент съм изключил транзистора Т2 от ТА7640 или транзистора Т3 от KIA6040, което намалява до известна степен дълбочината на реакцията на индикатора за точна настройка без да се отразява на крайния резултат - точността на настройката, но съпротивлението на индикаторната система натоварва до известна степен изхода на детектора поради което в предишния вариант този транзистор е бил поставен. За простота съм премахнал веригата за АДЧ.

Предусилвателят може да се реализира с кой да е ВЧ силициев транзистор с гранична честота над 100 MHz. Най-често съм използвал SF240 (RFT) или 2SC460/2SC828, а за постояннотокови усилватели съм използвал силициев транзистор BC547C.

Платката, на която реализирах този първи експеримент, стана основа и за следващите:

Практическа реализация на стерео МЧУ с ИС ТА7640Р:

В горния вариант на УКВ МЧУ всички използвани интегрални схеми са на TOSHIBA. УКВ блока е реализиран с ТА7358Р/7378Р, МЧУ с ТА7640Р, стереодекодърът: с ТА7343Р и НЧ усилвателят: с ТА7368Р. Тази схема е изпитана и работи отлично. Сега следва да я сравним с останалите две.


2. Стерео междинночестотен усилвател с ТА8110Р

Преди този малък проект съм използвал интегралната схема ТА8110Р както за АМ обхвата, например един от радиоприемниците ми в корпус и кутия от от съветския радиоприемник "Юность" или експериментите ми върху шаси на "ГЕОЛОГ-2", но без настоящите допълнителни възможности, които сега ще тествам. Започвайки този експеримент, сравних вътрешната конфигурация на тази ИС със същата на ТА7640Р. Оказа се, че много си приличат, но само визуално. Практически изпълнението е различно. Различна е и веригата за автоматично регулиране на усилването - АРУ. В ТА7640Р АРУ се управлява от многостепенен усилвател по ток, който дава възможност за изграждане на плавен и точен индикатор на силата на сигнала. Постояннотоковата съставна за изграждане на индикатор на точната настройка и за двете интегрални схеми вземам от НЧ изхода, който е и изход на детектора. Отбелязвам, че постояннотоковото напрежение на този изход при двете интегрални схеми е различно и трябва да се повдигне за да се изгради нулев потенциал за индикаторната система, което видяхте горе на схемата на ТА7640Р, а сега ще видите и на следващата принципна схема:

Разработих идентична конфигурация на печатните платки:

След реализацията на този FM МЧУ забелязах, че индикаторът на силата на сигнала няма плавност на показанието, а независимо от полето показанието беше почти максимално. Оказа се, че веригата на АРУ е по-специално разработена за АМ, докато на FM са разчитали на ограничението на усилвания от МЧУ сигнал. Също така ми направи впечатление, че на НЧ изхода детектирания сигнал е с малко по-ниско ниво, което се отрази на работата на стереодекодера. За да компенсирам разликите и осигуря стабилна работа на стереодекодера, увеличих стойността на демпферщия резистор R1 от 4,7 kΩ на 5,6 kΩ. Работата на индикатора за точна настройка беше добра и не се наложиха допълнителни корекции.

А ето вида на този стерео междинночестотен усилвател:

Реализираният с интегралната схема ТА8110Р FM стерео радиоприемник работеше отлично, но не удовлетворяваше моите изисквания за плавност на показанието на индикатора на силата на сигнала. Подобна беше работата на светодиода със същата функция. Това, което ме озадачи всъщност е, че схемата ТА8110Р работеше отлично на АМ със своите допълнителни възможности, докато на FM не. Оказа се, че нейната вътрешна структура изгражда АРУ както казах по-горе, предимно за АМ сигнали. Може би поради това се представи блестящо в няколко от моите радиоприемници за АМ сигнали.


3. Стерео междинночестотен усилвател с HA11251 (HITACHI)

Aко в горните експерименти крайният резултат беше предизвестен поради многото опити с тях, тази интегрална схема на HITACHI беше загадка за мене. Всъщност, това което ме впечатли в нейната структура е използването на FM детектор с фазовъртяща верига. Такива интегрални схеми се използват обикновени в домашните тунери от висок клас, като повечето използват интегрални схеми, чиято конфигурация е очевидно по лиценз на RCA: CA3089, CA3189 като първи появили се на пазара преди много години.

Интегралните схеми с фазовъртяща верига имат доста добра линейност на "S" кривата и са с малки нелинейни изкривявания, а ако се използва двоен филтър, нелинейните изкривявания са пренебрежимо малки, например под 0,1 .. 0,3 %.

HA11251 също като предходните две интегрални схеми е предназначена за АМ и FM обхватите, но за разлика от ТА7640Р/ТА8110Р тя не съдържа честотен преобразувател за АМ, а само междинночестотен усилвател. Друга, също съществена разлика е, че детекторът за АМ е реализиран като обикновен трансформаторен с външен диоден детектор, за разлика от схемите на TOSHIBA, в които той е вграден. В статията "Радиоприемници с транзистори и интегрални схеми" може да видите работата на HA11251 в АМ и FM обхвата. Описана е схема на радиоприемник, реализиран с транзисторен самоосцилиращ смесител и МЧУ изграден с интегрална схема HA11251.

В настоящото описание ще представя изграждането на един доста качествен FM стерео радиоприемник, реализиран в подобна конфигурация като вече описаните по-горе.

