Цифровой FM-тюнер

В последнее время в продаже появилось огромное количество оснащенных цифровым управлением автомагнитол, музыкальных центров, да и просто цифровых FM-приемников. Если с первыми двумя по характеристикам радиолюбителям тягаться практически бесполезно: их параметры стоят далеко за пределами, воплотимыми в условиях кухонной лаборатории, то последние - это непочатый край работы для радиолюбителей.
Остановимся более подробно то третьей категории. В ее состав входит небольшое количество действительно добротно собранных продуктов фирм Kenwood, Pioneer, Blaupunkt, Philips и др. Но все-таки большая часть цифровых FM-приемников на наших рынках является китайскими штамповками. Довольно симпатичный внешний вид, простота в управлении и дешевизна сделали их довольно популярными. При этом качество принимаемого сигнала и надежность оставляют желать лучшего.
В качестве альтернативы выше сказанному предлагаем на суд читателей устройство, описанное в данной статье.

Технические характеристики:
Напряжение питания............................................................................ 7:23 В
Потребляемый ток в режиме покоя......................................................<100mA
Диапазон рабочих частот..................................................................... 88000 - 108000 КГц.
Диапазон частот ПЧ............................................................................. 10100 - 11300 КГц.
Чувствительность приемного тракта ................................................... 1uV

В набор функций приемника входит:
1) Изменение частоты приема с шагом 100КГц вверх и вниз.
2) Сканирование по диапазону (остановка производится по появлению сигнала станции либо вручную).
3) Возможность записи до 30 каналов в энергонезависимую память данных.
4) Разрешение/запрет прослушивания радиостанций в стерео-режиме.
5) Изменение частоты ПЧ и сохранение значения в энергонезависимой памяти.

Приемник выполнен в виде двух взаимосвязанных блоков: процессорного модуля и РЧ-блока. Схема первого из них приведена на рис.1. tuner_r1.gif

Его основой является микроконтроллер DD1 PIC16F84, тактируемый от цепочки R15C5. Управление процессором осуществляется посредством матрицы клавиатуры, состоящей из кнопок SB1-SB6 и джампера JP1. Для гашения дребезга контактов применены цепочки R1C1 -R3C3. Значение частоты настройки, номер канала памяти, а также другая информация выводятся на 10-разрядный ЖКИ HT1611 фирмы Holtek.

Схема радиочастотного блока изображена на рис.2 Просмотр tuner_r2.gif

Он содержит собственно схему приемной части на микросхеме DA1, синтезатор частоты на основе DD1, а также УНЧ DA2.
Приемник построен по схеме с одним преобразованием частоты (ПЧ 10,7МГц) на специализированной микросхеме TEA5711 фирмы Phillips[Л]. Микросхема содержит полный набор узлов для построения FM и AM-приемника (последний в данном устройстве не реализован), а также стерео-декодер. Перестройка контуров преселектора и гетеродина производится варикапами VD1,VD2, включенными в состав петли ФАПЧ синтезатора частоты. Конструкция приемника позволяет управлять стереодекодером. Для этого в схему введены элементы R8 и VT1. Остальная "обвязка" микросхемы DA1 стандартна и соответствует оригинальной документации фирмы Phillips. Синтезатор частоты приемника выполнен по схеме с ФАПЧ на микросхеме DD1. Кроме последней в его состав входят выходной ключ управления варикапами (VT2), фильтр петли автоподстройки R12,C18,R11,C14, а также предусилитель сигнала гетеродина VT3.

Управление синтезатором приемника может производиться в одном из двух режимов: плавной перестройки (с шагом 100 КГц) и фиксированной настройки (работы в каналах памяти). При записи в канал сохраняется значение частоты и состояние режима "STEREO" (включен или выключен). При первом включении питания приемника (когда FLASH-память пуста) он автоматически настраивается на частоту 100МГц. При повторном включении, после того, как пользователь заполнил ячейки энергонезависимой памяти, устанавливается частота нулевого канала.

1) Переключение режимов "плавный/фиксированный" производится по нажатию кнопки "MEMORY". В режиме фиксированной настройки на индикаторе кроме текущей частоты отображается номер канала памяти.
2) В режиме плавной перестройки пользователь может изменять частоту настройки посредством нажатия клавиш "UP" и "DOWN". Переключение происходит по замкнутому циклу, т.е. при попытке произвести шаг по частоте вверх, когда на индикаторе 108000КГц синтезатор установит частоту 88000КГц и наоборот.
3) В режиме фиксированной перестройки клавиши "UP" и "DOWN" производят соответственно увеличение или уменьшение номера канала памяти. При переходе от одного канала к другому автоматически устанавливается состояние режима "STEREO", которое ранее было занесено в энергонезависимую память. Переход осуществляется циклически.
4) Сканирование включается по нажатию на кнопку "SCAN". При этом автоматически происходит переход в режим плавной перестройки частоты и производится циклический инкремент частоты. Направление сканирования можно изменять посредством нажатия клавиш "UP" и "DOWN". Остановка сканирования происходит либо при повторном нажатии кнопки "SCAN", либо по нахождению станции (по срабатыванию системы бесшумной настройки приемника).
5) Для записи текущей частоты в канал памяти следует нажать клавишу "REC". При этом на индикаторе в первом и втором разрядах появится индикация нулевого канала. При помощи кнопок "UP" и "DOWN" номер канала можно циклически изменять в пределах от 0 до максимального количества каналов памяти (об этом параметре будет сказано ниже).
6) Вход в режим установки ПЧ производится по кратковременному закорачиванию "джампера" "IF". Посредством клавиш "UP" и "DOWN" ПЧ можно изменять в диапазоне от 10300КГц до 11400КГц. По умолчанию (когда пользователь не изменял значение этого параметра) значение ПЧ равно 10700МГц. Для записи результата во FLASH-память следует нажать кнопку "REC".
Введение возможности изменения данного параметра можно объяснить наличием у пьезокерамических фильтров промежуточной частоты, применяемых в приемниках, небольшого разброса параметров.
Для изменения значения ПЧ следует произвести следующую последовательность действий:
а) Настроиться на заранее известную частоту какой-либо FM-станции.
б) Войти в режим изменения значения ПЧ.
в) Скорректировать значение ПЧ до получения минимального количества помех.
г) Записать полученное значение в энергонезависимую память.
7) Вход в режим установки значения максимального количества каналов памяти производится посредством кратковременного закорачивания "джампера" "CH". При этом содержимое индикатора будет выглядеть, как показано на рис. Изменение и запоминание значения производится аналогично промежуточной частоте.

Наладка.
Блок контроллера при условии правильной сборки в наладке не нуждается и начинает работать сразу после подачи питания. Наладка радиочастотного блока сводится к подгонке индуктивностей катушек L1, L2 и L3. Начинают с последней. Посредством сближения и растяжения витков при помощи диэлектрического предмета (например, спички) добиваются надежного захвата петли ФАПЧ. Далее аналогичным способом корректируют индуктивности L1 и L2 до получения максимально качественного и громкого сигнала. Катушки желательно залить парафином для избежания деформации витков и, как следствие, расстройки контуров приемника. На этом наладка тюнера окончена.