Радиостанции на основе микросхем TDA7021 и TDA7000. Часть 1.

Автор: __
Опубликовано 16.02.2016
Создано при помощи КотоРед.

По сути дела это радиостанции игрушки, особенно первая, т.к. она не имеет кварцевой стабилизации ни в приемнике, ни в передатчике, но они работают, т.к. проверены на практике. Смысл их делать только в том случае, если хочется попробовать себя в подобных делах. Если цель другая, то радиостанцию лучше купить.

Основным критерием при разработке этих радиостанций была цель сделать работоспособную радиостанцию для настройки которых не нужно иметь специализированных приборов кроме мультиметра, а опыт полученный при постройке данных радиостанций поможет в дальнейшем перейти к более сложным схемам.

Радиостанция на TDA7021

Несмотря на кажущееся большое количество деталей, на самом деле схема элементарно простая.  Питается от кроны, т.е. от 9 вольт. По сути это просто игрушка, а упор делался на простоту настройки и отсутствие дефицитных деталей. Частота 27 мгц.

Приемник на основе микросхемы TDA7021, отечественный аналог К174ХА34, построена по стандартной схеме из даташита и особенностей не имеет. Настройка на нужную частоту производится сердечником катушки L4. В принципе катушка может быть без сердечника, а настройку можно сделать с помощью подстроечного конденсатора. Подстроечный конденсатор можно поставить параллельно конденсатору С13 уменьшив его емкость.

УНЧ на микросхеме МС34119. Можно поставить любую другую подобную микросхему или даже сделать УНЧ просто на транзисторах. Т.о. получаем просто две отдельные схемы, приемник, передатчик и переключатель на два или четыре направления. Коммутируется питание, антенна. Если в качестве микрофона использовать динамик приемника, то переключатель должен быть на четыре направления, но об этом ниже. В случае, если поставить отдельный микрофон, то останется только два переключения, это питание и антенна.

Модуляция сделана узкополосная. Величина девиации устанавливается с помощью конденсатора С22 в передатчике. Чем больше конденсатор, тем больше девиация.  Питается приемник от параметрического стабилизатора на стабилитроне VD1. Можно отключить резистор R1 от второй ноги микросхемы. Тогда у нас будет включено шумоподавление.

Больше никаких особенностей приемник не имеет.

Передатчик двухкаскадный. Задающий генератор на полевом транзисторе VТ4 и выходной усилитель на транзисторе КТ3117, лучше с буквой «Б» хотя и с буквой «А»  нормально работает. Применение полевого транзистора в задающем генераторе вызвано тем, что у данной схемы лучше температурная стабильность частоты. Можно применить и другой полевой транзистор. Я пробовал например ставить КП302А. Вместо КТ3117 можно поставить КТ603, КТ928, КТ608Б, КТ635А или их импортные аналоги. В крайнем случае можно поставить два транзистора КТ315 в параллель.

Модуляция производится с помощью варикапа. Подойдет практически любой варикап или просто диод, например КД102 или КД104. Лучше их включить две-три штуки в параллель.  Величина девиации устанавливается подбором конденсатора С22. Как его подобрать будет написано ниже.

Перед настройкой, удлиняющую катушку L1 и катушку входного контура приемника L3 в схему запаивать не нужно.

На транзисторах VT3 и VT4 собран модулятор. По сути это микрофонный усилитель. Резистором R15 на коллекторе VТ3 устанавливают напряжение порядка половины напряжения питания. В качестве микрофона можно использовать динамик, который при переходе на прием подключается на вход модулятора. В этом случае чувствительность модулятора следует повысить зашунтировав резистор R12, что в эмиттере VT3 конденсаторм порядка 20 – 50 мкф.  При этом переключатель потребуется на четыре направления. Если микрофон сделать отдельный, то   переключать нужно будет только питание и антенну.

В случае электретного микрофона модулятор можно сделать по другой схеме.

Резистором R2 установить напряжение на эмиттере второго транзистора 4,5 вольта.

От величины резистора R6 зависит усиление. Если R6 совсем закоротить, то  усиление будет максимально.

Теперь настройка.

Как выше писал настройка приемника заключается только в установке нужной частоты приема и настройки входного контура L3, C10  на максимум чувствительности.

С передатчиком немного сложнее, хотя и не особо трудно. Для настройки передатчика потребуется самодельный ВЧ детектор и индикатор поля. В них желательно поставить ВЧ германиевые диоды, но можно и кремниевые. Я поставил КД522. На их выход подключается мультиметр в режиме измерения постоянного напряжения.

Схема ВЧ головки выглядит так.

ВЧ головка делается на небольшой платке. Можно навесным монтажом.

