Основные вопросы, изучаемые перед выполнением работы.

1. Структурная схема радиоприемника.

2. Состав комплекта микросхем для РПрУ и их характеристики.

3. Функции, выполняемые каждым каскадом в радиоприемнике.

Содержание работы.

1. Рассмотреть основные узлы главного тракта и их взаимодействие.

2. Изучить структурную и принципиальную электрическую схемы радиоприемника с учетом примененной элементной базы.

3. Рассмотреть основные функции управления и предложить их реализацию на МК.

4. Определить основные технические характеристики радиоприемника.

Порядок выполнения работы.

1.Изучить архитектуру ИМС типа К174ХА10 (TDA1083), применяемую в радиоприемниках серий «Вега-РП-241…243» и «Меридиан РП248».

По материалом TELEFUNKEN Semiconductors Rev. A1, 17-Jun-96

Характеристики ИМС.

Принципиальная электрическая схема приемника

Вх.цепи

Элементы гетеродина

ФПЧ

3. а) Пользуясь приведенными сведениями, самостоятельно составить структурную схему радиоприемника.

б) Выделить ручные регулировки (управление) и составить стуктурную схему блока микропроцессорного управления для решения этих задач.

Схема и конструкция радиоприемника МЕРИДИАН-РП-248

Радиоприемник «Меридиан-РП-248».

Приемник содержит 5 диапазонов(ДВ,СВ,КВ,УКВ) и принимает сигналы АМ и ЧМ.

Тракт ЧМ. Сигнал поступает с антенныWA1 во входную цепь , выполненную по схеме с трансформаторной связью с антенной и внутриемкостной - с транзистором УРЧ (VT1),включенным по схеме с общей базой. Это обеспечивает большую устойчивость на ВЧ, малое входное сопротивление (~1/Y₂₁) и высокое выходное сопротивление. Поэтому напряжение с контура входной цепи поступает на вход через делитель С₂С₃,играющим роль трансформатора сопротивления. Вход транзистора шунтирует контур и его полоса частот составляет несколько МГц , он настроен на среднюю частоту диапазона 64-74 МГц. УРЧ- резонансный, его нагрузка - контур на элементахL₆и С₇-перестраеваемый конденсатор, на одной оси с конденсатором С₇3 конденсатора гетеродина. На этой же оси (пунктир на схеме) расположены два КПЕ (конденсатор переменной емкости) диапазонов АМ. Прохождение сигнала легче проследить по цепям проводников, выделенным полужирными линиями со стрелками. Так показан путь сигнала высокой промежуточной и звуковой частоты.

Итак, первый блок тракта УКВ ЧМ-УРЧ-УРЧ на транзисторе VT1 обеспечивает нужный коэффициент усиления и малый уровень собственных шумов (К_шКТ368АМ ≈ 3,5 дБ). Вторичная обмотка трансформатораL₅подключена к входу смесителя (преобразователя частоты на ИМСDA1- К174ПС1).

Отметим дифференциальное включение (т. 6,7) входного сигнала и нагрузки контура L₈,настроенного на промежуточную частоту (ПЧ). В этой область частот (10,7 МГц) происходит транспонирование спектра сигнала:f_п=f_г-f_с,гдеf_г – частота гетеродина, собранного так же на этой ИМСDA1.Подключение и характеристики цепи изложены в [1].Из [1] видно, что при одновременном и одинаковом измененииf_г и f_с, f_п будет постоянной. Эта частота преобразованного сигнала и используется в дальнейшем усилении в УПЧ.

Необходимо рассмотреть структуру К174ПС1 и режимы его работы по [1;2].

С контура L₈С₂₁через катушку связи сигнал поступает на элементZ₁-пьезокерамический фильтр, называемый иногда элементом основной селекции. Пьезокерамический фильтр представляет собой набор резонаторов, и позволяет сформировать АЧХ, близкую к прямоугольной [1]. Это и служит цели выделения спектра полезного желаемого сигнала из суммарного спектра упорядоченных по частоте нежелательных радиосигналов. (В точке КТ1 происходит суммирование и сигналов ПЧ-АМ,в случае включения соответствующего диапазона­­). Далее сигнал ПЧ (уже отфильтрованный) поступает на вход ИМСDA4 – К174ХА10(радиотракт АМ/ЧМ сигнала) и проходит ряд преобразований, типичных для ЧМ сигнала. Прежде всего, большое усиление и амплитудные ограничения.

