Микросхема CD9088 (TDA7088), на основе которой построен этот маленький, по-настоящему карманный радиоприёмник, разработана компанией Philips.

130-летняя история успеха этой влиятельной корпорации достойна того, чтобы ознакомиться с ней, ведь в её исследовательских лабораториях сделано множество открытий и изобретений, продвинувших прогресс и изменивших жизнь к лучшему.

Несмотря на низкую цену, приёмник полностью работоспособен, хотя и не лишён недостатков, которые мы также рассмотрим.

С чего всё начиналось

15 мая 1891 года инженер-механик Джерард Филипс из ганзейского города Залтбоммел основал фирму «Филипс и компания» с целью производства и продажи ламп накаливания, а также других электрических приборов.


Лампочка накаливания с угольной нитью производства фирмы Philips. Door Ulfbastel — zelf gefotografeerd, CC BY-SA 3.0

Финансовую поддержку смелого начинания осуществлял отец Джерарда, банкир и двоюродный брат Карла Маркса Фредерик Филипс, заработавший своё состояние на торговле табачными изделиями.

Первая мануфактура была открыта в соседнем городе Эйндховен, где как раз освободились помещения кожевенной фабрики.


Здание первой фабрики Philips & Co. Door Lempkesfabriek — Eigen werk, CC BY-SA 3.0

Здание фабрики сохранилось до наших дней и охраняется государством как памятник индустриальной архитектуры. В настоящее время административный корпус и два производственных цеха отведены под музей Филипс, являющийся городской достопримечательностью, наряду с находящимися поблизости зданием «Белая дама» и небоскрёбом «Адмирал».

Величественная «Белая Дама» тоже является охраняемым архитектурным памятником и имеет прямое отношение к компании «Филипс», которая её, собственно и построила. Строительство началось в 1928 году и продолжалось три года.


Архитектурный комплекс «Белая дама». Door Romaine — Eigen werk, CC0

Начиная с 1931 года, в здании «Белая дама» более полувека производились электронные лампы Philips. А в наши дни там располагаются городская публичная библиотека, Эйндховенская Академия дизайна, Университет прикладных наук Фонтис, а также офисные помещения, магазины и кафе.

Однако успех пришёл не сразу. Всё началось с разработки технологии производства угольных нитей накаливания в химической лаборатории Яна Риза — друга и однокурсника Джерарда по Политехнической школе Делфта (теперь это Делфтский технический университет) после посещения электролампового завода компании Маркони в Лондоне.


Главное здание Политехнической школы Делфта. Фото конца XIX века. Википедия

Джерард Филипс обладал огромным талантом и энтузиазмом в изобретательстве, инженерном деле и научных исследованиях, но не очень хорошо умел распоряжаться деньгами компании.

Когда у конкурентов, прежде всего, немецких, стали появляться лампы накаливания с вольфрамовыми нитями, Джерард стал вкладывать в научно-исследовательскую работу и опытно-конструкторские изыскания огромные суммы. Наряду с падением спроса на основную продукцию компании — лампочки с угольными нитями — это почти привело предприятие к краху.

Положение спас Антон Филипс — младший брат Джерарда, обладавший прекрасной деловой хваткой и отменным финансовым чутьём. В 1895 году он стал финансовым директором компании и, благодаря его стараниям, дела пошли в гору.

Что главное в бизнесе?

Но не следует думать, будто фирма превратилась в бездушный механизм по зарабатыванию денег. Наивысшим приоритетом компании был и остаётся научно-технический прогресс.

В 1914 году Джерард и Антон Филипсы основали «NatLab» — Физическую лабораторию Филипс, где девятью годами спустя приступил к работе блестящий ученик Флеминга и Томсона, физик и радиотехник Балтазар ван дер Пол.


Первое здание NatLab в Эйндховене (ныне кинотеатр и ресторан). Door Johan Bakker — Eigen werk, CC BY-SA 4.0

В следующем, 1923-м году лабораторию посетил Альберт Эйнштейн, а к ван дер Полу присоединился великий Бернард Теллеген — изобретатель электровакуумного пентода и гиратора — активного эквивалента катушки индуктивности.

Вы когда-нибудь встречали на схемах «странное» включение операционного усилителя или транзисторного каскада, где на вход узла подаётся сигнал, а с выхода он будто бы никуда не идёт? Это и есть гиратор, активный электронный двухполюсник со свойствами индуктивности. Он часто бывает гораздо компактнее и дешевле реальной катушки.