Входные выводы должны быть короткими и подключаться непосредственно к схеме проводами не больше 1 см. Провода от головки к мультиметру могут быть любой длины. Мультиметр удобнее стрелочный, т.к. цифровой иногда неадекватно реагирует на ВЧ наводки. Можно взять просто головку с током отклонения 5- 200 мка и включить последовательно с ней резистор на 20 ком. Все это включается вместо резистора R2.

Схема индикатора поля.

По сути детекторный приемник на частоту 27 мгц. Настройка на частоту производится сердечником катушки, хотя можно с помощью подстроечного конденсатора который поставить параллельно конденсатору С1

Катушка L1 15 витков проводом 0,4 – 0,45 мм на каркасе диаметром 5 – 6 мм.

На выход ВЧ головки и индикатору поля подключают мультиметр в режиме измерения постоянного напряжения. Длина проводов от индикатора до мультиметра роли не играют.

Сделать можно тоже навесным монтажом. В качестве антенны можно припаять кусок провода длиной 30 – 40 см толщиной 0,8 – 1 мм, что бы не гнулся. ВЧ индикатор можно упростить и сделать его без катушки, но настройка с его помощью не совсем удобна, т.к. он обладает намного худшей чувствительностью и располагать его приходится совсем рядом с передатчиком.

Теперь конкретно настройка. Катушка L1 у нас пока не запаяна в схему. Между верхним выводом конденсатора С2 и нижним выводом конденсатора С1 подпаиваем резистор 51 ом. Т.о. передатчик у нас получается нагружен на эквивалент антенны. К этому резистору подключаем ВЧ пробник.

В данном случае пробник можно сделать даже такой.

Т.е просто припаять резистор 51 Ом, диод и резистор с конденсатором сразу на выход передатчика.

В принципе он уже должен что то показывать.

Дальше нам нужно установить частоту задающего генератора на частоту в районе 27 мгц. Лучше её сделать чуть больше 27 МГц, например 27,2 МГц, что бы частота четвертой гармоники гетеродина не входила в диапазон УКВ вещания и нам не мешали  радиовещательные станции.  Это можно сделать с помощью частотомера, а если его нет, то воспользоваться УКВ приемником. Очень удобно, если приемник имеет непрерывный диапазон 64 – 108 мгц, хотя можно если он имеет только диапазон 88 – 108 мгц

Если приемник имеет диапазон 64 – 108 мгц, то сразу можно поискать излучение третьей гармоники передатчика. Она находится в области 80 мгц. Т.е. при частоте передатчика 27 мгц мы поймаем его на частоте 81 мгц. Покрутив сердечник катушки L5 нужно поймать его частоту в районе 82,5 – 83 мгц. Этим мы добьемся, что нашему приемнику не будут мешать радиовещательные станции работающие на частоте в районе 108 мгц, т.к. данный приемник может принимать станции на гармониках гетеродина. Хотя если в вашей местности нет радиовещательных станций на этих частотах, то это в принципе необязательно.

Если у вас приемник имеет частоту только 88 – 108 мгц, то установите частоту приема на самый конец, т.е. на 108 мгц и крутя сердечник катушки L5 поймайте сигнал передатчика. Если на вход передатчика подключен микрофон, то при настройке может возникнуть акустическая обратная связь и в приемнике услышите писк. В этом случае нужно убирать громкость на приемнике и относить его подальше, а можно просто принимать не на динамик, а на наушники. При этом передатчик просто положить например рядом телевизором или колонками. В микрофон можно поговорить, при этом в приемнике должны услышать вполне нормально свой голос.

Теперь установим нужную девиацию частоты. Делается это подбором конденсатора С22. Просто нужно оценить громкость с которой принимается сигнал с передатчика на УКВ приемник. Громкость должна быть примерно такая же, что и при приеме вещательных станций. Если громкость получается ниже, то увеличиваем конденсатор С22 и наоборот.

Дальше предварительно настраиваем передатчик на максимальную мощность. Она настраивается вращением сердечника катушки L2. Уровень контролируем по показанию вольтметра и ВЧ пробника подключенного к резистору 51 Ом, что включен у нас на выходе передатчика вместо антенны. Как уже писал, ВЧ пробник подключается непосредственно к резистору 51 Ом без всяких длинных проводов. Точнее длина проводов от резистора до ВЧ пробника не должна превышать 1 см. Длина проводов от ВЧ пробника до мультиметра может быть любой. Сначала сердечник катушки завинчиваем полностью. Затем начинаем вывинчивать. Напряжение должно возрастать. При каком то положении сердечника напряжение почти  перестанет возрастать, а потом медленно уменьшаться. Вот на максимуме и нужно остановиться. У меня напряжение получилось больше двух вольт. Если этого не получается, то можно проконтролировать ВЧ напряжение на выходе задающего генератора. У меня оно  1 вольт. Измерять нужно с помощью ВЧ головки.

