Радиоприемници, базирани върху шаси от "Геолог"
Част I: Промяна на конструкцията
/kn34pc.com/конструкции/...

Част I: Промяна на конструкцията
Част II: FM/AM приемник с ИС TA2003P
Част III: FM/AM приемник с ИС TA8164P
Част IV: FM/AM приемник с ИС TA2111N


Част I: Промяна на конструкцията

Всички сигурно се чудят защо започвам с описание на промяна на конструкцията, а не както до сега в предишни статии съм давал описанието й в края им. Обяснението е много просто – в предишните статии промяна на оригиналните шасита не съм правил, докато в следващите статии, в които ще разгледам различни принципни схемни решения, правя съществени промени в шасито и основната платка.

Основната ми идея беше нискобюджетни радиоприемници, с възможно най-малък брой компоненти, простички и лесни за изпълнение. Такива са серия интегрални схеми на TOSHIBA, които се продават в магазините за резервни части – ТА2003, ТА8164, ТА2111 и др. Параметрите на входната и осцилаторната част са много близки, което позволява изграждане на един входен многодиапазонен блок, който да се присъединява към всяка една от тях. Така за основа избрах шасито от руския радиоприемник ГЕОЛОГ-2/3. Разработените печатни платки са спрямо геометрията на това шаси и не пасват за шаси от ГЕОЛОГ-1.

И така, да започнем с подробностите. Подменя се оригиналния променлив кондензатор, използван в радиоприемника ГЕОЛОГ (СОКОЛ-308) с капацитет 2 х 270pF с въздушен променлив кондензатор с АМ и FM секция от български радиоприемници като "Елица", например, а именно 1 х 320, 1 х 380, 2 х 15 pF. Такива променливи кондензатори се използват и в съветския радиоприемник VEF 221/222, но оста му е Ф = 6мм и не е подходяща за моите цели. Геометрията и монтажа са различни. Оста на избрания от мен прави три пълни оборота, докато в оригиналния е 1. Може би се досещате защо съм избрал такъв променлив кондензатор? В оригинала на руския радиоприемник "Геолог" с помощта на вернерно устройство от зъбчати колела и диск за кордата се постига скала от 140 мм. Със същото колело, но при три оборота се постига дължина на скалата 142 мм. Тоест запазва се нейния линеен размер.

    L = 2.π.R.х3, където L е линейния размер на скалата, π = 3.1415, R – радиуса, или 2R – диаметъра на колелото на кордата, х3 – броя на оборотите.

Изчислението показва:

    L =  3.14x15.1 = 47,4мм., като имаме 3 оборота, се получава = 142.2мм.

Тоест, ако оста на копчето за настройка бъде куплирана с оста на променливия кондензатор, ще се получи същата дължина на скалата. Остава само механичната работа, а именно намаляване на диаметъра на водещото колело на кордата за постигане на желаната дължина на скалата, изработване на втулка с вътрешен диаметър d = 4мм, разпробиване на втулката, нарязване на резба М3 и нанизването й на двете оси с цел твърда връзка и директно въртене на копчето за настройка. Последен етап е монтаж на кондензатора към страничната пластмаса на шасито чрез разпробиване на отвори на точните места.

Оригиналната ос на врътката за настройка на променливия кондензатор също се модифицира, като първо се сваля пластмасовия накрайник със зъбчатката, който вече не ни е необходим и се скъсява оста, като се премахва върхът до зарязаната част на оста в посока долния край на снимката.

Всичко това в сглобен вид може да се види на следващата снимка:

Забележка: Премахването на оригиналната плочка, върху която е бил монтиран оригиналния променлив кондензатор оставя пластмасовата втулка която на снимката не се вижда добре без опора. За да не се изплъзне от гнездото си и оста да започне да се клати, е поставена (нанизана на оста) пружината, която се вижда, чийто натиск има същата функция.

Това е видно на следващата снимка:

Друга съществена промяна е геометрията на печатната платка, в която основни блокове са входния селектор на каналите, стабилизатора на напрежение и НЧУ. Естествено за да постигна по-голяма универсалност съм направил и промяна в опроводяването, което ще видите на принципната схема на входния бобинен блок. Промяната е елементарна, разделил съм масите на две – една за входните бобини, втора за осцилаторните бобини.

