Немного истории

Сейчас уже трудно установить, кому первому пришла в голову мысль объединить автомобильный приемник с магнитофоном. Даже при наличии сети станций радиовещания удовлетворить музыкальные вкусы всех слушателей невозможно и попытки использования магнитофона в автомобиле предпринимались давно. Практическая реализация этой идеи стала возможной с появлением различных вариантов магнитофонной кассеты, упрощающих водителю и слушателям манипуляции с магнитофоном. Конкурировавшие между собой на рынке домашней аудиот ехники компакт-кассета, предложенная фирмой Philips в 1964 году и так называемая EL-кассета, несколько большего размера, продолжили борьбу и на рынке автомагнитол. В EL-кассете использовалась лента шириной 6,25мм (как в катушечных магнитофонах), скорость ее движения также была "катушечной" - 9, 53 см/с. Несмотря на более высокие технические параметры, со временем этот стандарт потерпел полное поражение - для массового потребителя малые габариты компакт-кассеты перевесили ее недостатки, поэтому к середине 70-х годов EL -кассеты полностью вышли из употребления. Этому способствовало и быстрое улучшение качества магнитных лент, головок, да и самих кассетных магнитофонов.

Появившаяся несколько позже картридж-кассета в равной степени обязана своим рождением автомобилю и модной в ту пору квадрафонии (автомобиль благодаря определенному расположению слушателей относительно акустической системы способствовал попыткам внедрения квадрафонического звуковоспроизведения). В картридж-кассете, предназначавшейся, прежде всего, для распространения готовых квадрафонических (четырехдорожечных) фонограмм также использовалась широкая лента, но особенность кассеты была не в этом. Рулон ленты был бесконечным - лента вытягивалась из середины рулона и наматывалась на него снаружи и перемотка не была предусмотрена. Это качество преподносили в тот момент как дополнительный фактор безопасности - водителю уже не нужно отвлекаться от управления. Кстати, в некоторых странах водителю запрещается управлять магнитолой во время движения, что в немалой степени способствовало появлению органов дистанционного управления, монтируемых на руле. К сожалению, конструкция картридж-кассеты оказалась не самой удачной. Несмотря на малую длину ленты - всего 25 метров - она нередко запутывалась, не помогло и введение графитовой смазки. Поэтому к концу 70-х годов производство аппаратуры с картридж-кассетой было прекращено.

В СССР автомагнитолы появились еще в начале 70-х годов. Первоначально это были привезенные из-за рубежа экземпляры, рассчитанные главным образом, на использование компакт-кассет, но вместе с иностранными автомобилями к нам иногда попадали аппараты других типов. Первый отечественный автомобильный проигрыватель компакт-кассет (еще не магнитола) "Электрон-501" появился в 1976 году и сразу стал "хитом сезона". Конструкция его не отличалась особой оригинальностью, но оказалась удивительно надежной, а сама модель стала редкой долгожительницей и претерпела несколько модернизаций. В конце 80-х - начале 90-х годов его даже продавали в виде набора узлов для самостоятельной сборки.

Основные функции и конструктивные решения у большинства автомагнитол, примерно одинаковы, а схемотехника достаточно традиционна. Но компоновка аппаратов прошла через несколько этапов. Первоначальная компоновка передней панели, унаследованная от автомобильного радиоприемника (две ручки по краям, шкала в центре), была продиктована конструкцией штатного посадочного места в автомобиле и достаточно долго сдерживала разработчиков. Разместить дополнительные органы управления на маленькой панели совсем непросто, поэтому широкое распространение получили соосные регуляторы. Обычно левыми регуляторами регулировали громкость, баланс и тембр ВЧ, а правыми производили настройку и переключатели диапазоны приемника. Для других органов управления места практически не оставалось.

