FM стерео тунер с електронна настройка
/kn34pc.com/конструкции/...

Дипломната ми работа при завършване на Висшия машинно-ектротехнически институт, сега Технически университет, беше свързана с "Дистанционно измерване на честотната модулация на УКВ предаватели" и за целта трябваше да разработя практически радиоприемника и допълнителните модули. Активно ми помагаше тогавашния главен асистент (сега професор) Добрев. Още от втори курс работех в Лабораторията по радиоприемна техника и бях придобил сериозен практически опит. Тази практическа разработка можеше да се използва при настройката на полето на покритие на планувания за строеж УКВ предавател на Копитото във Витоша планина и затова работех под зоркото око на другаря Балтаджиев, началник на инженерното обслужване на старата телевизионна кула.

Основната част от измервателното устройство беше радиоприемната част от която след завършването ми, се роди идеята за УКВ стерео тунер. И ако разработката на дипломната ми работа беше реализирана с германиеви транзистори и филтри със съсредоточена селективност - ФСС, то следващият тунер беше "ъпгрейдван" или както тогава се наричаше "усъвършенстван".

Ето така към края на 1981 год. стигнах до тунера на следващата снимка:

Този стерео FM тунер ползвах в продължение на 30 години и го подарих на стар приятел при спирането на сръбските FM предаватели, с чието приемане в София се гордеех. А и защо не? Разработката и изпълнението си беше лично моя без помощта на корифеите в тази техника, за които споменах в началото. Имаше чувствителност от 1,8 µV по вход при съотношение сигнал/шум 26 dB.

Но преди няколко месеца когато разчиствах старите кашони и старите "бакии", попаднах на една папка, в която намерих безценна документация от онова време - фотоплаката на печатната платка и графичния оригинал който съм рисувал на милиметрова хартия (поглед откъм страна опроводяване):

Обзе ме носталгия и се запитах дали не бих могъл да го реставрирам. Свързах се с производителя на печатни платки, с който работя вече двайсет години и ако искате вярвайте, но се съгласиха да цифроват фотоплаката и извлекат от файла координатите на отворите. И ето така, след три седмици получих съвсем нова стара платка. Но на фотоплаката елементите не са изписани, няма стойности и се наложи да започна отначало. Ориентирах се по изводите на интегралните схеми. След това нарисувах една работна принципна схема и започнах работа. А ето сега на фиг. 1 осъвременената принципна схема, по която извърших реставрацията:

фиг. 1

В оригинала от 1981 год. използвания полеви транзистор беше 2N3819, а в съвременното изпълнение е японския полеви транзистор 2SK192A, който е с определено по-добри параметри и специално разработен за предусилвател за ВЧ и за напрежение 10 V. Тоест, ако се постави полеви транзистор 2N3819, тогава джъмпeра J2 се премахва и напрежението на сорса трябва да бъде 2,5 V както е указано на схемата. И обратно - ако се изполва 2SK192A сорса може да се окъси с J2, но е по-добре резисторът R5 да бъде със стойност 100 Ω и служи като токов ограничител (UR5 ~ 0,6 V). Първото стъпало позволява прилагането на напрежение от схема за Автоматично Регулиране на Усилването - АРУ, приложимо в гейта на първото стъпало при много силен сигнал, например в близост до предавателя. В противен случай то не е необходимо и се окъсява с джъмпера J1.

Смесителят и осцилаторът са реализирани по стандартни схеми с източногермански транзистори на RFT - SF245. На входа на смесителя е включен режекторен филтър срещу случайно попадане на сигнал с междинна честота 10,7 MHz. Осцилаторът е изпълнен по триточкова схема и освен настройката на основната честота е предвидена верига за Автоматична Донастройка на Честотата - АДЧ. Всички варикапи са BB105G.

Защо избрах варикапи BB105G, а не BB109? След малко ще направя сравнение на характеристиките на двата типа, но давам отговора на въпроса веднага - всички променливи кондензатори с УКВ секции са с капацитет между 12 pF и 20 pF, а в повечето случаи са около 15 pF, например на известните радиоприемници Селена-210-217 или ВЕФ-214/217/221/222, както и в българските тунери от онова време. Определено щях да имам затруднение при настройките ако бях използвал варикап BB109 чийто капацитет достига 45 pF.