Гиратор на операционном усилителе. Авторство: Д.Ильин: translation, optimization. File:Op-Amp Gyrator.svg by Inductiveload, CC0

Кстати, гиратор — это прекрасный повод задуматься о том, что электронные усилители, в том числе операционные, в реальном включении обладают входным сопротивлением, не равным бесконечности. Сегодня мы с этим ещё столкнёмся.

С тех пор и по сей день Koninklijke Philips N.V. не только изобретает, производит и продвигает на рынке инновационные потребительские товары и медицинское оборудование, но и продолжает фундаментальные разработки в области электроники и электротехники.

В 1950 году Филипс начинает производство германиевых транзисторов, а в 1960-х годах — гибридных интегральных схем.


Микросхема Philips производства 1966 года. Википедия

За последующие десятилетия компанией было разработано множество различных микросхем, с одной из которых мы сегодня познакомимся.

Самый популярный радиоконструктор

Если вы пожелаете тряхнуть стариной и собрать радиоприёмник из конструктора, то поиск по запросу «DIY radio» на торговой площадке Aliexpress покажет множество предложений с набором CF210SP.


Скриншот страницы поиска товара на торговой площадке Aliexpress

А если не хочется долго ждать, то этот комплект представлен и на OZON.


Скриншот страницы поиска товара на Интернет-гипермаркете OZON

Заминка на почте

Что интересно, заказывать радиоконструктор мне пришлось дважды. Первый раз посылку не пропустила таможня Китая из-за магнитного поля громкоговорителя. С теоретической точки зрения, магниты могут помешать навигации перевозящего почту самолёта. С практической — более маленький и слабый магнит, чем в динамике этого радиоконструктора, надо ещё поискать. Но правила есть правила.


Скриншот переписки с продавцом на торговой площадке Aliexpress

Обычно в таком случае продавцу предлагается переоформить отправление на чуть более дорогой тариф. В данном случае продавец пожадничал и решил не доплачивать, а также не отправлять конструктор заново.


Скриншот переписки с продавцом на торговой площадке Aliexpress

Зато другой продавец оформил отправку правильно, и посылка дошла без проблем.

Схема радиоприёмника

Данный приёмник двухдиапазонный, и его схема состоит из трёх функциональных блоков: средневолнового радиотракта с амплитудным детектором огибающей, ультракоротковолнового тракта частотной модуляции и усилителя звуковой частоты.


Скан инструкции из набора

Средневолновый радиотракт

Тракт средних волн построен по схеме прямого усиления на хорошо известной нам микросхеме TA7642. Она выглядит как обычный транзистор, но на самом деле содержит целых десять транзисторов, пятнадцать резисторов и четыре конденсатора.


Эквивалентная схема из даташита UTC7642 от Unisonic Technologies Co., Ltd

Благодаря каскаду с общим коллектором на входе, входное сопротивление микросхемы TA7642 составляет целых три мегаома. Однако в средневолновом приёмнике, который мы собирали год назад на точно такой же микросхеме, её вход подключен к отдельной катушке связи, расположенной на магнитной антенне рядом с контурной катушкой, настраиваемой на волну радиостанции.


Схема средневолнового радиоприёмника прямого усиления на микросхеме TA7642

Дело в том, что радиосигнал на антенне приёмника очень слабый, и даже довольно высокое сопротивление, шунтирующее колебательный контур, ощутимо снижает его добротность.

Авторы радиоконструктора CF210SP отказались от использования катушки связи и подключили вход микросхемы TA7642 напрямую к контурной катушке магнитной антенны.

В результате такого упрощения сильно пострадала избирательность (селективность) радиоприёмника, то есть его способность усиливать сигнал нужной радиостанции и отфильтровывать помехи.

Это можно наблюдать на видео: звук в громкоговорителе почти не зависит от частот, на которые настроены колебательные контуры приёмника CF210SP и микромощного комнатного передатчика AMT-MW207, также собранного из радиоконструктора.


Чувствительность и избирательность радиоприёмника сильно взаимосвязаны. При хорошей добротности входного фильтра и адекватной системе автоматической регулировки усиления (АРУ) даже приёмник на одном обычном транзисторе способен ловить сигналы далёкой радиостанции на магнитную антенну в помещении.

Это мы наблюдали в эксперименте с рефлексным регенератором «My little radio». К большому сожалению, CF210SP с его десятитранзисторной микросхемой похвастаться такими характеристиками не может, хотя размеры магнитных антенн у обоих приёмников сопоставимы.

Усилитель звуковой частоты

Оконечный усилитель аудиосигнала в нашем сегодняшнем проекте построен на восьмивыводной микросхеме TDA2822, знакомой нам по радиоприёмнику с цифровой индикацией частоты из конструктора HU-017A.