Его можно подкорректировать резистором R5. Уменьшая этот резистор, можно повысить напряжение. Только не нужно увлекаться, т.к. можно превысить допустимый ток полевого транзистора. Контролировать  можно пальцем. Он в принципе не должен греться, хотя если транзистор у вас другой, то имеет смысл этот резистор в любом случае подобрать. Я пробовал на транзисторе КП302А. Тоже нормально работает. Можно также подобрать резистор R2. При этом нужно контролировать ток через второй транзистор. Он не должен превышать 30 ма для КТ3117 и 50 ма для КТ603. Можно  контролировать опять же пальцем периодически к нему прикасаясь. Он не должен сильно греться.

Теперь настройка антенны. У меня антенна длиной 45 см. Убираем резистор 51 Ом и впаиваем в схему катушку L1. Подключаем антенну. Индикатор поля ставим рядом. Подкручиваем катушку на индикаторе поля по максимуму показаний и отодвигаем его подальше. Я на расстояние 0,5 м ставил. Теперь крутим катушку L1 и добиваемся максимум показаний индикатора поля. У меня получается почти 2 вольта, но это с германиевым ВЧ диодом в волномере.

После этого имеет смысл провести окончательную подстройку. Для этого радиостанцию нужно взять в руки и опять подстроить катушку L1 по максимуму. Иногда есть смысл подкрутить также катушку L2, но крутить нужно очень немного. Если это не так, то имеет смысл провести настройку передатчика с начала, т.к. возможно, что то сделали не так. Как уже говорил, работу передатчика можно контролировать с помощью УКВ приемника настроившись на гармонику передатчика, т.е. в районе 80 мгц или на четвертую в районе 108 мгц

Звук должен быть качественный. После этого имеет смысл на несколько градусов повернуть сердечник катушки L5, что бы частота передатчика была чуть выше 27 МГц.

Теперь переходим к настройке приемника. Контур на входе L3, С10 у нас не подключен. Если в вашей местности есть местные радиовещательные УКВ станции, то можно попытаться их принять. Дело в том, что данный приемник может принимать на гармониках гетеродина, а это значит, что при отсутствии входного контура и при настройке гетеродина на частоты в три или четыре раза меньше, можно принять мощные местные радиовещательные станции работающие в диапазоне УКВ на частотах 64 – 108 МГц. Например для приема станции работающей на частоте 105 МГц нужно установить частоту гетеродина вблизи 104/4=26 МГц. Настройку можно делать вращая сердечник катушки L4. Если пределов не хватает, то параллельно С13 припаять конденсатор порядка 10 пф.

Если в вашей местности мощных станций нет, то переходим к настройке с помощью второго комплекта радиостанции. Для этого на выход передатчика второго комплекта вместо антенны ставим опять резистор 51 Ом, как это делали при настройке передатчика, ставим его или возле телевизора или включенных колонках. Если расстояние до передатчика будет превышать нескольких метров, то можно то на выход передатчика еще припаять антенну в несколько сантиметров. Теперь включаем приемник, подключаем к нему антенну и вращением сердечника катушки L4 пытаемся поймать сигнал своего передатчика. Если приемник спаян без ошибок, то  это не вызывает затруднений. Нужно учитывать, что настройка довольно острая и вращать сердечник катушки нужно диэлектрической отверткой которую можно сделать самостоятельно. Когда найдете сигнал своего передатчика, то не нужно сразу закреплять сердечник. Дело в том, что в последствии при окончательной настройке его приходится корректировать. Громкость будет раза в два меньше, чем при приеме радиовещательных станций или когда принимали  свой передатчик на УКВ приемник. Как выше писал, громкость не зависит от силы сигнала, а зависит от величины девиации в передатчике, т.е. от конденсатора С22. Сильно девиацию не нужно увеличивать, т.к. снизится стабильность работы радиостанции, а при чрезмерно большой величины девиации могут появится еще и искажения.

Теперь настроим входной контур L3, С10. Само собой его нужно подключить. К выводу «9» приемника подключаем мультиметр в режиме измерения постоянного напряжения. Включаем передатчик. На вход модулятора можно ничего не подавать. При включении передатчика показания мультиметра должны уменьшиться. Можно подкрутить катушку L4 и добиться минимума показаний мультиметра. Вывод «9» это же индикатор точной настройки. Если напряжение станет близко к нулю, то нужно отодвинуть передатчик, что бы оно немного поднялось. После этого начинать вращать сердечник входного контура L3 и найти минимум показаний мультиметра. Если опять дошли до нуля, то опять отодвиньте передатчик и снова ищите минимум. Все, приемник настроен и сердечник катушки L3 можно закрепить.

