Схема стерео приемника с цифровой шкалой 65-110МГц
Предлагаемая схема предназначена для сборки громкоговорящего стереоприемника с цифровой шкалой, позволяющего принимать широкополосные ЧМ-станции в диапазоне 65… 110 МГц. Приемник имеет пять фиксированных настроек на принимаемые станции и встроенные часы с будильником. Приемник отличается высокой чувствительностью, простотой и хорошими характеристиками, не содержит дефицитных деталей.
Технические характеристики
Диапазон принимаемых частот, МГц……………………..65…110
Фиксированные настройки……………………………………………..5
Чувствительность, мкВ………………………………………………….2
Потребляемый ток, мА………………………………………………….20
Напряжение питания, В………………………………………………….6
Выходная мощность, Вт…………………………………………
….0,25
Коэффициент гармоник, %…………………………………………..0,2
Сопротивление нагрузки, Ом……………………………………..4…8
Ангенна телескопическая, см…………………………………30…60
Принцип работы стереоприемника
На рис. 1 приведена электрическая принципиальная схема приемника. Основу приемника составляет микросхема DA1 TDA7021, которая представляет собой супергетеродин с одним преобразованием частоты и низким значением промежуточной частоты (ПЧ). Микросхема содержит усилитель высокой частоты, смеситель, гетеродин, усилитель промежуточной частоты, усилитель-ограничитель, ЧМ-детектор, устройство бесшумной настройки (БШН) и буферный усилитель ЗЧ. На микросхеме DA2 TDA7040 выполнен стереодекодер с пилот-тоном. В качестве стереоусилителя звуковой частоты применена микросхема DA3 К174УН23. Цифровая шкала и электронные часы выполнены на микросхеме DA4 SC3610 с ЖК-дисплеем.
Сигнал с антенны поступает на внешний УВЧ, выполненный на транзисторе VT2 КТ368, через конденсатор С15.
Усиленный сигнал высокой частоты и сигнал гетеродина, контуром которого являются катушка индуктивности L1, варикап VD1 и конденсатор C3, поступают
на смеситель внутри микросхемы. Сигнал ПЧ (около 70 кГц) с выхода смесителя выделяется полосовыми фильтрами, элементами коррекции которых являются конденсаторы С5 и С6, и поступает на вход усилителя-ограничителя. Усиленный и ограниченный сигнал ПЧ поступает на ЧМ-детектор. Демодулированный сигнал, пройдя через фильтр НЧ-кор-рекции, внешним элементом которого является конденсатор С1, поступает на устройство БШН, режимом работы которого можно управлять, изменяя емкость конденсатора С2.
Рис. 1. Схема приемника
С выхода устройства БШН звуковой сигнал поступает на буферный усилитель. Подключение блокировочного конденсатора С7 способствует увеличению выходного напряжения ЗЧ и более устойчивой работе буферного усилителя. Комплексный стереосигнал (КСС; с выхода буферного усилителя микросхемы DA1 TDA7021 через корректирующую цепь С12, R10, определяющую тембр звучания и качество разделения каналов, поступает на вход стереодекодера, собранного на микросхеме DA2 TDA7040. Резистором R11 устанавливают режим работы опорного генератора, внешними элементами которого являются Р12, С13, С14. При наличии КСС на выходе микросхемы DA1 TDA7021 напряжение с выхода микросхемы DA2 TDA7040 уменьшается, закрывая транзистор ѴТЗ и зажигая светодиод VD2. Декодированные сигналы с левого и правого каналов микросхемы DA2 TDA7040 через фильтр С16…С19 поступают на соответствующие входы стререоусилителя звуковой частоты, собранного на микросхеме DA3 К174УН23. Усиленные сигналы левого и правого каналов поступают на динамические головки ВА1 и ВА2.
Сигнал гетеродина с варикапа VD1 поступает на вход ВЧ-усилите-ля на транзисторе ѴТ1 и далее на вход цифрового индикатора частоты настройки на микросхеме DA4 SC3610. ZQ1, R18, R19, С24, С25, С26 — внешние элементы опорного генератора цифровой шкалы DA4 SC3610. Когда приемник выключен, эта микросхема работает в режиме часов, а когда включен — в режиме цифровой шкалы. Это достигается подачей напряжения питания через резистор R17 на микросхему DA4 SC3610. С вывода 28 этой микросхемы сигнал будильника поступает на транзистор VT4, нагрузкой которого является дроссель L2 и пьезокерамический звукоизлучатель ZQ2.
Настройка стереоприемника
Выбор фиксированной настройки осуществляется переключателем SA1, который подключает к гетеродину микросхемы DA1 TDA7021 один из пяти переменных резисторов. Настройка в каждом канале выполняется переменным резистором, который подает управляющее напряжение на варикап. Под воздействием этого напряжения меняется емкость варикапа, что приводит к изменению резонансной частоты контура гетеродина, и приемник настраивается на радиостанцию. Настройка стереодекодера заключается в установке резистором R11 наилучшего разделения каналов при приеме радиостанции. Громкость звучания регулируют по двум каналам одним переменным резистором R14. На этом настройка приемника закончена.
Микросхему TDA7021 можно заменить на ее отечественный аналог К174ХА34. Вместо микросхемы К174УН23 подойдет любой низковольтный сереофонический усилитель мощности, но с соответствующей схемой включения. Транзистор КТ368 можно заменить на любой малошумящий ВЧ-транзистор с граничной частотой не менее 600 МГц. Транзистор КТ315 можно заменить на любой НЧ-транзистор. Варикап VD1 — КВ109, КВ132 или любой аналогичный, обеспечивающий полное перекрытие диапазона 65…110 МГц. Диоды КД503 можно заменить на КД522 и другие. Динамические головки можно использовать любые сопротивлением 4…8 Ом. Пьезоизлучатель в приемнике можно использовать ЗП-1, ЗП-З или импортный. Для питания приемника используют стабилизированный блок питания на напряжение 6 В. Применение нестабилизированного источника питания неприемлемо, так как при этом будет “плавать” частота настройки. В качестве кварцевого резонатора ZQ1 подойдет любой часовой кварц на частоту 32768 Гц. Катушка L1 содержит 3…4 витка провода ПЭВ диаметром 0,6 мм, намотанного на каркасе диаметром 5 мм с латунным или ферритовым подстрочником. Величину индуктивности дросселя L2 подбирают по максимальной громкости звучания пьезоизлучателя. Для управления часами используют пять кнопок: SA2 — включение звонка; SA3 — настройка времени звонка; SA4 — настройка текущего времени; SA5 -подстройка минут; SA6 — подстройка часов.
Если нет в наличии микросхем цифровой шкалы DA4 SC3610 и ЖК-дисплея, то в схеме стереоприемника их можно не использовать. Но тогда он лишится таких сервисных функций, как цифровая шкала и электронные часы с будильником.
Литература
1. Шумилов А. Простой радиотелефон // Радиолюбитель. 2001. №7.
2. Шумилов А. Простой радиотелефон Ѵег 1.0 // Радиолюбитель, 2002. №1.
3. Шумилов А. УКВ-приемник с расширенным диапазоном // Радиолюбитель. 2002. №3.
4. Шумилов А. Простой радиотелефон Ѵег 2.0 // Радиолюбитель, 2002. №5.
5. Шумилов А. Возвращаясь к напечатанному // Радиолюбитель. 2002. №6.
6. Шумилов А. Простой радиотелефон Ѵег 2.1 // Радиолюбитель. 2002. №9.
7. Шумилов А. Универсальная радиосигнализация // Радиолюбитель. 2003. №2.
Автор статьи — А. Шумилов. Статья опубликована в РЛ, №5,2003 г.
Цифровой FM-приемник с электронной регулировкой громкости и тембра.
РадиоКот >Схемы >Аналоговые схемы >Приемники и передатчики >Цифровой FM-приемник с электронной регулировкой громкости и тембра.
Приветствую всех любителей послушать музыку посредством радиоприёма!
Копирайт и благодарности.
Данная статья написана при личном разрешении автора первоначальной статьи, Грицика Олега, расположенной на сайте Телесистемы. Со своей стороны выражаю огромную благодарность Грицику Олегу, за отношение с пониманием и за предоставленные исходные коды программы. Дойникову Андрею (aka dt_andrew), за неоценимую помощь в компиляции и технической поддержке данного проекта.
Предисловие.
Идея создания радио не давала покоя давно, прочитав статью на вышеуказанном сайте, решено было собрать проект. Тут вы, наверное, возразите «А что так поздно? Уже вышла статья FM STEREO тюнер с цифровым управлением!» Дело в том, что с этого проекта появился FM STEREO тюнер с цифровым управлением , а я хочу рассказать чем всё таки эта идея закончилась.
Схема.
Схема устройства радиоприёмника полностью повторяет предложенную автором, за исключением применённого микроконтроллера AT mega8515, вместо снятого с производства и устаревшего AT90S8515,выходного усилителя мощности на TA8215AH (выбор обусловлен наличием и не плохими характеристиками). На первый взгляд бросается в глаза наличие лишних стабилизаторов в блоке тюнера и аудио процессора, первоначально эти блоки предназначались для другого устройства, где было только 12 вольт. Сама схема разделена на функциональные модули М1-М7, для удобства представления.
М1-модуль тюнера от автомагнитолы SONY XR-5300 и управляющий им синтезатор частоты TSA6057 в DIP корпусе.
М2-модуль управляющего контроллера на ATmega8515-16PI
М3-модуль аудио процессора выполненный на TEA6320 в корпусе miniDIP, в типовом включении
М4-модуль усилителя низкой частоты выполненный на TA8215AH, в типовом включении
М5-даже модулем назвать трудно, обычный индикатор 16х1 с интегрированным контроллером HD44780, применён MT-16S1A-2VLB, производства Российской фирмы МЭЛТ.
М6-модуль кнопок управления приёмником
М7-модуль блока питания усилителя, тюнера и микроконтроллера. В представлении не нуждается.
Управление.
Управление осуществляется восемью кнопками:
S5,S7 — FR- и FR+ — управление частотой настройки в выбранном канале
S1,S3 — CH- и CH+ — выбор заранее настроенного канала (всего доступно 25 каналов)
Программирование микроконтроллера.
В память микроконтроллера следует загрузить основную программу и данные EEPROM, с помощью доступного программатора для микроконтроллеров семейства AVR. Биты конфигурации установить в соответствии с приложенными фотографиями для AVR Studio и CVAVR.
Заключение.
В итоге проделанной работы, был собран достойный и простой приемник с отличными характеристиками. Корпус приёмника не планировался, и весь проект повторялся в виде тестового образца и ознакомления с работой синтезаторов частот.
Файлы:
Печатные платы в формате SL 5.0.
прошивка МК.
Вопросы, как обычно, складываем тут.
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |
Эти статьи вам тоже могут пригодиться:
Принципы построения радиоприемников с цифровой обработкой сигнала
В статье «Активные фильтры в приемных устройствах радиовещательного диапазона», опубликованной в ЭК №10, 2010, рассматривались различные варианты построения преселекторов радиоприемных устройств, среди которых схемы с использованием кварцевых фильтров, одно- и многоконтурных индукционных фильтров. Основное внимание было уделено применению активных безындукционных фильтров на основе высокочастотных операционных усилителей.
Анализ, проведенный при проектировании и изготовлении полосового эллиптического фильтра 9-го порядка показал, что проектирование активных фильтров с применением современных программных средств (в примере использовалась программа Filter Solutions 2006) занимает минимум времени и предполагает только точные требования к спецификации фильтра, после чего программное обеспечение производит все необходимые расчеты и формирует соответствующую схему. Однако дальнейшая реализация полученной схемы и тестирование выявили ряд недостатков, которые могут распространяться и на другие виды аналоговых фильтров.