Данная микросхема способна работать при низком напряжении питания в диапазоне от 1.8 до 15 вольт, что делает её прекрасным решением для карманных устройств с батарейным питанием. Однако потребляемый ею на холостом ходу ток может достигать девяти миллиампер.

По сегодняшним меркам это очень неэкономично, особенно по сравнению с так называемыми «цифровыми» усилителями класса D, представляющими собой импульсные регуляторы напряжения, управляемые аудиосигналом. Однако три десятилетия назад, когда была разработана данная микросхема, это был очень хороший результат.

В детской ультракоротковолновой рации HX1800 также применяется один из многочисленных клонов этого интегрального усилителя мощности. Последний имеет два идентичных канала, что позволяет использовать его в качестве стереоусилителя с разделительными электролитическими конденсаторами на выходе, либо обойтись без этих конденсаторов, осуществив мостовое включение.


Пример мостового включения микросхемы TDA2822M

Компенсирующие цепочки Буше-Цобеля R11C26 и R12C27 служат для коррекции амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) громкоговорителя. Набор CF210SP укомплектован крошечным и очень дешёвым громкоговорителем, которому эти цепочки особенно необходимы.



В схемах более совершенных радиоприёмников, таких как ZX2043, можно встретить не только более качественные громкоговорители, но и улучшенные цепи тонкомпенсации: R54C42 и R31C40.


Принципиальная схема радиоприёмника ZX2043

Предусмотреть компенсаторы Буше-Цобеля авторы конструктора ZX2043 тоже не забыли. На схеме это R62C57 и R63C58 в правом нижнем углу.

Ультракоротковолновый радиотракт

Что касается тракта частотной модуляции, то он выполнен по супергетеродинной схеме и реализован при помощи микросхемы с маркировкой CD9088CB.

Справочный листок к этой микросхеме в Интернете имеется, но как минимум у меня отображается удручающим образом. Китайского текста не видно на экране. Тем не менее этот текст можно выделить, скопировать и перевести.


Фрагмент даташита микросхемы CD9088CB от компании Huajing

Исследования показывают, что на самом деле данный электронный компонент — слегка замаскированный клон микросхемы TDA7088T, разработанной Philips и впоследствии производимой UNISONIC TECHNOLOGIES CO., LTD. под маркировкой UTC7088. А к TDA7088T и UTC7088 уже нетрудно найти хорошие подробные даташиты на английском языке.


Иллюстрация из справочных данных микросхемы TDA7088T от компании Philips

Отличительной особенностью данной микросхемы является использование активных RC-фильтров промежуточной частоты (ФПЧ). Это предельно удешевлённое и компактное решение прекрасно подходит для карманных приёмников при наличии сильных сигналов радиостанций.

Однако селективность и температурная стабильность настройки у такого радиоприёмника значительно ниже, чем при использовании классических колебательных контуров с ёмкостью и индуктивностью, как у винтажного портативного супергетеродина.

При использовании пьезокерамических ФПЧ, как в радиоконструкторе ZX251 на микросхеме CXA1691BM, избирательность и термостабильность получаются ещё лучше.

Тем не менее надо учитывать, что микросхема TDA7088T разрабатывалась прежде всего для автосканеров — радиоприёмников с автоматической электронной настройкой, сканирующих ультракоротковолновый диапазон в поисках сигнала радиостанции.

Разумеется, у неё предусмотрена и автоматическая подстройка частоты (АПЧ). Но разработчики радиоконструктора CF210SP пренебрегли этой полезной функцией, отчего настройка приёмника сбивается в процессе работы.

Если добавить к схеме ультракоротковолнового тракта всего один варикап, то получится радиоприёмник со стабильной настройкой. Однако его избирательность и чувствительность всё равно оставляет желать лучшего.


Пример схемы автоподстройки частоты из даташита TDA7088T

На следующем рисунке изображена более адекватная схема карманного двухдиапазонного радиоприёмника на TDA7088T. Здесь также используется трёхвыводная микросхема СС7642, но в качестве усилителя-демодулятора не радиочастоты, а промежуточной частоты.


Пример схемы малобюджетного радиоприёмника из даташита TDA7088T

Получился приёмник, у которого оба радиотракта — и УКВ ЧМ, и средневолновый — являются супергетеродинными. Роль двухступенчатого регулятора громкости здесь выполняет микропереключатель, изменяющий сопротивление эмиттерной цепи транзистора выходного каскада звуковой частоты.

