pusty pusty pusty
pusty
pusty pusty forum szukaj książki linki artykuły
home pusty c c c c c c c c c
teoria dla początkujących schematy elektronika retro mikrokontrolery pusty
na dół

Elektronika w stylu retro

Lampowy tuner FM

Lampowy tuner FM - ten projekt polecamy nie tylko fanom urządzeń lampowych. Tą oryginalną konstrukcją powinni się również zainteresować wszyscy elektronicy preferujący miniaturową i energooszczędną elektronikę - chociażby na zasadzie kontrastu.
   Nie ujmując nic nowoczesnej elektronice należy przyznać, że trzeba posiadać sporo umiejętności i finezji aby uruchomić oraz zestroić taki układ. Jeśli jesteś więc zainteresowany budową takiego układu lub poznaniem zasady jego działania, to zapraszam do bliższego zapoznania się z tą konstrukcją.
   W tabelce poniżej umieszczam schemat ideowy tunera. Plik ze schematem ideowym zawiera niezbędną bibliotekę, a sam schemat narysowany jest w formacie programu CircuitMaker 2000.

Spakowane pliki do pobrania
Nazwa schematu/pliku Format i wielkość pliku do pobrania
CKT PCB PDF (GIF)
Lampowy tuner FM 42 KB --- ---
Lampowy tuner
Autorem tekstu i schematów jest: Aleksander Zawada
Zmiany jakich dokonałem w stosunku do oryginału były podyktowane stylem i układem mojej strony.

Opis dotyczy urządzenia, przedstawionego w EP 1/04 i 2/04.

Nie jest to kolejne lampowe radio - to tuner, bez wzmacniacza mocy. Liczne zapytania zmobilizowały mnie do jego opracowania, choć przyznam, że miałem momenty zwątpienia. Przede wszystkim nie wierzyłem w powodzenie przy budowie głowicy. Ten etap poszedł jednak dość łatwo. O wiele więcej kłopotów miałem z układem detektora. Chciałem zastosować klasyczny wręcz detektor stosunku. Jednak jego strojenie bez wobulatora okazało się istnym koszmarem. Zależało mi jednak, by układ był pomyślany tak, by nie trzeba było stosować żadnych wymyślnych przyrządów. Podjąłem więc próby z detektorem iloczynowym, które wypadły nadzwyczaj pomyślnie. Ostatecznie powstało prezentowane "cudo". Dodam, że prace nad następną wersją powinny ruszyć już wkrótce. Zamierzam między innymi dodać dekatronowy programator stacji (stację będzie się "wykręcać" tarczą telefoniczną).
   Nie zamierzam pod niebiosy wychwalać tego tunera. Przeciwnie - ma on wiele słabych stron. Aby układ było łatwo uruchomić, nie może on być zbyt złożony ani trudny w strojeniu (zwłaszcza, że jest to urządzenie lampowe, czyli „nie z tej epoki”). Jest bowiem dla mnie istotne, by moje układy były możliwe do powielenia. Z drugiej strony jednak oczekujemy dobrej jakości odtwarzania. Oba te warunki stoją ze sobą (niestety) w sprzeczności. Położyłem więc większy nacisk na łatwość zestrajania.
   Godni kontynuatorzy sprawy lampowego tunera (a wiem, że jest ich trochę) z czasem ulepszą ten układ i być może podzielą się swoimi sukcesami... Tego życzę Wam i sobie samemu.

rys. 2a Głowica
Trudność naszego zadania polega na tym, że raczej nie będziemy mogli posłużyć się gotową lampową głowicą - będziemy musieli ją wykonać samodzielnie. Był to główny powód, dla którego nie podjąłem się od razu budowy odbiornika superheterodynowego. Istnieje wprawdzie możliwość przestrojenia starej głowicy lampowej na górny zakres UKF. Jest to zadanie niełatwe, a poza tym wyłania się problem: skąd wziąć taką głowicę? Jednak w przypadku użycia takiej głowicy nie można będzie zastosować skali elektronowej ani ARCZ (automatycznej regulacji częstotliwości), gdyż strojenie w starych głowicach odbywa się na drodze mechanicznej a nie elektronowej.
   Głowica jest zespołem, zawierającym wzmacniacz wejściowy, generator lokalny (heterodynę), mieszacz i pierwszy filtr częstotliwości pośredniej. Ponieważ głowica jest wrażliwa na zakłócenia i zawiera generator lokalny ma ona postać metalowego pudełka, tak by niepożądane promieniowanie do anteny ograniczyć do minimum. Do głowicy jest doprowadzany sygnał z anteny, zaś jest wyprowadzany sygnał o częstotliwości pośredniej 10,7 MHz. Powstaje on wskutek mieszania częstotliwości odbieranej stacji i częstotliwości wytwarzanej w heterodynie. Jeśli odbieramy stację o częstotliwości np. 105,6 MHz heterodyna pracuje na częstotliwości o 10,7 MHz większej, czyli 116,3 MHz. W wyniku mieszania częstotliwości uzyskujemy sygnał pośredniej częstotliwości 10,7 MHz. Przy odbiorze jakiejkolwiek innej stacji częstotliwość pośrednia również wynosi 10,7MHz. Oznacza to, że podczas przestrajania głowicy są przestrajane dwa obwody rezonansowe: pierwszy w obwodzie wzmacniacza wejściowego, drugi w obwodzie generatora lokalnego.
   Fabryczne głowice lampowe były zazwyczaj przestrajane indukcyjnościowo. Konieczna była współbieżność strojenia dwóch cewek, co wymagało dość skomplikowanego napędu skali. Obecnie wykonanie takiego napędu jest bardzo problematyczne. Zazwyczaj stosowano antenowe wejście symetryczne (300W). To rozwiązanie obecnie nie ma racji bytu, gdyż w powszechnym użyciu są anteny z doprowadzeniem koncentrycznym. Dlatego zdecydowałem, że budowana przeze mnie głowica nie będzie wierną kopią głowicy fabrycznej. Strojenie głowicy mojej konstrukcji odbywa się za pomocą warikapów a wejście antenowe jest niesymetryczne. Dzięki zastosowaniu warikapów układ strojenia jest prosty, można zastosować ARCZ (automatyczną regulację częstotliwości) i elektronową skalę odbiornika. Dzięki zastosowaniu asymetrycznego wejścia antenowego można dołączać zwykłą antenę prętową. Schemat elektryczny głowicy pokazano na rys. 1.

