Elektrik Elektronik Teknolojisi Alan� Temrinleri

FM ALICI YAPIMI

Devre Þemasý:

 

 

            Ön Bilgi:

            Verici taþýyýcý dalgasýnýn genliði sabit kalmak þartýyla frekansýný, ses frekans sinyalinin genlik ve frekansýna uygun olarak deðiþtirmeye frekans modülasyonu denir.

            Ülkemizde FM radyo yayýnlarý ile televizyon vericilerinin ses yayýnlarý frekans modülasyonu yöntemiyle yapýlýr. Frekans modülasyonuna kýsaca FM denir. Radyo yayýnlarýnýn frekans bandý 88MHz-108MHz arasýndadýr.

            Frekans modülasyonunun meydana geliþi aþaðýda þekille gösterilmiþtir. Ses frekans sinyalinin pozitif alternanslarýnda taþýyýcý dalganýn frekansý artmakta; ses frekans sinyalinin negatif alternanslarýnda ise taþýyýcý dalganýn frekansý azalmaktadýr.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

            Frekans modülasyonlu dalga FM alýcýya ulaþtýðýnda birtakým iþlemlere tabi olduktan sonra tekrar taþýyýcý dalgayý modüle eden ses frekans sinyalini oluþturur. Biz de bu sinyali hoparlörden ses olarak duyarýz. Yani alýcýnýn hoparlör uçlarýnda modüle edici ses frekans sinyalinin özelliklerini taþýyan sinyal vardýr.  

            Genlik modülasyonu ile frekans modülasyonu arasýndaki en önemli fark nedir diye sorulursa vereceðimiz cevap þu olmalýdýr: GM’de taþýyýcý dalganýn frekansý sabit olup, genliði  ses frekans sinyalinin genliði oranýnda deðiþkendir. FM’de ise taþýyýcý dalganýn genliði sabit olup, frekansý ses frekans sinyaline baðýmlý olarak deðiþmektedir. Genlik modülasyonlu radyo yayýnlarýnda tabii ve suni parazitler (gök gürültüsü ve alýcýya yakýn çalýþýr durumda bulunan motorlarýn gürültüsü gibi) alýcý çýkýþýnda distorsiyona (seste bozulma ve parazitler) neden olur. FM yayýnlarýnda ise bu tür parazitler alýcý çýkýþýnda distorsiyona neden olmaz. Bunun sebebini arkadaþlarýnýzla tartýþýnýz.

            Aþaðýdaki þekilde FM radyo alýcýsýnýn blok diyagramý görülmektedir. Bu blok diyagram üzerinden FM radyo alýcýsýnýn nasýl çalýþtýðýný açýklayalým.

 

 

            Anten:

            Radyo vericileri tarafýndan elektromanyetik dalgalar halinde uzaya yayýlan FM sinyallerini algýlayarak elektrik sinyaline çevirir. Antene ulaþabilen istasyonlara ait sinyaller anten üzerinde çok küçük genlikte (mikrovolt seviyesinde) ac gerilimler oluþturur. Bu sinyaller farklý frekanslarda olduklarýndan birbirlerini etkilemezler.

            Radyo Frekans Amplifikatör Katý:

             Dinlemek istediðimiz radyo istasyonuna ait sinyal anten üzerinden bu kat tarafýndan seçilir. Seçilen bu sinyal çok küçük genlikte olduðundan heterodin iþlemi için yeterli deðildir. Bu nedenle sinyal heterodin iþleminin yapýlabilmesi için bu katta kuvvetlendirilir. Yani antenden seçilen sinyalin akým ve gerilim deðerleri yükseltilir. Bu iþlem sonunda sinyalin diðer özellikleri deðiþmez. Frekansý yine aynýdýr.

            Mikser ve Osilatör Katlarý:

            Mikserde heterodin iþlemi yapýlýr. Heterodin iþlemi için yardýmcý bir sinyale ihtiyaç vardýr. Bu sinyale osilatör sinyali (Fo) denir. Osilatör sinyali osilatör katýnda üretilir. Heterodin iþleminin yapýlabilmesi için Fo sinyalinin frekansý dinlenmek istenen yayýnýn frekansýndan IF deðeri kadar (10,7MHz) fazla olmalýdýr. Buna göre alýcý osilatör frekansýnýn sýnýrlarý þöyle olmalýdýr.

