Простой FM-приемник своими руками
Простой FM-приемник на двух транзисторах и одной микросхеме.
Что такое FM-приемник? Радиоприемник — это электронное устройство, которое принимает радиоволны и преобразует информацию, переносимую ими, в полезную для восприятия человеком. Приемник использует электронные фильтры, чтобы отделить нужный сигнал радиочастоты от всех других сигналов, улавливаемых антенной, электронный усилитель для увеличения мощности сигнала для дальнейшей обработки, и, наконец, восстанавливает нужной информации посредством демодуляции.
Из радиоволн, FM является наиболее популярным. Частотная модуляция широко используется для FM-радиовещания. Преимущество частотной модуляции заключается в том, что она имеет большее отношение сигнал/шум и, следовательно, излучает радиочастотные помехи лучше, чем сигнал амплитудной модуляции равной мощности (AM). Звук из радиоприёмника мы слышим чище и насыщенней.
Частотные диапазоны FM
УКВ (УльтраКороткоВолновый) диапазон с ЧМ (Частотная Модуляция) по английски FM (Frequency Modulation) имеет длину от 10 м до 0,1 мм — это соответствует частотам от 30 МГц до 3000 ГГц.
Для приема вещательных радиостанций актуален сравнительно небольшой участок:
УКВ 64 — 75 МГц. Это наш советский диапазон. На нем много УКВ станций, но только в нашей стране.
Японский диапазон от 76 до 90МГц. В этом диапазоне ведется вещание в стране восходящего солнца.
FM — 88 — 108МГц. — это западный вариант. Большинство ныне продаваемых приемников обязательно работает именно в этом диапазоне. Часто сейчас приёмники принимают и наш совковый диапазон, и западный.
УКВ радиопередатчик имеет широкий канал — 200 кГц. Максимальная звуковая частота, передаваемая в FM, составляет 15 кГц по сравнению с 4,5 кГц в AM. Это позволяет передавать намного более широкий диапазон частот. Таким образом качество передачи FM значительно выше, чем АМ.
Теперь о приёмнике. Ниже представлена схема электроники для приемника FM вместе с его описанием работы.
Список компонентов
- Микросхема: LM386
- Транзисторы: T1 BF494, T2 BF495 (КТ315)
- Катушка L содержит 4 витка, Ф=0,7мм на оправке 4 мм.
- Конденсаторы: C1 220nF
- C2 2,2 нф
- C 100 нф х 2 шт
- C4,5 10 мкф (25 V)
- C7 47 нФ
- C8 220 мкф (25 В)
- C9 100 мкф (25 V) х 2 шт
- Сопротивления:
- R 10 кОм х 2 шт
- R3 1 кОм
- R4 10 Ом
- Переменное сопротивление 22кОм
- Переменная емкость 22пф
- Динамик 8 Ом
- Выключатель
- Антенна
- Батарея 6-9В
Описание схемы FM приемника
Ниже, представлена схема простого FM-приемника. Минимум компонентов для приема местной FM станции.
Транзисторы (Т1,2), вместе с резистором 10к (R1), катушкой L, переменным конденсатором (VC)22pF составляют ВЧ генератор (Colpitts oscillator).
Резонансная частота этого генератора устанавливается триммером VC на частоту передающей станции, которую мы хотим принять. То есть, он должен быть настроен между 88 и 108 МГц FM диапазона.
Информационный сигнал, снимаемый с коллектора Т2 поступает на усилитель НЧ на LM386 через разделительный конденсатор (С1) 220nF и регулятор громкости VR на 22 кОма.
FM приемник принципиальная электрическая схема
Принципиальная электрическая схема FM приемника
Перестройка на другую станцию осуществляется изменением ёмкости переменного конденсатора 22 пФ. Если Вы используете какой-либо другой конденсатор, который имеет большую ёмкость, то попробуйте уменьшить количество витков катушки L чтобы настроиться на диапазон FM (88-108 МГц).
Катушка L имеет 4 витка эмалированного медного провода, диаметром 0,7 мм. Катушка наматывается на оправке диаметром 4 мм. Её можно намотать на любом цилиндрическом предмете (карандаш или ручка с диаметром 4 мм).
Если Вы хотите принимать сигнал станций УКВ диапазона (64-75 МГц), то нужно намотать 6 витков катушки или увеличить ёмкость переменного конденсатора.