rys. 2b
rys 1
rys. 2b
   Do pracy w głowicy nie można stosować dowolnych triod. Lampa taka powinna mieć duży stosunek oporności wejściowej do oporności zastępczej szumów i duży stosunek nachylenia charakterystyki do pojemności. Dobrze będą pracowały lampy: ECC84, ECC85, ECC81 i ECC88. W odbiornikach fabrycznych stosowano początkowo nieco gorszą ECC81, następnie ECC85. Lampa ECC81 ma większą pojemność pomiędzy anodami obu triod niż ECC85, co powoduje silniejsze promieniowanie drgań heterodyny do anteny. ECC85 nie jest już produkowana, należało więc rozważyć czy zastosować inną, produkowaną lampę jak ECC88 czy ECC81. Ponieważ ECC85 są jeszcze łatwo dostępne, ostatecznie zdecydowałem się na tą lampę. Pierwsza część lampy V1 pracuje w układzie wzmacniacza z uziemioną siatką. Taki układ wzmacniacza odznacza się małą opornością zastępczą szumów i małą impedancją wejściową, która jest równa w przybliżeniu odwrotności nachylenia charakterystyki. Dla lampy ECC85 oporność wejściowa wyniesie więc
1/(0,006 [A/V])=166W, zaś oporność zastępcza szumów takiego wzmacniacza jest trzykrotnie większa od oporności wejściowej, czyli wynosi około 500W. Impedancja anteny wynosi zazwyczaj 75W, dlatego należy użyć transformatora, złożonego z indukcyjności L1 i L2, który dopasowuje impedancję anteny do impedancji lampy. Warunek na przekładnię, wynikający z dopasowania energetycznego stoi zazwyczaj w sprzeczności z warunkiem małego poziomu szumów. Należy zauważyć, że obwód wejściowy ma małą selektywność, wskutek dużego tłumienia przez oporność wejściową lampy. Oznacza to, że wzmacniacz wejściowy jest wzmacniaczem szerokopasmowym. Jest to dla nas okoliczność bardzo istotna, bowiem ułatwi nam zestrojenie głowicy. W anodzie pierwszej lampy znajduje się obwód rezonansowy, złożony z indukcyjności L3, pojemności C5 , C6 i diody warikapowej D1. Jest on dostrajany do rezonansu z częstotliwością odbieranej fali poprzez doprowadzenie napięcia strojenia do warikapu za pośrednictwem rezystora R2. Wzmocniony sygnał odbieranej fali jest doprowadzony do mieszacza samodrgającego na drugiej połowie lampy V1. Układ generatora jest układem Meissnera - sprzężenie zwrotne uzyskiwane jest za pomocą indukcyjności L6. Generator jest strojony za pomocą napięcia regulującego, podawanego na diody pojemnościowe D2 i D3. Strojenie generatora odbywa się współbieżnie ze strojeniem obwodu z indukcyjnością L3, dzięki połączeniu rezystorów R2 i R6. Może dziwić nieco sposób włączenia diod, co w pierwszej chwili może zmylić niektórych Czytelników, którzy uznają, że układ generatora jest układem Collpitsa. Mieszanie częstotliwości z generatora i odbieranej fali następuje na siatce sterującej drugiej połowy lampy V1, czyli zachodzi w sposób sumacyjny. Parametrem określającym przydatność lampy do układu mieszacza jest nachylenie przemiany. Przy przemianie sumacyjnej nachylenie przemiany osiąga znaczne wartości - do 0,3 nachylenia charakterystyki Sa lampy. Dzięki temu napięcie heterodyny nie musi być duże. Ważnym warunkiem, jaki należy spełnić, jest stałość amplitudy drgań heterodyny w całym zakresie strojenia-tylko wtedy nachylenie przemiany nie zmienia się. Okazuje się niestety, że będziemy mieli z tym poważne trudności. Tym samym nie uzyskamy pokrycia całego pasma.
   W prototypowej głowicy uzyskałem odbiór stacji w zakresie 96-108 MHz. Z transformatora L7,L8 wyprowadzane jest napięcie pośredniej częstotliwości (p.cz). Warto zwrócić uwagę na kondensatory przepustowe C19, C20, C21. Nie mogą to być zwykłe kondensatory, gdyż ich doprowadzenia mają stosunkowo dużą indukcyjność. Takie kondensatory nie zwierałyby do masy sygnałów w.cz. W obwodzie żarzenia lampy V1 umieszczono filtr dł2, C22 w celu zapobieżenia szkodliwym sprzężeniom między głowicą i resztą odbiornika.
   Głowicę zmontowano w stalowym pudełku 70x60x40 mm z blachy ocynkowanej grubości 0,8mm. Na rys. 2 przedstawiono widok głowicy po zdjęciu denka. Byłoby dobrze, gdyby podstawka pod lampę była podstawką ceramiczną, koniecznie z osłoną. Ekran wewnętrzny lampy (nóżka 9) powinien być połączony z masą. Wszystkie cewki głowicy nawinięto na karkasach o średnicy zewnętrznej 7mm. Wskazane jest przylutowanie miedzianej przegrody 1 wewnątrz głowicy, gdyż poprawia to stabilność pracy głowicy i ogranicza promieniowanie drgań heterodyny do anteny.
   Po zmontowaniu głowicy należy zająć się jej zestrojeniem. Należy się spodziewać, że większość Czytelników nie dysponuje choćby falomierzem - generatorem. Dlatego przedstawię inną metodę strojenia, która wymaga jedynie odbiornika z zakresem UKF. Jest ona mniej dokładna, ale w miarę prosta i dostępna dla każdego - rys. 3.
   Podajemy wszystkie napięcia zasilające głowicę, dołączamy antenę, a sygnał p.cz doprowadzamy do wzmacniacza p.cz odbiornika z zakresem UKF. Oczywiście może to być odbiornik nie przestrojony na górny zakres. Po prostu zamiast głowicy odbiornika dołączamy głowicę zestrajaną. Napięcie strojenia głowicy możemy uzyskać z dwóch baterii 9V i potencjometru 100kW. Kręcąc potencjometrem próbujemy "złapać" jakąkolwiek stację. Jeśli się to nie udaje należy kręcić rdzeniami cewki L5/L6. Jeśli już uda się coś "złapać" to kręcąc rdzeniem cewek L7 i L8 uzyskujemy maksymalną siłę i czystość dźwięku. Przystępujemy do dostrojenia cewek L5 i L6, tak by otrzymać żądany zakres odbieranych częstotliwości (w moim przypadku 96-108 MHz). Dostrojenie cewki L3 dobieramy w oparciu o najlepszy odbiór w środkowej części odbieranego pasma. Pozostaje jeszcze dostrojenie obwodu wejściowego, które nie jest krytyczne. W tym celu należy odebrać jakąś stację w okolicy połowy zakresu, a więc około 103-104 MHz. Kręcąc rdzeniem cewek L1 i L2 uzyskujemy maksymalną siłę głosu tej stacji. Jeżeli jednak nie udaje nam się odebrać w ogóle żadnej stacji należy pierwej zmienić indukcyjność cewek L7 i L8 i powtórzyć opisane operacje. Jeśli nie daje to rezultatu przyczyną jest niewłaściwa indukcyjność cewek L5 i L6 lub złe (niezgodne ze schematem z rys.1) włączenie cewki L6. Należy zamienić wtedy miejscami końcówki tej cewki. Jeśli już głowica jest zestrojona to na koniec dolutowujemy denko głowicy i ewentualnie ją jeszcze dostrajamy (cewka L1/L2 i L5/L6).

