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更新日：２００７年５月３日

新作デジタル選局AMラジオを作ろう
またまたやってきました共同企画です。今回は究極のデジタル選局AMラジオを作ります。過去の経験からこのAMラジオ完全に満足出来ていませんでした。電波の過疎地域の影響とばっかり考えていたのですが、実はそうでもなかったと・・・・
しかしながら田舎なのでガンガンと入局する訳ではありませんが、遠くの局もなんとか聞こえるように製作することが出来ました。では製作スタートしましょう。
新作デジタル選局AMラジオを作ろうの基本仕様
１）AMチューナーはワンチップICのスーパーヘテロダイン方式とする。
２）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。
３）局発の周波数は自動追尾とする。今回は局発と同調を個別に行う方式とする。
４）周波数表示は４行のLCDモジュールを使用する。また局名も表示する。
５）予め３５局の放送局をプリセットしている。
新作デジタル選局AMラジオ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AMラジオの構成図）
今回は大きく５つのブロックに分かれています。
①AMチューナーブロック
電子チューナーになっています。ICにはSANYOのLA1600を使いました。結構感度良いと思います。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無くしています。今回はなんといってもここがポイントです。チューナー自信は5V系をダイオード２発で減圧して約3.4Vの電圧で駆動しています。
②D/Aコンバータブロック
電子チューナーへの制御電圧は5V以上が必要になります。マイコンから制御される電圧をOPアンプで増幅してチューナーブロックへ送り込みます。OPアンプには12Vの電圧が必要です。私はトランスタイプの12VのACアダプターを使用しました。D/Aコンバータは抵抗で構成しています。
③CPLDブロック
AMチューナーブロックの局部発振周波数を計測してマイコンに送り込みます。中間周波数の455kHzを引いているのでマイコン側での処理が簡単になります。電源は5V系ですが内部で3.3Vにしています。
④マイコンブロック
今回より新しいマイコンを使用します。（NECさんにとってはそれほど新しくはありません。）
ピン数の多いマイコンを使いましたので、CPLD側の負担も減りプログラムもしやすくなりました。液晶表示ユニットを採用することで表現力が高まりました。電源は5V系です。
⑤アンプブロック
ラジオの製作などに使用したものを使います。回路は簡単ですが結構良い音が出ます。今回は5V系で使用しました。アンプ自信が発振をしたので今回出力にセラコンを入れて防ぎました。
新作デジタル選局AMラジオを作ろうのAMチューナーブロック
AMチューナーブロックは前回AMラジオとして作ったものを改造して使用しました。バリキャップはひとつの同調に2個ずつ使用します。過去の製作ではバリキャップを使用する場合局発周波数を合わせるためにコイルをばらして改造していましたが今回はその必要がありませんでした。バリキャップを2個使用したからかもしれません。とりあえずAMラジオをして作ったものをそのまま電子同調に変えただけで活けました。
（AMチューナーブロック回路図）
このブロックをいかに正確に制御するかはカットアンドトライで詳細に計測して行いました。
結論のみ記しますが今回は局発と同調の周波数が平行にならずトラッキングを取ることが全く出来なかったので、個別制御にしたというのが本音です。そのおかげで高感度になったということです。またバーアンテナによっても変わりますので皆さんも色々調整してみて下さい。
（AMチューナーブロックの局発電圧と同調電圧の相関）
（受信した周波数と局発駆動電圧、設定電圧の関係）
（受信した周波数と同調駆動電圧、設定電圧の関係）
あくまで私の製作環境でのデータなので皆さんが製作されるものと全く同じになることは絶対ありません。コツとして周波数カウンタなどに局発の周波数を測定しながら強力局を受信します。その時の同調の電圧を個別に調整して最も最も感度の高くなるところを探します。周波数の高いところ、中間くらい、低いところでいくつかのデータを取って、それらの局発駆動電圧、同調電圧の相関からグラフの傾きなどを算出して式にします。後は組み込んでから徐々に正確になるようにさらにデータを取って式を精査すればOKです。
新作デジタル選局AMラジオを作ろうのD/Aコンバータブロック
マイコンからは簡易のD/Aコンバータで制御します。駆動電圧の経験から10bit分の分割が必要です。しかしながら抵抗を用いて作っているので正確さはそれほどでもないと思います。皆さんはいかがお考えでしょうか。
（10bitD/Aコンバータ回路）
マイコンから駆動出来る電圧は5Vですので、バリキャップの駆動には足りません。そこでこの電圧をOPアンプで増幅します。選局の精度を上げるためにも出来るだけ増幅しないしないほうが良いのですが、今回は局発の駆動に1.5倍、同調の駆動に2倍の倍率に増幅して制御しています。
（局発駆動の1.5倍増幅回路）
（同調駆動の2倍増幅回路）
ふたつの増幅回路がひとつのICに入るので便利です。このOPアンプは12Vで駆動が必要です。上記の駆動電圧、同調電圧の関係も参考にして下さい。
新作デジタル選局AMラジオを作ろうのCPLDブロック
今回はCPLDは周波数の計測と中間周波数の減算しかしていません。その結果を12bitのバスで出力します。今までに製作したモジュールのみで構成しています。