Принцип работы четырехквадрантного детектора ЧМ сигнала подробно изложен применительно к ИМС К174УР3 [1] и используется в этой ИМС – К174ХА10(TDA1083). Эта ИМС содержит несколько дифференциальных каскадов (ДК) усилителя-ограничителя, которые позволяют усилить сигнал с уровнем 0,01..0,1 мВ, и перемножитель на основе двойного ДК, а также предварительный УНЧ. В итоге детектирования формируются сигналы звуковой частоты (аудио) и сигнал АПЧ гетеродина.

Контрольная точка КТ1 является точкой суммирования сигналов АМ и ЧМ, эти тракты включаются поочередно, точнее – либо АМ либо ЧМ. Нагрузкой смесителя ЧМ является контур L₇C_21, сL_{7 связана катушка} L_8, это согласующий трансформатор высокого выходного сопротивления транзисторов смесителя (1/g₂₂см) и входного сопротивления ПКФ (пьезокерамического фильтра)Z₁ порядка 1 кОм. Указанный контур имеет назначение – сгладить всплески АЧХ ПКФ вне полосы пропускания ,ухудшающие избирательность по соседнему каналу. Подобные сочетания позволяют достичь избирательности 40…60 дБ (требуемая для 2^гокласса приемников 34 дБ).

Далее сигнал ПЧ УКВ ЧМ диапазона на частоте 10.7 МГц (полоса 180…230 кГц) поступает на вход многокаскадного усилителя-ограничителя (вывод 2 DA4). Раскройте схему К174ХА10 и рассмотрите соединение усилителей до выхода (вывод 15).

Детектирование ЧМ сигнала производиться с помощью фазосдвигающего контура L₁₂C_34,превращающего ЧМ сигнал в сигнал с ШИМ, интегрируемый на коллекторной нагрузке дифференциального усилителя. Подробно этот процесс описан у В.В.Палшкова (1984) и в [1] при описании ИМС К174УР3.

Для расширения линейной части детекторной характеристики применен полосовой двухконтурный фильтр и шунтирование контуров резисторами R₁₆иR₁₉.

Для выделения сигналов АМ используется нагрузка последнего контура УПЧ АМ во все контура L₁₃C₄₄ с подачей на вход детекторного элемента (вывод 14 ИМС ХА10).

• При проектировании тракта АМ целесообразно рассмотреть входное сопротивление детектора, принцип работы и линейные искажения в такой структуре.

• Рассмотрите АМ детекторы: эмиттерный, на ОУ, и найдите минимальный уровень сигнала ВЧ, обеспечивающего эффективное детектирование сигнала.

Тракт АМ. Включает в себя 3 диапазона КВ(КВ1,КВ2), СВ и ДВ.В диапазоне КВ используется штыревая антенна (как и в УКВ), сигнал от нее поступает наL_4,L₅ и соответствующие емкости растягивания диапазона и настройки (C_12,C_13,C₂₂ –настройка).Последний конденсатор используется и для настройки в диапазоне ДВ,СВ – коммутацияSA₁₂-SA₁₃.В диапазоне ДВ и СВ используется в качестве контура входной цепи магнитной катушки (ферритовой антенны)L_{2 и} L_3. Сигнал АМ поступает на вход истокового повторителя - затвор полевого транзистораVT2 – КП303И, который обеспечивает высокое входное сопротивление, и, следовательно, не шунтирует контур входной цепи, сохраняя его добротность.

Это решение применяется во многих радиоприемниках и согласующих цепях (например, в кабельном TV),потому что такой каскад имеет высокое входное и низкое выходное сопротивление (порядка 1/Y₂₁),т.е. еслиY21=30 мА/В или 30 м См, тоRвых ~ 33 Ома (<50;70 Ом). Сигнал РЧ АМ поступает на входDA3 – многофункциональной ИМС (вывод1), УРЧ и СМ. С выхода детектора (АМ или ЧМ) (вывод 8 ИМСDA4-ХА10) сигнал ЗЧ поступает на ручной регулятор громкости – потенциометрR_30.