Wzmacniacz częstotliwości pośredniej i detektor
Wzmacniacz p.cz.
Z reguły w odbiornikach fabrycznych stosowano wzmacniacz p.cz dwustopniowy, pracujący na detektor stosunku. Próby z takim detektorem dały jednak mierny efekt. Detektor stosunku jest trudny w strojeniu i jest to główną przyczyną porażki. Zachęcające wyniki dały natomiast próby z lampowym detektorem iloczynowym (koincydencyjnym). Układ takiego detektora jest o tyle korzystny, że jest łatwy w strojeniu i daje dużą wartość napięcia m.cz. Wymaga natomiast dużych wartości napięć sterujących p.cz. rzędu 8-20V. Przyjmując pesymistycznie, że głowica zapewni wzmocnienie równe 200, zaś sygnał z anteny ma wartość 5mV, a detektor wymaga sygnału p.cz o wartości 20V możemy znaleźć potrzebne wzmocnienie wzmacniacza p.cz.:
wzór 1
czyli ok. 90dB.
Nie wiem, jakimi lampami będziesz dysponował, więc przedstawię tok obliczeń niektórych elementów wzmacniacza p.cz. Schemat wzmacniacza p.cz i detektora iloczynowego pokazany jest na rys. 4.

rys 4
Tabela 1
Typ lampy Sa [mA/V] Cas [pF] Kmax
przy f=10,7MHz
EF80 7,4 0,007 89
EF184 15 0,0055 142

Przy zastosowaniu wzmacniacza dwustopniowego wzmocnienie przypadające na jeden stopień powinno wynieść około 180 (pierwiastek kwadratowy z K). Tymczasem maksymalne stabilne wzmocnienie, jakie można uzyskać w pojedynczym stopniu pentodowego wzmacniacza p.cz. wyraża wzór:
wzór 2
gdzie:
Sa - nachylenie charakterystyki lampy w mA/V
f - częstotliwość w MHz
Cas - pojemność anoda-siatka w pF.

Spośród lamp, które szczególnie dobrze się nadają do układu wzmacniacza p.cz należy wymienić pentody EF80 i EF 184. W tabeli 1 zebrano niektóre dane tych lamp: Cas, Sa i Kmax przy częstotliwości 10,7MHz.
Z tabeli 1 widać, że lepsza jest lampa EF184, ale nawet ona nie da wzmocnienia 180 V/V. Wynika stąd, że wzmacniacz p.cz musi być trójstopniowy. Zastosowanie lampy z większym nachyleniem charakterystyki ma jednak wadę, polegającą na większej podatności układu na zniekształcenia skrośne.
   Wzmacniacz p.cz powinien przenosić określone pasmo częstotliwości.
Za małe pasmo przenoszenia toru p.cz. pogorszy jakość audycji, za duże zaś odbije się niekorzystnie na selektywności. Ponieważ dewiacja częstotliwości przy modulacji FM wynosi ±75kHz, zaś największa częstotliwość modulująca wynosi 15 kHz, więc szerokość przenoszonego przez wzmacniacz p.cz pasma powinna wynosić:

Df = 2·fdewiacji+ 2·fmodulacji= 180 kHz

Nie znaczy to bynajmniej, że każdy z filtrów p.cz. ma przepuszczać takie pasmo. Wraz z ilością filtrów następuje bowiem zawężanie pasma, więc poszczególne filtry p.cz. powinny przenosić szersze pasmo. Załóżmy, że będą trzy filtry (razem z filtrem p.cz. w głowicy) n=3. Stąd wymagane pasmo przenoszenia pojedynczego filtru p.cz.:

wzór 4

Możemy teraz znaleźć wymaganą dobroć filtru p.cz.:

wzór 5

Pojemność obwodu filtru p.cz. możemy obliczyć ze wzoru:

wzór 6

Obliczenie powyższe przeprowadzono dla lampy EF184 i wzmocnienia K=33333. Dla lampy EF 80 pojemność C powinna być mniejsza od 100pF. Pojemność C obrałem znacznie poniżej 100pF, co umożliwi zastosowanie nawet gorszych pentod. Na pojemność C będzie się składać pojemność anoda-katoda lampy Cak, pojemność montażu i dodatkowa pojemność Cd dołączona do obwodu rezonansowego. Dla lampy EF184 Cak=3pF, zaś pojemność montażu można założyć około 10 pF. Dołączając dodatkowy kondensator Cd o pojemności 27 pF mamy pojemność obwodu filtru C=40pF. Stąd indukcyjność cewki:

wzór 7

Dobroć obwodu rezonansowego ma być równa Q=31, zaś technicznie jest możliwe skonstruowanie cewki o dobroci QL równej około 60, więc trzeba będzie tłumić nasz filtr dodatkową opornością. Wartość tej oporności powinna wynieść:

wzór 8

Użyjemy typowej wartości z szeregu - oporniki R12 i R15 mają po 22kW.
Zastanowimy się teraz nad konstrukcją cewek filtru p.cz. (L9, L10, L11, L12, L13). Cewki nawinięto na karkasach o średnicy D=7mm, drutem miedzianym emaliowanym o średnicy F= 0,18 mm. Obliczmy indukcyjność cewki dla liczby zwojów z=30. Jeśli nawinąć bezrdzeniową cewkę starannie zwój przy zwoju, to jej długość będzie równa:

l = F · z = 0,18mm · 30 = 5,4mm

Stosunek długości cewki do jej średnicy l/D wyniesie wtedy 0,77. Odczytany z tabeli 2 współczynnik kształtu cewki s wynosi wtedy 8,1.

Tabela 2
l/D s l/D s l/D s l/D s l/D s l/D s
0,5 10,4 0,54 10 0,58 9,6 0,62 9,2 0,66 8,9 0,7 8,6
0,74 8,3 0,78 8,1 0,82 7,8 0,86 7,5 0,9 7,3 0,94 7,2
rys. 5
Stąd indukcyjność cewki:

wzór 9

Wymagana indukcyjność naszego obwodu wynosi, jak pamiętamy 5,5 µH. Cewka filtru p.cz. będzie miała rdzeń, który umożliwia płynną zmianę indukcyjności cewki. Indukcyjność cewki z rdzeniem może być nawet o 20% większa od indukcyjności cewki bezrdzeniowej. Oznacza to, że nasza cewka może mieć indukcyjność maksymalną Lmax=6,6 µH - ilość zwojów z=30 wydaje się być wystarczająca. Filtr p.cz. musi być jednak ekranowany miedzianym lub aluminiowym kubkiem, aby uniknąć zakłóceń. Ekranowanie obniża indukcyjność i dobroć cewki. Najmniejsze dopuszczalne odległości między cewką, a ekranem pokazuje rys. 5. W modelu ekran stanowi kubek z blachy miedzianej 0,3mm o podstawie kwadratu o boku a=22mm. Odpowiada to średnicy ekranu cylindrycznego R=0,6a=13,2mm. Możemy sprawdzić o ile procent zmaleje indukcyjność ekranowanej cewki. Stosunek średnicy cewki do średnicy ekranu wynosi:
powiększ
wzór 10

Stosunek długości cewki do jej średnicy l/D był już obliczany i wynosi 0,77. Z nomogramu zamieszczonego obok (aby go powiększyć wystarczy "kliknąć" w niego) można znaleźć procentowy spadek indukcyjności naszej cewki l » 13%. Zatem maksymalna indukcyjność cewki wynosi:

L'max= Lmax· (100% - l) = 6,6µH · (100% - 13%) - 5,7µH

Jest to wartość niewiele większa od wymaganej i przy niesprzyjających okolicznościach (inna od założonej pojemność montażu, niestaranne wykonanie cewki) uzyskanie rezonansu dla częstotliwości pośredniej może być niemożliwe. Dla bezpieczeństwa trzeba więc nawinąć 2-3 zwoje. Tym samym nasza cewka będzie mieć 33 zwoje. Jedynie filtr p.cz. w głowicy ma inne wartości pojemności i indukcyjności, dobrane pod kątem ograniczenia przenikania do dalszych części odbiornika zbędnych produktów mieszania wyższych rzędów. Sprzężenie między stopniami wzmacniacza p.cz. jest indukcyjne. Ilość zwojów cewek sprzęgających jest taka sama jak w obwodach rezonansowych. Wielkość sprzężenia ustalono dobierając eksperymentalnie odległość między cewkami na 7mm. Zastosowany wzmacniacz p.cz. jest rozwiązaniem kompromisowym między prostotą układu, łatwością jego zestrojenia, selektywnością i jakością odtwarzania. Można bowiem zastosować filtry pasmowe, co polepszy kształt charakterystyki przenoszenia, ale zestrojenie będzie trudniejsze.
   Należy jeszcze wspomnieć, że próba zastosowania piezoceramicznego filtru kwarcowego nie dała dobrych wyników. Parę słów wyjaśnienia do schematu wzmacniacza p.cz. z rys. 4. Lampy V2, V3, V4 stanowią trójstopniowy wzmacniacz p.cz., przy czym w obwodzie anodowym ostatniej lampy nie zastosowano filtru p.cz. Kondensatory C23, C27, C31, C38, C45 zabezpieczają przed przedostawaniem się niepożądanych napięć w.cz. przez obwody żarzenia. Kondensatory C26, C30 i C34 są kondensatorami odsprzęgającymi siatek osłonnych lamp V2, V3 i V4. W odbiorniku zastosowano prymitywny układ automatycznej regulacji częstotliwości (ARCZ). Napięcie regulacyjne uzyskuje się w układzie z elementami D4, C33, C35, C36, R19 i R20. Podobnie jak w głowicy zastosowano kondensatory przepustowe C44, C45 i C46.
Tabela 3
Symbol Typ lampy
EQ40 Ennoda do det. iloczynowego
EQ80 Ennoda do det. iloczynowego
EH90 Lampa stosowana jako brama elektroniczna
EH81 Lampa przemiany
ECH81 Łatwo dostępna lampa przemiany
6BN6 Lampa elektronoprom. do det. iloczynowego