Тук искам да отбележа, че дадената по-горе принципна схема на входния блок за АМ съдържа повече диапазони. Това е защото тази схема е универсална за всички схеми, в които съм използвал превключвател тип ISOSTAT и не е необходимо схемата да се прерисува, но в данните за бобините, които ще дам точните стойности са отбелязани. Целта е да се получат за точно тази конструкция желаните диапазони. Превключвателя ISOSTAT е бутонен тип със седем превключвателя, от които шест зависими за АМ обхватите и един независим за УКВ обхвата и превключване на телескопичната антена към диапазоните на къси вълни и УКВ блока.

Диапазоните са както следва:

    УКВ: 87-108 MHz
    ДВ: 140-410 KHz
    СВ: 500-1670 KHz
    КВ1, 19 м: 15.0-16.7 MHz
    КВ2, 25 м: 11.3-12.3 MHz
    КВ3, 31 м: 9.2-10.1 MHz
    КВ4, 41-49 м: 5.6-7.6 MHz

Разбира се, в зависимост от точността на изработката началните и крайните стойности може да се различават с около 10%, но при настройката препоръчвам да се спазва началната честота на съответния диапазон.

Описаните две съществени промени в конструкцията ми позволи да направя една универсална конструкция с отличен по възможности променлив кондензатор и една универсална печатна платка на входния блок и без промяна на бобините да мога да го използвам в съчетание с няколко интегрални схеми, чиито входни и осцилаторни параметри са еднакви. Това са интегралните схеми, производство на TOSHIBA, посочени в началото. А ето как изглеждат описаните по-горе промени върху шасито:

Променливият кондензатор има също една козметична промяна, а именно отворите за механично закрепване се пренарязват с метчик М3, която резба е много по-разпространена отколкото оригиналната М2.

Разбира се, могат да се направят и други промени в механичната конструкция, но засега аз съм решил най-съществените за моята конструкция. В по-късен етап, например, съм заменил оригиналния високоговрител, тъй като неговите честотни характеристики са за обхвата на АМ, а добавяйки УКВ обхват трябваше да търся високоговорител, който възпроизвежда доста по-високи аудио честоти и с това да подобря звука на приемника. Смених няколко говорителя, не само от други радиопреиемници, а и такива които купих, като естествено, че основния параметър при избора беше диаметъра му за да може да пасне на съществуващата конструкция.

Тъй като обхватите са запазени така както бяха дадени в статията "Реновиране на радиоприемник Геолог-2/3", може да ползвате същите данни, както съм направил и аз. Само искам да отбележа, че в таблицата с данните съм пропуснал стойността на последователния кондензатор за обхвата на Средни вълни, който трябва да бъде от 270 до 330 pF, в зависимост от стойността на променливия кондензатор, а за конкретния случай е 330 pF. Основните бобини са подобни на същите от руския радиоприемник "Геолог-2/3", като за обхватите на 25м и 19м. съм отвил съответно по една и две навивки симетрично от долния и горният им край.

В следващата таблица са дадени последователните капацитети във входния и осцилаторния кръг за съответните обхвати, но пак искам да отбележа, че данните са ориентировъчни и зависят от индуктивностите на бобините и техните конструктивни особености. Ако използвате оригинални тела от радиоприемник "Геолог-2/3" би трябвало с тези конструктивни данни описвания радиоприемник да тръгне веднага и всичко останало са настройките с високочестотен сигнал генератор:

КВ обхват Cn-вх. кръг, pF Cn-хет. кръг, pF
41м - 49м 68 75
31м 47 51
25м 36 36
19м 33 30

Данните за бобините за УКВ обхвата са дадени в следващите статии, в които се разглеждат принципните схеми на радиоприемници с различни интегрални схеми на TOSHIBA.

Не съм дал принципната схема на нискочестотния усилвател, тъй като той е същият като използваните в цитираната статия с интегрална схема TDA2822M. Към потенциометъра за усилване по същия начин съм направил корекция по високи честоти. Подобна е корекцията и по ниски честоти, но тя не е обект на тази статия.