В частности, номиналы элементов, используемые для получения требуемой характеристики, часто не входят в стандартные ряды сопротивлений и емкостей. Использование ближайших стандартных значений может привести к искажению характеристик фильтра, а комбинирование нескольких элементов или использование подстроечных вызывает увеличение массогабаритных характеристик и дополнительные сложности с подстройкой многоконтурной схемы. Кроме того, схемы, в которых используются элементы с малыми номиналами, более подвержены влиянию паразитных емкостей, сопротивлений и индуктивностей, что осложняет синтез фильтров высокого порядка, вызывает трудности в согласовании каскадов, подборе элементов и т.д.
В итоге можно отметить, что активные фильтры действительно могут применяться в качестве преселекторов в радиоприемных устройствах, однако их синтез и настройка требуют много времени, определенных практических и теоретических навыков как в схемотехнике, так и в проектировании топологии печатной платы, что затрудняет получение качественного, дешевого и простого в регулировке активного фильтра.
С развитием цифровых технологий все большее внимание уделяется построению радиоприемных трактов с применением цифровой обработки сигналов (ЦОС), называемых в литературе SDR — software defined radio. Эта технология основывается на возможности оцифровки радиосигнала в реальном времени и последующей обработке программными или аппаратными цифровыми средствами — цифровыми сигнальными процессорами, ПЛИС и т.д. Технология SDR позволяет осуществлять прием и демодуляцию сигналов, в которых используются цифровые виды модуляции, такие как DPSK, QAM, GMSK и т.д. В зависимости от частоты и ширины спектра принимаемого сигнала цифровая обработка в приемнике может использоваться как по радиочастоте (см. рис. 1), так и после переноса сигнала на фиксированную промежуточную частоту — обработка по ПЧ (см. рис. 2).
| Рис. 1. Структура приемника с ЦОС по радиочастоте |
| Рис. 2. Структура приемника с ЦОС по промежуточной частоте |
Радиоприемники с цифровой обработкой сигнала по ПЧ относятся к супергетеродинному типу и имеют ряд преимуществ перед приемниками прямого преобразования — возможность работы в большом диапазоне частот, хорошая селективность и чувствительность во всём диапазоне [1]. Приемники такого типа используются в профессиональной связной аппаратуре, к которой предъявляются жесткие технические требования. В числе недостатков супергетеродинных приемников — относительно высокое энергопотребление и большие размеры из-за использования аналоговых элементов.
К преимуществам приемников прямого преобразования относятся малое энергопотребление и возможность размещения всех элементов в небольшом портативном устройстве (в идеале в корпусе одной микросхемы), однако по избирательности, чувствительности и динамическому диапазону эти устройства уступают супергетеродинным приемникам.
При обработке сигналов с частотами, не превышающими несколько десятков МГц, скорость современных АЦП (для АЦП последовательного приближения она составляет несколько сотен Мвыб/с при разрядности до 12 бит) позволяет использовать классический принцип дискретизации в соответствии с теоремой Котельникова, согласно которой частота выборок должна быть как минимум в два раза больше верхней частоты в спектре дискретизируемого сигнала. При этом оцифровке подвергается диапазон частот от постоянной составляющей до половины частоты дискретизации, и на входе АЦП достаточно использовать аналоговый ФНЧ для защиты от наложения спектров. Для высокочастотных сигналов используется полосовая дискретизация (under sampling), которая позволяет обойти ограничение, накладываемое теоремой Котельникова для обработки узкополосных сигналов, у которых ширина спектра много меньше абсолютного значения центральной частоты. Этому условию соответствуют практически все радиосигналы. В этом случае теорема Котельникова звучит следующим образом: для сохранения информации о сигнале частота его дискретизации должна быть равной или большей, чем удвоенная ширина его полосы [4]. Математически условие, которое должна выполнять частота дискретизации, описывается выражением (1) [5]:
(1)
где: fc — центральная частота в спектре сигнала; fs — частота дискретизации; B — ширина спектра сигнала; m — произвольное целое число, выбираемое таким образом, чтобы выполнялось соотношение fS≥2B.
При полосовой дискретизации оцифровке подвергается не вся полоса частот, а лишь небольшая ее часть. При этом для защиты от наложения спектра необходимо использовать полосовые аналоговые фильтры. Стоит также отметить, что полосовая дискретизация позволяет одновременно с оцифровкой сигнала произвести перенос его спектра на низкую частоту.
В обоих случаях на входе преобразователя необходимо использовать аналоговые фильтры для защиты от наложения спектра. При этом, чем выше частота дискретизации, тем менее жесткие требования предъявляются к аналоговому фильтру. На практике разработчики стараются обеспечить такую частоту дискретизации, чтобы на входе АЦП было достаточно использовать трех- или четырехкаскадный пассивный фильтр. Для рассматриваемого в предыдущей статье диапазона частот (до 25 МГц) можно применить как схему с непосредственной дискретизацией сигнала по Котельникову, так и полосовую дискретизацию.
Цифровые устройства в радиоприемнике решают следующие задачи: выделение требуемого канала, перенос спектра сигнала на низкую частоту и декодирование содержащихся в сигнале данных или детектирование. Для решения этих задач могут применяться различные устройства и их сочетания. Первичную, неинтеллектуальную обработку, включающую канальную фильтрацию, гетеродинирование, понижение частоты дискретизации (децимацию), чаще всего выполняют либо при помощи быстродействующей программируемой логики (FPGA), либо в специализированных микросхемах — цифровых приемниках (digital down converter — DDC).
В качестве примера подобных микросхем можно привести AD6620 компании ADI и 1288ХК1Т производства ФГУП НПЦ «Элвис», структура которой изображена на рисунке 3. Подробно возможности данного устройства описаны в [2], отметим лишь некоторые из них:
– наличие 4-х независимых каналов для обработки 16-разрядных сигналов;
– скорость входного потока данных до 100 МГц в каждом канале;
– совместимость со многими типами АЦП;
– возможность гибкой настройки внутренней структуры микросхемы для обработки как действительных, так и комплексных сигналов.
| Рис. 3. Структура цифрового приемника 1288ХК1Т |
Микросхема содержит CIC-фильтры для понижения частоты дискретизации, по два КИХ-фильтра 64 порядка в каждом канале, цифровые гетеродины для получения квадратурных сигналов и удобный выходной интерфейс для чтения данных. Коэффициенты фильтров, коэффициенты децимации каждого каскада, маршрутизация данных внутри чипа и многие другие параметры задаются программно. Все это делает микросхему 1288ХК1Т и ее аналоги удобными для применения в самых разных системах цифрового приема. Для окончательной обработки сигнала, декодирования данных, обработки декодированного битового потока и реализации протоколов более высокого уровня применяются цифровые сигнальные процессоры.
После дискретизации задача выделения требуемого канала решается при помощи цифровых фильтров, которые представляют собой набор постоянных чисел — коэффициентов фильтра, количество и значения которых определяют его вид и крутизну характеристики. Различают два основных класса цифровых фильтров — нерекурсивные (КИХ-фильтры) и рекурсивные (БИХ-фильтры). КИХ-фильтры имеют известные преимущества перед рекурсивными, которые заключаются в их устойчивости, меньшей подверженности эффектам квантования и возможности получения линейной фазовой характеристики, что особенно важно в системах связи. В этой связи в цифровых радиоприемных устройствах более широкое распространение получили именно нерекурсивные фильтры.
Для проектирования цифровых фильтров, также как и для разработки аналоговых активных и пассивных фильтров, применяются разнообразные программные средства. Для расчета коэффициентов фильтра от разработчика требуется только определение требований к фильтру, но не знание алгоритмов и методов расчета коэффициентов. Широкое распространение для проектирования дискретных фильтров получил пакет Matlab, т.к. он позволяет провести расчет фильтра различными методами, с применением разных окон и т.д. Кроме того, для расчета коэффициентов фильтра можно использовать, как режим командной строки, так и графический интерфейс приложения Filter design and analysis tool (FDA Tool).
После расчета, как правило, коэффициенты фильтра сохраняются в файле необходимого формата для дальнейшего использования в соответствующей программе, однако в возможности пакета Matlab входит также моделирование работы фильтра в цифровой системе при помощи приложения Simulink и загрузка в поддерживаемые отладочные комплекты.
По сравнению с аналоговыми цифровые фильтры имеют следующие преимущества [3]:
– возможность получения недоступных для аналоговых фильтров характеристик (как крутизны АЧХ, так и линейности ФЧХ). Увеличение порядка цифрового фильтра приводит лишь к увеличению количества математических операций, так что порядок фильтра ограничен только быстродействием цифровой системы;
– цифровые фильтры не подвержены влиянию старения и температурного дрейфа параметров;
– т.к. цифровой фильтр представляет собой набор чисел — коэффициентов, то для изменения характеристики достаточно изменить набор коэффициентов, что делает возможным создание адаптивных фильтров;
– цифровые фильтры могут работать как с низкочастотными, так и с высокочастотными сигналами.
Подводя итоги, хочется отметить, что появление радиоприемных устройств с цифровой обработкой сигналов стало логичным продолжением развития цифровой техники. Использование цифровой обработки сигналов позволило разрабатывать системы высокоскоростного обмена данными по радиоканалам с применением цифровых методов модуляции радиосигнала. В зависимости от стадии приема, на которой используется цифровая обработка, возможно получение как недорогих, компактных и малопотребляющих устройств вплоть до систем на кристалле, так и изделий, отвечающих жестким требованиям по избирательности, динамическому диапазону, чувствительности и другим параметрам, что достигается правильным сочетанием аналоговой и цифровой частей приемного тракта. Наиболее вероятно, что в перспективе развитие «цифрового» приема будет идти по пути увеличения скоростей дискретизации и обработки, что позволит охватить все более широкий диапазон частот, и при этом будет уменьшаться доля аналоговой схемотехники в структуре приемника.
Литература
1. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр. Пер с англ. — М.: Издательский дом «Вильямс», 2003.
2. Техническое описание СБИС четырехканального цифрового приемника 1288ХК1Т (www.MultiCore.ru).
3. Айфичер Э., Джервис Б. Цифровая обработка сигналов: практический подход, 2-е издание. Пер. с англ. — М.: Издательский дом «Вильямс», 2004.
4. Аналого-цифровое преобразование. Под. ред. У. Кестера. Пер с англ. под ред. Е.Б. Володина. — М.: Техносфера, 2007.
5. Лайонс Р. Цифровая обработка сигналов: 2-е изд. Пер. с англ. — М.: ООО «Бином-Пресс», 2006.
Цифровой узел настройки радиоприемника » Паятель.Ру
В большинстве современных радиовещательных приемников настройка на станцию производится при помощи синтезатора частоты, который управляется микроконтроллером. Для того чтобы ввести цифровую настройку в радиоприемник с обычной электронной настройкой требуется использовать специализированные микросхемы синтезатора частоты, которые пока труднодоступны, либо собирать синтезатор на отечественной базе, что получается слишком сложно и трудоемко.
Тем не менее существует цифровой способ синтеза напряжения настройки при помощи обычных реверсивных счетчиков и резистивной матрицы. Такой способ позволяет с успехом выполнить функции несложного синтезатора частоты значительно более простыми схемными решениями.
Блок настройки питается стабилизированным напряжением 12-15В и обеспечивает генерацию ступенчато-изменяющегося напряжения в пределах от нуля до напряжения источника питания. Дискретность изменения напряжения — 256 ступенек, чего вполне достаточно для настройки радиоприемника работающего в УКВ или FM диапазоне, а также и для настройки в средневолновом диапазоне AM.
Настройка производится нажатием на квазисенсорные кнопки «+» и и— при этом напряжение настройки изменяется в ту или другую сторону. Изменение напряжения индицируется на электролюминисцентной шкале, на которой соответствующим образом перемещается светящаяся метка. Эта же шкала несет информацию и о включенном диапазоне.