Detektor elektronowy
Lampowy detektor iloczynowy wymaga zastosowania odpowiedniej lampy wielosiatkowej. Taką lampą może być pentoda, heksoda, ennoda lub specjalne lampy elektronowopromieniowe. Ta ostatnia lampa typu 6BN6 była specjalnie skonstruowana do detektorów iloczynowych. Lampowe detektory iloczynowe nie były jednak szeroko rozpowszechnione, gdyż taki układ mimo niewątpliwie dobrej jakości odtwarzania wymagał większej liczby lamp od układu z detektorem stosunku. Wynika stąd wniosek, że będziemy mieli kłopoty z zaopatrzeniem się w lampy specjalnie przeznaczone do detektorów iloczynowych. W tabeli 3 przedstawiono dobrze nadające się typy lamp.
wzór 10    Najłatwiej będzie zdobyć lampę ECH81, stosowaną w wielu odbiornikach lampowych rodzimej produkcji. Zawiera ona w bańce heksodę i triodę, która pozostanie wolna. Dość łatwo dostępny jest jej rosyjski odpowiednik 6И1П. Popularna ECH84, stosowana w dawnych odbiornikach telewizyjnych w obwodach synchronizacji nie daje dobrych wyników.
   Omówimy teraz zasadę działania detektora iloczynowego. Pomocny nam w tym będzie układ przedstawiony na rys. 6. Sygnał ze wzmacniacza p.cz jest doprowadzony do siatki sterującej (S1) heksody lampy ECH81. W obwodzie siatki trzeciej znajduje się obwód rezonansowy LC nastrojony na częstotliwość 10,7MHz. Jest on pobudzany do drgań wskutek przepływu prądu p.cz. przez lampę. Napięcia na elektrodach lampy są dobrane w ten sposób, że przez anodę prąd płynie jedynie wtedy gdy siatki czynne (sterujące) S1 i S3 są dodatnie (stąd nazwa detektora - iloczynowy). Jeżeli sygnał jest niemodulowany, czyli o częstotliwości równej 10,7 MHz to obwód LC jest w rezonansie, a napięcie na siatce S3 jest przesunięte względem napięcia na siatce S1 o kąt j = 90°. Oznacza to, że przez anodę lampy płynie prąd w czasie ź okresu napięcia p.cz. równej 10,7 MHz, bo w takim czasie obie siatki ( S1 i S3) są dodatnie. Ponieważ oporność włączona w obwód anody jest duża, a napięcie siatek ekranujących lampy niskie (około 30V), więc prąd anodowy osiąga wartość nasycenia przy stosunkowo niedużych wartościach napięcia sterującego na S1 (kilka V). Oznacza to, że detektor iloczynowy jest jednocześnie ogranicznikiem amplitudy. Jeżeli napięcie p.cz. będzie zmodulowane częstotliwościowo to obwód LC chwilami nie będzie w rezonansie i kąt przesunięcia fazowego między napięciami na S1 i S3 będzie się zmieniał. Prąd anodowy będzie płynął teraz dłużej lub krócej - uzyskamy impulsy o zmieniającej się szerokości, ale o takiej samej wysokości. Powstające napięcie na oporniku anodowym ma wartość średnią zmieniającą się w takt dewiacji, czyli w takt użytecznego sygnału m.cz. Filtrowanie tego napięcia następuje na pojemności lampy i pojemności montażu Cm (patrz rys. 6). Zaletami detektora iloczynowego są : mała wrażliwość na zmiany amplitudy napięcia p.cz, łatwość strojenia, dobra jakość odtwarzania i uzyskiwanie dużych wartości napięcia m.cz., a także prostota strojenia. Zmiany prądu anodowego, płynącego przez lampę ECH81 detektora są nie mniejsze niż DIa= 40µA. W anodzie lampy znajduje się opornik R o oporności 100kW, zaś oporność obciążenia R jest dużo większa od R. W tych warunkach napięcie na wyjściu detektora wynosi co najmniej:

Uwy= R · DIa= 100kW · 40µA = 4V

Lampa V5 ze schematu z rys.4 pracuje w układzie detektora elektronowego. Ponieważ okazało się, że przy bezpośrednim obciążeniu detektora zmieniają się nieco warunki jego pracy zastosowano opornik R25, który eliminuje ten problem.
   W celu zestrojenia toru p.cz i detektora iloczynowego jest potrzebna zestrojona głowica, wspomniany odbiornik próbny i ponadto dowolny wzmacniacz częstotliwości akustycznych - odpowiedni układ przedstawiony jest na rys. 7.