Когда необходимое количество витков намотаете, катушка снимается с цилиндра и немного растягивается так, чтобы витки не касались друг друга.
Микросхема LM386 представляет собой НЧ аудио усилитель мощности. Он обеспечивает от 1 до 2 Вт, чего достаточно для любого малогабаритного динамика.
Антенна
Антенна используется, чтобы поймать высокочастотную волну. В качестве антенны Вы можете использовать телескопическую антенну любого неиспользуемого устройства. Хороший прием можно также получить с куска изолированной медной проволоки длинной около 80 см. Оптимальную длину медной проволоки можно найти экспериментально.
Приемник можно запитать от батареи 6 — 9V.
К данному УНЧ на микросхеме LM386 можно также собрать похожие схемы FM приемников:
При питании 9 В нужно увеличить сопротивление R3 до 1,5-2,0 кОм.
Источник
Высокочувствительный приемник
Высокочувствительный приемник в предлагаемом варианте на микросхеме CXA1238S которая включена не совсем стандартно. Для повышения чувствительности введен дополнительный каскад УПЧ. Кроме того, с той же целью введен и УРЧ. В итоге получился довольно простой, чувствительный приемник с высокой степенью повторяемости, низкой себестоимостью, некритичный к номиналам деталей. Поскольку в нем максимально используются элементы готового изделия, то и рабочий диапазон остался прежним — 88…108 МГц.
Высокочувствительный приемник сохраняет полную работоспособность при снижении напряжения питания до 1,9 В, потребляет ток около 16 мА (у фирменных — 30…45 мА). При использовании аккумуляторов типа “GP” емкостью 1300 мА*ч источника питания хватает почти на месяц при работе 3ч в день.
Конструкция высокочувствительный приемник не содержит трудоемких в изготовлении катушек фильтров ПЧ с частотой 10,7 МГц и собрана на двух недорогих микросхемах — CXA1238S фирмы Sony и TDA7050 фирмы Philips. Приобрести их в городах не составляет труда.
Принципиальная схема высокочувствительный приемник представлена на рисунке в тексте. Наведенные в антенне, роль которой выполняет общий провод стереотелефонов, сигналы радиостанций диапазона 88… 108 МГц поступают на входной колебательный контур L2C2. Он настроен на середину диапазона. Предварительный УРЧ собран на малошумящем транзисторе VT2 по апериодической схеме с общим эмиттером. Усиленный радиосигнал поступает на вывод 18 микросхемы DA1 (вход УРЧ). Нагрузкой этого УРЧ служит перестраиваемый колебательный контур L4C6C7C8.1. Сигнал с него подается на смеситель в составе микросхемы. На него же поступает напряжение гетеродина, контуром которого является L7C11С12С13С8.2.
Сигнал ПЧ 10,7 МГц с вывода 16 микросхемы выделяется на нагрузке смесителя R1L1, фильтруется пьезокерамическим фильтром ZQ1, усиливается каскадом на VT1, дополнительно фильтруется таким же фильтром ZQ2 и поступает на вход 13 усилителя-ограничителя микросхемы.
Для демодулирования частотно-модулированных колебаний используется фазовый детектор микросхемы DA1. Его фазосдвигающая цепь ZQ3R11 подключена к выводу 26 DA1. Фильтр ZQ3 имеет фазовую характеристику, подобную характеристике колебательного контура с добротностью около 20, его применение позволяет избежать намотки громоздкой катушки индуктивности.
Стереодекодер микросхемы работает с временным разделением каналов, используя ФАПЧ для синхронизации с пилот-тоном. Резисторы R14, R15 задают частоту встроенного ГУНа. Элементы C29C30R18 — пропорционально-интегрирующий фильтр ФАПЧ, R16 и R17 задают режим по постоянному току. Сигналы левого и правого стереоканалов формируются на выводах 6 и 5 DA1 соответственно. Цепочки R9C23 и R12C24 служат для компенсации предыскажений звукового сигнала, вводимого на передающей стороне для повышения отношения сигнал/шум.
В качестве усилителя звуковой частоты (УЗЧ) выбрана микросхема TDA7050 — у нее маленький ток покоя в режиме отсутствия сигнала (около 3 мА) и она требует небольшого числа подключаемых элементов.
