Привет, Хабр! Многим из нас удалось сберечь в той или иной степени сохранности портативные транзисторные радиоприёмники из детства. А некоторые разыскали и купили антикварный прибор взамен утраченного, чтобы он согревал сердце и душу.
К сожалению, большинство таких приёмников имеют лишь диапазоны длинных и средних волн амплитудной модуляции, потому в современном мире являются всего-навсего украшением комнаты.
Сегодня рассмотрим несколько вариантов, благодаря которым можно добавить УКВ ЧМ (FM) диапазон с сохранением эстетики устройства.
Самым простым и дешёвым является этот китайский радиоконструктор на микросхеме HEX3653. При попытке отыскать техническое описание этого компонента, везде находятся лишь разные варианты инструкций для сборки набора.
Мы с вами прекрасно понимаем, что это «та самая» микросхема, что стоит в огромном количестве копеечных китайских карманных приёмников. Но техническую документацию, она же даташит, найти всегда интересно.
К счастью, нашёлся синоним, видимо, согласно номенклатуре другого производителя — DA5807FP. И по этому запросу удалось отыскать документацию.
В маленьком 16-выводном корпусе SOIC-16 (да, он для поверхностного монтажа, с которым начинающие паяльщики могут испытывать затруднения) располагается целый мир. А точнее, SDR — software defined radio, то есть цифровой радиоприёмник.
Он может не только управляться с кнопок, но и общаться с микроконтроллером в составе более продвинутых систем, и даже выводить цифровой звук.
Благодаря такой самодостаточности DA5807FP, схема радиоприёмника предельно проста. Микросхема делает всё сама, получая с кнопок команды увеличить или уменьшить громкость, искать сигнал радиостанции с частотой ниже или выше текущей.
Она не запоминает частоты, а производит поиск каждый раз заново. Чтобы запоминать радиостанции, необходимо добавить микроконтроллер и написать для него соответствующее ПО.
Кнопка включения-выключения дополнительно защищена от помех резистором R1 и конденсатором С2.
Катушка индуктивности L1 защищает антенный вход микросхемы от электростатических разрядов, заземляя антенну по постоянному току и низкой частоте. Таким образом, она является и входным фильтром высоких частот. По высокой частоте антенна связана со входом микросхемы через конденсатор C1. В качестве антенны используется общий («земляной») провод наушников.
Катушки L2 и L3 развязывают выходы правого и левого каналов радиоприёмника с наушниками по высокой частоте, а электролитические конденсаторы C4 и С5 связывают по переменному току и развязывают по постоянному.
Керамический конденсатор C3 является фильтром питания, а «часовой» кварцевый резонатор Y1 на 32768 герц стабилизирует тактовую частоту микросхемы.
На видео можно послушать, как звучит этот радиоприёмник, и посмотреть процесс пайки.
▍ Частичка детства
В школьные годы мне довелось собирать два, наверное, самых распространённых советских радиоконструктора: Мальчиш и Юность КП101. Не знаю, что заставило изготовителя пронумеровать модель числом 101 вместо 401, ведь это прибор четвёртого класса сложности, а никак не первого.
Наверное, первоклассный внешний вид и печатная плата промышленного изготовления с лужёными дорожками, в отличие от куска электрокартона с отверстиями у Мальчиша.
Оба приёмника давно утеряны, но недавно мне удалось приобрести корпус с 8-омным громкоговорителем от Юности. Как выяснилось, плата другого, чуть более продвинутого китайского радиоконструктора, на той же микросхеме «как тут и была».
Даже кнопки нужной высоты. Потребовалось только слегка поработать надфилем с крепёжными отверстиями. А ещё впаять высокие детали снизу платы, и последовательно со светодиодом включить резистор на 220 Ом. Зачем он нужен, расскажу чуть позже.
Гнездо для наушников можно было не устанавливать, но оно пригодилось для проверки работоспособности приёмника.
По сравнению с предыдущим вариантом китайского FM-радио, здесь добавлены встречно-параллельные диоды D1 и D2, защищающие антенный вход от перенапряжения, переключатель антенны ASW с провода наушников на штыревую антенну и индикатор включения.
Индикатор работает следующим образом. Когда микросхема находится в спящем режиме, выходы её правого и левого каналов находятся в состоянии высокого выходного сопротивления, то есть попросту отключены посредством MOSFET транзисторов на чипе.
Выходы притянуты к земле резисторами R3 и R4. Когда микросхема спит, ток базы транзистора Q1 равен нулю. Транзистор закрыт, и светодиод не светит.
