Digitale afstemschaal 1
Zenderfrekwentie in vijf cijfers
Ofschoon tuners schakeltechnisch steeds verder verfijnd zijn in de loop der jaren, voor de aanduiding van de frekwentie waarop is afgestemd, is nog altijd het bekende touwtje met wijzer een van de meest gebruikte metoden. Men moet al flink wat geld op de tafel van de hifi-dealer leggen om een exquise model ontvanger te bemachtigen waarin een veel modernere digitale uitlezing is toegepast. Dit artikel poogt een digitale afstemschaal binnen ieders bereik te brengen.
Wie niet zoveel geld ter beschikking heeft dat hij zonder meer een topklasse ontvanger kan kopen met digitale afstemschaal, zal naar een andere oplossing moeten zoeken. Tenminste, wanneer hij vindt dat zo'n afstemschaal nu juist dat cachet aan de ontvanger geeft, dat hij altijd smartelijk heeft moeten ontberen. Een goede oplossing kan zijn het zelf monteren van een digitale uitlezing in een bestaande (goedkopere)tuner. Zo'n digitale uitlezing moet dan overigens aan nogal wat eisen voldoen. Ten eerste moet het geheel klein genoeg zijn om in de beperkte ter beschikking staande ruimte te kunnen worden ondergebracht. Ten tweede moet de uitlezing bruikbaar zijn bij alle op de ontvanger aanwezige golfbereiken. Verder moet de schakeling gemakkelijk zijn aan te sluiten en is de kostprijs aan zekere grenzen gebonden. Ga er maar eens aan staan. Nu worden er wel digitale afstemschalen voor zelfbouw aangeboden, maar daarbij is dan meestal een dure HF-deler nodig (bijvoorbeeld de 95H90), om de vrij hoge oscillator-frekwentie in de ontvanger op een verwerkbare waarde te brengen. In feite komt voor inbouw in bestaande tuners alleen een digitale afstemschaal in aanmerking waarbij een groot deel van de nodige komponenten in een IC zijn ondergebracht.
Valvo heeft onlangs een tweetal IC's op de markt gebracht waarmee inderdaad met maar weinig diskrete komponenten een vrij kleine afstemschaal kan worden gemaakt. De IC's kosten zo'n gulden of tachtig per set. De type nummers van de IC's zijn SAA 1058 en SAA 1070, waarbij de 1058 een instelbare hoogfrekwentdeler met voorversterker is en de 1070 een frekwentiemeter met sturing voor een vier-en-half-cijferig display. De 1070 wordt met een kristal gestuurd en er zijn door programmering verschillende preset-frekwenties instelbaar. Over het hoe en waarom daarvan zo dadelijk meer; belangrijk is dat het IC zodanig kan worden geprogrammeerd dat de afstemschaal voor vrijwel alle gangbare golfbereiken te gebruiken is. Bovendien kan in het FM-bereik in plaats van frekwentie-aanduiding voor kanaalaanduiding worden gekozen.
De blokschema's
De digitale afstemschaal funktioneert, wanneer het SAA-tweetal wordt toegepast, volgens een vrij simpel principe. Gemeten wordt de oscillator-frekwentie van de tuner. Deze is weliswaar niet gelijk aan de ontvangstfrekwentie, maar dat is niet zo erg. Als we van de gemeten frekwentie de middenfrekwentie aftrekken, krijgen we toch keurig de zenderfrekwentie in de uitlezing. De middenfrekwentie wordt, zoals gezegd, onafhankelijk van de ontvanger door de SAA 1070 zelf geproduceerd. Uitgaande van een kristalfrekwentie van 4 MHz wordt via deling door een instelbaar deeltal een bepaalde middenfrekwentie (die natuurlijk overeen moet komen met de in de ontvanger toegepaste middenfrekwentie) verkregen. In figuur 1 is een blokschema te zien van het IC SAA 1058. Het is duidelijk de eenvoudigste van de twee. Het IC bestaat uit een voorversterker, zes delers en een uitgangsbuffer. Van de zes delers kan er een buiten werking worden gesteld via de CM32-ingang. Er kan daarmee een keuze worden gemaakt tussen het delen door 32 en door 33. Tevens worden de delers met een hulpsignaal in of buiten werking gesteld. Dit "gate-signaal" wordt uit de SAA 1070 betrokken. De SAA 1070 zelf is heel wat ingewikkelder, zoals in figuur 2 is te zien.
Figuur 1. Het vereenvoudigde blokschema van een SAA 1058.
Figuur 2. Ook de werking van de SAA 1070 kan blokschematisch worden getekend. Het IC bevat een komplete frekwentiemeter, een "duplex"-displaysturing en een geheugen, waarmee verschillende middenfrekwenties kunnen worden afgeleid van de kristaloscillator.
