７８Ｆ０５１５のコーナー（３）
オーディオクラフト工房（４９）

更新日：２００８年３月１６日

新作デジタル選局コンパクトAMラジオユニットを作ろう
今まで色々なAMラジオを作って来ましたが、やっぱり電波の過疎地域ですので沢山のラジオ局を聞くことが出来ません。このラジオを持ち出せたら出張先で日頃聞き取りにくいラジオ局をノイズ無しで聞くことが出来るのになあ、というところから今回の製作はスタートしました。そうです気軽に持ち出せるAMラジオとしました。今までのラジオも持ち運びは出来ますが簡単ではありませんでした。今回は出張先のホテルなどでユニットを組み立て（？）るコンセプトとしました。結構良い仕上がりとなりました。早く全国の沢山の地域でラジオを受信したいですね。それでは製作をスタートしましょう。
新作デジタル選局コンパクトAMラジオユニットを作ろうの基本仕様
１）モジュールごとに各ブロックを分ける構成とする。
（コントロールブロック、AMチューナーアンプブロック、周波数表示ブロック、電池ブロック、スピーカーブッロクの５ブロックから成ります）
２）電池駆動を基本とする。（単４電池６本）
３）AMチューナーブロックはワンチップICのスーパーヘテロダイン方式とする。
４）周波数はデジタルで直接選局する。周波数ステップは9kHzとする。
５）局発の周波数は自動追尾とする。局発と同調は個別駆動方式とする。
６）周波数表示はドットマトリックスLEDを使用して、簡単な局名も表示する。
７）予め３５局の放送局をプリセットしている。
８）選局操作はプリセット+/-、周波数+/-の４キーとする。
新作デジタル選局コンパクトAMラジオユニットを作ろうの全体構成図
まずは全体の構成図を示します。
（新作デジタル選局コンパクトAMラジオユニットの構成図）
動作モジュールは３つのブロックに完全に分かれています。それぞれのブロックはDC9Vの電圧を印加して内部で使用する電圧にそれぞれ変換しています。
①コントロールブロック
メインマイコンはNECの「uPD78F0515」、制御電圧を生成するD/Aコンバータはリニアテクノロジーの12bitDAC「LTC2622」を使用します。今回は受信用のバーアンテナの関係より局発も同調も5V以上の電圧が必要となりましたので、D/Aコンバータで生成される電圧をOPアンプで1.5倍に増幅しています。電池が減ってきても駆動出来るように電源電圧までフルスウィング可能な「LMC662」を使いました。周波数測定はバッファアンプを通してマイコンが行っています。この部分の構成は今までのAMラジオのコントローラと同じです。マイコンは5V駆動、OPアンプは9V駆動としています。周波数表示ブロックがなかっても簡単な周波数位置が判るインジケータのLEDを有しています。
②AMチューナーアンプブロック
電圧同調制御の電子チーナーになっています。ICにはSANYOの「LA1600」を使います。最近は取り扱い店舗が増えたように思います。結構感度は良いと勝手に思っています。局発と同調を個別にコントロールすることで受信のトラッキングずれを完全に無くしています。低い周波数から高い周波数まで高感度になっています。音声アンプにはナショセミの「LM386」を使いました。スピーカーかイヤホンが接続出来ます。局発の周波数を出力するためにバッファアンプを入れています。チューナーICは3V駆動、アンプICは9V駆動としています。この部分の構成も今までのものと同じです。
（ケースをコンパクトにしただけ、という噂もありますが・・・）
③周波数表示ブロック
周波数表示と局名表示を5x7ドットのマトリックスLEDを2個使って行います。マイコンにはコントローラと同様の「uPD78F0515」を使います。使い方は結構スカスカです。コントロールブロックから送られてくるシリアルの周波数データに基づき、周波数の数字かアルファベットで局名かを表示します。シリアルデータはクロック、データとGNDの３線で接続します。マイコンは5V駆動としています。
④電池ブロック
単４電池を６本積んでいます。OPアンプを駆動しますので電圧が高くなっています。最近は電池１本で駆動するMP3プレーヤもあり時代に逆行しているようですが、自作につきご理解下さい。将来の拡張も考慮して電源接続として４出力としています。接続方法は色々考えられますが、RCAコネクタ出力としました。このあたりは皆さんで使い易いようにアレンジして下さい。
⑤スピーカーブロック
マルツ電波でコーンが透明樹脂になっているものを購入しました。口径が小さくても3Wタイプとなっていますので、音量を上げても音が割れにくいです。これをケースに組み込みました。どのブロックも同じ大きさのケースに入れました。秋月でポリカのケースを購入しました。まとめて買ったので色んな製作に重宝しています。