Когда микросхема просыпается, напряжение на выходах колеблется вокруг половины напряжения питания, то есть вокруг полутора вольт. Что более чем достаточно для открытия Q1, благодаря чему светодиод оповещает о том, что радиоприёмник работает.
Для работы громкоговорителя, даже самого маленького, мощность встроенных усилителей микросхемы недостаточна. Потому добавим старую добрую классику — усилитель мощности звуковой частоты (УМЗЧ) на микросхеме LM386.
Электролитический конденсатор между выводами 1 и 8 нам не понадобится, потому что HEX3653, она же DA5807FP, выдаёт сигнал достаточной амплитуды. А вот цепочка «bass boost» с выхода на землю, состоящая из конденсатора 0.05 мкФ и резистора 10 Ом, весьма пригодится для частотной коррекции тембра звучания маленького громкоговорителя.
Но как отключать питание LM386, чтобы она не разряжала батарейки, когда радиоприёмник выключен?
Можно воспользоваться более современным интегральным УМЗЧ, например, таким миниатюрным модулем на микросхеме NS8002. В спящем режиме она потребляет всего-навсего 0.6 микроампера. Вход управления NS8002 в таком случае следует подключить к коллектору транзистора и подтянуть к плюсу питания резистором номиналом 10-100 килоом.
Когда транзистор закрыт, на входе ShutDown, он же Mute, будет высокий логический уровень, и УМЗЧ будет спать. Когда проснётся интегральный приёмник, транзистор откроется, и логический нуль на управляющем входе разбудит УМЗЧ.
А что делать, когда продвинутой микросхемы в распоряжении нет? Поможет мосфет, то есть полевой транзистор с изолированным затвором и низким пороговым напряжением затвора. Такие мосфеты называют логическими, и в их обозначении имеется буква L.
Однако для открытия «народного» N-канального IRLML2502 напряжения на выходе DA5807FP окажется недостаточным. Потому возьмём P-канальный IRLML6402, подключим затвором к коллектору транзистора управления светодиодом, истоком к плюсу питания, подтянем исток к затвору резистором 10-15 кОм, а со стока запитаем LM386.
Именно для того, чтобы напряжение на коллекторе открытого транзистора было как можно ближе к земле, мы и добавили резистор последовательно со светодиодом. А ещё потому, что ставить этот резистор предписывают правила хорошего тона.
Можно было рассчитать или измерить ток базы, умножить на коэффициент усиления по току h21э, или просто измерить ток светодиода, а можно просто впаять резистор и получить желаемый результат.
Получился такой компактный модуль УМЗЧ, который прекрасно умещается в корпусе. Два резистора по 1 килоому между платами приёмника и усилителя — это микшер, сводящий стерео в моно.
Наш карманный громкоговорящий радиоприёмник готов. Он включается, выключается и регулирует громкость с кнопок. Светодиод уютно расположился в окошке, где у приёмника была шкала настройки. Лишних тумблеров и переменных резисторов не понадобилось.
Кстати, для разметки отверстий под кнопки можно воспользоваться 3Д-сканером, а можно намазать торцы штоков зубной пастой и получить оттиск. Хотя инженеры предпочитают всё измерять.
Лично у меня, хоть измеряй, хоть прикладывай по месту, почти всегда получается криво, и приходится дорабатывать надфилем и другими инструментами. Зато схемы работают. И вообще, кривовато сделанный кастом является уникальным произведением искусства, в отличие от серийных изделий, бездушно тиражируемых точными автоматами.
Многие психологи считают, что окружение из прямых углов, точно выверенных форм и стандартных размеров оптимально с технической и экономической точки зрения, но вредит психике человека, которая начинает чувствовать себя чужой и ненужной в идеальном мире. Напишите в комментариях, что думаете на этот счёт.
▍ Радиоприёмник с цифровой шкалой
Если в вашем приёмнике есть место для маленького дисплея, можно приобрести такой модуль. Это готовая плата УКВ ЧМ радиоприёмника с жидкокристаллическим дисплеем и подсветкой с возможностью питания от 3-5 вольт.
Управляется модуль теми же пятью кнопками, но устроен более сложно и имеет больше возможностей. В частности, он сканирует диапазон и запоминает частоты радиостанций, а не ищет каждый раз заново. Потому переключение каналов происходит быстрее, чем на простейших «автосканерах», два из которых мы уже собрали.
