７８Ｆ０５３３のコーナー（８）
オーディオクラフト工房（４３）

更新日：２００７年１２月２日

新作デジタル選局AMラジオⅡを作ろう
またまたAMラジオの登場です。今回はCPLDを使わずに周波数測定をマイコンで行いました。回路構成を減らすことにことに成功しました。今回改めて感じたのですがラジオは電源からのノイズが大敵です。このノイズをどう減らすかで感度が変わってきます。それ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Ⅱ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２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。
６）キーの操作は全て赤外線コントロールとする。
新作デジタル選局AMラジオⅡ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Ⅱ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。毎回同調部がなんとなくずれていて最大感度が出ていませんでしたが、今回はそれを全く排除しています。こんな田舎でも充分満足（？）な感度とすることが出来ました。チューナーブロックは3V系で動いています。
②D/Aコンバータブロック
局発部への制御電圧は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9Vの電圧を使っています。私はトランスタイプの12VのACアダプターから供給して各部分の電圧を作っています。D/Aコンバータは抵抗で構成しています。同調には5V以下の電圧で制御出来たのでOPアンプで増幅せずに制御しています。
③マイコンブロック
毎度おなじみのuPD78F0533を使っています。ピン数が多いので大変重宝しています。今回はこのマイコンで周波数測定に挑戦してみました。今回のような用途ではCPLDと全く遜色なく使うことが出来ました。マイコンの電源は5V系です。
④アンプブロック
市販のアンプの基板を使います。いろんなものが出ていますので皆さんでチョイスして下さい。今回は5Vで動くものを使いました。
⑤表示ブロック
おなじみの16文字2行の液晶表示ユニットを駆動します。
⑥電源ブロック
今回は電源回路の構成を公開します。電源からのノイズを減らす工夫が必要です。
⑦赤外線ユニット
Q-STEERのBchを使いました。とても簡単に使えますので「ちょっとひとやすみのコーナー」をのぞいてみて下さい。
新作デジタル選局AMラジオⅡ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おなじみのSANYOのLA1600を使います。ある程度かためて購入しておくと大変重宝します。OSC、IFTコイルは7mm角のものを使いました。バリキャップ同調としていますが今回もOSCコイルを調整する必要があり一度金属ケースを抜いて巻き数を10回程度ほどく必要があります。そうしないと高い周波数が同調出来ません。3端子側の各端子間の抵抗を測定して抵抗の大きい端子間の巻き数を調整します。バリキャップはひとつの同調に2個ずつ使用します。
（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同調の各周波数の全ポイントについて個別電圧を印加しています。従来は何通りかの直線で近似していましたが周波数によってはずれるポイントもありました。今回は全てのポイントを測定しましたので完全同調が実現しました。もちろん使うバーアンテナ、OSCコイルの位置によって駆動電圧は確実に変わりますので皆さんの回路で正確に調整をお願いいたします。良い感度を出すためにはこの調整の根気が大変重要です。
（AMチューナーブロックの局発電圧の相関）
局発の電圧と周波数の関係は上図の通りほぼ直線の制御となります。
（AMチューナーブロックの同調電圧の相関）
微妙な曲線を描いています。今回は全てのポイントで電圧を最適印加しました。
新作デジタル選局AMラジオⅡ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分以上のの分割が必要です。局発電圧については12bit、同調電圧について10bitで制御します。短波ラジオと比較すると電圧区分が大きいの微調整回路はありません。抵抗で作っていますが結構精度は良いと思います。ちなみに抵抗の誤差は1%品を使っています。
（局発の12bitD/Aコンバータ回路）
（同調の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倍の倍率で増幅して制御しています。同調は5V以下の電圧でしたので、増幅無しで制御します。
（局発駆動の1.5倍増幅回路）
ふたつの増幅回路がひとつのICに入るので使わないほうは入力処理をして下さい。OPアンプは9V駆動が必要です。
新作デジタル選局AMラジオⅡを作ろうの電源回路
今回電源回路の重要性を認識しました。電源を変えるだけで感度が全く変わってしまったのです。特にACアダプターからのノイズがアダプターによって全く異なります。当然ですがトランスタイプのものを使って下さい。電源回路からのノイズを低減するためにレギュレータ間には電解コンデンサを多発しました。