Принцип работы блока настройки
На элементах D1.1 и D1.2 выполнен тактовый мультивибратор, который определяет скорость перестройки в пределах диапазона. Импульсы с его выхода поступают на вход восьмиразрядного реверсивного счетчика, собранного на двух микросхемах К561ИЕ11 — D2 и D3. В момент включения питания зарядный ток конденсатора С4 устанавливает этот счетчик в нулевое состояние.
К выходам счетчика подключена резистивная матрица состоящая из восьми резисторов R4-R11. Номиналы резисторов выбраны в соответствии с выходными числами счетчика. В то время когда счетчик (на D2 и D3) находится в нулевом состоянии на все эти резисторы поступает напряжение логического нуля, которое у микросхем К561 близко к нулю напряжения питания. В результате в общей точке соединения этих резисторов напряжение так же равно нулю.
При поступлении на вход счетчика импульсов от тактового мультивибратора код на выходе счетчика изменяется, и с каждым очередным импульсов логическое число на его выходе растет. Это значит, что на некоторые резисторы подается напряжение логической единицы (почти напряжения питания). Поскольку сопротивления резисторов подобраны соответственно логическим числам на выходах счетчика, то напряжение в точке соединения этих резисторов будет прямопропорционально соответствовать кодовому числу на выходе счетчика. Таким образом, напряжение в точке соединения R4-R11 изменяется 256-ю градациями от нуля до напряжения питания.
Управление счетчиком, а значит и настройкой, производится при помощи кнопок S1 и S2. При нажатии на S1 запускается тактовый мультивибратор на D1.1 и D1.2 и импульсы с его выхода поступают на счетчики. При этом на выводы 10 D2 и D3 через R3 поступает единица и счетчики работают в режиме прямого счета, напряжение настройки увеличивается.
Пока не нажата ни одна кнопка мультивибратор заблокирован резистором R1 в состоянии единицы на выходе. При нажатии на S2 сначала уровень на выводах 10 D2 и D3 изменяется на нулевой, затем открывается диод VD1 и запускает мультивибратор. В результате счетчик работает на убывание (считает в реверсивном режиме).
Для отображения настройки используется электролюминесцентная шкала HG1, имеющая шестнадцать, расположенных в линию светящихся полей, каждое из которых имеет свой вывод. Шкалу обслуживают дешифраторы D4 и D5, на входы которых поступают коды с счетчика старшего разряда (D2).
Шкала имеет зоны индикации надписей «AM» и «FM» (или ИЧМ»). Эти зоны переключаются при помощи элемента D1.4.
Сборка
Цифровая шкала смонтирована на одной печатной плате из стеклотекстолита с односторонней фольгировкой. Некоторые соединения выполнены перемычками из монтажного провода.
Электролюминесцентный индикатор может быть другого типа, например с цифрами, не менее чем на 16 разрядов. В этом случае роль анодов выполняют сетки разрядов, а роль сетки возлагается на шину одного из сегментов (так чтобы вместо цифр отображались черточки).
TECSUN PL 600
TECSUN PL 600
Данный радиоприёмник, TECSUN PL 600 является прямым конкурентом не менее известного цифрового радиоприёмника DEGEN DE 1103. Приемник Tecsun PL-600 тоже построен по супергетеродинной схеме с двойным преобразованием частоты. Возможность приема SSB и CW станций позволяют использовать его для прослушивания работы любительских радиостанций на всех КВ диапазонах. По чувствительности TECSUN PL 600 не уступает приёмнику DEGEN DE 1103, хотя качество звука, особенно на НЧ несколько хуже. В то-же время мощность явно выше, чем у DEGEN DE 1103.
Характеристики приёмника TECSUN PL 600
— Цифровой тюнер;
— Память: 600 каналов;
— Чувствительность: FM- 3µV; MW- 1.0mv/m; LW-1.2mV/m; SW-20µV;
— УКВ диапазон: 76-108 MГц;
— ДВ диапазон: 100-519 кГц;
— СВ диапазон: 520-1710 кГц;
— КВ диапазон: 1711-29999 кГц;
— Двойное преобразование частоты;
— Питание: 6V, четыре пальчиковых батарейки АА;
— В комплекте мягкий чехол;
— цена около 120 уе.
Схема цифрового радиоприёмника TECSUN PL 600
Интересной особенностью данного приёмника является возможность прослушки авиадиапазона 118-137 мГц. Делаем это так: При выключенном приёмнике нажать кнопку «SYSTEM SET», нажать кнопку «0», далее нажать кнопку «3» и наконец кнопку «SYSTEM SET». Нажимая кнопку перебора диапазонов «FM-AM-LW» появляется режим «Avia».
В приёмнике TECSUN PL 600 имеется гнездо для наушников и для наружной антенны. Телескопическая антенна, работает с заметно худшим эффектом. Режим стерео, включаем тогда, когда идёт прослушивание в FM диапазоне на наушники. В фм-стерео, звук вполне качественный и насыщенный низкими частотами. Управление очень удобное, так как громкость и настройка частоты регулируется крутящейся ручкой. Чувствительность на ФМ очень высокая, что ставит его вне конкуренции среди аппаратов данного класса и ценовой категории. Но в то-же время нет отечественного УКВ-диапазона 66-74 МГц. Итого: отличный, удобный цифровой радиоприёмник с возможностью прослушивания любительских станций.
ФОРУМ по радиоприёмникам.
Приёмник прямого усиления на цифровой микросхеме / Блог компании Timeweb / Хабр
За всю историю радиолюбительского движения было разработано множество конструкций радиоприёмников. Особенно ценились простые и хорошо повторяемые устройства.
Приведённая в публикации схема выглядит достаточно экзотично, но, тем не менее, после правильной сборки начинает работать сразу. Схема после настройки входного колебательного контура на частоту вещания может принимать местную радиостанцию диапазона ДВ или СВ.
Конструкция была опубликована в журнале «Радио» №6 за 1982 год в разделе «Радио – начинающим». Разработали устройство Н. Смирнов и В. Стрюков.
Для того, чтобы разобраться, почему эта схема работает, нужно заглянуть внутрь прямоугольников, обозначающих логические элементы.
Простейшим элементом КМОП-логики является инвертор, известный также как элемент «НЕ». Чтобы посмотреть, как он устроен, обратимся к справочнику В.Л. Шило «Популярные цифровые микросхемы» 1987 года издания.
В части рисунка, обозначенной как «а», показано поперечное сечение кремниевой подложки, где расположен КМОП-инвертор. В части «в» показана полная схема КМОП-инвертора с защитными и паразитными диодами.
Хотелось бы заострить внимание на защитном диоде, обозначенном как VD1. Вот что написано про этот легендарный диод в главе 8 второго издания книги Хоровица и Хилла «Искусство схемотехники»:
8.35 Прирожденные недостатки ТТЛ и КМОП.
«…Дальше идет уже чистая фантастика: вы забыли подключить контактный вывод Ucc корпуса КМОП, но все-таки схема работает просто идеально! А дело все в том, что она получает питание по одному из своих логических входов (от входа через защитный диод к цепи Ucc корпуса). Вы можете не замечать этого в течение довольно длительного времени, пока не возникает ситуация, когда одновременно на всех входах корпуса будет действовать низкий уровень: кристалл потеряет питание и «забудет» свое состояние. В любом случае такой режим не может считаться нормальным, так как выходной каскад не запитан нужным образом и не в состоянии обеспечить номинальный ток. Сложность состоит в том, что подобная ситуация может давать о себе знать лишь эпизодически, поэтому вам придется пробежать не один круг, пока вы, наконец, додумаетесь, что же в действительности происходит.»
В части «б» показана упрощённая схема КМОП-инвертора. Он состоит из двух МОП-транзисторов разной проводимости. При подаче на вход сигнала низкого уровня верхний по схеме транзистор VT1 открывается, нижний по схеме VT2 – запирается, и на выходе инвертора появляется напряжение высокого уровня, практически равное напряжению питания. При подаче на вход сигнала высокого уровня VT1, наоборот, запирается, а VT2 – открывается, и на выходе появляется напряжение низкого уровня, практически равное нулю. Вход инвертора защищён от перенапряжения и статического заряда стабилитроном VD1, который на рисунке поперечного сечения и полной схеме не показан.
На рисунке ниже приведена упрощённая схема элемента «2ИЛИ-НЕ» из состава К176ЛЕ5, эквивалентная схема и таблица состояний этого элемента.
Как мы видим по упрощённой схеме элемента «2ИЛИ-НЕ», схема инвертора дополнена двумя транзисторами, включенными так, чтобы напряжением высокого уровня на любом входе открывался какой-либо нижний транзистор (VT3 или VT4), а соответствующий верхний транзистор (VT1 или VT2) запирался, и на выходе появлялось напряжение низкого уровня. Соответственно, напряжение высокого уровня на выходе элемента появляется только тогда, когда на все входы элемента «2ИЛИ-НЕ» будет подано напряжение низкого уровня.
Незадолго до публикации схемы приёмника прямого усиления на логической микросхеме в журнале «Радио» №7-8 за 1981 год была статья М. Воскобойникова «Цифровые микросхемы в устройствах НЧ», в которой рассматривается работа микросхем серий К172, К176 и К178 в линейном режиме.
В линейный режим элементы КМОП-логики можно ввести или подбором на входе напряжения смещения, или введением отрицательной обратной связи (ООС) по постоянному напряжению. Применение ООС обеспечивает более стабильную работу.
В левой части рисунка ниже кривыми представлено поле значений передаточной характеристики инвертирующего элемента КМОП, а прямой линией – характеристика ООС. За счёт того, что входы элементов КМОП-логики практически не потребляют тока, наклон прямой равен 45°. Возможные «рабочие точки» элемента в линейном режиме располагаются в точках пересечения характеристик и примерно равны половине напряжения питания.
В правой части рисунка представлены «типовые» схемы включения в линейном режиме инвертирующих элементов серии К172 (а) и К176 (б). Отдельно указано, что элементы серии К176 при включении по схеме «а» склонны к самовозбуждению на частотах до 100 Гц.
Параметры каскадов определяются номиналами резисторов R1 и R2 в цепи ООС. Конденсатор C2 служит для устранения обратной связи по переменному напряжению. Входное сопротивление каскада приблизительно равно R1. Коэффициент передачи каскада по напряжению для микросхем серии К176 приблизительно равен 400. На частотах выше 1 МГц коэффициент передачи понижается.
В схеме приёмника элементы D1.1 и D1.2 введены в линейный режим включением ООС по схеме «а». При этом на выходах D1.1 и D1.2 устанавливается напряжение, приблизительно равное половине напряжения питания.
В схему входного каскада приёмника на элементе D1.1 в качестве резистора R1 из схемы «а» включен входной колебательный контур L1C1. При такой схеме включения входное сопротивление каскада равно выходному сопротивлению контура, т.е. обеспечивается согласование этих сопротивлений.
Элементы D1.3 и D1.4 переводятся в линейный режим напряжением (смещения) на выходе элемента D1.2. При использовании динамика элементы включаются параллельно, динамик подключается через трансформатор:
Оригинальная схема питается от источника постоянного тока напряжением 9 В. Конденсаторы C8 и C9 предназначены для предотвращения самовозбуждения по цепям питания. Лучшей практикой является монтаж керамического конденсатора из этой пары непосредственно на выводы питания цифровой микросхемы.
При работе с данной схемой был замечен любопытный эффект: при уменьшении напряжения питания тепловыделение уменьшалось, что логично, а усиление схемы увеличивалось. По информации с форумов радиоприёмник сохранял работоспособность при понижении напряжения питания до 3 В.
От автора
В публикации описана довольно любопытная схема радиоприёмника, собранного на элементной базе, совершенно не предназначенной для этого.