            Fo_min: Osilatör frekansýnýn minimum deðeri

            Fo_max: Osilatör frekansýnýn maksimum deðeri

            Fa: Antenden gelen sinyalin frekansý

            Fo_min= Fa_min + F_IF = 88 + 10,7 = 98,7MHz

            Fo_max= Fa_max + F_IF = 108 + 10,7 = 118,7 MHz

            Heterodin iþlemi sýrasýnda Fo sinyali ile antenden seçilen Fa sinyali mikser katýnda karýþtýrýlýr. Karýþtýrma iþlemi sonucunda mikser çýkýþýnda anten sinyali özelliðini taþýyan 10,7 MHz’lik ara frekans sinyali oluþur. Osilatör sinyali ile anten sinyali arasýndaki farkýn her radyo istasyonu için 10,7MHz’de sabit kalmasý osilatör ve istasyon seçici devrelerdeki kapasite deðerinin ayný anda ve ayný miktarda deðiþmesi gerekir. Bu nedenle birçok radyo alýcýsýnda çok ganglý varyabýl kullanýlýr. Çok ganglý varyabýlýn içinde iki ya da daha çok ayarlý kondansatör vardýr. Birinin kapasitesi deðiþtirildiðinde diðerlerinin de kapasitesi deðiþir. Eðer akort devreleri varikap diyot  ile yapýlmýþ ise bütün varikap gerilimleri ayný anda deðiþtirilmelidir.

            Ara Frekans (IF) Amplifikatör Katlarý:

            Ýki ya da daha fazla kattan oluþur. Mikser katý çýkýþýndaki 10,7MHz’lik ara frekans sinyali seçerek akým ve gerilim deðerlerini yükseltir.

            Limitör Katý:

            FM dalgada meydana gelebilecek genlik deðiþmelerini ortadan kaldýrýr. Alýcýda kullanýlan yükselteçlerin frekans karakteristiklerinin ideal olmamasý, elektrikli aletler, araba motorlarý ve gök gürültüsü gibi gürültü kaynaklarý FM dalga üzerinde genlik deðiþmelerine yol açabilir.  Eðer FM dalga bu haliyle demodüle edilirse ses frekans sinyalinde bozulmalar meydana gelir. Bu nedenle FM dalga demodüle edilmeden önce limitleme iþlemine tabi tutulur. Limitleme iþleminde FM sinyalin tepe noktalarý belli bir seviyeden kýrpýlýr. Böylece FM dalgadaki genlik deðiþmeleri ve çýkýþta oluþabilecek parazitler engellenmiþ olur.

            Diskriminatör Katý:

            10,7 MHz’lik frekans modüleli dalganýn frekans deðiþimlerini ses frekansa çevirir. Bir baþka deyiþle taþýyýcý sinyal ile bilgi iþareti bu katta birbirinden ayrýþýr ve taþýyýcý sinyal zayýflatýlýr.

            AFC (Otomatik Frekans Kontrolü):

            Alýcýya ulaþan istasyon sinyallerinin genlikleri farklý düzeydedir. Alýcý içindeki yükselteçlerin kazançlarý sabit olduðundan ses ayarý deðiþtirilmediði halde istasyon deðiþtirildikçe alýcý çýkýþýnda birbirinden çok farklý ses seviyeleri oluþur. Bu istenmeyen bir durumdur. Bunun önüne geçebilmek için diskriminatör çýkýþýndan osilatöre geri besleme uygulanýr. Osilatör tank devresine varikap diyot baðlanýr. Diskriminatör çýkýþýnda taþýyýcý genliðine baðlý olarak elde edilen dc gerilim varikap uçlarýna uygulanýr.  Eðer antenden alýnan sinyal kuvvetli ise diskriminatör çýkýþýndan elde edilen dc gerilim artacak, bu da varikap diyodun kapasitesini, dolayýsýyla osilatör frekansýný deðiþtirecektir. Bu durum IF frekansýný 10,7MHz deðerinden uzaklaþmasýna neden olur. IF yükselteçleri 10,7MHz deðerine ayarlý olduklarýndan; bu deðerden farklý frekanslarda kazançlarý düþer. Kazancýn düþmesi çýkýþta ses seviyesinin düþmesine neden olur. Bu iþlem sayesinde çýkýþta oluþan sesin seviyesi her istasyon için tamamen ayný olmasa da  yakýn deðerde olacaktýr.

           

 

Ses Frekans Amplifikatörü:

            Demodülasyon iþleminden sonra elde edilen ses frekans sinyalinin genliði hoparlörü sürebilecek seviyede deðildir. Bu nedenle diskriminatör katýndan alýnan ses frekans sinyali ses frekans amplifikatörüne uygulanýr. SF amplifikatörü SF sinyalinin akým ve gerilim deðerlerini yükselterek hoparlöre gerekli olan enerjiyi saðlar.