Архив [zip,pcb][31kb]

***

Част II: FM/AM приемник с ИС TA2003P

От доста време имам интегралната схема на TOSHIBA TA2003P. Бях я купил с цел да изпробвам т.н. нискостойностна конструкция. Тази ИС е специално разработена от TOSHIBA за ниския си клас радиоприемници и други преносими устройства с AM-FM обхват. Тя включва в себе си цялостно интегрално решение на нискостойностен радиоприемник, като за целта производителя се е постарал да премахне бобините на междинночестотните филтри и е дал конструктивната възможност за директното включване и достатъчно точно съгласуване на пиезокерамични филтри за АМ и FM.

Очаквах, че опростяването е за сметка на занижени параметри, поради което още с предварителния си план за проби и изпитания включих най-различни простички допълнения, които да ги подобряват, като например първо изпробвах приемника във вида в който TOSHIBA го предлага, след това замених кварцовия дискриминатор с бобинен, включих допълнителни опции като измерител на силата на сигнала, след това добавих допълнителен високочестотен усилвател за по-добра чувствителност на УКВ, а на края го премахнах, но добавих още едно транзисторно усилвателно стъпало по FM междинна честота.

В този ред ще разгледам четири принципни схеми, техните конструкции и ще направя сравнение на получените резултати. Със сигурност, сами ще се досетите по подреждането на изложението за най-добрите получени резултати.

Бих искал да отбележа, че акцента в тази статия е върху подобряването на приемането в УКВ обхвата чрез използването на най-малък брой елементи, както и с най-малко допълнителни елементи и стъпала.

От конструктивна гледна точка, в Част I съм дал подробно описание на преработката на шасито на оригиналния радиоприемник и схемата и платката на входните кръгове за АМ приемане, поради което тук няма да се повтарям. Съответно разработената печатна платка е само една за първият вариант, а останалите са изпробване с добавяне на стъпалата и елементите на обемен монтаж и тъй като те са твърде малко на брой и малки по рамер, в никакъв случай не утежняват конструкцията и се побират в избраната кутия.

А ето и принципната схема на първия радиоприемник, в който съм изпълнил всички изисквания според datasheet–а на производителя. Тоест няма никакви нововъведения. Както казах по-горе, целта е да се сравнят резултатите във вида в който е избрал той и с подобренията, които аз съм въвел.

Трябва да се има предвид, че тази интегрална схема е била разработена за детско забавление, тоест да работи в преносими устройства на батерии, поради което се захранва със сравнително ниски напрежения. Затова аз съм използвал един от стабилизаторите, които бях описал в предишни мои статии, също така простичък с малко елементи и лесен за изпълнение. Стабилизиращият елемент е изпълнен с най-обикновени SI диоди, които при определена характеристика имат известен стабилизиращ характер. Тук целта не беше да получа стабилизирано напрежение +/- 50mV, а да постигна някакво средно захранващо напрежение, в което интегралната схема да работи при промяна на захранващото напрежение в по-широки граници, отбелязани на схемата. С тример-потенциометъра P1 се постига желаното напрежение, измерва се стойността му и се заменя с резистор с най-близка стойност. За случая 1.5-2.2 к. Може да изберете каква да е стойност на стабилизираното напрежение между 3.5V и 5.0V при които се запазва работоспособността на ИС TA2003P.

Полученият краен резултат като звук и чувствителност е задоволителен, но все пак по-голямата част от УКВ предавателите в София са мощни. За по-слабите станции звукът или е дрезгав или липсва. Всъщност именно този конструктивен недостатък забелязах с изпълнението на първата принципна схема и започнах да търся други решения, с които да подобря чувствителността на моя радиоприемник. Все пак трябва да "свири" не само в София, а и извън град, примерно на село или на пикник.

Ето данни за бобините за УКВ:

    L1 – 4.5 нав., без тяло, Ф=4 мм., от меден емайлиран проводник с d=0.6 мм.
    L3 – също като L1, настройва се чрез разтягане и свиване на навивките
    L2 – 2 нав. на тяло с d=4 мм. и феритна сърцевина за настройка, меден емайлиран проводник с d=0.35 мм.

