Κωδικοποιητής για FM Stereo

melody_fm_stereo_sm_new
melody_fm_stereo_sm_newfm_stereo_encoder_board
5 5 1 Product


Για τους φίλους της ραδιοφωνίας των FM, παρουσιάζουμε ένα κλασσικό κύκλωμα ενός κωδικοποιητή FM stereo. Ο κωδικοποιητής μετατρέπει οποιοδήποτε μονοφωνικό πομπό FM, σε στερεοφωνικό.

Η τεχνολογία εξελίσσεται χρόνο με το χρόνο, όμως η ραδιοφωνία των FM καλά κρατεί. Η ψηφιακή εποχή δεν έχει κατακτήσει ακόμη τη ραδιοφωνία και το αγαπημένο ραδιόφωνο των FM χρησιμοποιεί την κλασσική αναλογική τεχνολογία. Οι περισσότεροι ραδιοφωνικοί σταθμοί στα FM εκπέμπουν στερεοφωνικά. Δηλαδή, εκπέμπουν δύο κανάλια ήχου μέσα από ένα και μοναδικό φέρον (μία συχνότητα). Η στερεοφωνική εκπομπή επιτυγχάνεται με τη χρήση ενός κωδικοποιητή stereo. Ο κωδικοποιητής δέχεται δύο κανάλια ήχου στις εισόδους του (δεξί κι αριστερό κανάλι ήχου) και δημιουργεί ένα σύνθετο στερεοφωνικό σήμα που διαμορφώνει κατάλληλα τον πομπό. Στο δέκτη, το σύνθετο σήμα αποκωδικοποιείται και τα δύο κανάλια του ήχου ανακτώνται στα ηχεία. Για λεπτομέρειες σχετικά με την τεχνική της στερεοφωνικής εκπομπής FM, μπορείτε να ανατρέξετε σε προηγούμενο άρθρο μας, εδώ.

Τυπικό διάγραμμα βαθμίδων μίας γεννήτριας FM-Stereo
Εικόνα 1. Το διάγραμμα βαθμίδων του κωδικοποιητή FM-Stereo

Στο παρόν άρθρο θα ασχοληθούμε μόνο με το κύκλωμα του στερεοφωνικού κωδικοποιητή και τις λεπτομέρειες της κατασκευής και θα θεωρήσουμε ότι όσοι διαβάζουν το τρέχον άρθρο γνωρίζουν τις βασικές αρχές της στερεοφωνίας στα FM.


Το ηλεκτρονικό κύκλωμα του στερεοφωνικού κωδικοποιητή για FM

Το διάγραμμα βαθμίδων του στερεοφωνικού κωδικοποιητή παρουσιάζεται στην εικόνα 1. Στην εικόνα 2 παρουσιάζεται το ηλεκτρονικό κύκλωμα του κωδικοποιητή stereo.

Σχέδιο του κωδικοποιητή FM Stereo
Εικόνα 2. Το ηλεκτρονικό σχέδιο του κωδικοποιητή FM Stereo

Το κύκλωμα είναι σχετικά απλό. Χρησιμοποιεί 2 ψηφιακά ολοκληρωμένα κυκλώματα, έναν σταθεροποιητή τάσης, έναν αναλογικό πολλαπλασιαστή και μερικούς τελεστικούς ενισχυτές. Ο σταθεροποιητής τάσης IC1 σταθεροποιεί την τάση στα 12V για την τροφοδοσία όλων των βαθμίδων του κυκλώματος. Ο σταθεροποιητής τάσης λαμβάνει ισχύ στην είσοδο του από ένα κύκλωμα ανόρθωσης κι εξομάλυνσης ( BR1 και C8, C9).

Το τρανζίστορ T1 λειτουργεί ως ταλαντωτής αναφοράς και παράγει ένα σήμα αναφοράς στα 456KHz. Πρόκειται στην πραγματικότητα για έναν κρυσταλλικό ταλαντωτή, όμως αντί για κρύσταλλο χρησιμοποιούμε ένα κεραμικό φίλτρο στα 455KHz. Με τη βοήθεια του μεταβλητού πυκνωτή C5, το κεραμικό φίλτρο αποσυντονίζεται ελαφρώς από τη κεντρική του συχνότητα κι ο ταλαντωτής τελικώς παράγει ένα σήμα στα 456KHz.  Το σήμα των 456KHz οδηγείται στη συνέχεια στο ολοκληρωμένο IC2 που λειτουργεί ως διαιρέτης με λόγο 6. Το IC2 διαιρεί τη συχνότητα των 456KHz δια του 6 και στον ακροδέκτη 5 του IC2 (σημείο ελέγχου A) προκύπτει τελικώς ένα σήμα στα 76KHz. Το IC3, διαιρεί στη συνέχεια τη συχνότητα των 76ΚHz και πάλι.  Με διαίρεση δια του 2 προκύπτει ένα σήμα 38KHz στον ακροδέκτη 9 του IC3, ενώ με διαίρεση δια του 4, προκύπτει ένα σήμα 19KHz στον ακροδέκτη 7 του IC3. Τα σήματα των 19KHz και 38KHz φιλτράρονται κατάλληλα από δύο χαμηλοπερατά φίλτρα για να χρησιμοποιηθούν ως το σήμα «πιλότος» και ως η υποφέρουσα για τον στερεοφωνικό κωδικοποιητή, αντίστοιχα. Μετά από το κατάλληλο φιλτράρισμα από φίλτρα L-C και RC, προκύπτουν δύο καθαρά αρμονικά σήματα (ημίτονα) των 19KHz και των 38KHz, απαλλαγμένα από αρμονικές, στα σημεία ελέγχου C, B, αντίστοιχα.