При анализе работы схемы мы разобрали устройство и принцип действия элементов КМОП, узнали про линейный режим работы элементов КМОП и использование их в качестве усилителя аналогового сигнала.
Отдельно упомянута проблема «паразитного» питания элементов КМОП через защитный диод.
Надеюсь, что эти знания будут кому-то полезны!
Простой радиоприёмник на цифровой логической микросхеме | Лучшие самоделки
Цифровые микросхемы логики разработаны для использования их в цифровых схемах, где они оперируют сигналами 1 и 0 но кто бы мог подумать, что на цифровой логической микросхеме можно сделать простой радиоприёмник прямого преобразования, здесь микросхема К176ЛЕ5 выступает одновременно и в качестве усилителя радио частоты (ВЧ) и усилителя низкой частоты (НЧ).
Простой приёмник на цифровой логической микросхеме
Схема приёмника прямого усиления на микросхеме К176ЛЕ5:
Простой приёмник на цифровой логической микросхеме
Данный приёмник собранный на одной микросхеме К176ЛЕ5 может принимать диапазоны ДВ и СЧ вплоть до 3 МГц, хотя сама микросхема по заявленным характеристикам может работать до 1 МГц. При питании от 4В чувствительность получается неплохой и звук очень хорошим и разборчивым благодаря обратным связям которые осуществляются через резисторы на 1 мОм (у меня они на 2 мОм) и резистор на 10 кОм. При 8-9В уже заметны искажения, так что 4-5В для питания будет оптимальным. У данного приёмника также замечена хорошая избирательность.
Микросхема К176ЛЕ5 в своём корпусе содержит четыре логических элемента «ИЛИ – НЕ» выполненных на комплементарных полевых транзисторах структуры МОП (с изолированным затвором), что и обеспечивает хорошую чувствительность радиоприёмника. Вместо микросхемы К176ЛЕ5 можно использовать микросхемы К176ЛА7 или К561ЛЕ5.
Печатная плата приёмника:
Простой приёмник на цифровой логической микросхеме
Высокое входное сопротивление каскадов на полевых транзисторах в микросхеме позволило полностью подключить катушку L1 магнитной антенны к входу элемента DD1.1. Это повысило чувствительность приёмника и в то же время упростило конструкцию антенны (отпала необходимость в катушке связи).
Простой приёмник на цифровой логической микросхеме
Входная катушка намотанная на бумажном каркасе перемещается по ферритовому стержню и благодаря этому перемещению мы можем настраиваться как на низкие частоты СЧ диапазона, катушка перемещается к средине стержня, так и высокие частоты до 3 МГц, в этом случае катушка практически снята с феррита, также диапазон подбирается добавлением или смоткой витков катушки. В высокой части СВ диапазона уже можно поймать разговоры радиолюбителей, голоса при этом очень чёткие и разборчивые.
Простой приёмник на цифровой логической микросхеме
На схеме приведены два варианта усиления НЧ, в варианте «а» усилитель нагружен наушником BF1, а для большего усиления нужно выходную часть немного изменить собрав её по схеме «б», здесь можно подключить динамическую головку мощность 0,05 – 0,5 Вт подключив её через выходной трансформатор от любого промышленного радиоприёмника (используют половину первичной обмотки).
Простой приёмник на цифровой логической микросхеме
Детали: вместо подстроечного конденсатора использовал малогабаритный переменный конденсатор, постоянные конденсаторы С6, С7, С9 типа К50-6, остальные К10-7В, резисторы МЛТ-0,125. Для детектирования сигнала используется 2 германиевых диода Д9 с любым буквенным индексом, но я использовал Д310 и работают хорошо в данной схеме.
Магнитная антенна это ферритовый стержень диаметром 8 мм и длиной 60 мм, для ДВ диапазона нужно намотать на бумажном каркасе проводом ПЭВ-1 0,07 – 900 витков, а для диапазона СВ – 500 витков.
Демонстрацию работы радиоприёмника собранного на цифровой логической микросхеме можно посмотреть в этом видео.
Icstation Цифровой FM-радио Модуль беспроводного приемника ЖК-дисплей DSP PLL 76,0–108,0 МГц: Электроника
Я купил эту плату, чтобы немного поэкспериментировать для другого проекта, над которым я работаю. Открыв упаковку, я увидел печатную плату, которая была очень аккуратно сделана, и сборка выглядела очень хорошо. Мне было интересно посмотреть, работает ли это так же хорошо, как кажется.
Сначала я заметил, что файл .PDF на сайте Amazon нельзя было прочитать на моем телефоне, где я работал по какой-то причине, но, к счастью, он вам действительно не нужен для базового подключения.Настроить это очень просто, и, вкратце, это работает очень хорошо. С тех пор я проверил, и проблема была только в моем телефоне. Файл отлично читается на компьютере и содержит достаточно полные инструкции. Не обычная таблица проверки зрения на полуанглийском языке.
Питание платы осуществляется через стандартный порт micro USB на краю платы. Вы просто подключаете его к зарядному устройству телефонного типа или к USB-аккумулятору и подключаете наушники, и все готово.
Дисплей с синей подсветкой сразу же загорелся и показал текущую настроенную частоту.Я обнаружил, что не могу принимать ничего, кроме статического электричества, пока не подключу провод к соединению ANT, и после того, как я это сделал, он сразу же снял десятки станций. Приятно удивило то, что качество звука было таким же хорошим, как и плата.
В инструкциях указано, что вы можете подключать динамики непосредственно к плате, а встроенный усилитель будет работать с выходной мощностью до 3 Вт при сопротивлении 4 Ом.
Он имеет измеритель мощности сигнала чуть выше частотного окна, чтобы показать вам, насколько сильна настроенная станция, и есть выбираемая функция «шумоподавления» (которую они называют «AMCAP»), которая отключает статические помехи, когда вы не настроены на станция.Доступ к нему осуществляется путем «длительного нажатия» на ручку FREQ и того же самого для его выключения.
Плата также может взаимодействовать со встроенным последовательным интерфейсом TTL, но я не пробовал его использовать. Инструкции в руководстве .PDF довольно полны относительно этой функции. Через этот интерфейс доступно несколько настраиваемых пользователем параметров.
В целом, эта плата выглядит очень хорошо собранной, работает сразу же и, кажется, отлично справляется с приемом FM-радио, хотя я живу в довольно слабой полусельской местности вдали от крупных городов.
Как создать цифровое FM-радио
// php echo do_shortcode (‘[responseivevoice_button voice = «Американский английский мужчина» buttontext = «Listen to Post»]’)?>Мы являемся свидетелями эволюции в области персональных компьютеров. Мобильные устройства, такие как телефоны и планшеты, вот-вот вытеснят обычные компьютеры. FM-радио — один из популярных развлекательных каналов в развивающихся странах. Этот забытый факт, в дополнение к появлению интернет-радио, потенциально может убить существование FM-радио.Часто OEM-производители считают, что у них нет FM-радио на планшете или мобильном устройстве. Тем не менее, в большинстве мегаполисов все еще работает FM-радио, и в ближайшем будущем не планируется его выходить из моды.
Это крошечное подключаемое устройство, которое при подключении к телефону или планшету может передавать FM-радио мобильным устройствам. FM-приемник plug-and-play может быть построен с использованием микросхемы FM-приемника с микроконтроллером или системы на кристалле (SOC). Микроконтроллер действует как USB-устройство при обмене данными с USB-хостом на планшете / мобильном устройстве и получает команды для таких операций, как сканирование каналов, изменение канала или установка уровня выходной мощности.Этот подключаемый к сети FM-приемник с питанием от шины может настраиваться на местный FM-канал, потребляя при этом значительно меньше энергии, чем требуется для мобильного широкополосного радио (Интернет-радио).
FM-радиоприемники
FM-радиоприемники обеспечивают всемирное покрытие 70–108 МГц, обслуживая США / ЕС (87,5–108 МГц), Японию (76–90 МГц) и Китай (76–108 МГц). Как правило, FM-радиоприемники могут настраивать частоты с шагом 50, 100 или 200 кГц.FM-радио также может поддерживать функции системы передачи данных по радио (RDS) / системы передачи данных радиовещания (RBDS), которые полностью программируются хостом. Помимо передаваемого звука, RDS используется для приема текстовой информации. Это может включать название песни, название транслируемой программы или краткие новости для отображения. В случае возникновения чрезвычайных ситуаций RDS может использоваться для передачи важной информации.
Band Scan — это метод, с помощью которого чип FM-радио сканирует весь FM-диапазон в поисках доступных радиоканалов.Затем радиостанция сохраняет самые сильные частоты каналов во внутренней памяти, которые могут быть прочитаны микроконтроллером хоста или SOC.
После того, как каналы сохранены, есть три способа настройки на определенный канал:
Предварительная настройка : В этом методе частота настройки FM-приемника устанавливается на определенный канал, определенный хостом.
Поисковая настройка : В этом методе приемник автоматически ищет следующий доступный действительный канал в увеличивающемся (поиск вверх) или уменьшающемся (поиск вниз) направлении частоты.
Пошаговая настройка : В этом методе приемник просто переходит на один канал в порядке возрастания (шаг вверх) или убывания (шаг вниз) частоты.
Большинство доступных сегодня микросхем радиоприемников обмениваются данными с хостом, используя стандартные протоколы, такие как I2C и SPI. Чип радиоприемника также требует внимания хоста, генерируя прерывания при критических событиях, таких как:
- Низкое качество сигнала, когда значение индикатора уровня принимаемого сигнала (RSSI) падает ниже порогового уровня
- Переход от моно к стерео (и наоборот)
- Получена синхронизация RDS
- Синхронизация RDS потеряна
- Буфер RDS заполнен
Поскольку эта встроенная система работает на устройствах с батарейным питанием, эффективное управление питанием имеет первостепенное значение.Микросхема радиоприемника поддерживает различные режимы питания, которые контролируются SOC, чтобы продлить срок службы батареи. По этой причине микросхема приемника поддерживает следующие режимы мощности:
Power Off : В этом режиме питание отключено и все внутренние регуляторы отключены.
Отключение питания : Источник питания включен, но внутренние регуляторы по-прежнему отключены.
Standby : Регуляторы работают, режим радио поддерживается.
Power Up : это нормальный рабочий режим, в котором все регуляторы включены и радиомодуль полностью функционирует.
На рисунке 1 показана блок-схема FM-приемника.
Первый этап — это этап обработки аналогового сигнала, который преобразует сигнал РЧ-антенны в цифровой сигнал с низкой промежуточной частотой (ПЧ). Блок автоматической регулировки усиления (АРУ) поддерживает малошумящий усилитель (МШУ) в его линейном рабочем диапазоне.Смеситель используется для преобразования принятого радиочастотного сигнала в сигнал низкой промежуточной частоты (ПЧ). АЦП преобразует сигнал в цифровой формат. Демодуляция FM выполняется в цифровой области. Цифровой сигнальный процессор также обрабатывает данные RDS.
Блок-схема простой реализации полной FM-системы с использованием универсального FM-радиочипа показана на рисунке 2:
Рисунок 2: Блок-схема системы
С появлением современных программируемых SOC отпала необходимость в каких-либо дополнительных внешних компонентах, кроме нескольких пассивных, для реализации всей конструкции.SOC отправляет команды и получает сообщения о состоянии от чипа FM-радио через порт I2C. SOC подключается к планшету через установленный интерфейс USB. Приложение используется в качестве интерфейса на планшете для доступа к FM-радио для сканирования и выбора каналов.
Когда FM-радио получает команду на синхронизацию с определенной частотой, оно выводит аналоговый звук на определенные контакты. Аналоговый выходной сигнал FM-радиоприемника дополнительно обрабатывается SOC, и оцифрованный звук передается через USB-порт на планшетный компьютер.Питание, необходимое для работы чипа FM-радио, поступает от шины USB. Ток, необходимый для большинства микросхем FM-радио, обычно составляет несколько миллиампер или даже меньше при 1,8 В. Это вполне соответствует возможностям шины USB и приемлемому уровню для портативного устройства.