rys. 7

Strojenie wzmacniacza p.cz zaczynamy od nałożenia na lampę pierwszego stopnia wzmacniacza p.cz (V2) metalowego ekranu, do którego przylutowujemy przewód prowadzący do wejścia p.cz odbiornika próbnego. Ekran ten nie powinien dotykać masy. W ten sposób osiągamy słabe sprzężenie odbiornika próbnego z pierwszym stopniem wzmacniacza p.cz. Dzięki słabemu sprzężeniu odbiornik próbny nie wywiera prawie żadnego wpływu na pracę strojonego układu. Poprzez regulację napięcia warikapów w głowicy (potencjometr) próbujemy uzyskać odbiór z odbiornika próbnego. Jeżeli jest to niemożliwe to wskazuje to na błąd w połączeniach układu. Jeżeli natomiast udało się uzyskać czysty odbiór (ważne!) to zdejmujemy ekran z pierwszej lampy (nie zmieniać nastrojenia głowicy) i zakładamy go na kolejną lampę wzmacniacza p.cz (V3). Kręcąc rdzeniem filtru L9/L10 należy uzyskać maksimum głośności i czystości odbioru w odbiorniku próbnym. Po poprawnym zestrojeniu tego filtru przystępujemy do zestrojenia następnego stopnia. W tym celu zakładamy ekran na lampę V4 i stroimy filtr L11/L12 na maksimum głośności i czystości. Czynności te wydają się bardzo proste i mało czasochłonne. W rzeczywistości zabiera to trochę czasu, gdyż nieraz konieczna jest niewielka korekta nastrojenia stopnia poprzedzającego. Po zestrojeniu wzmacniacza p.cz. stroimy demodulator. W tym celu odłączamy odbiornik próbny i do wyjścia m.cz. za demodulatorem dołączamy wzmacniacz częstotliwości akustycznych. Może to być wzmacniacz akustyczny odbiornika próbnego. Kręcąc rdzeniem cewki L13 uzyskujemy maksimum czystości odbioru. Tu także może okazać się niezbędna lekka korekta ustawień filtrów poprzedzających L9/L10, L11/L12. W odbiorniku modelowym filtry nakryto miedzianymi daszkami, które po zestrojeniu przylutowano do kubków filtrów. Chroni to filtry przed kurzem. Moduł wzmacniacza p.cz. i demodulatora zmontowano w pudełku 240mm x 70 mm x 40mm z ocynkowanej blachy stalowej.

Dekoder stereo, wzmacniacz m.cz. i skala elektronowa
Skoro zadaliśmy sobie tyle trudu z wykonaniem przyzwoitej części w.cz to może warto wyposażyć odbiornik w dekoder stereo - oczywiście lampowy. W tym miejscu trzeba uprzedzić, że separacja kanałów nie będzie tak dobra jak w scalonych dekoderach stereo z pętlą PLL ( należy liczyć na separację rzędu 15dB). Lampowy dekoder będzie wymagać więcej opieki użytkownika niż jego scalony brat. Schemat elektryczny dekodera pokazano na rys. 8. Do wejścia we 1 jest doprowadzony sygnał m.cz. z detektora elektronowego. Na wejście we 2 jest podawany ten sam sygnał z tą różnicą, że jego amplituda może być płynnie regulowana przez użytkownika. Użytkownik może więc ustalać warunki optymalnej pracy dekodera według subiektywnych odczuć jakości dźwięku. Sygnał z wejścia we1 jest wzmacniany w pierwszej części lampy V6, przy czym pojemność kondensatora w siatce tej lampy jest nieznaczna. Dzięki temu wzmacniacz z lampą V6 wzmacnia jedynie częstotliwość pilota 19kHz oraz częstotliwości wstęg bocznych do 38kHz. Wstęgi boczne niosą sygnał różnicy kanałów lewego i prawego L - P. Kondensator C48 doprowadza wzmocniony sygnał pilota do odczepu cewki L14 generatora przebiegu sinusoidalnego 19kHz z połową lampy V7, dzięki czemu jest synchronizowany bezpośrednio częstotliwością pilotującą. Generator pracuje w układzie Hartleya. Należy zaznaczyć, że układ generatora LC jest tu korzystny, gdyż generowana częstotliwość nie zmienia się w miarę wyczerpywania się lampy.
rys. 8

W obwodzie anodowym lampy generatora znajduje się obwód L15, C52 dostrojony do drugiej harmonicznej pilota, czyli do 38kHz. Jest to prosty układ podwajacza częstotliwości. Drgania z tego obwodu są pobierane za pośrednictwem cewki L16. Diody D5 i D6 formują z przebiegu sinusoidalnego 38kHz przebieg zbliżony do prostokątnego. Jest on następnie zmodulowany amplitudowo częstotliwościami wstęg bocznych, doprowadzonych przez kondensator C49. W ten sposób uzyskuje się sygnał całkowicie zmodulowany sygnał 38kHz z modulacją różnicą kanałów L - P. Z wejścia we2 sygnał m.cz. niosący sygnał sumy kanałów L + P jest doprowadzony do wtórnika katodowego z lampą V6. W macierzy diodowej z lampą V8 i elementami C54...C57, R37...R40 następuje wydzielenie sygnałów kanału lewego i prawego. Zamiast diod lampowych V8 można zastosować diody germanowe.
W macierzy zachodzą działania:

(L + P) + (L - P) = 2L oraz (L + P)-(L - P) = 2P

Wydzielone i odfiltrowane sygnały kanałów L i P są podawane do wtórników katodowych z lampą V9. Konieczność zastosowania filtrów typu П z elementami C57, C76, Dł3 oraz C56, C77, Dł4 była spowodowana tym, że podczas zapisu audycji z tunera na taśmę był słyszalny gwizd interferencyjny podnośnej 38kHz (bądź jej drugiej harmonicznej) i częstotliwości generatora prądu podkładu magnetofonu.
Po zastosowaniu wspomnianych elementów niedogodność ta znikła zupełnie. Dławiki Dł3 i Dł4 o indukcyjności Dł4 - fabryczne. Ilość zwojów cewek dekodera zależy od rozmiarów posiadanego karkasu. Autor dysponował rdzeniami cewek ze starego telewizora ""Helios". Orientacyjna liczba zwojów cewki L14 - 500 drutem DNE 0,18mm z odczepami co 125 zwojów. Cewka L15 liczy 400 zwojów drutem DNE 0,18mm, odczep na 200 zwoju, zaś cewka L16 ma 250 zwojów tego samego drutu.
   Obecnie zostanie omówiona skala odbiornika. Wszelkie konstrukcje mechaniczne z napędem linki skali zostały w przedbiegach odrzucone jako niepraktyczne. Pozostały dwie metody:
- przez pomiar częstotliwości heterodyny i odjęcie 10,7MHz. Częstotliwość mogłaby być wyświetlona np. na lampach nixie. Ponieważ układ mieszacza jest układem samodrgającym to pobieranie drgań heterodyny jest utrudnione. Należałoby zbudować głowicę na dwóch podwójnych triodach. Pierwsza trioda stanowiłaby wzmacniacz w.cz., druga heterodynę, trzecia mieszacz zaś czwarta byłaby separatorem. Z racji dużej komplikacji układowej rozwiązanie to zostało zarzucone.
- przez pomiar napięcia dla warikapów. Ten sposób był zastosowany z powodzeniem w "unitrowskim" odbiorniku Radmor 5100. Skalę stanowił czuły mikroamperomierz. W prezentowanym odbiorniku zdecydowano się na to właśnie rozwiązanie z tą różnicą, że skalę stanowi oko magiczne z pojedynczym świecącym słupkiem - lampa V10 typu EM800. Pewną wadę tego rozwiązania stanowi nieliniowość skali i trudność w nabyciu tej lampy. Z racji tego, że napięcie sterujące lampy EM800 zawiera się w przedziale 0...9V może być niekiedy konieczne zwiększenie czułości lampy. W tym celu można wtrącić dodatkowy opornik R jak na schemacie z rys. 9. Rezystancję tego opornika należy dobrać doświadczalnie w zakresie 0...56 kW.
   Moduł dekodera wykonano w pudełku ze stalowej blachy ocynkowanej o wymiarach 240 mm x 80 mm x 40mm.