Το αριστερό και το δεξί κανάλι του ήχου εφαρμόζονται στις εισόδους του κωδικοποιητή μέσω των ποτενσιομέτρων R24 και R37. Από τα ποτενσιόμετρα R24 και R37 μπορεί να ρυθμιστεί η ένταση του ήχου για το κάθε κανάλι χωριστά. Τα σήματα των δύο καναλιών του ήχου οδηγούνται στους τελεστικούς ενισχυτές IC5-A και IC5-B για να ενισχυθούν κατάλληλα και για να υποστούν την απαραίτητη προέμφαση (κατάλληλη ισοστάθμιση συχνοτήτων – φιλτράρισμα) για τα FM. Η σταθερά χρόνου της προέμφασης έχει ρυθμιστεί στα 50μs, όπως ακριβώς πρέπει σύμφωνα με τους κανονισμούς για στερεοφωνική εκπομπή FM στην Ευρώπη.

Οι τελεστικοί ενισχυτές  IC6-Β και IC6-Α λειτουργούν ως αθροιστής κι αφαιρέτης, αντίστοιχα. Στην έξοδο του IC6-Β παράγεται το άθροισμα των σημάτων R+L ενώ στην έξοδο του IC6-Α παράγεται το σήμα διαφοράς L-R. Το σήμα διαφοράς L-R  οδηγείται στη συνέχεια σε έναν πολλαπλασιαστή (το IC4) και πολλαπλασιάζεται με το σήμα των 38ΚΗz για να παραχθεί το υπο-κανάλι του σήματος FM stereo. Το υπο-κανάλι είναι το γινόμενο των σημάτων L-R και των 38ΚΗz  κι είναι στην πραγματικότητα ένα σήμα διπλής πλευρικής ζώνης με κατασταλμένο φέρον (DSB-SC). Το υπο-κανάλι που προκύπτει στον ακροδέκτη 6 του IC4, αθροίζεται στη συνέχεια με το σήμα πιλότου και με το μονοφωνικό σήμα R+L με τη βοήθεια του IC7. Το IC7 λειτουργεί ως αθροιστής κι αθροίζει τα τρία σήματα (υπο-κανάλι, σήμα πιλότος και μονοφωνικό σήμα R+L) για να προκύψει το σύνθετο σήμα του κωδικοποιητή (σημείο ελέγχου D) που μπορεί να διαμορφώσει έναν οποιοδήποτε πομπό στερεοφωνικά.

Πώς να κατασκευάσετε τον κωδικοποιητή FM stereo

Για να κατασκευάσετε τον κωδικοποιητή FM stereo θα χρειαστείτε τα κατάλληλα εξαρτήματα και το κατάλληλο τυπωμένο κύκλωμα (πλακέτα). Το σχέδιο του τυπωμένου κυκλώματος παρέχεται παρακάτω. Όλα τα εξαρτήματα που θα χρειαστείτε, καθώς και οι τιμές τους, διακρίνονται στο ηλεκτρονικό σχηματικό (εικόνα 2). Τα εξαρτήματα θα πρέπει να τοποθετηθούν και να κολληθούν στην πλακέτα σύμφωνα με τον οδηγό συναρμολόγησης της εικόνας 3. Υπάρχουν κάποια εξαρτήματα που δεν τοποθετούνται πάνω  στην πλακέτα αλλά εξωτερικά. Πρόκειται για τα ποτενσιόμετρα R24 και R37 και το LED D1 που θα πρέπει να συνδεθούν με την πλακέτα με καλώδια. Με καλώδια επίσης θα πρέπει να συνδεθούν τα κατάλληλα βύσματα για τις εισόδους και την έξοδο, καθώς κι ο μετασχηματιστής για την τροδοδοσία του κυκλώματος. Προαιρετικά, μπορούν να συνδεθούν εξωτερικά VU-meter.

Οδηγός συναρμολόγησης του κωδικοποιητή FM Stereo
Εικόνα 3. Οδηγός συναρμολόγησης του κωδικοποιητή FM Stereo

Όλες οι αντιστάσεις είναι τύπου 1/4W και μικρής ανοχής. Για τις R1 έως και R21, μπορούν να χρησιμοποιηθούν αντιστάσεις ανοχής 5% ή καλύτερες.  Για τις υπόλοιπες αντιστάσεις όμως, θα πρέπει να χρησιμοποιηθούν αντιστάτες ανοχής 1%.