Для реализации дополнительного радиоустройства в SOC требуются следующие ресурсы:
- Усилитель
- Аналого-цифровой преобразователь (АЦП)
- Протокол связи (I2C / SPI)
- Интерфейс USB
- Блок фильтров
Обычно амплитуда выходного аудиосигнала от чипа FM-радио будет порядка 100 мВ.Усилитель используется для усиления аналогового звука, полученного от FM-приемника, перед подачей его на АЦП в SOC. Мощность аналогового аудиовыхода увеличивается после прохождения его через усилитель с программируемым усилением (PGA), как показано на блок-схеме. Это гарантирует использование всего входного диапазона АЦП и приводит к точному воспроизведению звука на выходе радиочипа FM. Также возможно оцифровывать сигнал, используя АЦП с меньшим входным диапазоном.Однако чем меньше амплитуда сигнала, тем он более уязвим для шума системы.
Аналого-цифровой преобразователь (ADC) дискретизирует аналоговый выходной сигнал усилителя с частотой 44,1 кГц и преобразует его в 16-битное цифровое значение. Частота дискретизации выбрана равной 44,1 кГц, что соответствует принципу Найквиста, согласно которому частота дискретизации должна как минимум в два раза превышать максимальную рабочую частоту.
Протокол связи — это стандартный протокол, такой как I2C или SPI, который используется для взаимодействия SOC с FM-приемником.Если используется I2C, SOC будет действовать как ведущий, а чип радиоприемника будет действовать как ведомый со скоростью передачи данных 100/400 кГц. Команды на изменение канала или сканирование диапазона FM могут быть поданы на микросхему FM-приемника от ведущего устройства I2C по шине I2C. Микросхема FM-приемника способна декодировать заранее определенные команды для выполнения различных задач. Если используется RDS, то полученная цифровая информация может быть считана с FM-приемника контроллером через интерфейс I2C. Можно считывать другую информацию о состоянии, такую как RSSI, с FM-радиоприемника через I2C и отображать ее на планшете или ПК.
Прямой доступ к памяти (DMA) Во многих микроконтроллерах DMA — это мощная функция, которая помогает разгрузить передачу данных между ячейками памяти для повышения производительности. DMA можно использовать для передачи преобразованных цифровых значений из АЦП в память или напрямую на USB, пока ЦП обрабатывает другие важные задачи.
USB используется для взаимодействия хост-планшета с SOC. Конечная точка прерывания USB используется для получения различных команд от хоста, таких как сканирование канала, увеличение канала, уменьшение канала и т. Д.Обратите внимание, что если размер команды небольшой, конечную точку управления на USB-устройстве можно использовать для передачи команд. Для отправки команд можно использовать саму контрольную конечную точку. Команды могут быть отправлены как команды, определенные производителем; однако на контрольной конечной точке в одном пакете USB может быть отправлено максимум 8 байтов данных. Цифровые данные с частотой 44,1 кГц, полученные от АЦП, передаются на хост в режиме изохронной передачи USB. Изохронная передача идеальна для этой передачи, поскольку она способна поддерживать постоянное время доставки благодаря гарантированной задержке, выделенной полосе пропускания шины и отсутствию исправления ошибок и квитирования.Обратите внимание, что ошибки обнаруживаются через поле CRC, но не исправляются. Случайные ошибки данных или пропущенная передача не будут восприниматься человеческим ухом; требуется частая остановка, чтобы добраться до точки уведомления. Поскольку исправление ошибок отсутствует, передача данных не останавливается даже при наличии пакетов, содержащих ошибки. Микроконтроллер поддерживает максимальный размер пакета 1023 байта для изохронной конечной точки.
В мобильной ОС обычно есть выделенный медиа-сервер или медиа-движок, который используется для воспроизведения звука.Этот же медиа-движок используется для улучшения или изменения характеристик звука, если этого требует пользователь. В некоторых мобильных процессорах для этого используется специальное оборудование DSP.
Использование медиа-процессора или DSP приведет к дополнительному потреблению энергии, снижению производительности и потенциально отрицательно повлияет на взаимодействие с пользователем. Альтернативный подход — обработать звук в SOC и затем передать обработанное аудио через USB на главный планшет. Все, что нужно сделать планшету, — это воспроизвести этот звук на своем динамике.
Можно предоставить пользователю более точный контроль над качеством звука с помощью элементов управления «низкие частоты» и «высокие частоты», используя ресурсы в SOC. Это может быть достигнуто за счет использования блоков цифровых фильтров (DFB) в таких устройствах, как PSoC 3, производимых Cypress Semiconductor. Блок DFB принимает цифровые входные данные и выводит обработанные цифровые данные. В этом приложении данные могут быть переданы в DFB с помощью DMA, отфильтрованы в соответствии с требуемым качеством звука, а затем отправлены через USB для воспроизведения.
Требуемое качество звука регулируется с помощью графического интерфейса пользователя (GUI). Графический интерфейс пользователя будет иметь интерфейс, аналогичный эквалайзеру, доступному в музыкальных проигрывателях. Весь диапазон звуковых частот можно разделить на дискретные полосы. После изменения положения элементов управления в графическом интерфейсе новый набор коэффициентов будет загружен в DFB. Эти коэффициенты изменяют усиление каждой полосы и, следовательно, изменяют качество выходного звука.
Хост-приложение
Хост запускает приложение, которое служит интерфейсом для управления радиоприемником.Если хост работает под управлением ОС Android, простой графический интерфейс может быть создан с использованием стандартных библиотек Java и Android. На планшете с Windows эту работу может сделать простой графический интерфейс C #. Предусмотрены объекты управления, такие как кнопки, для выбора канала, увеличения или уменьшения положения канала и т. Д.
Драйвер DirectSound в операционной системе Microsoft Windows используется с режимом изохронной передачи USB для потоковой передачи звука на динамики. Эта функция также доступна в ОС Windows 7. Эволюция ОС Windows 8, которая специально создана для планшетов, поддерживает графический интерфейс и аудиодрайвер без каких-либо изменений.В настоящее время изохронная передача не поддерживается на планшетах Android. Apple iPad и несколько других устройств iOS имеют встроенный USB-хост, и для воспроизведения звука можно использовать изохронную передачу.
Приложение Front-End Host / приложение Windows Form в Windows используется для генерации событий по запросам пользователя, например:
- Запрос на сканирование каналов
- Запрос на приращение в канале
- Запрос на уменьшение в канале
- Запрос RSSI от приемника
В случае Windows приложение может быть разработано с использованием C # в Visual Studio.Доступ к USB-устройству и его конечным точкам можно получить с помощью стандартных библиотек или пользовательских библиотек, предоставленных производителем SOC. Библиотека предоставляет методы и объекты для доступа к SOC через интерфейс USB. Форму Windows можно создать для отправки команд и отображения информации о состоянии, как показано ниже.
Рисунок 3: GUI FM-радио
Объекты управления, такие как кнопки, могут быть добавлены для выполнения различных операций, таких как сканирование каналов, следующий канал, предыдущий канал и регулировка громкости.В дополнение к этому, также можно записывать цифровой звук в виде файла .WAV. Аналогичные приложения могут быть разработаны для ОС Android и iOS от Apple.
Современные SOC, такие как PSoC 3, могут использоваться как однокристальная реализация для подключаемых к установке дополнительных устройств FM-радио. Усиление аналогового звука, оцифровка, фильтрация и потоковая передача на хост, а также управление FM-приемником могут выполняться эффективно. Это устройство с питанием от шины может работать в режимах с низким энергопотреблением, таких как режимы ожидания и отключения питания, которые поддерживаются как FM-приемником, так и SOC, когда они не используются, тем самым доказывая свою высокую эффективность в хостах с батарейным питанием, таких как планшетные компьютеры.Эра планшетных компьютеров только на горизонте, такие крошечные аксессуары, как эти, будут иметь большую ценность с помощью ресурсов, уже имеющихся в вычислительном устройстве.
Об авторе
Гаутам Дас Джи (Gautam Das G) — инженер по приложениям в Cypress Semiconductor. Он получил степень бакалавра инженерного искусства в RV College of Engineering. Его интересы включают разработку аналоговых схем и встроенные системы.
История радио »Электроника
История развития радио или беспроводного радиоприемника, начиная с самых ранних старинных радиоприемников с когерерами, магнитными детекторами, кристаллическими радиоприемниками, старинных радиоприемников с лампами / лампами и заканчивая современными высокопроизводительными полупроводниковыми радиоприемниками с использованием цифровой обработки сигналов и программно-определяемых радиоприемников. .
История радиоприемника Включает:
История радиоприемника / временная шкала
История радиоприемника
История Superhet Radio
Радиотехника — неотъемлемая часть повседневной жизни. Все, от радиовещания и телевидения до мобильных телефонов, беспроводной связи, Интернета вещей и многого другого, основано на радиотехнологиях.
История радиоприемника является неотъемлемой частью развития сегодняшней радиотехнологии, и это увлекательная история, чтобы увидеть, как мы пришли к тому, на чем мы сейчас являемся.
В 1895 году Маркони продемонстрировал свою первую жизнеспособную радиосистему, теперь, более чем 100 лет спустя, радиоприемники, которые используются сегодня, не имеют ничего общего с ранним оборудованием, которое использовалось. Оборудование, которое использовалось в 19 веке, было грубым и очень нечувствительным, в наши дни приемники очень чувствительны и предлагают множество возможностей.
Радиотехнологияразвивалась в эпоху кристаллических радиоприемников, от ранних старинных и старинных радиоприемников с использованием ламп / электронных ламп до более продвинутых, а затем зародилась эра транзисторов.
Современные радиостанции также используются в самых разных приложениях, от приема радиовещания, сотовой связи до спутниковых каналов и многого другого. Чтобы иметь возможность работать во всех этих разнообразных областях, технология приемников изменилась до неузнаваемости.
Эти разработки представляют собой работу многих людей с первых дней создания старинных радиоприемников и старинных радиоприемников до наших дней. Имена некоторых из этих людей занесены в учебники истории технологий, но большинство из них были обычными инженерами или радиолюбителями, которые остаются неизвестными.
История радио — начало
История радио начинается с открытия самих радиоволн. Блестящий шотландец по имени Максвелл был первым человеком, доказавшим существование электромагнитных волн. Однако он показал это только математически и никогда не мог продемонстрировать их на практике.
Хотя многие люди наткнулись на них и продемонстрировали эффекты, которые, как мы теперь знаем, были радиоволнами, именно немец по имени Генрих Герц сознательно продемонстрировал эти новые волны, существование которых, как доказал Максвелл,.Он использовал какое-то оборудование с искровыми разрядниками для передачи и приема радиоволн или волн Герца, как их сначала называли.
Hertz использовал ряд вариаций базового оборудования. По сути, передатчик состоял из цепи, в которой искра прыгала через зазор. Вторая цепь с такими же размерами, но с меньшим зазором была размещена на расстоянии примерно метра от первой цепи. Когда искра перескакивала через зазор в цепи передатчика, меньшая, но одновременная искра могла бы перепрыгнуть через зазор за секунду.
Радиоприемник на кристалле радиовещания, датируемый началом 1920-х годовЕстественно, диапазон этой схемы был очень ограничен, главным образом потому, что приемная цепь должна была собирать большое количество энергии, чтобы искра могла перепрыгнуть через промежуток.
Когереры
Вскоре стало понятно, что необходимы более сложные и чувствительные методы обнаружения радиоволн. Основой для приема стало устройство под названием когерер, которое широко использовалось около десяти лет.Когерер основан на известном с 1850-х годов эффекте, заключающемся в том, что мелкие частицы пыли или даже металлические опилки слипаются или сцепляются при наличии электрического поля.