Последний вариант радиоприёмника не громкоговорящий. Схема рассчитана на применение наушников, причём их провод выполняет функцию ультракоротковолновой антенны.

Таинственный трансформатор

Для развязки между низкочастотной и высокочастотной составляющими сигнала на кабеле наушников используется трансформатор. Подобное решение нам доводилось наблюдать на схемах рефлексных радиоприёмников.


Схема и конструкция радиоприёмника Bell Products Futura Malibu model 818. Ebay

Жёлтые провода, которые запрещает трогать жирная надпись на схеме, представляют собой старинную конструкцию подстроечного конденсатора. Его ёмкость определяется длиной скрутки и может регулироваться. Дёшево и сердито.

В случае приёмника Futura Malibu при помощи импровизированного конденсатора регулировалась глубина положительной обратной связи (ПОС) по радиочастоте. Нужно было обеспечить оптимальную регенерацию для повышения добротности антенного контура, но при этом избежать самовозбуждения усилителя высокой частоты.

По мере разряда питающей батареи, коэффициент усиления падал, а вместе с ним снижались добротность контура и избирательность радиоприёмника. Поэтому архаичные регенеративные приёмники снабжались регуляторами положительной обратной связи в качестве одного из главных органов управления.

У радиоприёмника могло не быть ручки управления громкостью, но при этом регулятор регенерации был предусмотрен. Карманный ламповый регенератор с анодным питанием от батарейки «Крона» — не исключение.

Вариант схемы регенератора на одной лампе

И, наконец, вершиной развития схемотехники регенеративных приёмников стало внедрение автоматической регулировки усиления и стабилизация режима работы усилительного каскада.

Например, в схеме регенератора «My little radio» красный светодиод D1 используется в качестве стабистора шунтирующего регулятора напряжения.


Схема однотранзисторной кремниевой версии приёмника «My little radio»

А постоянная составляющая напряжения на катоде диода D2, пропорциональная амплитуде аудиосигнала, демодулированного детектором-удвоителем напряжения, управляет смещением базы транзистора BG. Таким образом осуществляется автоматическая регулировка усиления.

При наладке радиоприёмника можно однократно найти оптимальное положение бегунка подстроечного резистора W, и регенератор будет работать с максимально возможной добротностью, чувствительностью и избирательностью во всём диапазоне питающих напряжений по мере разряда батареек.

«My little radio» — это тот самый однотранзисторный приёмник прямого усиления, который оказался в состоянии принимать сигнал китайской радиостанции, даже находясь в помещении.

Выводы

Итак, схему популярного радиоконструктора CF210SP нельзя назвать самой удачной и совершенной. Тем не менее приёмник полностью работоспособен на обоих диапазонах, хотя чувствительность, избирательность и качество звучания оставляют желать лучшего. Стабильность настройки — тоже, так как отсутствует варикап, необходимый для АПЧ.

Вместо относительно длинного провода наушников авторы набора применили крошечную телескопическую антенну. А средневолновый тракт вместо супергетеродинного преобразования частоты использует прямое усиление да ещё и с прямым подключением входа интегрального усилителя радиочастоты к контурной катушке магнитной антенны.

Корпус приёмника выполнен хорошо, и его приятно держать в руках. Крепления для ремешка на запястье или карабина для подвешивания не предусмотрено. Крышка батарейного отсека сделана хорошо, и элементы питания не проявляют тенденции к выпаданию.

Все компоненты радиоконструктора, кроме микросхемы CD9088, имеют проволочные выводы для монтажа в отверстия печатной платы. Однако микросхема выполнена в корпусе SOIC16 для поверхностного монтажа. Чтобы её припаять, требуется хорошее оснащение домашней мастерской и некоторая сноровка.

Поэтому я не порекомендую данный конструктор для начинающих любителей электроники в качестве одного из первых проектов. И это не тот приёмник, который я буду слушать с удовольствием во время отдыха на даче.

Зато получилась милая вещь, имеющая все шансы стать украшением полки в гостиной. На самом деле в этот корпус с батарейным отсеком можно установить более качественный модуль УКВ ЧМ радиоприёмника или даже MP3-проигрыватель с интерфейсом bluetooth.

Только нужно иметь в виду, что место под более крупногабаритный громкоговоритель в корпусе отсутствует. Придётся довольствоваться тем, что приложен в комплекте, либо попытаться найти для него более качественную замену из мира комплектующих для телефонов, планшетов и ноутбуков.


НЛО прилетело и оставило здесь промокод для читателей нашего блога:
— 15% на заказ любого VDS (кроме тарифа Прогрев) — HABRFIRSTVDS