Ostateczne uruchomienie
Uruchomienie dekodera przeprowadza się już po zmontowaniu całego odbiornika według rys. 9.
rys. 9
Wykaz elementów
Nazwa elementu Symbol Ilość
5,6pF/200V C1,C6 2
270 pF/200V C2 1
270pF/400V C3 1
18pF/200V C4 1
- 27pF/400V C5,C13,C24,C28
C33,C39
6
1nF/400V ceramiczny C7,C18 2
10 pF/400V C8,C9,C10,C16 4
47pF/200V C11 1
4,7pF/400V C12 1
12pF/400V C14 1
82 pF/400V C15,C17,C37,C54
C55,C75
6
1,5nF/400V przepustowy C19,C20,C21,C44
C45,C46
6
2,2nF/200V ceramiczny C22 1
3,3nF/200V ceramiczny C23,C27,C31,C38 4
6,8nF/400V ceramiczny C25,C26,C27,C29
C30,C32,C34
7
5,6nF/400V C35 1
100nF/400V C36,C58..C61,C63 5
22nF/400V C40 1
47nF/400V C41,C53 2
10nF/400V ceramiczny C42 1
47µF/400V C43 1
220pF/400V C47,C48,C49 3
15nF/400V C50 1
1nF/400V C51,C56,C57,C64
C75,C76
6
6,8nF/400V C52 1
150nF/400V C62 1
100µF/400V C65,C67,C70,C71
C72,C73
6
1µF/16V C66 1
470µF/16V C68,C74 2
47nF/100V C69 1
180 0,6W 1% R1,R11,R14,R17 4
1M 0,6W 1% R2,R5...R8,R9,R26
R34,R41,R42,R48
11
1k 1W 1% R3 1
27k 1W 1% R4 1
47k 0,6W 1% R10,R13,R22 3
22k 0,6W 1% R12,R15,R29,R30
R32,R33,R36,R39
R40
9
10k 0,6W 1% R16,R18 2
470k 0,6W 1% R19,R20,R21,R45
R46,R47
6
100k 0,6W 1% R23,R24,R25,R27
R31
5
1k 0,6W 1% R28,R43,R44,R51 4
2,2k 0,6W 1% R28,R43,R44,R51 1
68k 0,6W 1% R37,R38 2
1k 5W R49,R50 2
22k montażowy P1 1
100k wieloobrotowy P2,P3 2
1M logarytmiczny P4 1
mostek prostowniczy 1A/800V Pr1 1
mostek prostowniczy 1A/50V Pr2 1
BB105B warikap D1,D2,D3 3
AAP153 lub podobna D4 1
C9V1 D5 1
dioda LED D6 1
ECC85 V1 1
EF184 V2,V3,V4 3
ECC82 V6,V7,V9 3
EAA91 V8 1
EM800 V10 1
bezpiecznik WTA-T 1A B1 1
podstawki "noval" - 9
podstawka "heptal" - 1
wyłączniki dwustabilne dwusekcyjne - 3
wyłączniki dwustabilne - 2
Transformator wg opisu Tr1 1
gniazda "chinch" - 2
gniazdo 75W - 1
Cewki, transformatory i dławiki wg opisu - -

