Projekt: Radio FM z jednym strojonym obwodem LC

[_idu]

Termin - połowa lipca 1014.
Przedmiot projektu:
Odbiornik na śmieciowych lampach do odbioru stacji UKF FM z niska p.cz. rzędu 100kHz, z detekcją oparta na zasadzie zliczania impulsów.
Cechą odbiornika jest tylko jeden strojony obwód LC heterodyny (dokładniej mieszacz drgający w układzie autodyny)
Wzór konstrukcji - https://cool386.com/pcrx/pcrx.html (piąty odbiornik).
Obsada lamp:
- PCF82: wzmacniacz w.cz. (trioda) i mieszacz w układzie autodyny (pentoda)
- EF80: 1 stopień p.cz.
- EF80: 2 stopień p.cz.
- PCF802: ogranicznik (pentoda) - trioda albo regulacja Ug2 mieszacza albo rezerwa pod przedwzmacniacz m.cz.
- PCL84: wzmacniacz m.cz.
- EM84: wskaźnik dostrojenia.

Nie będzie próżniowej duodiody EAA91 (dostanie mi się od Tomka J...) - zamiast niej diody półprzewodnikowe BAV21. Powód - niżej...

Lampy śmieciowe tanie, ale generują jeden problem - żarzenie. Chce uniknąć nawijania trafa sieciowego więc warunek dodatkowy do trafa ze sklepu (aktualna produkcja).
Najpierw moja wstępna kalkulacja poboru mocy. Zakładam że tor odbiorczy zadowoli się napięciem 200V konsumując około 25 - 30mA. Pobór prądu zmaleje tym bardziej im silniejsza stacja będzie odbierana. Stopień mocy m.cz. około 210V z poborem prądu <25mA.
Reszta czyli przedwzmacniacze m.cz. < 3mA.
Czyli potrzebuję jakieś 220 - 225V po wyprostowaniu, dostarczające 58mA. Moc - około 13W. Wtórne uzwojenie trafa ma zaoferować 155 - 160V.
Teraz żarzenie. Niestety nie da rady jednego ciągu żarzenie bo oferta traf jeśli chodzi moce i napięcia ograniczona.
Grupuję lampy odstawiejąc na razie oczko - o tym pożniej jak sprytnie zostanie podrżazone....
PCF82 - Uf = 9,5V, PCF802 - Uf = 9V, PCL84 - Uf=15V. reszta lampa 6.3V.
Ciąg numer 1: PCF82, EF80 => 9,5+6,3 = 15,8V
Ciąg numer 2: PCF802, EF80 => 9+6,3 = 15,3V
Ciąg numer 3: PCL84 => 15,0V
Nie będę się bawił w żarzenie DC i w jakieś LM317 choć kuszą.....

Czyli potrzebuję 16V lub ciut powyżej 16V. Załóżmy 16V, razem 0,9A czyli jakieś 14,4W mocy.

Ale że mam tez mieć napięcie anodowe, to będzie sprytny myk, traso żarzenia - ale nie tylko będzie żarzyc lampy bo na jego wyjściu drugie trafo tak by mieć te 155 - 160V. Hmmm trzeba dobrać to drugie trafo. ale zanim to zrobimy to to pierwsze. Łącznie mamy mieć jakie 27,4W mocy. Czyli trafo 30W.

Mamy w TME do kupienia pod kodem TS30/16/18. dostarcza dwóch napięć - 16V przy obciążeniu 2,4A (wyłączne obciążenie) i 18V przy obciążeniu 1,7A (wyłączne obciążenie - wyłączne czyli wydajność dla obciążenia jednego uzwojenia). Czyli mamy drugie uzwojenie 18V.