Настройката на УКВ обхвата може и препоръчвам да се извърши с вобулоскоп, но който няма такъв може да се пробва на слух и сравнява с друг УКВ радиоприемник. Първо с феритната сърцевина на осцилаторния кръг се търси долната граница на обхвата, а след това с паралелния кондензатор се определя покритието. На следващ етап се настройва в средата на обхвата и чрез разтягане или свиване на ВЧ бобината L3 се търси максимална чувствителност. Като спомагателна стойност, би могла да се използва напрежението на автоматичното регулиране на усилването като се търси максимална стойност. Тъй като този приемник не е претенциозен и е с малко елементи, би трябвало за 20-30 минути да сте завършили настройката. Обърнете внимание на следващата снимка и ще забележите, че във високочестотната част задължително се използват керамични кондензатори, които за тези честоти имат достатъчно високо диелектрично съпротивление (импеданс). Освен интегрална схема ТА2003Р, може да се използва нейния китайски аналог CSC2003P.

Аз, обаче, отдавна съм забелязал, че замяната на кварцовия дискриминатор за FM с трансформаторен тип (трептящ кръг), до голяма степен подобрява честотното дискримиране и съответно онова стържене се подобрява значително. Ето така дойде идеята за следващата принципна схема:

Няма да правя детайлно разглеждане на тази схема, тъй като освен замяната на кварцовия дискриминатор с трансформатор, няма нищо по-различно. Към извод 5, представляващ АРУ съм свързал система 200uA, с която може да се получи измерител на силата на сигнала. Но подчертавам – в малки граници, все пак това е АРУ. Всъщност с посочената промяна се гарантира много по-добра линейност на дискриминатора и се премахва гъгненето при слаби сигнали, с което се подобрява точността на настройката, а включената система играе ролята на индикатор. Дискриминаторът L4/C16 е фабричен междинночестотен трансформатор за УКВ, но за тези, които искат сами да си го навият бобината е навите от проводни с d=0.1мм и има 12 нав., а кондензаторът е керамичен със стойност 100pF. За още по-добра линейност на амплитудно-честотната характеристика на дискриминатора препоръчвам, без да е задължително паралелно на кръга да се включи резистор със стойност 4.7kOm.

Както отбелязах в началото на това изложение, част от разглежданите принципни схеми могат да се реализират без да се прави нова печатна платка, а допълнителните елементи да се свържат в обемен монтаж, както е видно на следващата снимка, която демонстрира разликата между представените две принципни схеми.

С последната схема подобрих звука, но не повиших чувствителността на УКВ обхвата, а както казах в началото на статията, все пак аз търся приемане и на по-слаби станции или пък използването му на пикник или на село. Ето защо реших да търся други начини за постигане по-добра чувствителност. Все пак аз разполагам не само с вобулоскоп, който ми позволява да направя максимално спрягане на ВЧ кръга с осцилаторния, но и със сигнал генератор, с който подавайки различни нива на сигнала да търся все по-голяма чувствителност.

Така реших първо да сравня техническите данни на различни ИС и това ми даде възможността да определя къде е проблема с чувствителността. И така, тъй като ИС ТА2003 е цял радиоприемник, очевидно трябваше да потърся същите параметри на интегрални схеми - УКВ блок и съответната за МЧУ. Естествено избрах такива, които вече съм правил, а аз не си изхвърлям старите платки и конструкции. Сравних данните на комбинацията BА4412/4424 + ВА4236, отделно първите + AN7224 и тези на ТА2003.

Очевидно е, че и в двете комбинации усилването е по-голямо от дадените параметри за ТА2003. Ето така, реших да добавя усилвателно стъпало по междинна честота. Едно апериодично стъпало по принцип дава около 2-3 пъти усилване, особено ако внимателно се подбере транзистора. Така се роди следващата схема, която експериментирах:

Както виждате от предложените схеми, доста съм се потрудил да накарам интегралната схема ТА2003 да „зазвучи” добре, тоест приемника изграден с нея да придобие по-добри технически данни.