            Devrenin Çalýþmasý:

            TDA7000 entegresi ses frekans amplifikatörü ve besleme katý dýþýnda FM alýcýda bulunmasý gereken bütün katlarý bünyesinde bulunduran bir tümdevredir. Entegre ayaklarýna yapýlacak az sayýda eleman baðlantýsý ile iyi kalite bir FM alýcý yapmak mümkündür. Devrenin çalýþmasý için bant ayarýnýn yapýlmasý yeterlidir. Alýcý giriþinde 39p, 47p ve La elemanlarýndan oluþan bant geçiren filtre kullanýlmýþtýr. Böylece antene gelen 88MHz ile 108MHz arasýndaki sinyaller seçilmiþ olur. Ýstasyon seçimi osilatör frekansýnýn deðiþtirilmesiyle yapýlýr. Osilatör frekansý Loscbobini, BB109 diyodu, 560n kondansatör,100k’lýk pot ve bu pota seri baðlý dirençlerin deðerine  baðlýdýr. Varikap diyoda uygulanan ters gerilim deðiþtirilerek osilatör frekansý deðiþtirilebilir. Varikap gerilimi 100k’lýk potansiyometre ile kontrol edilmektedir. Varikap diyodun çalýþmasýný aþaðýdaki þekil üzerinden izah edelim.

            Varikap diyotlar ters polarma altýnda çalýþtýrýlýrlar. Bu ters polarma altýnda P ve N maddeleri arasýnda nötr bölge oluþur. Uygulanan ters polarma gerilimi artýrýlacak olursa oluþan nötr bölgenin alaný artar. Dolayýsýyla P ve N maddelerinin kapladýðý alan daralýr. Varikap diyodun P ve N maddeleri kondansatörün metal levhalarý olarak düþünülmelidir. Nötr bölge ise kondansatör levhalarý arasýndaki mesafe ve yalýtkan madde olarak düþünülmelidir. Bu durumda uygulanan ters polarma gerilim artýrýldýðýnda nötr bölge geniþler. Yani P ve N maddeleri arasýndaki mesafe artar. Mesafenin artmasý kondansatör kapasitesinin azalmasýna neden olur. Uygulanan ters gerilim azaltýlýrsa nötr bölge daralacak P ve N maddeleri arasýndaki mesafe kýsalacak ve kondansatör kapasitesi artacaktýr.

            Devredeki Losc bobini, BB109 diyodu ve 560n kondansatör  osilatör katýnýn tank devresini oluþturur. BB109 diyodu varikap diyottur. BB109’un anodu potansiyometre üzerinden þaseye baðlýdýr. Dolayýsýyla potansiyometre ile diyoda uygulanan ters gerilimin voltajý deðiþtirilebilmektedir. Radyonun osilatör frekansý bu devre elemanlarýna baðlýdýr.

            Varikap ve 560n seri baðlýdýr. Varikabýn kapasitesine C_D, 560nF’lýk kondansatörün kapasitesine C,  C_D ve C1’den oluþan eþdeðer kapasiteye de C_T dersek;

            C_T= (C_D x C1)  /  (C_D + C1) olur.

            O halde radyonun osilatör frekansý aþaðýdaki gibi ifade edilir.

                                         

            TDA7000 entegresi içinde antenden gelen sinyal ile osilatör sinyali karýþtýrýlýr. Neticede 10,7MHz’lik ara frekans sinyali oluþur.

            Radyonun istasyon ayarý 100k pot ile yapýlýr. 100k pot ile ile varikap diyoda uygulanan ters gerilimin deðeri azaltýlýp çoðaltýlabilir. 100k’nýn orta ucu ile alt ucu arasýndaki direnç deðiþikliði diyodun anoduna uygulanan gerilimin deðiþmesine neden olur. Bu gerilimin deðiþmesi varikap diyodun kapasitesinin deðiþmesine ve bu kapasite deðiþikliði de osilatör frekansýnýn deðiþmesine neden olur. Böylece osilatör her radyo yayýný için farklý deðerde sinyal üretir. Osilatör sinyalinin farký ile anten sinyalinin farký devamlý 10.7 MHz’de sabit olduðundan sadece osilatör frekansý deðiþtirilerek istenilen radyo istasyonunu dinlemek mümkün olur. Ýstasyonlarýn yayýnlarý birbirine karýþmaz. 