Oszacujmy jakiego typowego trafa sieciowgo potrzebujemy. Na wyjściu mamy mieć 155 - 160V. Czyli liczymy (230/157)*18 = 26,4V. Czyli trafo 230/26,4.... Szukamy.... Znajdujemy takie trafo - też z półki w TME: TS15/45. Napięcie wtóne 15,7 + 10,5V. Suma pasuje prawie idealnie.
No to teraz wybrnięcie z żarzeniem oczka... Uzwojenia 15,7 i 10,5 popracują jako autotransformator. Czyli liczymy 10,5 / (230/157) = 7,2V. Jakby na miarę.
Farta mam jakiegoś czy cuś?

Wiem że jest styk. Wiem że są odchyłki, ale to są średnie wartości. W razie czgo ciut mniejszy prąd anodowy i po kłopocie.
Założmy że napięcie dla żarzenie wyjdzie 16V.
Policzmy rezystorki szeregowe do zbicia nadmiaru.
0,2V/300mA = 0,66 oma - Czyli 0R68 moc 0,5 W to aż nadto. W razie czego mamy 0,56 omów....
0,7/300mA = 2,33 oma - Czyli 2R2 moc 0,5W z zapasem jest - można dać 1W.
1,0/300mA = 3,33 oma - Czyli 3R3 moc 0,5W z zapsem jest ale można dać 1W.
Zarówno 1W jaki 0,5 (0,6W) są dostępne w szeregu 5%.
A co z EM84? no cóż przyjmijmy jako wyjście że mamy te 7.2V.
Dla 7.2V mamy 0,9V/210mA = 4,29 oma - czyli 4R3 moc 0,5W z zapasem jest...
Oczywiście trzeba złożyć zasilacz, podpiąć żarzenia lamp, dodać obciążenie anodowego i sprawdzić czy trzeba jakichś korekcji.
Ale to punkt wyjścia, tragedii nie będzie jak lampy będą nieco niedożarzone.

PCL84 - trafo 5k/8R. Wskazany odczep 50% la UL. Czyli niektóre TG2,5 pasują...Mozna nóweczkę 5,2k dla EL84 z oferty TME.

Wona trioda przy PCF802. Warto ją wykorzystać. Albo dodatkowy stopień wzmacniacza m.cz. albo zasilanie g2 autodyny - mniejsza moc potencjometru regulacyjnego.

Schemat - podałem link do strony. no cóż zakupy czekają. Lampki są, podstawki też są, coś na płytę chassis tez jest, jakaś ramka konstrukcyjna z profili Al. .

Oczywiście warianty możliwe. Zamiast PCF82 - PCF80 czy PCF802. Zamiast ogranicznika na PCF802 ogranicznika na EF80 albo ECH84 (trioda "trudniejsza" do wykorzystania). Lampa m.cz. można i PCL86. Ale wtedy trafo własnej robótki. Zawsze można śie przerzucić na "6.3 only": ECF80/ECF82, EF80, EF80, [ECH84/EF80, ECL86/ECL82] | [ECF82/EL95], EM84.
Jak ktoś ma zbędną (no bo audiofilska to na pewno nie jest, nawet przester będzie taki jakiś ostry..) 6BN6 to w roli ogranicznika mile widziana.
Wersja "radziecka"
- 6F1P / 6F12P, 6Ż5P, 6Ż5P, 6Ż5P/6A3P, 6N3P, 6P1P, 6E1P
- 6F1P / 6F12P, 6Ż5P, 6Ż5P, 6F1P/6F12P, 6F3P, 6E1P
- 6F1P / 6F12P, 6Ż5P, 6Ż5P, 6Ż5P/6A3P, 6F12P, 6E1P
6A3P to trochę egzotyczna - odpowiednik 6BN6, ale poza oczkiem i 6F3P to reszta to "lampy od rubola".