Теперь о деталях.

Все детали стандартные, кроме катушек.  Катушки намотаны на каркасах диаметром 5,5 мм, длиной 12 мм. В принципе можно взять каркасы диаметром от 5 до 8 мм сохранив при этом их индуктивность. Катушки имеют резьбовые сердечники из карбонильного железа или ВЧ феррита.  При каркасах диаметром в пределах 5 – 6 мм ничего менять не нужно. Если нет ферромагнитных ВЧ сердечников, то можно применить латунные, алюминиевые, медные сердечники увеличив при этом количество витков катушек на 20%. Латунные сердечники можно сделать из латунных винтов которые продают в мебельных магазинах.

Катушки намотаны проводом диаметром 0,45 мм. Можно взять провод в пределах 0,4 – 0,5 мм

Катушка L1 содержит 28 витков провода 0,15 мм(для антенны длиной 45 см);

Катушка L2 содержит 8 витков провода 0,4 мм;

Катушка L3 содержит 15 витков провода 0,4 мм;

Катушка L4 содержит 10 витков провода 0,4 мм;

Катушка L5 содержит 9 витков провода 0,4 мм с отводом от 4-го витка, считая снизу.

Начало и конец витков закреплены ниткой смазанной клеем «Момент»

В каркас катушки, для удобства я предварительно вкручиваю метчик. Катушка с отводом делается просто. Наматываем 4 витков, сплетаем провод в косичку и этим делаем отвод, а потом наматываем еще 7 витков.

Др.1 можно поставить ДПМ-01 10 - 50 мкгн или намотать на резисторе МЛТ-0,5 проводом 0,1 мм в ряд порядка 50 витков, что я и сделал.

Переключатель можно взять П2К на два или четыре направления в зависимости от того, какой микрофон будете использовать. Фиксатор в нем нужно убрать. Только нужно учитывать, что там нужно сделать ограничитель, т.к. при полном нажатии может пропасть контакт, т.е. до конца его нажимать нельзя. Справа картинке показан переключатель с ограничителем. Подобный ограничитель можно спаять из жести.

Теперь о доработках.

Можно увеличить дальность работы радиостанции увеличив длину антенны. Для этого нужно будет скорректировать число витков удлиняющей катушки. Чем длиннее антенна, тем меньше витков должна содержать катушка L1. При длине антенны равной четверти длины волны антенну нужно подключать вообще без удлиняющей катушки. Можно также сделать спиральную антенну(резинку), но изготовление и настройка её довольно сложна.

Путем тщательной настройки можно также увеличить мощность передатчика. Её можно довести до 250 – 300 мвт, но при этом придется в качестве VT1 поставить более мощный транзистор, например КТ603 с буквами Б, Г, Е или КТ608Б или КТ928 с буквами Б, В или КТ608Б, т.к. примененный транзистор КТ3117 в данном случае просто перегреется и сгорит. При этом нужно учитывать, что возрастет потребляемый ток в режиме передачи, что не очень хорошо, т.к. питается радиостанция от довольно слабого источника питания.

Можно в питании передатчика поставить светодиод через гасящий резистор и контролировать правильное нажатие. Можно также сделать сигнал вызова подавая его через кнопку на вход модулятора. Если у вас модулятор по основной схеме, то можно просто коллектор транзистора VT3 соединить с базой VT4 цепочкой последовательно соединенных резистора 10 ком и конденсатора 2000 – 10000 пф, т.е. по сути сделать мультивибратор из самого модулятора.

Теперь о недостатках.

Понятно, что ни в передатчике, ни в приемнике нет кварцевой стабилизации частоты, поэтому при изменении питания или температуры частота все таки уходит и иногда приходится подстраивать приемник. Для этого напротив катушки в приемнике имеет смысл сделать  отверстие и через него можно будет пластмассовой отверткой чуть подстроить приемник при необходимости.

Что бы хотя бы в какой то мере избавиться от этого недостатка можно частоту передатчика стабилизировать кварцем. Также применив в приемнике вместо TDA7021 микросхему TDA7000  можно стабилизировать частоту кварцем и в приемнике и в передатчике. Это рассмотрим в следующих  частях данной статьи.

Для начала разберемся с самим кварцем и схемами кварцевых генераторов.

Вперед к Части 2

Все вопросы в Форум.