Да започнем с принципната схема на междинночестотния усилвател, изпълнен с тази интегрална схема:

На горната схема е дадена само FM частта, която ме интересува като FM усилвател-демодулатор.

Печатна платка:

Въпреки че HA11251 е с по-добра чувствителност на входа от предишните две интегрални схеми, за получаване на по-добра чувствителност от УКВ блок, свързан към нея се налага включването на предусилвателно стъпало, в случая реализирано с транзистора 2SC828. Избирателността по съседен канал се постига с два керамични филтъра включени на входа и в колектора на транзистора. Използва квадратурен детектор, изпълнен с фазовъртяща верига съставена от дросел 20 µH и кондензатор 10 nF. От изхода на детектора чрез симетрично транзисторно стъпало (2 бр. BC547C) в чиито емитери е включена нулева система, е изграден индикатора за точна настройка, единият край на който взема стабилизирано напрежение 2 V от извод 3 на HA11251, а другият получава изменящо се напрежение от изхода. Двете напрежения са изравнени за да се получи мост чрез резистора Rx, чиято стойност е около 56 kΩ, като препоръчвам за по-бърза и лесна регулировка последователна комбинация от резистор със стойност 43 kΩ и тример от 22 kΩ. Дадените до тук стойности са при захранващо напрежение 5 V.

Съществено предимство на тази интегрална схема е вградения сигнал индикатор. Работи перфектно! Плавно, точно и дава възможност за лесно отличаване на силна от слаба станция, за разлика от индикатора при ТА8110Р. Във всички от представените стерео усилватели съм използвал стрелкова система от руския радиоприемник "Селена" (без значение от модела). Аналоговата система може да се замени с цифров индикатор със светодиодна стълбица, като например LB1403N, като се подбере входното ниво.

Следва реализирания усилвател:

Както при стерео МЧУ, реализиран с ИС ТА7640Р и тук куплирането с интегралния стереодекодер ТА7343Р стана безпроблемно, за разлика от TA8110P, за което вече по-горе споменах. Причината се крие в аудио напрежението на изхода на детектора на интегралните схеми, като при ТА8110Р то е най-ниско, поради което се наложи увеличаване на демпферния резистор върху детекторния кръг от 4,7 kΩ на 5,6 kΩ.

Накрая ще дам някои по-съществени сравнителни данни, които съм използвал при реализирането на стерео междинночестотните усилватели. Нека да погледнем следната таблица, в която съм събрал както заложените от производителите параметри, така и получените резултати за трите експеримента:

Основният извод от тези "изследвания" които се налагат не са нещо ново за мен, особено що касае интегралната схема на TOSHIBA TA7640P, но получения резултат с TA8110P ме изненада.

Но сравнявайки резултатите от експериментите с TA7640P и HA11251, то определено последната задоволи моите предварителни условия, като отлична чувствителност на МЧУ, чудесен, точен и плавен сигнал-индикатор и лесен за изпълнение индикатор на точната настройка. Двете ИС се куплират безпроблемно със стереодекодера ТА7343Р. Нещо в повече: ако при по-силен сигнал се наблюдава отместване на максимума на сигнал-индикатора от точната настройка, реализиран при ТА7640Р, то с HA11251 този недостатък е напълно избягнат. За мен този резултат е стимул за следващи конструкции с HA11251 за постигане още по-добри резултати.

Все пак, ще дам своето скромно мнение за класация на описаните FM стерео МЧУ според най-удовлетворяващи предварителните условия резултати, а именно: 1) HA11251; 2) TA7640P; 3) TA8110P.

Нека да завършим с кратко описание на стереодекодера на TOSHIBA TA7343P. Искам да отбележа, че съм го избрал неслучайно: той се захранва в почти същия диапазон на напрежение 3,5-12 V, а аз избрах за моите експерименти захранващо напрежение 5 V чрез интегрален стабилизатор LM7805, включен в печатните платки. Нелинейните изкривявания, които той внася в системата са само 0,08 dB, тоест пренебрежимо малки, а разделянето между каналите е 45 dB, което е изключителен показател за тази интегрална схема, замислена като предназначение за преносими FM радиоприемници от TOSHIBA. Стереодекодерът дава възможност чрез просто окъсяване за превключване в режими "моно/стерео" а стерео-режима се индицира със светодиод.

В заключение: Интегралните схеми TA7640P и HA11251 са ми познати от десетки години. Първите 2-3 бройки си закупих, когато бях в чужбина. Питате се: защо те? Точно тях видях в маркови японски радиокасетофони, произвеждани в онези времена. А тези радиокасетофони "срещнах" в централната част на пустинята Сахара. Там по пътищата на камилските кервани бедуините изхвърляха (направо казано - нови) касетофони, които не работят само защото ... не са знаели, че батериите трябва да се сменят! Често намирах такива, заровени в пясъците, прилежно ги почиствах в лабораторията, миех с контакто-почистващи препарати, каквито бяха тубите ФРЕОН-12 (сега забранен). Вадех от тях работещи платки, захранвах ги с батерии и често, дори с месеци, слушах радио с тях, включително "Радио София", както на АМ (тогава на 593 kHz) или УКВ: на 103,0 MHz.

Но като че ли, някои стари и неосъществени проекти оживяват едва сега, на самия край на АМ цивилизацията. А в ефира, все по-често, ежедневно изчезват радиостанции на средни, дълги и къси вълни. Настъпва ерата на цифровизацията!

А ние вече сме динозаври!


Архив [zip,spl7,pcb][58kb]

Валери Терзиев
24 юни 2023 година