Аз използвам участъка от характеристиката при който управляващото напрежение е от 1,3 V до 7 V при капацитет от около 4 pF до около около 15 pF. По този начин максимално се доближавам до капацитета на фабричните променливи кондензатори с УКВ секции, с които имах опит. Тук искам да отбележа, че руските сдвоени варикапи КВС111А пасват при известно условие, а именно по-високо начално напрежение:


КВС111А, се управляват с напрежение от 4V до 30V, което всъщност променя първоначалния замисъл на реставрацията. Оригиналният тунер беше реализиран с варикапи ВА102, които са аналог на ВВ109 или сдвоените варикапи ВВ104 и МV104, а една от целите на реставрацията беше възможно по-ниско управляващо напрежение на вариакапите. Обикновено такова е в автомобилните приемници.

Междинночестотният усилвател е реализиран с две усилвателни стъпала с керамични филтри за съсредоточена избирателност, като с режимите на транзисторите е търсено съгласуване с ПКФ - около 330 Ω. Сърцето на МЧУ е интегралната схема TBA120S, която съдържа освен усилвател, ограничител и честотен дискриминатор, а данните и параметрите й са достатъчно известни. Транзисторните стъпала са реализирани също с източногермански транзистори на RFT - SF240, а избирателността по съседен канал се постига с два керамични филтъра по около 18 dB или съвместно около 36 dB, което е напълно достатъчно дори за района на гр. София, където има над трийсет УКВ предаватели.

За тези, които имат по-сериозни изисквания препоръчвам добавянето на още едни ПКФ SFE10,7 на изхода на транзистора Т5 към интегралната схема. Следва да отбележа, че интегралната схема TBA120S и нейният RFT аналог А220D имат вграден транзистор (изводи 1,3 и 4), който може да се използва за различни цели, като например аудио усилвател, ключ за шумоподавител, ключ за стереодекодер. Аз съм го използвал като предварителен НЧ усилвател, от който детектирания сигнал се подава към стереодекодера.

До тук ви запознах с основната част на тунера, но към него има допълнителни блокове, които са показани на следващате схема:

фиг. 2

На фиг.2 са дадени няколко модула, които правят схемата от фиг.1 тунер - транзисторът Т1 е усилвател по постоянен ток, на чийто изход се изработва запушващо напрежение към гейта на полевия транзистор. Сигнала за целта се взема от изхода на второто транзисторно стъпало на схемата от фиг.1. Както казах и по-горе, схемата за АРУ, приложена към гейта на полевия транзистор работи при много силни сигнали. Схемата, реализирана с руската хибридна телевизионна схема К224УР4 (в оригинала беше К2УС248) представлява туноскоп - индикатор за силата на сигнала и точната настройка, като системата е с чувствителност около 200-300 uV, например от "Селена-В215/216".

Положението на стрелката за максимално показание се регулира не с последователен резистор, а чрез товарния резистор на детектора. Това е направено нарочно за да стане системата по-"мързелива", с което показанието става по-плавно от минимум до максимум, като за слаби предаватели отчита почти нулево показание, което е и нейния смисъл.

Туноскопът получава сигнал от изхода на първия МЧ усилвател след SFE10,7 MHz, което е отбелязано на схемата от фиг.1. Вдясно от него е принципната схема на стередекодера, реализиран с интегрална схема uA758, която беше много рядко срещана по онова време у нас. Интересното решение тук е, че на изхода са предвидени режекторни филтри за случайно пробили сигнали от пилот тона на декодера - 19 kHz и 38 kHz, което може да видите на двете принципнати схеми долу вляво. Тези филтри са трудоемки, но ефективни, но при реставрацията не съм ги поставил поради липса на материали.

Независимо от това, uA758 има изключително добро подтискане на пилот тона с около 36 dB. L-C филтрите могат да бъдат заместени с транзисторен активен филтър, който може да видите вдясно от тях. Ефективността на транзисторния филтър реализиран с транзистора Т2 е с около 6-8 dB по-ниска, но е по-лесен за изпълнение.

И естествано, накрая остана захранването, което изпълних с един маломощен трансформатор на чийто изход след изправянето съм използвал интегрален стабилизатор MC78M12 с напрежение 12V като основно захранване, малък прецизен източник реализиран с TL431 и един спомагателен транзистор от Завод за полупроводници, Ботевград - 2Т6551. Както казах по-горе, управляващото напрежение на варикапите е в рамките на 1,24 V - 7 V, като ниската стойност постигам с точен източник LM385-1.2, а високата чрез TL431, с което осигурявам необходимото напрежение за настройка до 7 V.