Elde edilen 10,7 MHz’lik IF sinyali TDA7000 entegresi içinde kuvvetlendirilip, demodülasyon iþlemine tabi tutulur. Demodüle iþlemine tutulan sinyal TDA7000 entegresinin 2 nolu bacaðýndan ses frekans sinyali olarak alýnýr.

            2 nolu bacaktaki ses frekans sinyali küçük genlikte olduðundan hoparlörü sürecek seviyede deðildir. Bu sinyal 10k’lýk pot ve 10uF kondansatör üzerinden TDA2002 entegresine uygulanýr. Bu entegre TDA7000 entegresinden alýnan ses frekans sinyalinin akým ve gerilim deðerlerini kuvvetlendirerek hoparlörü sürebilecek seviyeye getirir. 10k’lýk pot ayarlanarak ses frekans amplifikatörü giriþine uygulanan ses frekans sinyalinin genliði deðiþtirilebilir. Bu deðiþiklikle hoparlörden duyulan sesin þiddetini ayarlamýþ oluruz.

            SF amplifikatör katý 9Volt ile Rf katlarý ile 5Volt ile çalýþmaktadýr. 7805 entegresi ile TDA7000 entegresinin 5VDC besleme gerilimi saðlanýr.

            Ýþlem Basamaklarý:

1.    Alýcýnýn baský devresini defterinize çiziniz.

2.    Verilen baský devre örneðine uygun olarak alýcýnýn baský devresini kalem ya da pozitif-20 metoduyla çýkarýnýz.

3.    Verilen malzemelerin saðlamlýðýný kontrol ediniz.

4.    Besleme katýnýn montajýný yapýp çalýþtýðýný görünüz.

5.    Ses frekans amplifikatör katýnýn montajýný yapýp çalýþtýrýn.

6.    Diðer malzemelerin de montajýný yaparak devreyi çalýþýr vaziyete getiriniz.

7.    Radyonuzu herhangibir istasyona ayarlayýn ve dinleyin. Radyonuzun kaç tane istasyon çektiðini not edin.

8.    Aþaðýdaki iþlem sýrasýna uyarak alýcýnýn bant ayarýný yapýnýz. Bant ayarý alýcýnýn osilatör bobini ayarlanarak yapýlýr. Bant ayarý yapýlmayan ya da kötü yapýlan alýcý ile 88MHz ile 108MHz arasýnda yayýn yapan tüm istasyonlar dinlenemez. Tüm istasyonlarýn dinlenebilmesi için bant ayarýnýn iyi bir þekilde yapýlmasý gerekir.

·         Alýcýyý çalýþýr duruma getirerek, istasyon ayar düðmesini 88MHz konumuna alýnýz.

·         Radyo frekans sinyal jeneratörünü aþaðýdaki deðerlere göre ayarlayýp çýkýþýna osiloskop probu baðlayýn.

FREQUENCY	88 MHz
MODULATION	100
MOD. SOURCE	1 kHz
MOD.	FM
LEVEL	100 dB

·         Osiloskop probunun canlý ucunu bir arkadaþýnýza tutturun.

·         Radyodan 1 KHz’lik düdük sesini duyana kadar  osilatör bobinini ayarlayýn. (Ayarlama iþlemi bobini sýklaþtýrma ya da spirlerin arasýný açma þeklinde yapýlýr.)

·         Düdük sesini duyamýyorsanýz R2 direncinin deðerini biraz büyültüp, buraya kadar olan iþlemleri tekrar yapýnýz.

·         Bundan sonra L2 bobinine kesinlikle dokunmayýn. Aksi taktirde ayar bozulur.

·         Ýstasyon ayar düðmesini 108MHz konumuna getirin.

·         Radyo frekans sinyal jeneratörünün frekansýný radyodan 1KHz’lik düdük sesini duyana kadar yavaþ yavaþ yükseltin.

·         Düdük sesini duyduðunuz andaki frekans deðerini not edin. Bu deðer 108 MHz ya da 108MHz’den daha yüksek ise ayar iþlemi yapýlmýþ demektir. Bu deðer 108MHz’in altýnda bir deðer ise R2 direncinin deðerini biraz küçülterek yukarýda anlatýlan iþlemleri buraya kadar tekrar yapýn.

·         Ayar iþlemi bitmiþtir.

·         Radyonuzun kaç tane istasyonu çektiðini not edin.

·         Radyonuzu bir kutu ya da sunta lam üzerine monte ederek çalýþmaya hazýr vaziyette bekletin.

Temrin sayfasýný bilgisayarýnýza indirmek için buraya týklayýnýz.