Experiment s FM přijímačem TDA7000

Transkript

1 Experiment s FM přijímačem TDA7 (návod ke cvičení) ílem tohoto experimentu je zkonstruovat FM přijímač s integrovaným obvodem TDA7 a ověřit jeho základní vlastnosti. Nejprve se vypočtou prvky mezifrekvenčního zesilovače a proměří se jeho amplitudová charakteristika. Následně se zapojí kompletní FM přijímač a provede se měření jeho základních parametrů.. Stručný popis obvodu TDA7 Integrovaný obvod TDA7 je určen ke konstrukci monofonního přijímače rozhlasových signálů v pásmu velmi krátkých vln 87,5 až 8 MHz. Předpokládá se jeho použití v nenáročných přenosných přijímačích. Integrovaný obvod TDA7 obsahuje všechny základní obvody přijímače FM vysokofrekvenční vstupní obvody směšovač a místní oscilátor mezifrekvenční zesilovač demodulátor obvody tichého ladění. Na obr.. je naznačeno číslování vývodů pouzdra, význam jednotlivých vývodů a součástek k nim připojených je stručně osvětlen v následujících odstavcích. Obr.. Pouzdro integrovaného obvodu TDA7

2 LBR 4 K vývodu je připojen kondenzátor (typická hodnota 5 nf), který určuje časovou konstantu obvodu tichého ladění. Odpor R L (doporučená hodnota kω) je zatěžovací odpor nízkofrekvenčního výstupu a spolu s kondenzátorem, připojeným k vývodu, určují deemfázi obvodu s časovou konstantou 4 µs. K vývodu 3 je připojen kondenzátor 3 ( nf), který určuje prahovou úroveň šumového napětí pro aktivaci obvodů tichého ladění. Při nepoužití obvodů tichého ladění se může vynechat. K vývodu 4 je připojen kondenzátor 4. Je to filtrační kondenzátor na výstupu FM demodulátoru. Bezprostředně k vývodu 5 je připojen kondenzátor 5 blokovací kapacita napájení. Dále je vhodné blokovat napájecí napětí elektrolytickým kondenzátorem. Indukčnost L obvodu oscilátoru (vývod 6) má doporučenou hodnotu 56 nh. Kondenzátor P se volí podle rozsahu FM přijímače a typu ladicího proměnného kondenzátoru. Vývody 7, 8, 9,, a náleží mf. zesilovači a hodnoty kondenzátorů 7, 8,, se vypočtou podle tvaru přenosové charakteristiky mf. zesilovače se šířkou pásma přibližně 7 khz. Vývody 3 a 4 náleží vstupnímu obvodu přijímače. Obvykle se zde připojuje filtr (pásmová propust realizovaná rezonančním zatlumeným obvodem) pro přijímané pásmo VKV. Evropské pásmo leží na kmitočtech od 87,5 MHz do 8 MHz, tomu odpovídá jakost obvodu Q = 4 (L 3 4 = 3 nh, 3 = 39 pf, 3 4 = 47 pf). Mezi vývod 4 a zem je připojený blokovací kondenzátor pf. Musí být kvalitní, dobře uzemněný a nesmí mít vazbu s obvody ocsilátoru VO a výstupem mf. zesilovače. V našem experimentu však použijeme zapojení vstupních obvodů podle obr..5, kde je rezonanční obvod vynechán. K vývodu 5 je připojen kondenzátor 5, je to blokovací kapacita omezovače ( 5 = nf). Vývod 6 je uzemněn. K vývodům 7 a 8 jsou připojeny kondenzátory 7 a 8, jsou to blokovací kapacity demodulátoru ( 7 = 33 pf, 8 = pf). Demodulátor integrovaného přijímače TDA7 pracuje s frekvenčním zdvihem pouhých ± 5 khz z důvodu snížení zkreslení výstupního signálu a možnosti použití nízkého mezifrekvenčního kmitočtu. Kompresi frekvenčního zdvihu zajišťuje smyčka frekvenční synchronizace (FLL), která je tvořena obvody směšovače, mezifrekvenčního zesilovače, demodulátoru a napětím řízeného oscilátoru (obr..). směšovač f mf FM f rf a mf. modulátor U af zesilovač D = 3,6V/MHz 7 33 pf L P VO,4pF/V A =,6 Obr.. Smyčka frekvenční synchronizace Konverzní zisk otevřené smyčky FLL je D = 3,6 V/MHz Uzavřené smyčky G = D / (+βd) =,68 V/MHz (f o = 96 MHz) (.)