В самых первых магнитолах кассету устанавливали в кассетоприемник лентой вперед (подобная компоновка сохранилась в аппаратах отечественного производства и поныне), но очень скоро появились ЛПМ, в которых кассета устанавливалась лентой вправо, что позволило на сэкономленном месте разместить дополнительные органы управления. Однако конструкция оставалась внешне симметричной, а крепление магнитолы в автомобиле по-прежнему производилось при помощи гаек на осях регуляторов. В конечном итоге производители автомобилей и автомобильной радиоаппаратуры выработали некий стандарт, определяющий установочные габариты магнитолы. Это позволило ввести унифицированные соединители ISO для подключения магнитолы к бортовой сети автомобиля, применяемые всеми европейскими производителями. Следующим шагом стал отказ от симметрии передней панели, что позволило улучшить эргономику.

Первоначально магнитолы устанавливали в автомобиле стационарно, однако участившиеся кражи заставили и производителей обратить внимание на улучшение сохранности аппаратуры. Так появились съемные модели, которые владелец мог унести с собой, покидая машину. Этот метод предотвращения кражи до сих пор остается самым эффективным, но и самым неудобным. Введение микропроцессорного управления магнитолами позволило применить санкционирование доступа (кодирование), используемое обычно в аппаратах достаточно высокой ценовой категории. Для того, чтобы включить магнитолу, необходимо установить в нее специальную карточку с кодом или ввести кодовую комбинацию с клавиатуры. К сожалению, на каждый замок найдется отмычка, и расшифровать код краденой магнитолы - дело техники. Поэтому после перехода от аналоговых регуляторов тракта ЗЧ к цифровым широкое распространение получили съемные передние панели, на которых сосредоточены все органы управления, однако, как показывает практика, и этот метод - не панацея.

стандартами. В первую очередь это относится к радиоприемнику. Для моделей, ориентированных на Западную Европу, обязательно наличие пом имо диапазона УКВ 88-108 мГц диапазонов длинных и средних волн, а во многих моделях имеются и коротковолновые диапазоны 41 и 49 м, на которых в ряде стран ведется местное вещание. В моделях для Восточной Европы также обязательно наличие диапазонов длинны х и средних волн, но коротковолновые диапазоны практически не встречается, а диапазон УКВ либо имеет границы 65,8-74 мГц, либо разбит на два поддиапазона.

В моделях для США и азиатско-тихоокеанского региона нет длинноволнового диапазона, кроме того, в моделях для азиатско-тихоокеанского региона используется диапазон УКВ 76-90 мГц. Поскольку в США для радиовещания принята другая сетка частот, то модели для американского рынка могут оказаться непригодными для использования в других странах и наоборот. (В США шаг сетки частот в диапазоне средних волн 10 кГц, в диапазоне УКВ - 50, в Европе 9 и 25 кГц соответственно, а переключение сетки частот предусмотрено далеко не во всех синтезаторах частоты приемников). Специально для стран СНГ фирма Sony выпускает модели магнитол "стерео плюс" не только с расширенным УКВ-диапазоном, но и двухстандартным стереодекодером "стерео плюс", рассчитанным на стереосигналы как с пилот-тоном, так и с полярной модуляцией.

И наконец, есть особенности, которые можно объяснить только традициями. Так, для европейских и азиатских моделей характерна установка кассеты узкой стороной вперед, лентой вправо. Для большинства отечественных и ряда моделей производства США - широкой стороной вперед. Кроме того, в США страсть к большим автомобилям распространилась и на магнитолы, поэтому многие аппараты для американского рынка имеют удвоенную высоту (2 DIN). В 70-х и 80-х годах там были популярны блочные автомагнитолы, которые в миниатюре повторяли домашние радиокомплексы - дека, эквалайзер, тюнер, усилитель. Однако объяснить отсутствие стереодекодеров в отечественных автомагнитолах невозможно даже традициями, хотя по результатам опроса, проведенного журналом "Радио" более десяти лет назад, именно стереофонический прием радиопередач признан важнейшей функцией приемника.

Радиоприёмный тракт


Поскольку магнитолы - прямые потомки автомобильных радиоприемников, то и рассказ об их схемотехнике уместно начать с радиоприемного тракта. Для радиоприемной части автомагнитол характерно использование уже зарекомендовавших себя решений и некоторый консерватизм. Так, использование обычных конденсаторов переменной емкости (КПЕ) с воздушным диэлектриком в первых автомобильных приемниках приводило к модуляции сигнала из-за вибрации пластин, поэтому для настройки стали применять блок катушек переменной индуктивности - ферровариометр, который продолжали использовать и после того, как появились КПЕ с твердым диэлектриком, свободные от указанного недостатка. Ферровариометры применяли вплоть до широкого распространения специализированных микросхем синтезаторов частоты.