Первым, кто использовал это явление для обнаружения радиоволн, был француз по имени Эдуард Бранли. Он обнаружил, что сопротивление стеклянной трубки, заполненной металлическими опилками, упало с нескольких мегаом до нескольких сотен ом, когда она была помещена рядом с разрядом. Короткий механический удар затем вернул когереру в состояние высокого сопротивления.
Как только Бранли разработал основную идею, Оливер Лодж популяризировал ее, когда в 1898 году прочитал лекцию в честь недавно скончавшегося Герца. Лодж также усовершенствовал устройство. Обычно когерер приводился в действие колоколом, так что при возникновении искры или разряда колокол звонил. Также была введена функция самовосстановления. Ток, протекающий через когерер, был приведен в действие небольшим отводом, который восстанавливал когерер, а также звонил в колокол. Это означало, что он был готов к следующей выписке почти сразу.
Гульельмо Маркони
Возможно, Маркони сделал для новой технологии радио больше, чем кто-либо другой, особенно в первые дни ее существования. Он считал, что эти новые волны можно использовать для связи на больших расстояниях. Он также провел множество экспериментов и постоянно улучшал расстояния, на которых можно было обнаруживать сигналы. Он посмотрел на когерер и попросил своего помощника часами экспериментировать с различными материалами, чтобы найти наилучшие комбинации, и таким образом он добился некоторых значительных улучшений.
Как показатель того, как продвигались его разработки, ему удалось пересечь Бристольский пролив, а позже ему удалось отправить сообщение через Ла-Манш. Во время этого эксперимента сигналы улавливались на его фабрике в Челмсфорде. Это было значительно дальше, чем кто-либо ожидал, и Маркони подумал, что можно будет пересечь Атлантику.
Хотя у компании Маркони не было средств для поддержки предприятия такого размера, он невольно приступил к выполнению этой задачи, построив станции в Великобритании и Америке, и после многих трудностей ему удалось установить контакт в декабре 1901 года.Это было огромным достижением, и о нем заговорили в газетах, но ограничивающим фактором оказалась чувствительность получателя. Это заставило Амброуза Флеминга, профессора Лондонского университетского колледжа и консультанта Маркони, задуматься о способах улучшения.
Магнитный извещатель
Хотя когерер был одним из первых детекторов радиоволн, у него было много ограничений. Другой формой детектора, которая вошла в употребление, был магнитный детектор, часто известный как Мэгги по понятным причинам.
Магнитный детектор заменил когерер, особенно на морских установках. Он также использовался Маркони для его знаменитой трансатлантической передачи в 1901 году.
Его преимущество было в том, что можно было непосредственно слышать обнаруженные входящие сигналы. С когерером любые сигналы были услышаны только косвенно.
Магнитный детектор MarconiКлапан Флеминга
Идея следующего развития приемной техники зародилась в компании Edison в Америке.Он исследовал причины короткого срока службы лампочек. Через некоторое время внутренняя часть луковиц почернела, и он не смог найти способ предотвратить это.
Считалось, что углерод из нити накала покрывает внутреннюю часть стекла. В одном эксперименте, чтобы решить эту проблему, он поместил второй провод или электрод в колбу и заметил, что ток будет течь между электродами, если отрицательный конец батареи будет подключен к нити накала нагревателя, а положительный конец — к дополнительному электроду.
Колебательный клапан ФлемингаMarconi plc — с разрешения
Он также заметил, что если батарея была перевернута, то ток не течет.
Удивительно, но Эдисон не смог найти применение этому интересному явлению. Флеминг, который видел эффект, продемонстрированный Эдисоном, задавался вопросом, можно ли его использовать для обнаружения радиоволн. Он поручил своему помощнику поставить эксперимент, чтобы выяснить, можно ли его использовать, и, к их радости, это им удалось. Он назвал его своим колебательным клапаном, потому что он действовал так же, как водяной клапан, только позволяя потоку течь в одном направлении.
Кристаллические детекторы
Хотя клапан Флеминга был большим шагом вперед, потребовалось несколько лет, чтобы термоэмиссионная технология была полностью внедрена. Одна из причин этого — дороговизна производства и эксплуатации. Он мог питаться только от батареек, когда использовался в качестве радиодетектора, а батарейки хватало недолго из-за энергии, необходимой для нити накала. Батареи также были очень дорогими, поскольку они не были разработаны в таком объеме, как сегодня.
Примерно в это же время начались работы над другими типами детекторов, результатом которых стало то, что позже стало известно как кошачий ус.Он состоял из кристалла из такого материала, как галенит, с прикрепленным к нему небольшим пружинящим кусочком проволоки. Детектор был сконструирован таким образом, чтобы проводной контакт можно было перемещать в разные точки на кристалле и, таким образом, получать лучшую точку для выпрямления сигнала и лучшего обнаружения.
Эти детекторы вскоре получили название «Усы кошки» в результате своей конструкции. Они никогда не были очень надежными, и усы нужно было периодически перемещать, чтобы он мог правильно обнаружить сигнал.Однако они были намного дешевле клапанов и получили широкое распространение.
Детектор кошачьих усов от старинного радио Gecophone. Интересно отметить, что Cat’s Whisker был первым полупроводниковым прибором, который был использован. В качестве материалов использовались полупроводники, а Cat’s Whisker образовал очень грубый точечный контактный диод.
РадиоприемникиCrystal стали популярными в 20-х годах прошлого века для прослушивания радиопередач. Эти кристаллические радиоприемники производились огромным количеством компаний, и вокруг них выстраивалась новая индустрия.
Триоды
Несмотря на успех кошачьего уса, работа не остановилась на развитии термоэмиссионной технологии. Американец по имени Ли де Форест был конкурентом Маркони и нуждался в разработке приемной технологии, которая не нарушала бы какие-либо патенты, к которым имел доступ Маркони.
Для достижения этой цели он посвятил много времени разработке термоэмиссионного детектора, который не нарушал патенты Флеминга. В период между 1905 и 1907 годами он получил ряд патентов, охватывающих множество разработок, кульминацией которых стало создание триодного клапана с третьим электродом, называемым сеткой.Он назвал эту трубку Audion.
Оглядываясь назад, кажется удивительным, что Audion изначально использовался в качестве детектора утечки сетки, и только в 1911 году его начали использовать в качестве усилителя. Как только этот факт был обнаружен, многие люди поспешили использовать этот факт в различных приложениях.
Одной из первых областей, в которых использовались вентили, было производство телефонных повторителей, и, хотя производительность была плохой, они позволили значительно улучшить междугородные телефонные цепи.
С открытием того, что триодные лампы могут усиливать сигналы, вскоре было замечено, что они также будут колебаться. Это было смешанное благословение. Это было большим недостатком, потому что эти ранние клапаны было очень трудно стабилизировать при использовании для сигналов выше нескольких килогерц.
Однако тот факт, что вентили можно использовать в качестве генераторов, был использован для генерации сигналов. Раньше было трудно генерировать высокочастотные сигналы. Если требовались устойчивые сигналы, следовало использовать электромеханические методы, которые имели очевидные частотные ограничения.С помощью ламп удалось создать относительно компактные электронные генераторы.
Ресиверы TRF
Как только триод стал усилителем, он существенно изменил характеристики радиоприемника, поскольку позволил усилить входящие сигналы. Раньше в большинстве комплектов использовались кристаллические детекторы, и даже с большой антенной уровни сигнала были низкими.
Введение триодного клапана позволило усилить сигналы, чтобы можно было слышать более удаленные или более слабые станции.Однако практически во всех случаях клапан использовался в качестве усилителя звука из-за проблем со стабильностью этих ранних устройств.
Чтобы добиться достаточного усиления, требовалось более одного клапана, а поскольку их стоимость была очень высокой, люди стремились использовать их наиболее эффективно. Один из способов, который оказался очень успешным, был представлен в 1913 году и включал использование положительной обратной связи в форме регенеративного детектора. Это привело к значительному увеличению достижимого уровня усиления.
Эти регенеративные приемники оказались очень успешными. Величину обратной связи можно было регулировать до точки колебания, и это значительно увеличивало усиление и избирательность, позволяя этому типу приемника превосходить все другие формы.
События Первой мировой войны
С началом Первой мировой войны возник большой импульс для дальнейшего развития беспроводных технологий. Обе стороны конфликта признали преимущества, которые он может принести, как с точки зрения улучшения связи, так и с точки зрения разведки.Одной из первых областей, на которых была сосредоточена деятельность по разработке, была сама арматура. На заре термоэлектронной технологии их характеристики были низкими. Им не хватало усиления, особенно на высоких частотах, и они были склонны к колебаниям при использовании на частотах выше нескольких килогерц.
Первоначально считалось, что небольшое количество газа в конверте является ключевым для их работы. Однако американец по имени Ленгмюр опроверг это, и в результате были представлены полностью откачанные «жесткие» клапаны нового поколения.Полная откачка не только улучшила работу клапанов, но и позволила нанести на нагреватели покрытия для улучшения их эмиссии. В старых «мягких» клапанах газы в оболочке загрязняли покрытия, делая их непригодными для использования.
Другой проблемой клапанов была их подверженность колебаниям. Одной из основных причин этого был уровень емкости между сеткой и анодом. Был предпринят ряд попыток уменьшить это. Х.Дж. Раунд предпринял некоторую работу над этим и в 1916 году он произвел ряд клапанов с подключением к сети, удаленным от верхней части оболочки от анодного соединения.Это привело к значительному улучшению, но окончательное решение появилось только в 1920-х годах.
Несмотря на то, что приемник TRF продемонстрировал значительное улучшение характеристик по сравнению с тем, что было доступно ранее, он все же не отвечал требованиям некоторых новых приложений. Чтобы позволить приемной технологии удовлетворить возложенные на нее потребности, начали появляться новые идеи.
Одним из них был приемник прямого преобразования новой формы. Здесь внутренний или гетеродинный генератор использовался для биения входящего сигнала для создания звукового сигнала, который мог быть усилен звуковым усилителем.Хотя основной принцип прямого преобразования был известен в течение многих лет, многие считали, что в системе слишком много вентилей, потому что генератор и смеситель не вносили вклад в усиление установки. Даже в военных кругах это было соображением из-за размера и стоимости клапанов и связанных с ними батарей.
Проблему решил один из ведущих британских инженеров беспроводной связи, человек по имени Х.Дж. Раунд. Он разработал приемник, который он назвал автодином, в котором один и тот же клапан использовался в качестве смесителя и генератора. В то время как в комплекте использовалось меньшее количество клапанов, было трудно оптимизировать схему для функций смесителя и генератора.Чтобы сделать следующий шаг вперед в технологии приемников, потребовался набор нового типа.
Радио Superhet
С ростом использования беспроводной технологии в различных областях необходимость большей избирательности стала более очевидной.
11-клапанный Philco 111 superhet из наборовCrystal 1931 года не имел ни необходимого усиления, ни селективности, а также новой настроенной радиочастоты, комплекты TRF не обладали необходимыми уровнями избирательности, особенно с ростом числа передающих станций и необходимости для повышения производительности.
Чтобы бороться с этим, популярность супергетеродинного радио или, чтобы его кратко назвать, супергетеродинного радио возросла, особенно с ростом числа радиостанций.
Как только было установлено использование радио superhet, оно стало фактически единственной формой или топологией радио, которое использовалось.
Были разработаны различные формы, включая двойные и даже тройные радиостанции superhet, и они, соответственно, имели высокий уровень производительности.