Тук искам да отбележа, независимо, че в първите две схеми избирателността по съседен канал за УКВ обхвата се осигуряваше само с един пиезокерамичен филтър, всъщност на печатната платка са предвидени два и това дава възможността между тях да се включи допълнително усилвателно стъпало. А ето на следващата снимка е последната схема с добавено усилвателно стъпало:


 

Архив [zip,pcb][458kb]

***

Част III: FM/AM приемник с ИС TA8164P

Тук ви представям една интересна интегрална схема на TOSHIBA, също представляваща цялостен радиоприемник с възможно най-малко компоненти от класа на нискостойностните приемници. Но за разлика от вече представените в предходните части, тук има междинно-честотни трансформатори, които не само играят ролята на съгласуващи устройства, а и подобряват фигурата на честотната характеристика.

За да не се повтарям с вече описаната високочестотна част за АМ диапазоните, тук само отбелязвам, че те са същите, тъй като вече в част I съм описал подготвената предварително стандартна платка на диапазонния превключвател съдържащ плануваните предварително АМ обхвати плюс УКВ обхват 87-108 MHz.

Искам да отбележа, че изходното стабилизирано напрежение от транзисторния стабилизатор не е фиксирано, въпреки че съм дал стойност 4.5V. За различните схемни решения съм избирал от 3.5V до 4.5V, като съм се съобразявал единствено със захранващото напрежение – тоест един път с 4 броя АА батерии, друг път с 6 броя. Двата МЧУ трансформатора са готови фабрични или може да ползвате данните, публикувани в характеристиките на интегралната схема от pdf файла. Силно препоръчвам особено за АМ междинна честота строго да се спазват диаметъра на проводника и броя на навивките за да се получи най-доброто съгласуване на неговия изход с входния импеданс на пиезокерамичния филтър. Това е от изключително значение за получаването на достатъчно остра избирателност по съседен канал. Искам да отбележа, че за АМ филтъра индуктивното съпротивление е от изключително значение за получаване на максимално усилване на междинночестотния усилвател, чийто товар е той.

Възможно е да се добави последователно на осцилаторната верига резистор около 33-47 Ом, с което се подобрава линейността за различни честоти на генериране и улеснява генерациите на по-високочестотните диапазони.

Нискочестотният усилвател е изграден с интегралната схема TDA2822M, която вече е описана в предишни материали и други статии, публикувани на www.kn34pc.com.

Ето данни за бобините за УКВ:

    L1 – 4.5 нав., без тяло, Ф = 4 мм., от меден емайлиран проводник с d = 0.6 мм.
    L3 – също като L1, настройва се чрез разтягане и свиване на навивките
    L2 – 2 нав. на тяло с d = 4 мм. и феритна сърцевина за настройка, меден емайлиран проводник с d = 0.35 мм.

Входния лентов филтър за УКВ може да се замени с керамичен лентов филтър GFWB5/SE.

А ето по-долу на следващата принципна схема ви представям две филтърни групи. Групата отляво се поставя след нискочестотния изход на интегралната схема и потенциометъра за усилване и има за цел да повдигне ниските честити, тоест играе ролята на физиокорекция. Ключът S1 дава на късо кондензатора C1 с което корекцията се елиминира и диаграмата става линейна. Повдигането на ниските честоти е около 10-12 dB. Вдясно виждате още една подобна група. Тя се свързва след потенциометъра към входа на нискочестотния усилвател и представлява регулируем филтър по висока честота и всъщност е един простичък високочестотен регулатор на звука. Ето тези простички филтърни схеми използвам за подобряване на звученето на радиоприемниците от моите конструкции.

И на края, разбира се, на следващите снимки може да се види самата платка и конструкцията, изградена върху нея:

Архив [zip,pcb][4kb]

***

Част IV: FM/AM приемник с ИС TA2111N

Всъщност, механичното преработване на шасито от руския радиоприемник ГЕОЛОГ-2/3, описано в част I, ми даде възможност чрез подходяща конструкция и подмяна на оригиналния променлив кондензатор и неговото окачване, да експериментирам върху подготвената универсална печатна платка с диапазонен превключвател различните схеми, които описвам.