以上５つのブロックから構成しています。
それでは個別ブロックごとに詳しく説明していきましょう。
新作デジタル選局コンパクトAMラジオユニットを作ろうのコントロールブロック
マイコンは最近重宝しております「uPD78F0515」です。48pinですので、市販の変換基板に簡単に載せることが可能です。
（uPD78F0515のピン配置）
（マイコン側の電源とGNDの接続）
（変換基板に載せたマイコン）
このマイコンにそれぞれの回路を接続してブロックを構成します。マイコンで周波数を測定するので外部から正確な10MHzの水晶発振モジュールでクロックを供給します。
（10MHz発振回路モジュール）
フラッシュマイコンを書き込む時にこのモジュールが接続されていると動作しませんので、スイッチなどを用いてこの回路がマイコンから離れるようにしておいて下さい。
どのあたりを選局しているかが判るLED表示を用意しています。周波数表示ブロックをつながない場合は結構重宝します。
（LED周波数インジケータ回路）
局発、同調電圧を発生するD/Aコンバータにはリニアテクノロジーの12bitDAC「LTC2622」を使用します。1個で2ch分のコントロールを行います。
（LTC2622）
8pinですので変換基板が大変重宝します。
（0.5mmピッチ変換基板に載せたDAC）
（DACの制御信号）
マイコンより３線でコントロールします。24bitのデータをクロックに同期して送り込みます。
（DACコントロールのヘッダ部のデータ割付）
（DACコントロール信号の並び）
24bitデータの最初の4bitが制御、次の2bitがDAC指定、残りの16bitが出力電圧データになりますが12bitDACですので後ろの4bitはダミーデータとなります。
DACから駆動出来る電圧は5Vですので局発、同調のバリキャップの駆動には電圧が足りません。OPアンプで増幅します。DAC電圧を1.5倍して制御します。電源は電池で9Vとしていますが電池が減ってくると電圧制御が出来なくなるのでOPアンプはフルスウィング出来るものを使用して下さい。
（1.5倍増幅回路）
（OPアンプLMC662）
チューナーからの周波数を測定するために入力アンプが必要です。
（周波数バッファ回路）
選局の操作をするスイッチです。
（操作スイッチ）
コントロールブロックのマイコンポート割付を記します。
（ポート割付と設定）
フラッシュ書き込みライタ（PG-FPL3）の書き込み端子を示します。
（フラッシュ書き込み接続端子）
アプリレットで設定するタイマーについても記します。
（タイマーに関する設定内容）
このブロックの電源回路です。
（コントロールブロックの電源回路）
まずはこのブロックの完成の様子を見て頂きます。
（今回はコンパクトにまとめました）
（入出力端子が目一杯です）
（こんな感じで表示を記して完成です）
新作デジタル選局コンパクトAMラジオユニットを作ろうのチューナーアンプブロック
AMチューナーはおなじみのSANYOのLA1600を使います。毎度おなじみの回路です。
（AMチューナー回路）
同調はバリキャップです。毎回記していますがOSCコイルはそのままでは発振周波数が低すぎて高い側の放送局が受信出来ません。そこでOSCコイルを分解して巻き数を15回ほどきます。テスターで3端子側のそれぞれの抵抗値を測定して、抵抗値が高いほうが巻きすうが多いのでそちら側をほどきます。
（巻き数を調整するOSCコイル）
このブロックをいかに制御するかは全てカットアンドトライで測定を繰り返しながら行います。製作される皆さんの環境（使用する部品など）に応じて制御電圧は確実に変化します。私のはひとつの事例として捉えて下さい。今回も全ての局発、同調ポイントで個別に電圧を設定しています。根気のいる作業になりますが最高の感度で受信が出来るとその辛さもふっとびます。
（局発周波数と制御電圧の相関）
（同調周波数と制御電圧の相関）
局発の周波数を正しくコントロールブロックに伝送するために出力バッファが必要になります。このバッファの接続によって受信感度が変わるように思いますので、回路を色々いじって今回はこのようになりました。
（局発出力バッファ回路）
このブロックには音声アンプも積んでおきましょう。今回はナショナルセミコンダクタのLM386を使いました。
（音声アンプ回路）
このブロックの電源回路です。
（チューナーアンプブロックの電源回路）
それではこのブロックの完成の様子を見て頂きましょう。
（意外とコンパクトに収まりました）
（入出力端子のベスト配置です）
（樹脂ケースでバーアンテナ内蔵出来るのでGood!）
（表示を記せばナイスな感じに・・）
新作デジタル選局コンパクトAMラジオユニットを作ろうの周波数表示ブロック