Круглая радиостанция EKCO AD75, представленная в 1940 г.Потребность в увеличении производительности супергетцев впервые почувствовали в Америке, и к концу 1920-х годов большинство наборов были супергетами.Однако в Европе количество радиовещательных станций начало расти так быстро лишь позже. Даже в этом случае к середине 1930-х годов практически все телевизоры в Европе также использовали принцип супергетинга.
История транзисторного радио
В конце 1940-х годов был открыт транзистор. Первоначально устройства не получили широкого распространения из-за их стоимости и того факта, что клапаны делались меньше и работали лучше. Однако к началу 1960-х годов на рынке появились портативные транзисторные радиоприемники.Эти радиоприемники идеально подходили для приема радиовещания на длинных и средних волнах.
Они были намного меньше своих клапанных эквивалентов, они были портативными и могли питаться от батареек. Хотя в наличии были некоторые портативные клапанные приемники, батареи для них были дорогими и долго не использовались. Требования к мощности для транзисторных радиоприемников были намного меньше, в результате чего батареи служили намного дольше и были значительно дешевле.
Хотя транзисторы получили широкое распространение в вещательных системах, их внедрение на профессиональный рынок шло немного медленнее.Производительность первых транзисторов была намного ниже, чем у ламп, а это означало, что проектировать комплекты с высокими характеристиками было не так просто.
Тем не менее, когда характеристики транзисторов улучшились и появились полевые транзисторы, полупроводниковые технологии вскоре начали вытеснять ламповые. Особенно это касалось габаритно-весовых характеристик.
Транзисторный радиоприемник Тандберга около 1970 г.Дальнейшее развитие полупроводниковой технологии привело к появлению интегральной схемы.Это позволило технологии радиоприемников продвинуться еще дальше. Тот факт, что интегральные схемы позволяли создавать высокопроизводительные схемы с меньшими затратами и при этом можно было сэкономить значительное пространство, давал преимущества.
В результате этих разработок могут быть внедрены новые методы. Одним из них был синтезатор частот, который использовался для генерации сигнала гетеродина для приемника. Используя синтезатор, можно было сгенерировать очень точный и стабильный сигнал гетеродина.Кроме того, возможность управления синтезаторами с помощью микропроцессоров означала, что можно было ввести много новых возможностей помимо значительных улучшений производительности, предлагаемых синтезаторами.
21 век
Приемные технологии продолжают развиваться. В настоящее время широко распространена цифровая обработка сигналов, при которой многие функции, выполняемые аналоговым каскадом промежуточной частоты, могут выполняться в цифровом виде путем преобразования сигнала в цифровой поток, который обрабатывается математически.Действительно, вводимый новый стандарт цифрового аудиовещания может использоваться только тогда, когда приемник может управлять сигналом в цифровом виде.
В то время как сегодняшние радиоприемники — это чудеса современной технологии, наполненные маломощными высокопроизводительными интегральными схемами, заполненными в мельчайших пространствах, основным принципом работы радиоприемников обычно является супергет, та же идея, которая была разработана Эдвином Армстронгом еще в 1918 году.
Дополнительная история:
Временная шкала истории радио
История радио
История радиолюбителей
Когерер
Хрустальное радио
Магнитный детектор
Датчик искры
Телеграф Морзе
История клапана / трубки
Изобретение диода с PN переходом
Транзистор
Интегральная схема
Кристаллы кварца
Классические радиоприемники
Вернуться в меню истории.. .
Беспроводной FM-радиоприемник, работающий со схемой
FM-радио
В повседневной жизни мы часто привыкли слушать новости, музыку и другие программы через FM-радиостанции, настраиваясь на наши любимые диапазоны с беспроводной передачей и приемом данных. Эдвин Армстронг разработал сверхрегенеративные схемы и супергетеродинный приемник, которые сделали радиовещание успешным. В 1933 году Армстронг произвел революционные изменения в вещательном бизнесе с помощью FM-радио.Вся система зависит от FM-радиопередатчика для передачи данных от передатчика к приемнику. Но знаете ли вы о работе этих схем FM-передатчика и приемника?
Введение в беспроводной радиопередатчик
Прежде всего, мы должны знать, как данные передаются от стороны передатчика, например радиостанции, к приемнику на стороне получателя. Для передачи данных, прежде всего, данные должны быть модулированы с использованием таких методов модуляции, как амплитудная модуляция или частотная модуляция.FM-радиопередатчик передает данные (в основном звук или аудиосигналы в случае радио) с помощью FM-волны на несущей волне, частота которой соответствует амплитуде аудиосигнала. Эти FM-радиопередатчики состоят из различных блоков и могут быть спроектированы нами самостоятельно с помощью простых проектов в области электрики и электроники. На рисунке ниже показана базовая блок-схема FM-передатчика.
Беспроводной радиопередатчик
FM-радиоприемник
FM-радиоприемник
Существуют различные типы радиоприемников: радиоприемники, управляемые компьютером, аналоговые радиоприемники, цифровые радиоприемники и так далее.Приемник должен иметь возможность настраиваться и усиливаться для работы с FM-сигналами, отфильтровывая все другие нежелательные станции. Передатчик состоит из модулятора, и от разных станций и источников передаются разные сигналы. Точно так же лучший FM-радиоприемник состоит из демодулятора, который работает со всеми радиостанциями независимо от несущей частоты.
Радиосистемы должны быть достаточными для одновременного приема всех типов аудиоисточников, потому что одновременно несколько пользователей или слушателей могут настраиваться на несколько радиостанций.Но, в то же время, надо выбирать экономичный радиоприемник. Двухдиапазонные приемники AM / FM часто используются из-за их преимуществ по сравнению с однодиапазонными приемниками.
Требования к FM-радиоприемнику
- Как правило, радиоприемник должен работать с сигналами AM и FM. Но в этой системе выбран приемник, который будет работать с FM-сигналами.
- Должен уметь настраивать и усиливать нужную радиостанцию.
- Должен отфильтровать все остальные радиостанции, кроме нужной.
- Независимо от несущей частоты, демодулятор радиоприемника должен работать со всеми радиостанциями.
Цепь FM-радиоприемника
Простая и лучшая схема FM-радиоприемника состоит из RF-тюнера, RF-IF-преобразователя, IF-фильтра, демодулятора и аудиоусилителя.
Блок-схема FM-приемникаRF тюнер
Это подсистема для приема радиочастотных передач и преобразования выбранной частоты несущей волны вместе с соответствующей полосой пропускания в фиксированную частоту, которая подходит для дальнейшей обработки, поскольку на выходе часто используется низкая частота.
Преобразователь RF в IF
Фактическая радиочастота преобразуется в промежуточную частоту. В процессе передачи или приема несущая частота сдвигается на частоту, называемую промежуточной частотой, которая создается с помощью гетеродина и смешивания несущего сигнала в процессе гетеродинирования. Основная причина преобразования РЧ в ПЧ связана с плохой производительностью схемы обработки сигналов и отказом активных устройств, таких как транзисторы, обеспечивать значительное усиление.
IF фильтр
Основная функция фильтра ПЧ или фильтра промежуточной частоты состоит в том, чтобы исключить частоты, отличные от промежуточной частоты, путем фильтрации.
Демодулятор
Информационное содержимое может быть восстановлено из модулированной несущей волны с помощью электронной схемы в FM-радиоприемнике, называемой демодулятором. Это извлечение исходной информации из цифровых данных несущей волны с использованием схемы демодулятора, состоящей из ступенчатого устройства и блока задержки для создания аналогового сигнала, называется процессом демодуляции.
Усилитель звука
Выходная мощность FM-передатчиков намного меньше, чем выходная мощность AM-передатчиков. Таким образом, аудиоусилитель используется для усиления выходного сигнала для создания четкого громкого звукового выхода.
Схема работы FM-радиоприемника
Первый каскад TR1 / VC1 схемы FM-радиоприемника, чтобы провода были как можно короче, является важной частью. L1 равномерно растянут до длины 13 мм, которая образована обмоткой из 8 витков эмалированного медного провода толщиной 1 мм.Схема приемника состоит из нескольких электрических компонентов, таких как четыре транзистора TR1 — BF199, TR2, TR3 и TR4 — BC547. VC1 — это настраивающий конденсатор, состоящий из встроенного подстроечного резистора VC2, и считается, что это одна из секций миниатюрного FM-транзисторного радиоприемника. Подвижные лопатки и шпиндель называются заземленным концом, подключенным к конденсатору C1 емкостью 22 пФ. Значение RF дросселя L2 находится в диапазоне от 1 микрогенри до 10 микрогенри. Обычные наушники, подключенные последовательно, подходят для выхода с сопротивлением 64 Ом.
Цепь FM-радиоприемника работает
Настройка FM-радиоприемника
Если мы медленно продвинем потенциометр VR1 к концу дорожки, подключенной к плюсу батареи, то внезапно примерно на половине пути будет слышно небольшое увеличение фонового шума, что указывает на начало колебаний. После этого потенциометр VR1 необходимо медленно выключить, пока колебания не прекратятся, для настройки на некоторых станциях.
Затем, отрегулировав VC2 на высокой частоте около 108 МГц и слегка растягивая или сжимая витки катушки L1 на конце около 87 МГц, мы можем получить правильный частотный диапазон от 87 МГц до 108 МГц.Частотный спектр в эфире может совместно использоваться разными радиостанциями посредством модуляции FM.
Цифровой радиоприемник
Это усовершенствованные радиоприемники с технологией цифрового радио, с помощью которых слушатель может легко настраиваться на любимые станции путем поиска станций по названиям и других параметров поиска, таких как дорожка, информация об исполнителе. Поскольку технологии быстро развиваются, эти цифровые радиостанции предоставляют слушателям дополнительные функции, такие как слайд-шоу, функции EPG и другие высококачественные возможности прослушивания, по сравнению с аналоговыми FM-радиостанциями.Эти цифровые радиоприемники бывают разных форм и размеров в зависимости от стоимости, интеграции кремния и возможностей энергопотребления.
Цифровой радиоприемник
Вышеупомянутая схема FM-радиоприемника может быть расширена с помощью антенны на стыке между компонентами силовой электроники C1, L1 и C2. Интересным фактом является то, что в качестве антенны для этой цепи можно использовать даже телефонный провод длиной 1 метр. У вас есть новаторские идеи, которые можно реализовать с помощью практического руководства, чтобы самостоятельно создавать проекты электроники? Затем разместите свои предложения, комментарии и идеи в разделе комментариев ниже.Мы гарантируем нашу техническую помощь, основанную на ваших требованиях по разработке бесплатных комплектов электроники для студентов.
Фото:
Просмотры сообщений: 3027
Цифровое радио | Федеральная комиссия по связи
Радиовещательные компании США теперь одновременно транслируют как традиционные аналоговые сигналы, так и цифровые сигналы, которые могут быть приняты цифровым радиоприемником. Цифровые сигналы обеспечивают лучшее качество звука, чем аналоговые, и, в отличие от услуг спутникового радио, предоставляются бесплатно.
Что такое цифровое радио?
Цифровое радио — это передача и прием звука, преобразованный в шаблоны чисел или «цифр» — отсюда и термин «цифровое радио». Напротив, традиционные аналоговые радиоприемники преобразуют звуки в шаблоны электрических сигналов, напоминающие звуковые волны.
Цифровой радиоприем более устойчив к помехам и устраняет многие недостатки аналоговой радиопередачи и приема. Однако могут быть некоторые помехи для цифровых радиосигналов в районах, удаленных от передатчика станции.Цифровое FM-радио может обеспечить чистый звук, сопоставимый по качеству с компакт-дисками, а цифровое AM-радио может обеспечить качество звука, эквивалентное стандартному аналоговому FM. Цифровое FM-радио также позволяет вещательным компаниям предлагать публике дополнительные аудиоканалы, используя их существующую FM-частоту.