Большинство стереотелефонов, которыми комплектуют радиоприемники, при воспроизведении сигналов сильно ослабляют низкие звуковые частоты. Чтобы компенсировать этот недостаток, многие фирмы стали вводить в свои изделия системы Bass boost. Для желающих использовать подобное усовершенствование для улучшения качества звучания на рис. 2 приведена схема одного из возможных вариантов.
Дроссели L3, L5, L6 изолируют ВЧ сигналы, наведенные на провод головных телефонов, от общего провода.
Элементы R8, С14, С15 фильтруют сигнал АПЧ, образующийся на выводе 10 DA1. Он поступает на варикап (вывод 23), встроенный в микросхему — его емкость добавляется к емкости контура гетеродина последовательно с емкостью конденсатора С13.
Емкость используемого КПЕ установить не удалось из-за отсутствия соответствующего измерителя, но все имеющиеся в его распоряжении импортные экземпляры, снятые с китайской техники, имели, по всей вероятности, одинаковую емкость УКВ секций, так как успешно работали с катушками, намоточные данные которых приведены ниже. Радиолюбителю, имеющему даже небольшой опыт, не составит труда скорректировать изготовление катушек колебательных контуров под имеющийся у него КПЕ.
В высокочувствительный приемник можно использовать резисторы любых типов с допуском не хуже ±20 %. Оксидные конденсаторы лучше подойдут малогабаритные типа К50-40, но вполне допустимо, если позволяют габариты конструкции, применить конденсаторы типов К50-16, К50-35 или импортные. Остальные конденсаторы КМ-3, КМ-4 или другие малогабаритные. Хотелось бы подчеркнуть, что предлагаемый схемотехнический вариант приемника не критичен ни к типам, ни к номиналам входящих в него элементов.
Пьезокерамические фильтры любые широкополосные, малогабаритные, применяются во всех приемниках с УКВ диапазоном. Фильтр ZQ3 отечественных аналогов, похоже, не имеет. Его можно заменить цепью, показанной на рисунке.
Сдвоенный резистор (R10, R13) с обратно логарифмической характеристикой изменения сопротивления (группа В), например С2-6в. Можно применить и резисторы группы А, в этом случае необходимо соединить выводы их движков с общей шиной питания через резисторы с сопротивлением, равным 1/8 сопротивления переменного резистора.
Транзистор VT1 — КТ368А, КТ368Б, КТ3102 с буквенными индексами от А до Е; VT2 — КТ368А, КТ368Б, КТ339 или КТ399 с любыми буквенными индексами.
Микросхема СХА1238S не имеет аналогов среди микросхем, выпускаемых другими фирмами, но ее можно приобрести на рынках и в магазинах, торгующими радиоэлементами для ремонта. Микросхему усилителя звуковой частоты TDA7050 вполне заменит любая с аналогичным функциональным назначением. Важно только, чтобы она имела низковольтное питание и малый ток покоя. По параметрам к ней близка микросхема КР174УН23.
Индуктивность дросселя L1 может быть в пределах от 22 до 220мкГн, а дросселей L5 и L6 — от 2,2 до 22мкГн. Катушки L2 — L4 и L7 бескаркасные с внутренним диаметром 3 мм, намотаны проводом ПЭЛ-0,33. Катушка L2 имеет 8 витков с отводом от середины; L3, L4 и L7 — соответственно 10, 4 и 3-го витка. Точное число витков зависит от длины и расположения дорожек, ведущих к катушкам на печатной плате, от конкретного экземпляра КПЕ и уточняется при настройке.
Если монтаж высокочувствительный приемник выполнен без ошибок и элементы соответствуют рекомендованным, то при включении источника питания в стереотелефонах должен появится характерный шум. Следует временно отсоединить конденсатор С4, заменить катушку L4 фильтра ПЧ любым дросселем, а к выводу 18 микросхемы DA1 присоединить отрезок провода длиной около 0,5 м. Растягивая и сжимая витки гетеродинной катушки L7, добиваются устойчивого приема какой-либо радиостанции УКВ диапазона.
Если сделать это не удастся, попробуйте изменить число витков гетеродинной катушки. Постоянно работающая система АПЧ даст вам знать, что вы настроились на зеркальный канал, настройка будет “плавающей”, нечеткой. В этом случае растяните витки катушки L7 или уменьшите число ее витков до появления той же станции с четкой настройкой.
Если частотный диапазон приема окажется излишне широким (работающие радиостанции сосредоточены в средней части шкалы), следует увеличить емкость С12 (грубо) или С11 (плавно), одновременно уменьшая индуктивность катушки L7 для сохранения настройки. Соответственно, в случае слишком узкого диапазона, не позволяющего осуществить прием всех работающих радиостанций, принять меры противоположного характера.