В качестве примера рассмотрим средневолновый тракт магнитолы RoadStar модели конца 80-х годов, выполненный полностью на дискретных элементах (рис.1). Хотя схема и выглядит теперь несколько архаичной, она построена по проверенным временем принципам традиционной схемотехники. Настройка производится ферровариометром. Входная цепь образована контуром L2C1 и дросселем L1, устраняющим помехи по зеркальному каналу. С катушки связи L3 сигнал поступает на первый каскад на транзисторе VT1 - резонансный УВЧ. Для упрощения сопряжения контуров и снижения опасности самовозбуждения на высокочастотном участке диапазона добротность контура L4C4 снижена резистором R3. Каскад на транзисторе VT2 - преобразователь частоты с совмещенным гетеродином. С контура ПЧ L5C7 через катушку связи L6 сигнал поступает на резонансный усилитель ПЧ, выполненный на транзисторе VT3. Нагрузка усилителя - полосовой фильтр L11C11C12L13C14. Сигнал с первого контура поступает на детектор АРУ, выполненный на кремниевом диоде VD1. Напряжение АРУ поступает на базы транзисторов УВЧ и УПЧ, уменьшая их усиление при сильных сигналах. Со второго контура сигнал поступает на детектор сигнала, выполненный на кремниевом диоде VD2. На диод через резисторы R13R14 подается небольшое напряжение, повышающее чу вствительность детектора.

Смотреть схему:

Большая часть магнитол имеет полностью раздельные тракты АМ и ЧМ, что вызвано стремлением упростить коммутацию и повысить качественные показатели. Выполняются они, как правило, на микросхемах, причем в моделях более высокого класса используются микросхем ы меньшей степени интеграции. Это объясняется тем, что при совмещении на одном кристалле нескольких функциональных узлов усиливается их взаимное влияние, что неизбежно приводит к ухудшению параметров. В особо качественных трактах используются каскады на дискретных транзисторах. Совмещение же трактов АМ и ЧМ в одной микросхеме (частичное либо полное) встречается только в простых моделях с аналоговой настройкой.

В качестве примера можно привести схему радиоприемного тракта магнитолы UNISEF выпуска 1995 г. (рис.2). По такой же или сходной схеме выполнен радиоприемный тракт практически всех дешевых автомагнитол азиатского производства с аналоговой настройкой. Тракты АМ, ЧМ и стереодекодер выполнены на одной микросхеме CXA1238 фирмы Sony, включенной по типовой схеме. Перестройка приемника производится счетверенным блоком конденсаторов переменной емкости. Коммутация диапазонов - внутренняя по выводу 15, единственный орган управления - переключатель SA1. Сигналы диапазона СВ выделяются входной цепью L1C2L5CP2.1 и поступают на вход тракта АМ (вывод19). Контур гетеродина L7C6CP2.2 подключен к микросхеме полностью. Широкополосная входная цепь диапазона УКВ образована контуром L2C3C1, далее сигнал после резонансного УВЧ (нагрузка - контур L3C5CP1.1) поступает на преобразователь частоты. Широкополосный УПЧ общий для обоих трактов, избирательность определяется пьезофильтрами ZF1 и ZF2. Резонатор ZF3 входит в состав ЧМ-детектора с ФАПЧ. Стереодекодер помимо основной функции выполняет функции линейного усилителя в тракте АМ. Подстроечным резистором RP1 устанавливают режим работы стереодекодера (частота поднесущей - 38 кГц, синхронизируемая пилот-тоном).. Конденсаторы C21 , C22 совместно с резисторами R10,R11 образуют цепи компенсации предискажений.