Οι πυκνωτές C23 έως C50 απαιτείται επίσης να είναι όσο το δυνατό μικρότερης ανοχής και καλής ποιότητας διότι διαφορετικά θα υπάρξει ανισορροπία τόσο στην ένταση, όσο και στην προέμφαση, ανάμεσα στα δύο κανάλια του ήχου. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε οποιουδήποτε τύπου πυκνωτές, μικρού μεγέθους και χαμηλής τάσης, αρκεί να είναι χαμηλής ανοχής.

Για την τροφοδοσία του κυκλώματος θα χρειαστεί ένας μικρός μετασχηματιστής 15V/1A. Η έξοδος των 15V του μετασχηματιστή θα πρέπει να συνδεθεί στην είσοδο τροφοδοσίας AC του κυκλώματος (στη γέφυρα ανόρθωσης BR1).

Στο κύκλωμα υπάρχουν και δύο έξοδοι για ενδείκτη στάθμης (VU meter). Οι συγκεκριμένοι έξοδοι μπορούν να συνδεθούν σε ενδείκτες στάθμης που θα μπορούσαν να τοποθετηθούν στην πρόσοψη της κατασκευής σας για να μπορείτε να ελέγχεται οπτικά την στάθμη του ήχου αλλά και για να προσδώσετε ένα «επαγγελματικό» τόνο στην κατασκευή. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε VU-meter με LED ή αναλογικά VU-meter με οργανάκι «βελόνας» για μία πιο vintage αίσθηση.

Ρύθμιση του κωδικοποιητή FM stereo

Για να δουλέψει σωστά ο κωδικοποιητής απαιτούνται κάποιες ελάχιστες αρχικές ρυθμίσεις. Για να κάνετε αυτές τις ρυθμίσεις, θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε μία γεννήτρια ακουστικών συχνοτήτων,  έναν παλμογράφο κι ένα συχνόμετρο. Θα πρέπει να ρυθμίσετε τον πυκνωτή  C5, καθώς και τα ποτενσιόμετρα R10 και R46. Αναλυτικότερα, οι ρυθμίσεις θα πρέπει  να γίνουν όπως παρακάτω.

  • Συνδέστε το συχνόμετρο στο σημείο ελέγχου Α και ρυθμίστε τον C5 για να πετύχετε συχνότητα ίση με 76KHz. Επαληθεύστε στη συνέχεια ότι έχετε 19KHz και 38KHz στα σημεία ελέγχου C και B, αντίστοιχα. Αν συνδέσετε παλμογράφο στα C και B, θα πρέπει να δείτε δύο «καθαρά» ημίτονα (αρμονικά σήματα).
  • Συνδέστε  τη γεννήτρια ακουστικού σήματος στην είσοδο του δεξιού (R) καναλιού του ήχου και εφαρμόστε ένα σήμα συχνότητας 1 KHz και πλάτους 1Vp-p. Συνδέστε τον παλμογράφο στην έξοδο της γεννήτριας και  ρυθμίστε το ποτενσιόμετρο R46 έως ότου δείτε στον παλμογράφο ένα σήμα όπως αυτό της εικόνας 4.
  • Συνδέστε τον κωδικοποιητή FM-stereo στον πομπό. Λάβετε το σήμα του πομπού σε έναν στερεοφωνικό δέκτη FM. Συνδέστε τη γεννήτρια ακουστικών συχνοτήτων ή εφαρμόστε σήμα ήχου και στα δύο κανάλια (R και L) και ρυθμίστε τον ήχο (από τα R24 και R37) για 100% διαμόρφωση. Ρυθμίστε το ποτενσιόμετρο R10 έτσι ώστε η ένδειξη FM – Stereo στο δέκτη να ανάβει οριακά. Δηλαδή, θα πρέπει να ρυθμίσετε το σήμα του πιλότου να είναι όσο το δυνατό ασθενέστερο – στην ελάχιστη στάθμη που απαιτείται για εκπομπή stereo. Εναλλακτικά, όταν έχετε 100% διαμόρφωση, μπορείτε να δείτε το σήμα πιλότου στον παλμογράφο και να το ρυθμίσετε να αντιστοιχεί στο 10% του μέγιστου πλάτους του σύνθετου σήματος FM – Stereo.

Ρύθμιση της στάθμης του κύριου και του δευτερεύοντος καναλιού
Εικόνα 4. Σήμα εξόδου του κωδικοποιητή, με ήχο μόνο στο δεξί (R) κανάλι και με τον πιλότο κλειστό. Χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση της στάθμης του κύριου και του δευτερεύοντος καναλιού στη σωστή αναλογία.

Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με το πώς να ρυθμίσετε με τον καλύτερο τρόπο τον κωδικοποιητή FM-Stereo, ανατρέξτε στον οδηγό μετρήσεων για γεννήτριες FM-Stereo.


Συνημμένα

Το τυπωμένο κύκλωμα του κωδικοποιητή FM Stereo

Λίστα με όλα τα σχόλια:
Δεν υπάρχουν σχόλια προς το παρόν.
Πρέπει να είστε μέλος για να σχολιάσετε