[elektryk j_k]

Widzę, że STUDI wyprzedziłeś mnie z założeniem tematu

Złożyłem sobie taki odbiornik na początku maja, wzorowałem się na schemacie piątym ze strony cool'a, ale ostatecznie jako wzmacniacz p.cz użyłem tego ze schematu czwartego (uzyskałem na nim najlepsze rezultaty). Experymentowałem również z E180F we wzmacniaczu p. cz, ale wyniki nie były zbyt dobre
Wzmacniacz w.cz pominąłem, zbudowałem normalny transformator w.cz, gdzie za cewkę antenową robi 4 zwoje srebrzanki, a za obwód wtórny cewka autodyny.
Moja obsada lamp:
ECF82 pentoda - autodyna, trioda na razie wolna
EF184 I p.cz
EF 80 II p.cz
EF80 ogranicznik
EAA91 detektor
ECL82 wzmacniacz m.cz

Jako zasilacz użyłem TS30/1/676 z mostkiem krzemowym

Czułość mojego radia jest mniejsza niż taka jaką ją cool opisuje, nie mniej radio działa i można sobie spokojnie listy w trójce posłuchać

[_idu]

Bo trzeba jednak dostać się do dobrego wobulatora.
Symulacje na LTSpice pokazują że 5 odbiornik to ma p.cz. raczej 70kHz niż 150kHz.
Niestety ale pojemności wejściowe tworzą dodatkowy pasożytniczy dzielnik sygnału z kondesatorem sprzęgajacym. Na dodatek pojemność wyjściowa razy opornik anodowy tez obcina pasmo.

Niestety wzmocnienie spada wraz ze wzrostem p.cz. - zmniejszyć należy kondesatory sprzęgające, oraz co ważniejsze zmniejszyć kondesatory dwójników RC w katodach.

Lampy w b. wysokim nachyleniu. E180F, 6Ż52P. Tu byłoby lepiej ale wtedy małe rezystory w anodach i niestety większy zasilacz.

Inna droga - hmm TDA7000. Kompresja dewiacji w odbiorniku. A dodajmy ARCz takie zepsute aby stała czasową miało na tyle mała by reagowało w całym zakresie m.cz. Wtedy p.cz może być niska - np. 50kHz. bowiem te +/-75kHz dewiacji zmniejszymy kilkukrotnie. Za dużo nie da rady bo wzrosną zniekształcenia nieliniowe.
Kombinując z siecią RC tak aby w określonej proporcji przepuszczać sygnał zdemodulowany m.cz. a jako silniejszy praktycznie DC można by uzyskać słabawa namiastkę korelatora w TDA7000 - dostroimy się tylko do jednego z luster, drugi będzie odstrajało się dzięki ARCz. ale będzie przykry efekt akustyczny przesterowanie. Trudno będzie wyciszyć ten zgrzyt niestety bowiem poziom sygnału z siatki ogranicznika nie przyda się.
Prosty eksperyment warto spróbować.

W Twoim przypakdu - dodaj ten wzmacniacz w.cz. Czemu - antena znacznie osłabia oscylacje autodyny. Stąd może być niższa czułość. wzmacniacz w.c.z będzie miał symboliczne wzmocnienie okolo 3-4 krotne (obciażeniem jest obwód LC heterodyny ale że częstotliwość bliska odbieranej...)

[AZ12]

Podobny projekt w wersji tranzystorowej jest w Młodym Techniku z lat 70, planuję zbudować takie coś z podwójną przemianą p. cz. na ok. 0,5MHz z wykorzystaniem standardowej głowicy tranzystorowej.

[_idu]

Podobny projekt w wersji tranzystorowej jest w Młodym Techniku z lat 70, planuję zbudować takie coś z podwójną przemianą p. cz. na ok. 0,5MHz z wykorzystaniem standardowej głowicy tranzystorowej.

Z tranzystorami łatwiej o wzmanicacz RC pasmowy o środkowej częstotliwości rzędu setek kHz.
Ale i tak 500 kHz to ciut za dużo.
Dla monofonii wystarczy druga p.cz już rzędu 100kHz. Polecam 120kHz - 150kHz.
Dla stereofonii jako minimum to 170kHz - Polecam 220 - 270kHz.

Za duża wartość to podobnie jak w lampach niższe wzmocnienie.
Nowoczesne wzmacniacze operacyjne BiFET lub CMS dadza sobie radę z takimi częstotliwościami.
Za ich pomocą łatwiej zbudować filtry.