Известно, что выходное напряжение детектора содержит постоянную составляющую. В ЧМ детекторе она пропорциональна отклонению от центральной частоты спектра сигнала (РЧ или ПЧ) и поэтому может использоваться для автоматической подстройки гетеродина (настройки приемника). Поэтому с вывода 8 (DA4 – по схеме влево) сигнал подается на ФНЧR₃₇C₇₀, выделяющий постоянную составляющую (КТ2); далее оно черезR9 поступает на варикапVD1 – КВ109А, включенный параллельно конденсатору настройки гетеродинаC₇₃. Любые паразитные отклонения частоты (из-за нестабильности гетеродина) могут компенсироваться в этой цепи за счет «обратной связи по частоте».

С выхода регулятора громкости R₃₀ сигнал ЗЧ поступает на вход ИМСDA2-УЗЧ К174УН7. Эта ИМС имеет достаточно мощный усилитель ( до 0,5 ВТ), к выходу которого (вывод 12) подключается либо динамическая головкаDA1 типа 1ГДШ-6 (громкоговоритель динамический широкополосный, мощность 1 ВТ) либо головные телефоны через разъем Х5.3,при этом внутренний громкоговоритель отключается.

Сделай сам – простая схема.

Эта многофункциональная микросхема специально предназначена для использования в супергетеродинных радиоприемниках и содержит смеситель, гетеродин, усилитель промежуточной частоты, детектор, усилитель звуковой частоты, стабилизатор напряжения питания, усилитель радиочастоты. На базе этой универсальной микросхемы можно собрать компактный и сравнительно чувствительный радиоприемник прямого усиления, устойчиво работающий при изменении питающего напряжения от 3 до 9 (и даже 12) В. В этом случае используются почти все каскады микросхемы, за исключением смесителя, гетеродина, УРЧ.

К174ХА10

К174XA10 представляет собой многофункциональную микросхему радиоприемного АМ - ЧМ-тракта, выполняющую функции преобразования частоты, усиления сигналов высокой, промежуточной и низкой частоты, демодуляции AM - ЧМ-сигналов. Предназначена для применения в малогабаритных радиоприемных устройствах

Приемник обеспечивает прием радиостанций в диапазоне длинных или средних волн, питается от батареи напряжением 4,5 В, потребляя ток около 10 мА в режиме молчания и почти 35 мА при средней громкости звука. Номинальная выходная мощность достигает 100 мВт. Выделенный колебательным контуром L1C1 магнитной антенны WA1, сигнал радиостанции поступает через катушку связи L2 и конденсатор С2 на вход усилителя РЧ (вывод 2), в качестве которого использован

усилитель ПЧ микросхемы. Усиленный РЧ сигнал поступает по внутренним цепям микросхемы на детектор. С его выхода (вывод 8) продетектированный сигнал поступает через конденсатор С8 и резистор R4 на регулятор громкости -переменный резистор R5, а с его движка - на вход усилителя ЗЧ (вывод 9). Радиочастотная составляющая продетектированного сигнала фильтруется конденсатором С7 и цепочкой R4R5C11. Усиленный сигнал ЗЧ подводится через конденсатор С 10 и контакты телефонного гнезда XS1 (оно необходимо для подключения миниатюрного головного телефона) к динамической головке ВА1. Магнитная антенна выполнена на стержне диаметром 8 и длиной 65 мм из феррита 400НН (можно 600НН). Катушка L1 для диапазона ДВ содержит 160 витков провода ПЭВ-1 0,1, намотанных внавал в четыре секции по 40 витков, катушка L2 - 6... 8 витков провода ПЭВ-1 0,2. Обе катушки наматывают на ферритовый стержень поверх самодельного бумажного каркаса. Для диапазона СВ катушка L 1 должна содержать 70 витков провода ЛЭШО 10х0,07 (подойдет ПЭВ-1 0,2), намотанных виток к витку в один слой. Антенну крепят к плате хомутиками из изоляционного материала.

Литература: Николаев А.П., Малкина М.В. Н82 500 схем для радиолюбителей. Уфа.: SASHKIN SOFT, 1998, 155 с., с ил,- Библиогр. По главам.

[1] – О.В.Макаров, В.В.Палшков, С.А.Шпак «Проектирование и техническая эксплуатация радиоприемных устройств» ч.3.

[2] – Б.И.Горошков «Элементы радиоэлектронных устройств».

Работа3. Интегральные микросхемы для радиоприемников цифровой связи.