Przewidziano możliwość "zaprogramowania" dwóch stacji. Do tego służy przełącznik W4 i potencjometry P2 i P3. Powinny być one wieloobrotowe. Dobre wyniki daje użycie potencjometrów wieloobrotowych, stosowanych w "unitrowskich" odbiornikach TV. Napięcie strojenia jest podawane do głowicy za pośrednictwem potencjometru montażowego P5 i do siatki oka magicznego - skali.
Ponieważ zaświeceniu się całego ekranu oka magicznego EM800 odpowiada napięcie -9...-10V, czyli lewe skrajne położenie potencjometru P2 lub P3, zaś do strojenia naszej głowicy w całym zakresie wystarcza napięcie 0...-7...8V to potencjometrem P5 można w pewnym stopniu regulować położenie danej stacji na skali.
Napięcie strojenia jest uzyskiwane poprzez prostowanie pełnookresowe w prostowniku PR2 napięcia 6,3V , jego wygładzenie i stabilizację za pomocą elementów D7, C68, C69, C74, R50.
Włącznik W1 służy do włączania automatycznej regulacji częstotliwości. Przy włączeniu ARCZ napięcie poprawki z toru p.cz jest doprowadzane do warikapów. Zastosowana w układzie ARCZ działa poprawnie tylko w przypadku odstrajania odbiornika "w dół". Lepsze wyniki dałoby z pewnością zastosowanie pomocniczego układu detektora fazy albo detektora stosunku specjalnie dla ARCZ.
Przełącznik W3 umożliwia przełączanie rodzaju pracy mono-stereo.
Potencjometr P4 stanowi potencjometr siły głosu przy odbiorze monofonicznym i potencjometr do optymalizacji jakości przy odbiorze stereofonicznym.
Przewidziano możliwość wyłączenia oka magicznego-skali przy pomocy wyłącznika W2, który jednocześnie odcina napięcie anodowe i napięcie żarzenia lampy wskaźnikowej. Napięcie anodowe jest prostowane w prostowniku PR1 a następnie filtrowane w filtrze z elementami Dł3, C67, C70...C73, R49. Dławik Dł3 powinien mieć indukcyjność 5-10 henrów.
Transformator sieciowy powinien dostarczać napięć 2x 6,3V AC/ 1,8A (żarzenie), 12V AC/ 20 mA (strojenie) i 180V AC/ 70 mA (anodowe).
Do strojenia dekodera przydatny byłby oscyloskop. Potencjometr P5 powinien być w skrajnym, "lewym" położeniu, zaś potencjometr montażowy P1 należy ustawić w skrajnym "górnym" położeniu. Po nagrzaniu układu należy ustawić przełącznik W3 w pozycji "mono", potencjometr P4 w 1/2 do 2/3 i dostroić odbiornik do silnej, czysto odbieranej stacji. Następnie należy sprawdzić oscyloskopem, czy na górnym zacisku kondensatora C50 występują drgania sinusoidalne. Okres ich drgań powinien wynosić około 50µs. Jeśli tyle nie wynosi należy kręcić rdzeniem cewki L14. Jeśli nie daje to efektu należy zmienić pojemność C50. Następnie sprawdzamy oscyloskopem kształt przebiegu na górnym wyprowadzeniu cewki L16 i kręcimy jej rdzeniem aż otrzymamy sinusoidę o okresie około 25ms . Następnie przełącznik W3 należy przełączyć w pozycję "stereo", a P4 skręcić do zera. Mimo to w głośniku powinny być słyszalne ślady audycji, przechodzące wejściem We1 dekodera. Poza tym na jego tle powinno być słychać gwizd interferencyjny częstotliwości pilota 19kHz i częstotliwości generatora (większej od 19kHz). Jeśli go nie słychać, to albo odbierana stacja pracuje w systemie monofonicznym albo w układzie są błędy. Kręcąc rdzeniem cewki L14 należy doprowadzić do zaniku interferencji. Należy dokładnie słuchać w głośniku, kiedy to nastąpi. W przeciwnym razie gwizd znowu się pojawi wskutek tego, że częstotliwość generatora będzie mniejsza od 19kHz. Po tej czynności należy jeszcze raz dostroić obwód anodowy generatora z cewką L16 do drugiej harmonicznej (38kHz).
Potencjometrem P4 ustalamy optymalne warunki odbioru stereofonicznego. Można jeszcze wyregulować potencjometrem P1 w ten sposób by przy przełączaniu W3 i nieruchomym P4 nie następowała zmiana głośności.
Na końcu można odpowiednio wyregulować skalę. W tym celu przy włączonym W2 ustawiamy potencjometr strojenia (P2 lub P3) w takim położeniu, by zaświecił się cały ekran oka magicznego. Następnie potencjometr P5 skręcamy z lewa na prawo do momentu, gdy usłyszymy pierwszą napotkaną stację (o najwyższej częstotliwości).

   W układzie starałem się zastosować lampy, które są powszechnie dostępne a nawet mało cenione. Pewną trudność może sprawić nabycie oka magicznego EM800, któremu pod względem czułości odpowiada lampa EM87. Zresztą można zastosować inną skalę, jak choćby wspomniany mikroamperomierz albo w ogóle z niej zrezygnować.
Na rys. 10 przedstawiono rozkład wyprowadzeń zastosowanych lamp; na płycie prezentujemy ich dane. W tym miejscu mała uwaga: ekrany wewnętrzne lamp łączymy z masą. Ekranowania zewnętrznego wymaga lampa głowicy, wskazane jest także ekranowanie lampy I stopnia p.cz. i lampy generatora w dekoderze.

Wyprowadzenia lamp są zawsze rysowane tak, jakby na lampę patrzyło się od strony cokołu

rys. 10
Parę słów o antenie. Dobre wyniki (Warszawa) dała zwykła antena prętowa, która umożliwiła bardzo dobry odbiór pięciu stacji i około 6 z mniejszą głośnością. Najlepsze wyniki dała jednak antena zewnętrzna.

autor:   Aleksander Zawada
aleksander.zawada@ep.com.pl

pusty
do góry
WsteczMenuDalej
pusty

UWAGA: Wszystkie umieszczone schematy, informacje i przykłady mają służyć tylko do własnych celów edukacyjnych i nie należy ich wykorzystywać do żadnych konkretnych zastosowań bez przeprowadzenia własnych prób i doświadczeń, gdyż nie udzielam żadnych gwarancji, że podane informacje są całkowicie wolne od błędów i nie biorę odpowiedzialności za ewentualne szkody wynikające z zastosowania podanych informacji, schematów i przykładów.


Wszystkie nazwy handlowe, nazwy produktów oraz znaki towarowe umieszczone na tej stronie są zastrzeżone dla ich właścicieli.
Używanie ich tutaj nie powinno być uważane za naruszenie praw właściciela, jest tylko potwierdzeniem ich dobrej jakości.

All trademarks mentioned herein belong to their respective owners.
They aren't intended to infringe on ownership but only to confirm a good quality.


Strona wygląda równie dobrze w rozdzielczości 1024x768, jak i 800x600.
Optymalizowana była pod IE dlatego polecam przeglądanie jej w IE5.5 lub nowszych przy rozdzielczości 1024x768.


© Copyright 2001-2005   Elektronika analogowa
pusty
pusty pusty pusty