Przy bezpośredniej przemianie na niską p.cz. należy wziąć pod uwagę odstęp pomiędzy stacjami jaki obowiązuje u nas.
sąsiedni zajęty kanał dla silnej stacji nie bliżej niż 600kHz,
sąsiedni zajęty dla słabej stacji nie bliżej niż 500kHz (odstępstwo od oryginalnych zaleceń CCIR jak i OIRT).
Czyli 500 dzielimy na pół i mamy że niestety 250kHz już jest złą wartością p.cz.
Dla stereo - mamy użyteczny zakres 210 - 230kHz - Philips wybrał 225kHz....ale 225kHz na Kujawach to niezbyt szczęśliwy wybór
Dla mono - od 120 do 230kHz.

[AZ12]

Kiedyś zbudowałem odbiornik FM bez użycia filtrów LC w wzmacniaczu pośredniej częstotliwości i działał poprawnie, chociaż nie miał zbyt dużej czułości. Zastosowane były filtry FCM.

[_idu]

No ale jednak chodzi o niską p.cz. i specyficzna metodę detekcji Fm - zliczanie impulsów nawet w ersatzowej formie całkowanie zróźniczkowanego mocno ograniczonego przebiegu p.cz. Sam detektor nawet w tej prostej postaci jest liniowy w szerokim zakresie, znacznie szerszym niż inne klasyczne układy detekcji FM.
Taką detekcję z powodzeniem stosowano na "Zachodzie" w torze fonii telewizorów. Powstały specjalizowane układy scalone. Kariera zliczania impulsów została zatrzymana tanimi filtrami ceramicznym również dla detektorów FM.

Idea odżyła za sprawa firmy Philips. Słynny TDA7000 z p.cz. 70kHz i tylko jednym obwodem strojonym LC a mimo to z wysoką czułością (większą niż nasze radia z lat 80-tych). Na początku XXI wieku zaproponowano na bazie tej idei podobny tor odbiorczy ale z wyższą p.cz. 225kHz umożliwiająca dobry odbiór stereo. Układ scalony wyposażono w syntezer PLL z specjalizowanym mikrokontrolerem aby uprościć maksymalnie sterowanie odbiornikiem. Najnowsze wcielenie to już minimum analogowej techniki. Mieszacz, na jego wyjściu filtr dolnorzepustowy 1MHz i przetwornik analogowo-cyfrowy. Reszta to już DSP. Demodulacja oparta na prostej zasadzie zliczania impulsów. DSP realizuje selektywność odbiornika oraz opdowiada za dekodowanie stereo i RDS. Co ciekawsze odbiornik nie ma ściśle określonej wartości p.cz. Algorytmy zaszyte w DSP same sobie ją wybierają czyli niejako mamy od razu ARCz. Po co dostrajać heterodynę kiedy można przesunąć p.cz. wraz krzywą selektywności. Na wyjściu DSP dwa przetworniki cyfrowo-analogowe audio. Oprócz DSP mamy tez drugi specjalizowany mikrokontroler -interfejsy, syntezer PLL.

Cyfrowe obwody są b. tanie. Na dodatek mogą być bardzo oszczędne energetycznie. Czyli mieszacz, przetworniki AD ew. specjalizowany demodulator modulacji kwadraturowych (DVB, DRM) z odbiornikiem homodynowych a reszta to tylko program. Spójrzcie na niektóre tunery DVB-T w postaci dongla USB. Dla niektórych chipsetów stosowanych w tych stickach są już gotowe pakiety SDR ....

Nadchodząca era DAB oznacza że chyba już nie będzie dalszej ewolucji toru radiowego FM. Nie sądzę by była ssawa aby demodulację FM realizować bardziej złożona procedurą w DSP. Więcej mocy idzie w selektywność, eliminowanie zakłóceń itd (bo tu jest najwięcej do zaoferowania). RDS i dekoder stereo raczej ewoluować nie będzie.