Ето как изглежда част от тунера в процеса на реализация:

Както забелязвате вместо екрани между отделните блокове (а така беше изпълнен оригиналния турнер) съм екранирал всяка една бобина поотделно без осцилаторната. Оригиналният тунер беше реализиран с два УКВ обхвата - CCIRT и OIRT, тоест работеше в обхватите 65,8-74 MHz, както и 87-108 MHz. В нашето съвремие няма предаватели в обхвата на OIRT поради което не реализирах тази опция, но на тази платка тя съществува. Имаше превключвател ISOSTAT 6 x 3 над зеления кабелен мост, чрез който се извършваше превключването на двата обхвата с група от кондензатори и тримери за донастройка.

Най-интересното в тази история е, че когато възстанових тунера на горната снимка, въпреки екранировката на всички трептящи кръгове, приемникът приемаше УКВ станции без никакъв проблем само чрез изводите на входната бобина, които служеха като антена. Разбира се, по-мощните.

Беше неочаквано и затова включих сигнал генератора, извърших съответните донастройки и спрягането на кръговете и получих изключителен резултат - чувствителност 1,2 µV на входа! Разбира се отдавам това значително подобрение на смяната на първия полеви транзистор с 2SК192A. Веднага след това отново включих стария полеви транзистор 2N3819 и предположението ми се оказа вярно.

Така, сега реконструираният тунер остана с полеви транзистор 2SК192A във входното стъпало. Бих искал да отбележа, че колкото по-добра е входната чувствителност при тези условия, толкова е по-добро съотношението сигнал/шум, особено при стерео сигнал, който изисква или по-голяма мощност от предавателя, или по-добра чувствителност на тунера. Измерванията на чувствителността на входа на тунера трябва да се правят при еднакви условия за да има база за сравнение. В случая при 26 dB. При по-високо съотношение сигнал/шум, характерно при приемане на стерео сигнал, например 30 dB или дори 40 dB реалната чувствителност става около 8 µV.

На следващите снимки съм показал разположението на отделните блокове на схемата върху печатната платка и съответно на елементите:

А сега следва снимка на тунера в работно състояние:

Следват някои параметри и възможности на описания УКВ стерео тунер:

    - захранване: 220-240 V
    - входна чувствителност (режим МОНО): 1,2 µV
    - входна чувствителност (режим СТЕРЕО): 8 µV
    - антенен вход дипол - 300 Ω
    - антенен вход коаксиален: 75 Ω
    - автоматично регулиране на усилването на входното стъпало
    - туноскоп с индикатор за силата на сигнала и точна настройка
    - автоматична донастройка на честотата (АДЧ)
    - бутон за включване / изключване на АДЧ
    - светодиоден индикатор Стерео / Моно
    - бутон за смяна на режимите Стерео / Моно
    - възможност за превключване на УКВ обхвати CCIRT / OIRT


Данни за бобините:

Всички бобини в УКВ блока са навити на стари фабрични тела с Ф = 5,5 mm с феритни сърцевини и имат следните навивки:

    L1 първична намотка 2 х 1,5 нав. / ПЕЛ 0,15
    L1 вторична намотка 3,5 нав. / ПЕЛ 0,4
    L2 първична намотка 2 нав. / ПЕЛ 0,15
    L2 вторична намотка 3,5 нав. / ПЕЛ 0,4
    L6 осцилаторна бобина, 2,5 нав. / ПЕЛ 0,4

    Дросел L3 22 нав. / ПЕЛ 0,15 върху резистор 0,5W
    L4 върху тяло от "СОКОЛ-308" с 20 нав. / ПЕЛ 0,12


Данни за бобините от схемата на фиг.2:

    За бобината L7 на честотния дискриминатор съм използвал тяло от руския "СОКОЛ-308":

    L7 първична намотка 20 нав. / ПЕЛ 0,12
    L7 вторична намотка 3 нав. / ПЕЛ 0,12


Бобината L3 в изхода на туноскопа е също от "СОКОЛ-308" и има следните данни:

    L3 първична 20 нав. / ПЕЛ 0,12
    L3 вторична 9 нав. От същия проводник в средата върху първичната.


Дроселите в захранващите вериги са с индуктивност 100 µH.
 

Литература:
1. 2N3819 [pdf][79kb]
2. 2N4416 [pdf][52kb]
3. 2SK192A [pdf][199kb]
4. К2УС248 [djvu][103kb]
5. УКВ блокове, реализирани с биполярни транзистори, сп. "Радио, телевизия, електроника", В. Терзиев  [zip,djvu,jpg][103kb]
6. Архив 1, Архив 2, В. Терзиев

Валери Терзиев
24 май 2022 година