Смотреть схему:

ПЧ тракт автомагнитолы


Поскольку в современной аппаратуре тракт АМ стал дополнительным, а тракт ЧМ является основным, то его конструкции уделяется основное внимание. Структура этого тракта такова: резонансный УВЧ (возможна АРУ либо дискретное управление усилением), преобразователь частоты, пьезофильтр ПЧ, широкополосный УПЧ, частотный детектор, стереодекодер. Число настраиваемых контуров - от двух до четырех, в зависимости от требований, предъявляемых к избирательности приемника. УВЧ и преобразователь частоты выполнены, как правило, на одной микросхеме (например, TA7358AP или KA22495), реже - на дискретных элементах (в моделях высокого класса). УПЧ и стереодекодер также представляют собой отдельные микросхемы, хотя есть и комбинированные, объединяющие эти два узла.

В качестве примера рассмотрим тракт ПЧ ЧМ и стереодекодера автомагнитолы "Road Star" выпуска 1993 г. (рис.3). С выхода преобразователя частоты сигнал ПЧ частотой 10,7 мГц поступает на апериодический первый каскад УПЧ. Его задача - согласовать преобразователь с пьезокерамическим фильтром ZF1 и компенсировать потери в нем. Далее сигнал поступает на широкополосный УПЧ. Фазосдвигающий контур L1C3, настроенный на ПЧ, входит в состав частотного детектора. После детектора комплексный стереосигнал поступает на стереодекодер. Установка режима его работы производят резистором R7. Конденсаторы C11, C12 совместно с элементами коммутатора сигнала (на схеме не показаны) образуют цепи компенсации предыскажений.

Смотреть схему:

Структура входных каскадов тракта ЧМ - резонансный УВЧ и преобразователь частоты с отдельным гетеродином - также традиционна. В старых моделях УКВ-блок выполнен на дискретных биполярных транзисторах и представляет собой единую конструкцию с ферровариометром. В настоящее время широко применяют настройку контуров варикапами, причем исключительно в радиоприемных трактах с синтезаторами частоты (в петле ФАПЧ). В отечественных автомобильных приемниках часто применяют для настройки многооборотные резисторы. Настройка конденсаторами сейчас применяется только в дешевых моделях, выполненных с совмещенным трактом АМ-ЧМ на микросхемах. Поскольку при таком построении в составе тракта УКВ есть только один перестраиваемый контур на выходе УРЧ, избирательность по зеркальному каналу невысока.

В крупных городах, где много УКВ-станций, а их мощность ограничена, высокая чувствительность приемника при недостаточной селективности только ухудшает качество приема. Входные каскады на биполярных транзисторах в таких условиях создают значительные перекрестные искажения. Для получения высокой избирательности и чувствительности в высококачественных трактах УКВ использовали двухкаскадные УРЧ и дополнительный перестраиваемый полосовой фильтр. С этой же целью в последние годы в трактах УКВ среднего и высокого класса все чаще применяют полевые транзисторы. Благодаря их высокому входному сопротивлению сохраняется добротность контура и повышается уровень сигнала, а малая проходная емкость способствует высокому усилению, что позволяет обойтись всего одним каскадом УРЧ.

Смеситель преобразователя частоты как в интегральном, так и в дискретном исполнении выполняется исключительно на биполярном транзисторе по схеме с общим эмиттером. В этом отношении тракт ЧМ отечественных автомобильных радиоприемников, построенный с применением балансного смесителя на микросхеме К174ПС1, гораздо совершеннее. Сигнал РЧ и сигнал гетеродина в рассматриваемых смесителях подают в цепь базы, а сигнал ПЧ частотой 10,7мГц выделяется в коллекторной цепи одиночным контуром. Избирательность по соседнему каналу полностью определяется пьезокерамическим фильтром в тракте ПЧ.