После этого нужно подключить вольтметр (осциллограф) к выводу 25 микросхемы DA1. Впаяв катушку L4 и сдвигая или раздвигая ее витки (или меняя их число), следует добиться максимальных показаний вольтметра (при этом приемник должен быть настроен на какую-либо станцию, а положение суррогатной антенны не изменять).
В заключение выполняется окончательное сопряжение контуров. Восстановите включение конденсатора С4 и подстроечным резистором R14 добейтесь устойчивого стереоприема. Контур L2C2 можно также подстроить по максимуму показаний вольтметра, но из-за низкой его добротности вряд ли стоит делать.
Желающие могут добавить индикатор “стерео”, в качестве которого подойдет светодиод, анод которого подключают к плюсу питания, а катод через резистор 560 Ом — к выводу 4 микросхемы DA1.
Также можно отметить, что микросхема CXA1238S позволяет реализовать и приемник амплитудно-модулированных сигналов (длинные, средние и короткие волны) со значением промежуточной частоты 455 или 465 кГц.
Источник
Собираем своими руками УКВ ЧМ радиоприемник с АПЧ и ИТН
Ставь лайк! Делись с друзьями, потому что дальше будет интереснее! Понравилась статья? Ставь палец вверх и будешь видеть наши новости чаще!
Собственно, оно все как получилось. В 1887 наш немецкий коллега Генрих Герц построил первый в мире искровой радиопередатчик. Он это сделал для того, чтобы проверить теории Максвелла и Фарадея о существовании радиоволн. Вообще говоря, прикладная часть такого исследования Герца не очень интересовала, ему важно было опытным путем доказать существование радиоволн и по возможности изучить какие-то их свойства. Что ему отлично удалось.
Через 7 лет после этих событий, Оливер Лодж и Александр Мирхед провели демонстрацию первого сеанса телеграфной связи. Сигнал передатчика, находящегося на расстоянии 40 метров от приемника был успешно принят и воспроизведен. А 7 мая 1895 года наш соотечественник Александр Степанович Попов на заседании Русского физико-химического общества показал свой вариант радиоприемника-грозоотметчика. Кстати, именно поэтому 7 мая в России отмечается День радио.
Ну, дальше, понятное дело, пошло-поехало.
В 1899 году была построена первая линия телеграфной связи. Ее длина составляла 45км.
Накануне первой мировой войны стали появляться первые радиолампы, на основе которых началось массовое производство приемников прямого усиления. Словосочетание «прямое усиление» — это вовсе не пустое название, а вполне себе схема построения и принцип работы приемника. Надо понимать, что в то время приемники работали на довольно низких частотах в диапазонах длинных или даже сверхдлинных волн. Так что приемник прямого усиления занимался тем, что принимал сигнал передатчика и без лишних преобразований детектировал его и выдавал слушателю. Но тут вот какая незадача. Чем большее количество информации нужно передавать, тем большая частота передачи должна быть у передатчика. Телеграфу-то, понятное дело без разницы — точка-тире и всего делов. А вот чтобы передавать голосовые сообщения, требуется хорошая разборчивость приема. В приемнике прямого усиления любое изменения частоты требует фактически перестройки всего приемного тракта — фильтров, усилителя, что очень неудобно.
В 1918 году немец Вальтер Шоттки и американец Эдвин Армстронг предлагают другую схему построения приемников и называют ее «супергетеродин».
Справедливости ради нужно отметить, что сии достойные граждане использовали в своей работе идеи француза Леви.
Основная идея такого приемника — преобразование частоты принимаемого сигнала в некую фиксированную частоту и все последующие тракты приемника работают только с этой частотой, которая не зависит от частоты входного сигнала. Кажется, неплохо, давайте посмотрим на картинку.
Итак, перед вами блок-схема супергетеродинного приемника. Радиосигнал, принятый антенной, усиливается УВЧ — усилителем высокой частоты и поступает на специальный узел — смеситель. На другой вход смесителя подается сигнал с гетеродина. Гетеродин представляет собой по сути небольшой передатчик, частота которого может изменяться. Частоту гетеродина выбирают так, чтобы она была выше частоты принимаемого сигнала. Таким образом, в смесителе получается винегрет из двух сигналов — принятого антенной и гетеродина. В состав этого винегрета входит в том числе и разность частот гетеродина и входящего сигнала. Весь этот винегрет подается на выход смесителя и попадает на специальный фильтр, который называется фильтр ПЧ. Этот фильтр занимается тем, что выбирает из винегрета на выходе смесителя зеленый горошек эту самую разность частот, которая теперь будет гордо именоваться промежуточной частотой (ПЧ).