（CPLD内部構成図）
マイコンのピン数が増えたためCPLDの負担が減ってマイコン側のプログラム自体も作りやすくなりました。周波数入力以外は全てマイコンに接続します。CPLD側は3.3V駆動、マイコン側は5V駆動ですが、マイコン側が入力になるのでレベル変換無しにそのまま接続します。
（CPLDのピン接続）
局発周波数をCPLDで計測するためにふたつの回路が必要です。ひとつはAMチューナーブロックに配置するバッファ回路、もうひとつはCPLDブロック近くに配置する入力信号増幅回路です。
（局発周波数バッファ回路）
この回路を付けないと局発周波数が安定しません。また計測のノイズが乗りやすくなります。AMチューナーブロックと同じ電圧で駆動します。
（入力信号増幅回路）
この回路がないとCPLDが正しく計測をしてくれません。またCPLD側の電圧に合わせる役目もしています。
新作デジタル選局AMラジオを作ろうのマイコンブロック
今回よりピン数の多いマイコンを使用します。uPD78F0533です。約1年前に78K0Kx2開発キットなるものを入手していたのでそれに添付されていたマイコンボードを使用しています。現在この開発キットは売っていないとのことでしたが、マイコン単品はWEBでも販売しているので同じ製作は可能かなと思います。今回から何回かに渡ってこのマイコンボードを使用した製作を行いますが、このマイコンボードについてご協力を頂きました代理店の方々にこの場をお借りして御礼申し上げます。
（78K0Kx2開発キット）
（超小型のライタが付いてます）
（マイコンボードにはピンを取り付けます）
（マイコン側の電源とGNDの接続）
マイコンボード上では電源とGNDが上図のように配線されています。マイコンのみを購入されて製作される場合は参考にして下さい。今回マイコンに接続する回路はキー入力回路とLCD表示モジュール回路とLED表示回路です。私の場合はこの表示とキー入力を別のケースに入れて操作しながら表示が見えるようにしました。
（4行表示LCDモジュール回路）
4行の表示が可能なタイプのモジュールを使いました。ちなみに駆動の方法は2行の場合と全く同じです。表示部分が増えていますのでそこに表示する時のアドレスが異なっているだけです。バックライトも付いていますが電流を多く消費するので使いませんでした。
（LCD表示の内容）
LCD液晶表示は簡単にしました。受信の周波数表示と局名表示を行います。このあたりは皆さん工夫してみて下さい。
（操作スイッチの回路）
操作スイッチは4個付けました。SW1が9kHzステップの周波数アップ、SW2が9kHzステップの周波数ダウンです。SW3とSW4は予めプリセットしてある周波数選択をアップ、ダウンします。一応有名どころは全て入れ込んであります。ちなみに私の住んでいるところの局もプリセットしてあるので地方によっては全く受信しないところもあります。
（チューニング表示用LED回路）
チューニングの状態が見れるように3個のLEDを付けます。局発の周波数が設定周波数に合うように常時測定周波数を計測して高ければ低いほうへ、低ければ高いほうに周波数が合うように調整しています。その状態がこのLEDで見ることが出来ます。
（ポート割付と設定）
ポートの接続は多いですが難しいことは全くありません。配線が込み合いますので注意して配線して下さい。
新作デジタル選局AMラジオを作ろうのアンプブロック
ラジオとするためにアンプを内蔵しました。スピーカーも内蔵したかったのですがスペースの関係で出来なかったので外付けとしました。外付けなので自由にスピーカーを接続出来ます。音は内蔵より確実に良くなります。
（アンプブロックの回路図）
この回路は3Vでも動きますが今回は5Vとしました。配線状態によっては発振しやすいので今回スピーカーの部分に0.1uFのコンデンサを付けました。ある周波数でよく発振したのがぴったりと無くなりました。
電源部分の回路は載せませんので皆さんで工夫してみて下さい。ラジオですのでスイッチングタイプのACアダプターは絶対使用しないようにして下さい。ノイズに悩まされて寝れなくなりますよ。
新作デジタル選局AMラジオを作ろうの完成までの姿
それでは完成までの姿を見て頂きましょう。古い製作を改造などしているので使わない穴も結構あります。
（アナログ回路を集めたブロックとしてひとつのケースに入れました）
（正面はボリューム、背面はバーアンテナ、電源ジャック、接続端子です）
（デジタル回路部分を中心に集めました）
（背面は電源ジャック、接続コネクタです）
（LCD表示部です。操作ボタンも付けました）
（ニッポン放送受信中です）
新作デジタル選局AMラジオを作ろうの全VHDLソースコード
私と同じ製作をされる方、または勉強される方のために全ソースコードなどプログラム一式を公開いたします。フォルダごと圧縮しましたのでそのままもってって下さい。
全ソースコードはこちらです。
新作デジタル選局AMラジオを作ろうのマイコンソースファイル
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。
皆さんいかがでしたでしょうか。マイコンが新しくなって世界が広がったような気がしています。今後もこのマイコンをメインにしながら新しい製作を進めて行きたいと考えています。最近の雑誌の付録にはどんどん高機能化したマイコンボードが付くようになりました。それらの応用を考えるのが毎日楽しくて仕方がありません。
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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