Выход у этого модуля также маломощный и достаточный для наушников, но не громкоговорителя. Потому добавляю такую же схему на LM386, что помогла оживить приёмник Юность. И не забываем про защитные диоды для антенного входа.
▍ Приёмник в корпусе КПЕ
И наконец, настоящее техническое чудо — SDR радиоприёмник в корпусе малогобаритного конденсатора переменной ёмкости! Этот малыш умеет принимать уже не только УКВ ЧМ, но и длинные, средние, короткие волны, то есть позволяет построить всеволновой приёмник, причём громкоговорящий, без нужды в дополнительных УМЗЧ!
Модуль DSPM2 выпускается в корпусе типоразмера PVC443, идентичном переменным конденсаторам, использовавшимся во многих советских приёмниках, а DSPM1, который удалось достать мне, — в более миниатюрном PVC444.
Итак, чудо инженерной мысли способно заменить собой всю электронику «Спидолы» или «Океана». Напишите в комментариях, какие ещё знаете всеволновые транзисторные приёмники второй половины прошлого века.
Для средних и длинных волн понадобится только магнитная антенна на ферритовом стержне,
Логические уровни на входах IO1-6 отвечают за выбор диапазона. Я просто подтянула IO5 и IO6 к плюсу питания через резисторы 470 кОм для выбора стандартного диапазона 87-108FM.
На схеме видим упрощённый вариант переключения между УКВ и СВ диапазонами с тумблером и индикаторными светодиодами. Вывод TUND служит для подключения анода светодиода, являющегося индикатором настройки, через резистор 100 Ом.
Катод светодиода соединяется с общим проводом схемы. Между выводом VOL и землёй подключается переменный резистор регулятора громкости 50 кОм. Громкоговоритель подключается между выходами правого и левого каналов. Модуль отличает громкоговоритель от наушников благодаря тому, что общий провод наушников подключается к PACOM — общему выводу УМЗЧ (Power Amplifier COMmon).
Устанавливать данный модуль можно только в радиоприёмники, имеющие верньер, то есть понижающий редуктор для тонкой настройки. Потому что вал переменного конденсатора экстремально чувствительный.
То есть даже имея DSPM2, а не DSPM1, использовать модуль в корпусе приёмника Юность, не имеющего верньера, не получилось бы. Зато для какого-нибудь Сокола, Селги или Альпиниста он подошёл бы в самый раз!
Однако умельцы нашли альтернативный способ настройки этого замечательного радиоприёмника. Необходим десятиоборотный переменный резистор и простая схема на NPN транзисторе и зелёном светодиоде, выполняющем функции стабистора. То есть стабилитрона, работающего в прямом включении, в отличие от привычного нам обратносмещённого зенеровского стабилитрона.
Дело в том, что настройка модуля осуществляется делителем напряжения, состоящим из двух конденсаторов — постоянного и переменного. На этот делитель модуль подаёт высокочастотное напряжение.
С таким же успехом можно настраивать модуль постоянным напряжением, но для этого необходимо разорвать делитель. Чтобы это осуществить, снимаем с КПЕ оболочку из полупрозрачной плёнки и удаляем перемычку из фольги, отмеченную на фото.
Не забываем защитить антенный вход встречно-параллельными диодами 1N4148, и наш радиоприёмник готов!
На видео можно посмотреть и послушать, как работают три сегодняшних приемника.
С лучшей антенной и лучшим громкоговорителем все они могут звучать гораздо лучше. И дело даже не столько в качестве громкоговорителя, сколько в том, что ему необходимо акустическое оформление, которое из четырёх сегодняшних есть только у мониторных наушников, с которыми я снимала видео про первый приёмник, и у Юности, на заднюю стенку которой следует приклеить полоску поролона или мешочек из редкой ткани с синтепоном или холлофайбером.
Не зря такие механические демпферы были не только в малогабаритных портативных приемниках 3-4 класса, но и, например, в закрытых двухполосных акустических системах первоклассного электрофона Вега-101-стерео.
Демпферы поглощают звуковую энергию на определенных частотах, позволяя избегать нежелательных, неприятных уху и душе слушателя резонансов. То же самое справедливо и для конструкции музыкальных инструментов и звукоусилительных систем для них, где одни резонансы поощряются, а другие преследуются. Но то уже совсем другая история.
Спасибо за внимание! И спасибо RUVDS за приятные и полезные подарки на Новый год!
Telegram-канал с розыгрышами призов, новостями IT и постами о ретроиграх
