Schema přijímače DCF 77.5 kHz (vstupní předzesilovač, směšovač TCA440)

Popis vstupní jednotky:

     Na předcházejícím obrázku je zapojení přijímače DCF s IO TCA440 a vstupním anténním předzesilovačem. Elektromagnetický amplitudově modulovaný signál o kmitočtu nosné 77.5 kHz je přijímán laděným LC obvodem s feritovou anténkou L1 (přibližně 230 závitů smaltovaným drátem průměru 0.3mm na feritové tyčce s poměrnou permeabilitou ur=200, průměr tyčky 10mm, délka 100mm) a ladícím kondenzátorem C1 (vstupní kapacita 7pF, Cgs+Cgd se přičítá k C1, rovněž parazitní kapacita vinutí L1 - asi 5pF dle způsobu provedení vinutí). Signál z L1C1 je výkonově zesílen dvouhradlovým MOSFE tranzistorem T1. Použitý typ tranzistoru s vysokou vstupní impedancí téměř nazatlumuje vstupní LC obvod a tím je dosaženo vyšší selektivity. V případě, že k nastavení není k dispozici kmitočtový syntezátor, osciloskop a přesný čítač, je možné laděný obvod naladit na 77.5 kHz s použitím Wienova oscilátoru s případným zatlumením L1C1 tím, že paralelně k L1 připojíme rezistor asi 100k. Tímto zatlumením zvýšíme šířku přenášeného pásma na 10 až 12kHz a jeho naladění nebude kritické a zkrátí se rovněž doby nakmitávání a dokmitávání při poklesu amplitudy v přenášených pulsech dcf. Transformátor Tr1 s poměrem asi 1:5 zvýší napěťový zisk a pro minimální impedanční zatížení Tr1 vzhledem k zvyšovacímu poměru Tr1 je následující stupeň navázán emitorovým sledovačem T2. Z jeho kolektoru je odebírán signál, dále zesílen a laděným obvodem C8Tr2 vybrán kmitočet 77.5kHz (šířka pásma asi 2kHz dle způsobu provedení Tr2 s převodem 1:1). Signál z výstupu Tr2 přichází do vstupu směšovače TCA440, kde probíhá směšování s oscilačním kmitočtem 44.732kHz z krystalového TCO (krystalový oscilátor 3.579MHz a dělička 1:80). Jeden z produktů směšování na výstupu směšovače (pin 15 obvodu TCA440) je i kmitočet 32.8kHz, který je přiváděn na mezifrekvenční transformátor Tr4 (poměr 1:1). Spolu s C15 je Tr4 naladěn na 32.768kHz. Signál z výstupu transformátoru Tr4 je přiveden do mezifrekvenčního zesilovače, pracujícího na 32.768kHz. Detailní schema mf zesilovače je na následujícím obrázku.

 

Signál pro další zpracování v mf filtru je odebírán ze sekundárního vinutí Tr4 naladěného spolu s C15 do rezonance na kmitočtu 32.768Hz (šířka pásma asi 4kHz). Tranzistorem T5 v pracovním bodu v oblasti cca Ucc/2 s proudovou zpětnou vazbou je přiveden na další rezonanční obvod Tr5C18. V oblasti rezonance 32.8kHz bude na sekundárních odbočkách Tr5 nejvyšší napětí vůči ostatním kmitočtům přicházejícím ze směšovače. Na obou krystalech 32.768kHz bude v případě symetrického vinutí a rezonanční frekvence vždy napětí fázově posunuté o 180 stupňů. Jak vyplývá z náhradního schematu krystalu (jedná se o sériový CsLs obvod zatlumený Rs zanedbáme-li Cp) je v oblastech rezonance obou krystalů maximální amplituda v uzlu báze T6, kde se oba protifázové signály sčítají. Uvedený filtr je silně selektivní a vzhledem k malým kapacitám Cs je zapotřebí vstupní zesilovač realizovat s vysokým vstupním odporem. Postačí dvojice tranzistorů T6T7 v Darlingtonově zapojení, kdy je vstupní bázový proud T6 h21e*h21e menší než proud kolektorový. Oddělovací kapacitou je výkonově zesílený signál přiveden na vstup TCA440. Regulační zesilovače TCA440 jsou řízeny z výstupu indikátoru síly pole (vývod 10) a regulace je nastavena asi od 600mV. Vstupní AFC je regulován, pokud je napětí na výstupu (vývod 7) přesahující asi 1500mV. Tímto způsobem je zajištěna i správná úroveň signálu na mf filtru, především na vstupu T6T7, jehož pracovní bod není nijak stabilizován. Výstupní signál z TCA440 (vývod 7) je přiveden na rezonanční obvod (na obr.1 není zakreslen) pro docílení vyššího výstupního napětí, které je potřebné pro diodový amplitudový detektor. Za amplitudovým detektorem je signál rozveden do dvou větví, v každé je několikastupňový pasivní RC filtr. Časové konstanty jsou 5ms a 5000ms. Výstupy obou RC filtrů jsou přivedeny na komparátor, jehož výstup je výkonově posílen PNP tranzistorem, který spíná registrační led. Při správném příjmu tato led bliká v sekundovém rytmu se střídou buď 1:9 (odpovídá log.0 signálu dcf) nebo 2:8 (log.1). Pro číslicové zpracování a vyhodnocení signálu v oblastech se silným rušením, popřípadě slabým signálem není výstup komparátoru dobrým řešením. Z těchto důvodů je snímáno napětí na diodovém detektoru a dále číslicově zpracováváno. Touto metodou je možné bezchybně zpracovávat dcf signál i přesto, že registrační led nebliká (malý signál). Při logických úrovních (log.0 - šířka pulsu 100ms, log.1 - 200ms) je amplituda nosné na 25% úrovně. Při dobrém příjmu (AFC je regulováno) pracuje komparátor bezchybně. Pokud je TCA440 pod úrovní regulace (slabý příjem) je i na komparátoru odpovídající napětí a pokles o 25% již nemusí komparátor překlopit. Číslicové zpracování má však tu výhodu, že je možné s navzorkovanými daty provádět přesné průměrování, které neovlivní ani náhlá změna signálu popřípadě jeho kolísání.