Услуги передачи данных
Помимо аудиопередач, цифровое радио предлагает слушателям одновременные услуги передачи данных. Например, информация о музыке может отображаться на экране приемника во время воспроизведения музыки.Вы также можете запрограммировать свой цифровой радиоприемник для отображения обновлений погоды, отчетов о дорожном движении и других новостей.
Нужен ли мне новый радиоприемник для приема цифровых сигналов?
Да, для приема цифрового радио необходим цифровой приемник. Однако все цифровые радиостанции также могут принимать аналоговые радиосигналы.
Где взять цифровой радиоприемник?
Многие розничные продавцы электроники продают цифровые радиоприемники, а многие автопроизводители предлагают цифровые радиоприемники в своих новых легковых и грузовых автомобилях.Некоторые модели поставляются с цифровым радио в стандартной комплектации.
Как найти цифровые радиостанции?
В Соединенных Штатах цифровое радио транслируется с использованием внутриполосной канальной технологии. Это позволяет радиостанциям транслировать свой обычный FM- или AM-сигнал и цифровой сигнал на одной и той же частоте. Другими словами, радиостанция на частоте 88,7 FM будет иметь цифровой сигнал на частоте 88,7 FM на цифровом радио.
Версия для печати
Цифровое радио (pdf)
Полностью цифровой FM-приемникс Arduino и TEA5767
FM-передатчики / приемники являются одними из самых любимых схем любого электронного энтузиаста.В этой статье / видео я представил полную конструкцию цифрового FM-приемника, оснащенного ЖК-экраном и тремя кнопками. Он может искать FM-сигналы в диапазоне от 76 МГц до 108 МГц вручную и автоматически (режим сканирования). Уровень сигнала также отображается в виде гистограммы на ЖК-экране. Выходной звук усиливается стереофоническим усилителем класса D мощностью 3 Вт + 3 Вт, который обеспечивает высокое качество и достаточную мощность звука. В качестве контроллера я использовал дешевую и популярную плату Arduino-Nano. Итак, приступим!
А.Анализ схем
На рисунке 1 показана принципиальная схема устройства. Как видно, схема состоит из 3-х основных частей: Arduino-Nano (контроллер), модуля FM-приемника и аудиоусилителя.
А-1. Модуль FM-приемникаМодуль FM-приемника основан на микросхеме TEA5767 [1, 2]. Это хорошо известный модуль, которым можно управлять по шине I2C. Он охватывает диапазон частот FM от 76 МГц до 108 МГц. На выходе он обрабатывает стереофонические аудиосигналы L и R, которые необходимо усилить, в противном случае уровень звука будет слабым и его нельзя будет услышать даже в наушниках.Задачи выбора частоты и измерения уровня сигнала выполняются кодом Arduino-Nano.
R3, C7, C8 и C9 создают RC-фильтр нижних частот первого порядка, который снижает шум источника питания. R1 и R2 — обязательные подтягивающие резисторы для шины I2C, а CON1 — это разъем UFL, обеспечивающий подключение антенны. На рисунке 2 показан модуль TEA5767.
A.2 Усилитель звукаЧасть усилителя звука состоит из микросхемы PAM8403 [3, 4]. Этот чип представляет собой усилитель HiFi класса D мощностью 3 Вт + 3 Вт, который может работать только от одного источника питания 5 В.Максимальная выходная мощность достигается при использовании динамиков на 4 Ом. Согласно техническому описанию: «PAM8403 — это аудиоусилитель мощностью 3 Вт класса D. Он предлагает низкий коэффициент нелинейных искажений + шум, что позволяет добиться высококачественного воспроизведения звука. Новая безфильтровая архитектура позволяет устройству напрямую управлять динамиком, не требуя выходных фильтров нижних частот, тем самым экономя системные затраты и площадь печатной платы ».
R7, C13, C14 и C15 создают RC-фильтр нижних частот для максимального уменьшения шума питания. R4, R5, C11 и C12 используются для передачи выходного звука на усилитель.Кроме того, они создают RC-фильтры нижних частот для удаления любых высокочастотных шумов. На рисунке 3 показана эталонная схема микросхемы PAM8403. P2 и P3 — это угловые 2-контактные разъемы XH, которые используются для подключения динамиков к плате.
A.3 КонтроллерКонтроллер схемы состоит из платы Arduino-Nano (AR1). На рисунке 4 показана плата Arduino-Nano. Плата управляет ЖК-дисплеем 8 * 2 (LCD1), а также считывает состояние кнопок SW1, SW2 и SW3. Он также отправляет / принимает данные TEA5767 через шину I2C.R6 устанавливает уровень контрастности ЖК-дисплея, а C4, C5 и C6 используются для уменьшения механических шумов при нажатии кнопок (дребезг).
A.4 Источник питанияTS2937 [5, 6] является основным компонентом источника питания, который обеспечивает стабильное питание +5 В для схемы. C1, C2 и C3 используются для уменьшения шума, а POT1 — это двухпозиционный (двойной) потенциометр 50K с переключателем. POT1 одновременно включает / выключает устройство и увеличивает или уменьшает уровень звука. На рисунке 5 показано изображение POT1.
Б.Компоновка печатной платыНа рис. 6 показана компоновка печатной платы цифрового FM-приемника. Это двухслойная печатная плата последней версии. Плата Arduino-Nano устанавливается на нижней стороне, а ЖК-дисплей — на верхней стороне платы, желательно на разъемах для штырей. Это более наглядно на 3D-изображениях и на реальных фотографиях. На рисунке 7 показаны трехмерные изображения платы. На рисунке 8 показаны высококачественные печатные платы схемы цифрового FM-приемника.
Я использовал библиотеки компонентов SamacSys (для IC1 и IC2) в этом проекте печатной платы, как обычно.Это экономит много времени и предотвращает ошибки проектирования, что приводит к снижению стоимости продукта. Все библиотеки компонентов SamacSys (схематические символы, посадочные места печатных плат и 3D-модели) БЕСПЛАТНЫ и соответствуют строгим промышленным стандартам IPC. Вы можете загрузить и установить библиотеки с сайта componentsearchengine.com или установить их напрямую, используя предоставленные плагины САПР. Я использовал плагин Altium, однако поддерживается почти все программное обеспечение САПР для электронного проектирования, такое как Eagle, KiCad, OrCAD, Proteus.. и т. д. [7]. На рисунке 9 показано поддерживаемое программное обеспечение САПР, а на рисунке 10 показаны выбранные библиотеки компонентов из подключаемого модуля Altium.
C. Сборка и тестированиеСамый маленький комплект компонентов — 0805. У вас не должно возникнуть проблем с пайкой платы, однако вы также можете заказать профессионально собранную плату. На Рис. 11 собранная плата PCB показана сверху, а на рис. 12 — снизу. Плата была спаяна мной вручную. Вам также понадобятся четыре 5-миллиметровых прокладки FF для крепления ЖК-дисплея на печатной плате.
Для подключения антенны к плате следует использовать разъем UFL — SMA-F. На рисунке 13 показан этот тип разъема.
C.1 Код ArduinoКод Arduino доступен в следующем блоке кода. Просто подключите Arduino-Nano к компьютеру и скомпилируйте / загрузите код.
Загрузить код
C.2 ТестированиеНижний предел частоты составляет 76,0 МГц, а верхний предел — 108,0 МГц. Вы можете увеличить или уменьшить частоту на 0,1 МГц, нажимая кнопки «Вверх» и «Вниз».Точно так же, если вы долго нажимаете эти кнопки, частота будет постоянно увеличиваться / уменьшаться. Так что настроить приемник на желаемую частоту (FM-станцию) довольно просто. Кроме того, кнопка Scan может автоматически искать достаточно мощные FM-станции и фиксировать приемник на частотах. Для поиска следующей станции необходимо снова нажать кнопку «Сканировать».
Уровень FM-сигнала отображается на ЖК-экране в виде гистограммы. На рисунке 14 приемник настроен на мощную FM-станцию на 100.Частота 0 МГц.
D. Ведомость материаловНа рисунке 15 показана ведомость материалов. Собери устройство и получай удовольствие!
Поправка: значение R7 равно 0R (1206). Для IC1 лучше использовать TS2940CW50 (SOT-223). Используйте динамики с сопротивлением 8 Ом, чтобы предотвратить возможную тепловую нагрузку на регулятор IC1 при высокой выходной мощности, или используйте более мощный регулятор.
СсылкиСтатья: https://www.pcbway.com/blog/technology/A_Digital_FM_Receiver_with_Arduino.html
[1]: TEA5767 Лист данных: https: // www.sparkfun.com/datasheets/Wireless/General/TEA5767.pdf
[2]: схематический символ TEA5767, посадочное место печатной платы и 3D-модель: https://componentsearchengine.com/part-view/TEA5767HN%2FV3%2C118/Nexperia
[3]: PAM8403 Лист данных: https://www.mouser.com/datasheet/2/115/PAM8403-247318.pdf
[4]: Схема символа PAM8403, посадочное место печатной платы и 3D-модель: https: // componentsearchengine.com/part-view/PAM8403DR/LITTELFUSE
[5]: Лист данных TS2937: https://www.mouser.com/datasheet/2/395/TS2937_D13-522475.pdf
[6]: схематический символ TS2937, посадочное место печатной платы и трехмерная модель: https://componentsearchengine.com/part-view/TS2937CW-5.0%20RP/Taiwan%20Semiconductor
[7]: Плагины САПР: https: //www.samacsys.com/library-loader-help
Схемотехника для программируемых широкополосных радиоприемников
Абстрактные
Функциональность мобильных устройств, таких как сотовые телефоны и планшеты, с годами продолжает расти, с интеграцией все большего числа стандартов беспроводной связи в одно устройство.В некоторых из этих конструкций каждый стандарт, поддерживаемый устройством, требует, чтобы на печатной плате устройства был установлен собственный IC-приемник. В многостандартных и многомодовых радиостанциях желательно объединить все приемники на той же ИС, что и цифровые процессоры стандартов, чтобы снизить стоимость и размер устройства. В идеале все приемники также должны совместно использовать одну сигнальную цепь. Поскольку каждый стандарт имеет свои собственные требования к линейности и коэффициенту шума, и каждый стандарт работает на разной несущей частоте РЧ, создание такого приемника является очень сложной задачей.Такой приемник теоретически может быть реализован с использованием широкополосного смесительного приемника или путем прямой выборки высокоскоростным аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Широкополосное смешение требует использования смесителя для подавления гармоник (HRM) или настраиваемого полосового фильтра для устранения эффектов смешения гармоник, которые в прошлом страдали из-за большого диапазона настройки первичной тактовой частоты и высокого энергопотребления. Однако для прямой выборки входного ВЧ сигнала требуется высокоскоростной АЦП с большим динамическим диапазоном, который обычно ограничивается перекосом тактовой частоты, дрожанием тактовой частоты или гармоническим складыванием.В этой диссертации предлагаются методы для программируемых широкополосных радиоприемников. Предлагается метод синтеза гетеродина (гетеродина) в HRM, который уменьшает требуемый диапазон настройки первичной тактовой частоты в широкополосных приемниках. Метод синтеза гетеродина реализован на 130-нм CMOS. В двухступенчатом HRM введен метод тактирования, который помогает в достижении самых современных характеристик подавления гармоник без калибровки или фильтрации гармоник. Предлагается широкополосный канализатор на основе аналогового синтеза частот, использующий метод синтеза гетеродина, который позволяет канализировать широкополосный вход с использованием единственного каскада микширования и первичной тактовой частоты.Предлагается архитектура АЦП с частотным свертыванием, которая обеспечивает высокоскоростную выборку с широким динамическим диапазоном. Приемник, основанный на архитектуре АЦП со свернутой частотной полосой, реализован на 65-нм КМОП-матрице и обеспечивает частоту дискретизации 2 Гвыб / с, среднее значение SNDR 49 дБ и NF 8,5 дБ.