基本的には上記の組み合わせと電源があればAMラジオは構成出来るのですが、どこの放送局を聞いているのか判るように周波数を表示するブロックをつなげることにしましょう。
あくまでコントロールブロックから送られてくる周波数データを基に表示を行っています。マイコンはコントロールブロックと同じ種類の「uPD78F0515」を使います。
コントロールブロックからは周波数データを16bitのシリアルデータで伝送します。伝送クロックに同期したデータを受け取って表示を行います。4桁の選局周波数をHEX表記で上位ビットから受信します。スイッチの切換えで局名も表示出来るようにしています。
（シリアル伝送される周波数データ列）
このデータは一旦トランジスタで受けるのでマイコンには反転して入力されます。
（データ入力部回路）
周波数表示部には5x7ドットのマトリックスLEDを使います。ドット表示ですので、数字の他に英文字も表示出来る様にしたので局名を3文字でなんとか表示します。
（ドットマトリックスLED部回路）
表示出来る文字は次の通りです。特にＭ、Ｑ、Ｗが読むのに少し苦労します。
（表示文字一覧）
局名を3文字で表示するために3文字記号の無い放送局はコールサインの後ろ2文字を表示して判るようにしました。
（ニッポン放送とTBSの例）
周波数表示ブロックのマイコンポート割付を記します。
（ポート割付と設定）
一応入力スイッチは２個用意しましたが結局１個しか使用しませんでした。スイッチを押すことで「周波数表示」⇔「局名表示」を交互に切換えます。
（操作スイッチ）
表示には結構な電流を消費しますので、５秒で表示は自動的に消えます。もう一度表示したい場合は周波数表示ブロックの操作スイッチを押すか、コントロールブロックの選局スイッチを操作して下さい。同じ局を長い時間聞くときにはこのブロックは外したほうが良いかもしれません。
このブロックの電源回路です。
（周波数表示ブロックの電源回路）
それではこのブロックの完成の様子を見て頂きましょう。
（マイコンだけのシンプルな構成です）
（ドット表示部分にはスモークのフィルタを貼り付け）
新作デジタル選局コンパクトAMラジオユニットを作ろうの電池ブロック
DC9Vが必要なので電池は6本使用します。同じケースに入れるために単4電池としました。電源の取り出しは4を設けました。出力がショートしにくいようにRCAジャックとしましたが、このあたりは皆さんでアレンジして下さい。つないだままでも電源がON/OFF出来るように電源スイッチを付けました。
（ピッタリに収まりました）
（しゃれた文字を入れて完成です）
新作デジタル選局コンパクトAMラジオユニットを作ろうのスピーカーブロック
スピーカーも同じケースで仕上げました。スピーカーは樹脂のコーンになっているもので3Wの表記がありました。結構大きな音も出ます。マルツ電波で購入しました。透明ケースに透明スピーカーが妙にマッチしています。穴は皆さんのお好みであけて下さい。
（そのまんまです）
（洒落た文字でも）
新作デジタル選局コンパクトAMラジオユニットを作ろうをつなごう
全部つないで実際にラジオを受信してみましょう。
（どうですがこの圧巻状態）
やっぱりコントロールブロックとチューナーブロックは離したほうが良いです。表示ブロックと合わせてラジオには良くないノイズが出ているようですね。
（地元放送局を強力受信中です）
前回製作したD級アンプと合わせて出張セットなるものを作ってみました。ダイソーで数百円の出費で出来ます。
(お約束の出張セット）
（御伴するケーブルセット）
（どうですかこの雄姿）
新作デジタル選局コンパクトAMラジオユニットを作ろうのマイコンソースファイル
コントロールブロックのソースファイル一式はこちらからダウンロードして下さい。フォルダごと圧縮しています。全ファイルが入っています。ライタで書き込みする実行ファイルも含まれています。
周波数表示ブロックのソースファイル一式はこちらからダウンロードして下さい。フォルダごと圧縮しています。全ファイルが入っています。ライタで書き込みする実行ファイルも含まれています。
今回の超大作、如何だったでしょうか。練り上げられたコンセプトに自分自身大変満足しております。この企画本当はブロックがもうひとつ加わる予定でしたがうまくいかず、今回の公開となりました。しかしながらまだ電源端子がひとつ余ってますので何か新しいブロックを考えてこの場で発表したいと考えています。このコンセプトのラジオは中波に留まらず短波にまでも広げたいと勝手に考えています。まずはこのラジオでAMの世界を堪能しましょう。
これからも「ＮＥＣ７８Ｋ０/Ｋ０Ｓマイコン開発室」はどんどん楽しくなります。

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