3 Experiment s FM přijímačem Modulační kompresní činitel k dostaneme jako podíl D/G Změna frekvence oscilátoru Změna mezifrekvenční frekvence k = (3,6 V/MHz)/(,684V/MHz) = 5 (.) Například pro f rf = 75 khz je f o = 6 khz, pak f mf = 5 khz. f o = f rf ( /k) (.3) f mf = f rf / k (.4). Výpočet aktivního mezifrekvenčního filtru přijímače elkové schéma mezifrekvenčního zesilovače je na obrázku.3. Skládá se ze tří dílčích filtrů, z nichž první je dolní propust (zapojení Sallen-Key) s doporučenou mezní frekvencí f = 94 khz. Externí kondenzátory 7 a 8 určují vlastnosti tohoto filtru. U mf R k R R k 4k7 g R 4k R p 8 7 k U mf V k R3 TDA7 dolní propust pásmová propust dolní propust Přenos filtru je dán vztahem kde Obr..3 Mezifrekvenční filtr v IO TDA7 g A SK = (.5) ω ω + j ω Q ω 7 Q = (.6) 7 8 ω = (.7) R Hodnoty kondenzátorů 7 a 8 vypočteme podle vztahů (.6) a (.7), velikost Q je,4. Druhá sekce filtru je tvořena pásmovou propustí s vnějšími kapacitami a. Jeho přenos je dán vztahem 8 3

4 LBR 4 Po úpravě jω R A PP = + jω j R ω R (.8) + jωr + + jωr A PP fd = fh f fd + j j f H f + Pro mezní frekvence f H a f D tohoto filtru platí (.9) f = H πr (.) f = D πr (.) Pro příjem rozhlasového signálu v pásmu VKV FM výrobce doporučuje volit mezní frekvence f H = 3 khz, f D =,3 khz. Hodnoty kondenzátorů a spočteme podle vztahů (.) a (.). Poslední část filtru tvoří integrační R článek. Je to dolnofrekvenční propust s doporučenou mezní frekvencí 88,4 khz. Pro přenos integračního článku a mezní frekvenci platí A DP = = + jωr ω 3 + j ω 3 DP (.) f = DP π R (.3) Výslednou a dílčí charakteristiky mezifrekvenčního zesilovače lze postupně proměřit, nezapojíme-li kmitavý obvod oscilátoru a nepřipojíme vstupní vysokofrekvenční signál. Vstupní mezifrekvenční signál U mf připojíme na vývod 7 přes rezistor R p, kω (nahrazuje rezistor R, kω ve vnitřní struktuře integrovaného obvodu). Typický průběh výsledné přenosové charakteristiky je na obrázku.4. U O /U I [db] f [khz] Obr..4 Typický průběh normované přenosové charakteristiky mezifrekvenčního filtru 4

5 Experiment s FM přijímačem.3 Měření parametrů TDA7 Pro měření vlastností integrovaného obvodu TDA7 použijeme doporučené katalogové zapojení na obr..5. Vstupní signál se přivede přes oddělovací kondenzátor pf na kontakt 3, kontakt 4 je přes kondenzátor pf připojen na záporný pól napájecího napětí. Tiché ladění lze připojit a odpojit pomocí odporu R mezi kontaktem a kladným napětím napájecího zdroje 4,5 V. Obr..5 Doporučené katalogové zapojení přijímače s obvodem TDA7.3. Přenosové charakteristiky mezifrekvenčního zesilovače K měření použijeme nízkofrekvenční generátor a milivoltmetr. Vstup mezifrekvenčního zesilovače je na kontaktu 7 (nezapomeňte na externí rezistor, kω zapojený mezi nf. generátorem a kontaktem 7) a výstup na kontaktu..3. itlivost U obvodu TDA7 se citlivost měří na zatěžovacím odporu kω při modulačním kmitočtu khz a frekvenčním zdvihu 75 khz. Obvod tichého ladění je vypnut. 5

6 LBR harakteristika vstup výstup Podmínky jsou stejné jako v předchozím případě. Měření provádíme na střední frekvenci pásma VKV. Typické charakteristiky jsou nakresleny na obrázku Harmonické zkreslení Měření provedeme na střední frekvenci pásma VKV v závislosti na úrovni vstupního signálu. Typická závislost zkreslení je vynesena v grafu na obrázku.6. Obr..6 Závislost některých parametrů přijímače na úrovni vstupního signálu Doporučená literatura [.] Philips Semiconductors, Eindhoven: TDA7 FM radio circuit. 99. [.] Rohde, U. L. Whitaker, J. Bucher, T. T. N.: ommunications Receivers. New York, McGraw-Hill