Разработка схемы радиоприемного устройства

Почему SI4734

SI4735 отли­чает­ся от дру­гих упо­мяну­тых чипов тем, что под­держи­вает пат­чи про­шив­ки, а это откры­вает дос­туп к допол­нитель­ным фун­кци­ям. Так, в сети есть патч, который поз­воля­ет при­нимать сиг­налы с SSB-модуля­цией. Что в ней такого, спро­сишь ты? Да в общем, ничего осо­бен­ного, прос­то на ней работа­ют любите­ли в КВ‑диапа­зонах, и их порой инте­рес­но пос­лушать. И это, навер­ное, самый прос­той вари­ант такого при­емни­ка.

Хо­рошо, с SI4735 разоб­рались, а почему в заголов­ке зна­чит­ся SI4734? Дело в том, что все мик­росхе­мы SI473X сов­мести­мы «pin в pin» и отли­чают­ся толь­ко набором фун­кций. Млад­шие модели (SI4730, SI4731) под­держи­вают длин­ные вол­ны и FM, а стар­шие модели (SI4732, SI4735) под­держи­вают еще и корот­кие вол­ны и RDS. SI4734 под­держи­вает КВ, но не уме­ет RDS. Кро­ме все­го про­чего, они здо­рово раз­лича­ются по цене: SI4730 сто­ит при­мер­но 100 руб­лей, SI4734 — 150, SI4735 — поряд­ка 500 руб­лей. Прав­да, все­го год назад они были минимум в три раза дешев­ле, ну да это извес­тная сей­час проб­лема.

Патч офи­циаль­но под­держи­вает толь­ко SI4735, на ней я и хотел экспе­римен­тировать. Но куп­ленный мною экзем­пляр ока­зал­ся нерабо­чим, поэто­му я пос­тавил SI4734-D60, который имел­ся в загаш­нике. А заод­но поп­робовал скор­мить это­му чипу патч, и, к моему удив­лению, он сра­ботал. Так что, если тебе не нужен RDS, мож­но сэконо­мить.

Об­радовав­шись такому успе­ху, я поп­робовал поковы­рять SI4730-D60, тем более что в сети прос­каль­зывала информа­ция, буд­то некото­рые из этих чипов могут работать на КВ. Одна­ко у меня они не зарабо­тали и патч на них тоже не встал. Очень веро­ятно, что патч сра­бота­ет и на SI4732, пос­коль­ку китай­цы час­то добав­ляют эту мик­росхе­му в наборы сво­их при­емни­ков и заяв­ляют о под­дер­жке SSB.

Прошивка

В сети дос­таточ­но руководств по сбор­ке при­емни­ков на SI4735, одна­ко боль­шинс­тво авто­ров дела­ют акцент на схе­мотех­нику и сбор­ку на макете, пос­ле чего туда залива­ют один из вари­антов готовой про­шив­ки. Мы же поп­робу­ем разоб­рать­ся, как написать такую про­шив­ку самос­тоятель­но поч­ти с нуля, поэто­му все нижес­казан­ное дос­таточ­но лег­ко перенес­ти на любой дру­гой мик­рокон­трол­лер, лишь бы у него хва­тало памяти для хра­нения пат­ча.

Итак, что же за зверь SI4734 и с чем его едят? Этот чип управля­ется по шине I2C, и каж­дая посыл­ка пред­став­ляет собой адрес мик­росхе­мы (с битом перек­лючения запись/чте­ние), 1 байт коман­ды и до 7 байт аргу­мен­тов. У каж­дой коман­ды свое количес­тво аргу­мен­тов, впро­чем, даташит говорит, что посыл­ки мож­но сде­лать и фик­сирован­ной дли­ны, если вмес­то неис­поль­зуемых аргу­мен­тов слать . Для наших целей понадо­бит­ся не так мно­го команд, поэто­му мы можем поз­волить себе написать для каж­дой свою фун­кцию. Резуль­татом выпол­нения коман­ды мож­но счи­тать ответ, сос­тоящий из бай­та ста­туса и до 7 байт собс­твен­но отве­та, при­чем и здесь допус­кает­ся уни­фика­ция дли­ны: мож­но читать по 8 байт, все неис­поль­зуемые будут .