Гетеродин тракта УКВ на дискретных элементах выполняют обычно по схеме емкостной трехточки. В преобразователях частоты интегрального исполнения используются гетеродины на двух транзисторах, контур гетеродина подключается к ним только двумя точками. В радиоприемных трактах с аналоговой настройкой обязательно используется неотключаемая автоматическая подстройка частоты гетеродина при помощи варикапа в контуре гетеродина, управление которым производится с выхода частотного детектора. В радиоприемных трактах с цифровой настройкой за стабильность частоты гетеродина отвечает синтезатор частоты, при этом в специальных элементах подстройки нет необходимости. Неотъемлемая часть практически всех современных блоков УКВ - буферный каскад для подачи сигнала гетеродина на синтезатор частоты или цифровую шкалу, которая все чаще применяется в аппаратах с аналоговой настройкой вместо традиционной шкалы. Для обеспечения стабильности частоты гетеродина связь буферного каскада с контуром гетеродина минимальна, иногда через емкость монтажа. Катушки УРЧ и гетеродина обычно бескаркасные, намотаны медным эмалированным проводом диаметром 0,6-1,0 мм с диаметром витка 4-6 мм. Сопряжение контуров выполняется подгибанием крайних витков, после настройки витки катушки фиксируют парафином или компаундом.

В качестве примера рассмотрим УКВ-блок автомагнитолы Yamaha YX-9500 выпуска 1996 г. (рис.4) В нем есть несколько интересных технических решений, характерных и для аппаратуры других производителей.

Смотреть схему:

Сигнал с антенны через конденсатор связи C1 поступает на входной контур L1C2C3VD1. Перестройка блока по частоте производится изменением управляющего напряжения на варикапах VD1-VD3. Резонансный УРЧ выполнен на двухзатворном полевом транзисторе VT1. Особенность построения каскада заключена в том, что входной сигнал подан на второй затвор, а первый затвор используется для регулировки усиления. Транзистор VT2 - ключ, изменяющий смещение на первом затворе VT1 (а, следовательно, и усиление) по команде от управляющего микропроцессора. Для получения оптимального согласования и устойчивой работы во всем диапазоне частот применено включение нагрузки - контура L3VD2 - через катушку связи L2.

На входе смесителя включен режекторный контур L4C8, настроенный на промежуточную частоту. Он уменьшает вероятность перегрузки смесителя сигналами с частотой, близкой к промежуточной. Усиленный входной сигнал и сигнал гетеродина подаются на базу транзисто ра смесителя VT3. Сигнал ПЧ частотой 10,7 мГц выделяется в коллекторной цепи и подается на УПЧ через катушку связи L6.

Гетеродин собран на транзисторе VT4 по традиционной схеме емкостной трехточки. Контур гетеродина L7VD3 для получения возможно более высокой добротности слабо связан как с транзистором гетеродина, так и с буферным каскадом на транзисторе VT5. Конструкция тракта ПЧ и стереодекодера аналогична уже рассмотренной - согласующий каскад на транзисторе, два пьезофильтра, УПЧ на микросхеме LA1140 и стереодекодер на микросхеме LA3375.

Контурные катушки намотаны медным эмалированным проводом диаметром 0,8 мм, диаметр витка 5 мм и имеют следующие данные: L1 - 6,5 витков, L2 - 2,5 витка, L3 - 6,5 витков, L7 - 5,5 витков. Катушки фильтров: L4 - стандартный дроссель индуктивностью 0,68 мкГн, L5,L6 - стандартный фильтр ПЧ 10,7мГц (конденсатор С* входит в конструкцию фильтра). Чувствительность тракта - 2,5 мкВ, избирательность по соседнему каналу - 45 дБ.

Рассмотренное построение радиоприемного тракта характерно, главным образом, для аппаратуры европейских производителей. В современных массовых моделях автомагнитол японского производства все шире применяются совмещенные радиоприемные тракты второго поколения, полностью выполненные на одном кристалле. Например, фирма Sanyo производит микросхему LA1883M, размещенную в корпусе с 64 выводами, работающую в комплекте с микропроцессором. Подобные тракты применяют в своих магнитолах фирмы Sony, Kenwood, Pioneer.

Рассказ о радиоприемных трактах АМ и ЧМ завершим рассмотрением синтезаторов частоты, без которых уже немыслим современный автомобильный радиоприемник или автомагнитола. Широкое распространение с средины 80-х годов синтезаторов частоты полностью изменило представление об автомобильном приемнике. Помимо высокой стабильности частоты настройки даже в отсутствие полезного сигнала, появились такие функции, как автоматическая настройка, сканирование фиксированных настроек, настройка на станции с наилучшим качеством сигнала, память настроек и др.