Величина промежуточной частоты выбирается заранее. В принципе, это величина стандартная — суровый ГОСТ повелевает для диапазона средних и коротких волн использовать ПЧ 465кГц, а для УКВ диапазона — 6,5 или 10,7МГц. Что это значит? Это значит, что частота гетеродина должна быть выбрана так, чтобы после операции вычитания у нас получалась означенная ПЧ и все оставшиеся функциональные блоки приемника работают именно с этой частотой. Нам не нужно, например, перестраивать УПЧ каждый раз при настройке на новую радиостанцию — он все время настроен на частоту 6,5МГц. Частотный детектор, который расположен за УПЧ тоже работает все время на одной и той же частоте, и его тоже не нужно перестраивать.
А что же нам нужно перестроить, чтобы попасть на нужную нам радиостанцию? Всего лишь, частоту гетеродина!
Ну, довольно пустой теории, давайте переходить к практике — так будет понятнее.
Чтобы вам было проще разбираться с основами построения радиоприемников, мы сделали набор — NM0703, УКВ приемник с АПЧ и ИТУН . АПЧ — это автоподстройка частоты, а ИТУН — это индикатор точной настройки.
Радиоприемник собран полностью на транзисторах, чтобы можно было при необходимости подробно разобрать принцип работы каждого узла супергетеродинного приемника.
Давайте посмотри на принципиальную схему нашего приемника. Пока она представлена без номиналов деталей, исключительно для понимания, в каком месте что находится из рассмотренного выше.
Итак, для упрощения конструкции мы не стали делать УВЧ, поскольку высокочастотный транзистор в смесителе обладает вполне достаточным усилением. Узел смесителя выполнен на транзисторе VT2, гетеродина — на VT1. Изменение частоты гетеродина, а значит и настройка приемника на вещательную станцию осуществляется переменным резистором. Он меняет напряжение на варикапе, тот в свою очередь изменяет внутреннюю емкость, а значит и резонансную частоту контура L2. Перестройка входного контура L1 происходит автоматически за счет индуктивной связи между гетеродином и смесителем. Таким же образом сигнал от гетеродина попадает в смеситель.
Промежуточная частота в этом приемнике очень низкая — 180кГц. Мы выбрали ее для того, чтобы упростить схему, избавив её от лишних катушек индуктивности. Как видите, за исключением катушек L1 и L2 в приемнике нет ни одной катушки. Такое решение имеет и кучу минусов, но нам показалось, что мотать катушки — это довольно скучное и нужное занятие и решили вас от этого занятия избавить.
На транзисторе VT2 собран фильтр НЧ, выделяющий промежуточную частоту из винегрета смесителя. Он выполняет роль ФПЧ. Далее сигнал ПЧ поступает на УПЧ на транзисторах VT5, VT6, VT8. Кстати говоря, низкая промежуточная частота позволяет еще и выполнить хороший, устойчивый УПЧ с весьма высоким коэффициентом усиления. После УПЧ сигнал идет на формирователь импульсов и частотный детектор на транзисторах VT10 и VT11, VT14 соответственно. С выхода частотного детектора, обозначенного на схеме большой красной буквой А выходит уже низкочастотный звуковой сигнал, пригодный для УНЧ. Помимо УНЧ, сигнал с ЧД через интегрирующие цепочки подается на АПЧ — автоподстройку частоты и ИТУН — индикатор настройки.
Принцип работы ИТУН довольно прост — чем точнее настройка на радиостанцию, тем выше напряжение на выходе частотного детектора. Схематически, ИТУН представляет собой два пороговых элемента, один их которых срабатывает выше определенного напряжения, другой — ниже.
Вся схема радиоприемника, за исключением УНЧ, питается от внутреннего стабилизатора на транзисторе VT13. Это необходимо для того, чтобы параметры настройки приемника не уплывали при питании приемника например от несвежей батарейки, напряжение которой уже порядком подсело.
Основные технические характеристики приемника следующие:
Источник