Но тут есть нюанс: коман­да выпол­няет­ся не мгно­вен­но, а с задер­жкой, до исте­чения которой мик­росхе­ма будет отве­чать толь­ко нулями. Поэто­му, ког­да нам необ­ходим ответ, мы с некото­рой пери­одич­ностью будем его счи­тывать, пока пер­вый байт отве­та не будет равен , что сви­детель­ству­ет о завер­шении исполне­ния коман­ды. Сле­дом мож­но счи­тать бай­ты отве­та и/или отправ­лять сле­дующую коман­ду.

Для отправ­ки и чте­ния пакетов по I2C мы будем исполь­зовать уже извес­тную нам коман­ду биб­лиоте­ки LibopenCM3 , где  — исполь­зуемая шина I2C (I2C1), а  — семибит­ный адрес . О бите записи/чте­ния за нас позабо­тит­ся биб­лиоте­ка. В ито­ге работа с мик­росхе­мой вкрат­це будет пред­став­лять собой сле­дующую пос­ледова­тель­ность дей­ствий: ини­циали­зация, нас­трой­ка режима работы, нас­трой­ка на нуж­ную час­тоту. Все опи­сан­ное ниже опи­рает­ся на содер­жание докумен­тов AN332 «Si47XX Programming Guide» и AN332SSB.

Инициализация

Преж­де все­го SI4734 нуж­но ини­циали­зиро­вать. Сде­лать это мож­но в одном из трех режимов: AM, FM или SSB. Перед началом ини­циали­зации докумен­тация рекомен­дует выпол­нить сброс. Дела­ется это три­виаль­но: надо ненадол­го под­тянуть к зем­ле REST-пин SI4734. Для задер­жки исполь­зует­ся совер­шенно ленивая фун­кция, бла­го точ­ность тут не име­ет осо­бого зна­чения.

Для ини­циали­зации исполь­зует­ся коман­да , которая тре­бует два парамет­ра. Пер­вый вклю­чает так­тирова­ние и опре­деля­ет режим работы, а вто­рой нас­тра­ивает ауди­овы­ходы. Мы исполь­зуем часовой кварц и ана­лого­вые выходы, поэто­му для FМ при­меня­ются парамет­ры , , а для АM — , . Пос­ле отправ­ки коман­ды, опра­шивая чип, дожида­емся отве­та . Обыч­но на это ухо­дит один‑два зап­роса.

В ответ на коман­ду чип может выдать еще 8 байт, которые даташит рекомен­дует про­верять, одна­ко на это мож­но забить и даже их не счи­тывать. На дан­ном эта­пе уже мож­но про­верить качес­тво работы мик­росхе­мы: исправ­ная вер­нет ответ и запус­тит квар­цевый генера­тор, что про­веря­ется осциллог­рафом. Если коман­ды отправ­лены вер­но, а генера­тор не запус­тился, то, веро­ятно, чип битый.

Приемник на микросхеме К174ХА2

Приемник состоит из приемного тракта на микросхеме К174ХА2 и декодера, построенного по схеме упрощенного частотомера. Приемный тракт целиком заимствован из Л2. Принципиальная схема приемного тракта показана на рисунке 2. Он построен на многофункциональной микросхеме А1 — К174ХА2 по упрощенной типовой схеме.