In feite bevat het IC een komplete frekwentiemeter plus een komplete LED-sturing. Daarnaast verricht het dan nog een paar funkties. De uitlezing is gesplitst in twee delen, die om beurten worden aangestuurd. Men noemt dit duplex-sturing. Voor de sturing wordt overigens gebruik gemaakt van de enkelfasig gelijkgerichte wisselspanning van de nettransformator. De informatie voor het display is opgeslagen in het display-register. De inhoud van dat register wordt slechts eenmaal per drie frekwentiemetingen veranderd en alleen wanneer het meetresultaat intussen veranderd is. Hiermee wordt "flikkeren" van de uitlezing voorkomen. Meestal treedt dat "flikkeren" op als gevolg van kortstondig verlopen van de oscillatorfrekwentie in de ontvanger. Het blokje "poortsturing" levert het gate-signaal voor de 1058. Dit gate-signaal wordt afgeleid van de kristalfrekwentie. Zodra de meting door de "teller" is verricht, wordt de uitkomst verminderd met de m iddenfrekwentie u it de ROM en het resultaat vergeleken ("vergelijker") met de informatie in het displayregister. Is de waarde veranderd ten opzichte van eerdere metingen, dan zorgt de sturing van het displayregister ervoor dat de nieuwe informatie wordt geladen. In de ROM zijn de gegevens opgeslagen voor de vorming van verschillende middenfrekwenties. Via het blokje "middenfrekwentie-preset" kan uit de beschikbare middenfrekwenties een keuze worden gemaakt. Die keuze wordt ook beinvloedt door het blokje "bandkeuze" waarmee via een keuzeschakelaar de te ontvangen band wordt gekozen. De "procesbesturing", tenslotte, bepaalt de volgorde en de duur van de funkties die het IC zijn toegedicht.
In figuur 3 is te zien hoe de onderlinge samenwerking van de beide IC's verloopt. Het oscillatorsignaal uit de ontvanger wordt toegevoerd aan de SAA 1058. Dit signaal kan rechtstreeks worden afgetakt (mits de uitgangsimpedantie kleiner is dan 1 k) of met een spoeltje worden opgepikt. In beide gevallen dient de verbinding via een 50 ... 75 Ω coaxkabel te worden gelegd. In de ontvanger zijn twee oscillatoren ondergebracht, een voor FM en een voor lange-, midden- en kortegolf ontvangst. Van deze oscillatoren wordt de frekwentie apart gemeten. De duplexfrekwentie (o.a. voor sturing van de twee groepen LED-displays) wordt afgeleid van het net. Er is een vijfstanden schakelaar voor de keuze van de te ontvangen band en er wordt via een aantal weerstanden informatie aan het IC toegevoerd over de toegepaste middenfrekwentie. De displays worden door de SAA 1070 gestuurd.
Figuur 3. De samenhang tussen de beide IC's, het display en de ontvanger.
Het schema
Het komplete schema voor de digitale afstemschaal is getekend in figuur 4. De te meten oscillatorsignalen komen via de bussen B1 en B2 en de koppelkondensatoren terecht op de SAA 1058 (de pennen 4 en 5). De weerstanden R1 en R2 zorgen voor een goede aanpassing wanneer de generatorweerstand RG kleiner of gelijk is aan 1 k. De weerstanden R3 en R4 zijn aangebracht ten behoeve van de werkpuntsinstelling van de voorversterker. R7 en C5 dienen voor een extra ontkoppeling van de voedingsspanning voor de voorversterker. Door de CM32-ingang te aarden is het frekwentiedelersysteem op een deelverhouding van 1 : 32 ingesteld.
Figuur 4. Het komplete schema van de digitale afstemschaal.
Het uitgangssignaal van de SAA 1058 gaat van pen 8 (open kollektor met R9 als kollektorweerstand) naar de uit R10, R11 en R12 bestaande spanningsdeler en vandaar naar de signaalingang van de SAA 1070 (pen 12). De voedingsspanning voor IC2 ligt aan pen 14. De tussen deze aansluitpen en pen 19 gelegen serie-schakeling van weerstand R14 en diode D18 verhindert eventueel blokkeren van de interne procesbesturing na het inschakelen van de voedingsspanning.
De stuurfrekwentie wordt bepaald door de kondensatoren C9 ... C11 de trimmer C19 en het 4 MHz-kristal. Deze "clock"-frekwentie moet met behulp van C19 precies op 4 MHz worden afgeregeld, hetgeen kan worden gemeten aan pen 18. Er dient wel rekening te worden gehouden met het feit dat door het aansluiten van een meetprobe een verstemming optreedt van -4 Hz per pF. Bij het gebruik van een meetprobe van 10 pF moet de frekwentie dus worden ingesteld op 3,999960 MHz (= 4 MHz - 40 Hz). Na het verwijderen van de probe zal de frekwentie dan exakt 4 MHz bedragen. Natuurlijk kan ook gewoon op een bekende frekwentie worden afgestemd en de oscillator-frekwentie worden afgeregeld tot de juiste frekwentie in de uitlezing verschijnt. Ook dan zal rekening moeten worden gehouden met een lichte verstemming ten gevolge van de schroevedraaier. Er moet dus met geduld te werk worden gegaan.
S1 is de bereik-omschakelaar. Eventueel kan deze worden gekombineerd met de golfbereikschakelaar van de ontvanger. Stand 1 en 2 zijn beide voor het aanduiden van zenderfrekwenties in de FM-band, met dit onderscheid dat in stand 1 de frekwentie en in stand 2 het kanaalnummer van de betreffende zender wordt getoond. Stand 3 van S1 is voor het kortegolf-bereik, stand 4 voor midden- en langegolf en in stand 5, tenslotte, kunnen de segmenten van de uitlezing worden getest. Alle segmenten lichten in stand 5 op.
De middenfrekwenties worden gekozen met behulp van de weerstanden R37 tot en met R45.
In het volgende nummer zal de praktische kant van de digitale afstemschaal belicht worden.
Deel 1 - Deel 2