Интегралната схема на TOSHIBA TA2111N е изключително подходяща за изработване на радиоприемници със задоволително качество и малък брой елементи, което е моята цел в тази серия от конструктивни решения. Естествено има и други такива интегрални схеми като TA8164P, TA8132 и т.н. Трябва да подчертая, че със сигурност разработените радиоприемници са далеч с по-добри характеристики от оригиналния радиоприемник, дори само с факта, че добавяме съвременен УКВ обхват 87-108 MHz. Интегралната схема TA2111N позволява цялостно решение на радиоприемник за АМ и УКВ. В моите схеми стереодекодера е изключен, тъй като шасито на ГЕОЛОГ не позволява тази хубава възможност. Но тъй като аз публикувам оригиналите на печатните платки, естествено всеки може да си ги модифицира и да го добави. А ето и принципната схема, която съм реализирал:

И тук трептящите кръгове за УКВ са както следва:

Елементите C3,C5,L2,C4 формират лентов филтър в обхвата 87-110 MHz. бобината L1 е товар на високочестотния предусилвател за УКВ, а бобината L3 е осцилаторната. Всички бобини са без тяло (навивал съм ги на свредло с Ф=4.5 мм) от меден емайлиран проводник с d=0.6 мм, като L1 и L2 са по 4.5 навивки, а L4 с 3.5 навивки. Всички са плътно навити без стъпка. Бобината L2 във входния филтър не се пипа – монтира се във вида в който е. Другите две бобини служат за настройка както по чувствителност (L1), така и за определяне на обхвата (L4). Това става чрез разтягане на бобините, което е видно от снимките и подбор на паралелните им допълнителни кондензатори, чиито приблизителни стойности съм дал на схемата. Тази настройка се повтаря няколко пъти до постигане на оптимално приемане. Естествено фината настройка може да стане най-добре при използване на вобулоскоп, както всъщност съм направил аз. Ключът S1 служи за превключване АМ-УКВ и всъщност се намира на диапазонния превключвател.

Трептящия кръг C7-L3 представлява междинночестотен филтър за 455 KHz, която е стойността на междинната честота. В зависимост от пиезокерамичните филтри, които може да се намерят на пазара, нейната стойност може да се избере от 450 до 470 KHz. Данните за C7 и L3 може да намерите в техническите характеристики на интегралната схема (datasheet). Това, което никъде не се споменава е, че дадените стойности и брой на навивките е за импеданс на пиезокерамичния филтър 2 kOm.

Искам да обърна особено внимание на фиксирането на бобините след настройката. На снимката се вижда, че в осцилаторната бобина съм мушнал малко парченце дунапрен. Но силно препоръчвам като завършите настройките да залеете бобината с парафин. Така тя се предпазва от вибрации, респективно от промяна на честота и се стабилизира точната настройка. Аз лично, съм използвал фиксиране с моментно лепило.

Друго допълнение към конструктивното изпълнение е, че на предлаганата печатна платка (виж долен десен ъгъл) съм предвидил индуктивен дискриминатор за 10.7 MHz. Той се свързва през керамичен кондензатор от 10 pF към извод 12 на интегралната схема. Разбира се, това усложнява принципната схема и нейното изпълнение, но подобрява линейността на характеристиката на честотното детектиране.

Още една особеност е, че съм предвидил АДЧ – автоматична донастройка на честотата, която елиминира до голяма степен температурната и механичната зависимост на честотата на осцилаторния кръг. За целта към него чрез кондензатора C13 се свързва към вградения в интегралната схема варикап – извод 19. Аз съм избрал стойност 3.3 pF, но стойността му може да бъде до 4.7 pF. В монтажа на печатната платка няма да го видите, но е предвидено място за него. Червеният проводник на снимката е мост от аудио изхода към филтърната група на нискочестотния сигнал.

А ето и как изглежда завършената конструкция на радиоприемника:

Архив [zip,jpg,pcb][96kb]


Използвана литература:
1. Бытовая радиоприёмная и звукозаписывающая аппаратура, 1994, Алексеев
2. Принципни схеми и сервизни описания на Геолог, ВЕФ–Сигма, Селена, Елица
3. Сервисное руководство радиоприемника "ГЕОЛОГ-3"
4. http://www.kn34pc.com/construct/stormbringer_rx.html - Всевълнов приемник, Юли Генадиев, TDA2822M
5. www.alldatasheet.com: TA2003.pdf
6. www.alldatasheet.com, TA8164P.pdf
7. www.alldatasheet.com, TA2111N datasheet

Валери Терзиев
6 януари 2013 година, доп. 3 февруари 2013 година,
доп. 6 февруари 2013 година, 14 декември 2021 година