Puc.1. Принципиальная схема приемного тракта

Сигнал от антенны W1, роль которой выполняет тонкая стальная спица длиной около 0,5 метра, поступает во входной контур L1С2. Контур настроен на частоту несущей передатчика. Выделенный сигнал через катушку связи L2 поступает на симметричный вход УРЧ балансного смесителя микросхемы А1. Гетеродин также входит в состав микросхемы. Схема обвязки гетеродина отличается от типовой наличием в цепи обратной связи кварцевого резонатора Q1, стабилизирующего частоту гетеродина. На выходе гетеродина включен контур L3С4, настроенный на частоту гетеродина. В данном случае в гетеродине используется кварцевый резонатор на 26,655 МГц (с учетом промежуточной частоты 465 кГц и частоты несущей 27,12 МГц). Но в этой схеме можно использовать и резонаторы на другие частоты учитывая другие несущие и промежуточные частоты например, при частоте несущей 27 МГц (если резонатор в передатчике на 13,5 МГц), можно использовать резонатор в приемнике на 13,2 МГц, тогда частота гетеродина будет равна 26,4 МГц, а промежуточная частота 600 кГц. Но при этом необходимо контура L4C6 и L6C8 перестроить с ПЧ 465 кГц на ПЧ 600 кГц.

Сигнал промежуточной частоты выделяется на выводе 15 А1 и поступает в контур L4C6, настроенный на ПЧ = 465 кГц. В данной схеме нет пъезокерамического фильтра. С одной стороны это неблагоприятно сказывается на селективности тракта по соседнему каналу, но с другой стороны обеспечивается более высокая чувствительность из отсутствия потерь в фильтре, и имеется возможность выбирать любую ПЧ в пределах 300-1000 кГц взависимости от того, какие кварцевые резонаторы имеются в наличии. При необходимости, всегда можно в схему ввести пьезокерамический фильтр на 465 кГц, заменив им конденсатор С7. В любом случае, селективность по соседнему каналу такого приемного тракта значительно выше, чем у привычных, применяемых для систем радиоуправления, сверхрегенеративных приемников.

Через конденсатор С7 выделенное напряжение ПЧ поступает, через выводы 11 и 12 А1, на вход усилителя ПЧ микросхемы. На выходе УПЧ (вывод 7) включен преддетекторный контур L6 С8, настроенный, как и L4 С6 на промежуточную частоту (в данном случае на 465 кГц). Детектор выполнен по однополупериодной схеме на германиевом диоде VD1. Низкочастотное напряжение, амплитудой около 100 мВ, выделяется на конденсаторе С10, и поступает на выход радиотракта. Корме того, это напряжение интегрируется цепью R4 СИ для получения постоянного напряжения АРУ, которое подается на вывод 9 микросхемы А1. Вторая цепь АРУ (вывод 10) микросхемы К174ХА2 в данной схеме, с целью упрощения, не используется.

Puc. 2. Печатная плата радиоприемного тракта

Плату приемного тракта желательно заключить в латунный или жестяной экран.

Напряжение питания приемного тракта 6-9В, при этом. В качестве источника питания можно использовать батарею типа «Крона» или батарею, составленную из дисковых аккумуляторов или отдельных гальванических элементов типа A316.

Контурные катушки приемного тракта наматываются на каркасах с подстроечными сердечниками от контуров декодеров цветности телевизоров 3-УСЦТ с экранами. Экраны обозначены на монтажной схеме пунктирными линиями. Катушки L1 и L3 содержат по 9 витков. L2 содержит 3 витка, намотанных поверх L1. Провод — ПЭВ 0,31. Катушки L4 и L6 применительно к промежуточной частоте 465 кГц содержат по 120 витков провода ПЭВ 0,12, намотанных виток к витку в два слоя. Катушка L5 намотана поверх L4, она содержит 10 витков ПЭВ 0,12.

Настройку приемного тракта производите по общепринятой методике (настройка контуров ПЧ, настройка входного и гетеродинного контура).

Литература :

1. Кожановский С Д. ‘Система частотного кодирования’, ж. Радиоконструктор 11-99. стр.28-29. 2. Каравкин В. ‘Простая СВ-Радиостанция с амплитудной модуляцией’, ж. Радиоконструктор 01-2001, стр. 2-4.