（電源回路構成）
新作デジタル選局AMラジオⅡを作ろうの入力バッファ回路
AMチューナーからの局発周波数を正確に取り出すためにいくつかのバッファ回路が必要になります。まずはマイコンの入力側に付ける回路です。
（局発周波数バッファ回路）
次はAMチューナー側の回路です。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）
新作デジタル選局AMラジオⅡを作ろうのマイコンブロック
毎度おなじみのマイコンボード回路です。
（マイコン側の電源とGNDの接続）
このボードにそれぞれの回路を接続して全体を構成します。今回は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）
ちなみにフラッシュマイコンを書き込む場合このクロックモジュールが接続されていると動作しませんので、ジャンパーピン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。液晶表示モジュールは毎度おなじみの接続です。
（2行表示LCDモジュール回路）
液晶の表示は次の通りです。2行を最大限に使っています。設定周波数を上の行に計測中の周波数を下の行に表示します。簡単な局名は下の左側に表示します。
（LCD表示の内容）
今回は操作スイッチは設けずに全て赤外線ユニットで操作します。
操作は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。今回は出来るだけ全国の局名が出るようにしました。自分の地方だけでなく、遠くを旅行する時に持って行って選局したいと思いました。
（ポート割付と設定）
マイコンで周波数を測定していますので、配線はかなり減りました。実際にはもっとピン数の少ないマイコンで対応出来そうですね。
新作デジタル選局AMラジオⅡ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。アンプ基板は市販品を使用しました。電源は5Vで駆動出来るものです。回路図は省略させて頂きます。お好みに合わせて選択して下さい。
新作デジタル選局AMラジオⅡを作ろうの赤外線ユニット
今回はQ-STEERのBchを使います。マイコンで自作するより簡単で確実な構成が出来ます。毎回Q-STEERを分解する必要がありますが価格も1000円程度ですので、良しとしましょう。
（今回の餌食となったQ-STEER）
（受信基板を取り出しましょう）
（A-BchユニットをBchユニットとして使用します）
（受信ユニットをSW操作に変える回路です）
（受信ユニットの電源を制御する回路です）
新作デジタル選局AMラジオⅡを作ろうの周波数測定
周波数の測定には外部イベントカウンタとインターバルタイマを使います。外部イベントカウンタは16bitですので65536までしかカウント出来ません。AMラジオの上限周波数は1620kHzですから中間周波数を加算すると2075kHzまで測定出来る必要があります。ということであれこれ考えたら20msec間の測定を行えば16bitカウンタもオーバーフローすることもなしにAMラジオの周波数を測定出来ることになります。これらに関するアプリレットの設定内容を記します。
（タイマー関連の設定内容）
イベントタイマーの設定は20msecですが、クロックに10MHzを使うので正確な20msecを測ることが出来ません。設定値を入れるとアプリレットのほうから正確な時間が表示されますのでソフトのほうで補正する必要があります。
（周波数測定タイミング）
インターバルタイマーの割り込み間隔で外部イベントのカウント値を２回分読み取りその平均値を測定周波数にしています。詳しくはマイコンソフトのソースを眺めて下さい。
新作デジタル選局AMラジオⅡ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。古い製作のケースを使用しています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）
（レイアウトはこんな感じです。電源を結構強化しました）
（デジタル回路部分を中心に集めました）
（CPLDがないので結構すっきりしています）
（LCD表示部です。操作ボタンはありません）
（システム全体です。おしゃれにスピーカーを挟んでいます）
新作デジタル選局AMラジオⅡ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。
やはりラジオは何度作っても楽しいものです。ラジオ部分はアナログ回路ですので作るごとに特性が異なるというのも製作意欲を注がれる部分ですね。今後も色々な課題をクリア出来るような製作を進めていきたいと考えています。そろそろ赤外線の受信についてマスター出来そうなのでQ-STEERを分解しなくても受信出来るような回路とソフトを公開出来るかも（？）しれません。
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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