Попытки ввести дополнительные функции в управление радиоприемником предпринимались и ранее, но их технические решения распространения не получили. Более-менее удачно была реализована только автоматическая настройка в диапазоне УКВ. Зарядка конденсатора в интеграторе изменяла его выходное напряжение, подаваемое на варикапы для настройки приемника в диапазоне частот. Сканирование прекращалось по сигналу системы бесшумной настройки, которая контролировала уровень полезного сигнала в полосе пропускания ПЧ, и интегратор переводился в режим хранения. Удержание станции производила система АПЧ. Настройка сохранялась до выключения приемника или получения команды на дальнейшую перестройку. Попытки ввести аналоговую память настройки успеха не имели, как и попытки применения подобных систем в диапазонах АМ.

Синтезаторы частоты современных приемников выполнены по схеме с ФАПЧ (в англоязычной терминологии PLL - Phase Locked Loop). Принципы построения подобных систем известны: сигнал гетеродина после деления частоты сравнивается по частоте и фазе с опорным сигналом, частота которого равна шагу сетки частот в выбранном диапазоне. Полученный в результате сравнения сигнал ошибки изменяет частоту гетеродина таким образом, что она становится равна опорной частоте, умноженной на коэффициент деления. Быстродействие синтезаторов первого поколения было недостаточным, поэтому в диапазоне УКВ их использовали в комплекте с внешним делителем частоты. Набор функций был крайне ограничен.

Синтезаторы второго поколения уже выполнены полностью на одной микросхеме. Они включают в себя управляющий микропроцессор и ячейки памяти настроек. Обычно используется по 5-6 ячеек памяти в каждом из диапазонов АМ и от 10 до 30 и более в диапазоне УКВ. Ячейки в диапазоне УКВ для удобства пользования обычно разбивают на группы. Для индикации частоты настройки в синтезаторах первого поколения использовались светодиодные индикаторы, затем перешли к использованию жидкокристаллических экранов (LCD display) с задней подсветкой и катодолюминисцентных индикаторов (в дорогих моделях). Изменение сетки частот (европейский или американский стандарт) ранее производилось внешними перемычками или переключателями на плате магнитолы, в новых моделях эта операция проводится с клавиатуры чисто программным путем.

Помимо управления собственно частотой настройки приемника, микропроцессор синтезатора частоты выполняет и ряд сервисных функций. Алгоритм работы и наименование функций у разных производителей достаточно сильно отличаются. Обычный набор функций таков: переключение диапазонов (band), ручная настройка (manual tuning) с возможностью запоминания (memory), автоматическая настройка и запоминание всех доступных станций (auto tuning, auto memory store - AMS) или станций с максимальным уровнем сигнала (best stations memory, BSM), автоматическая настройка на следующую по частоте станцию (seek), сканирование ячеек памяти вперед (scan up) или назад (scan down) с прослушиванием в течение 5-10 секунд. Кроме того, автоматически запоминается последняя настройка на каждом из диапазонов (в приемниках с аналоговой настройкой это свойство было само собой разумеющимся).

В функции микропроцессора входит также сканирование клавиатуры, индикация диапазона, частоты настройки, номеров ячеек памяти, режимов работы приемника или магнитофона, набор которых может довольно сильно отличаться от модели к модели даже среди продукции одной фирмы. С распространением в звуковом тракте цифровых регуляторов (громкость, баланс, тембр) управление ими было возложено на микрокомпьютер синтезатора частоты. Лентопротяжные механизмы с логическим управлением и ряд внешних устройств также обслуж иваются этим микропроцессором, что дает основание причислить подобные управляющие системы к третьему поколению.

Появившиеся в последние годы системы передачи данных по радиоканалу (RDS) используют для вывода информации все тот же дисплей и микропроцессор. Предается дорожные сводки для водителей, прогноз погоды, финансовые новости и другая информация, которая может быть сохранена в памяти. Декодирование данных пока производится отдельным устройством, но можно предположить, что его функции тоже скоро перейдут к основному микропроцессору. К сожалению, в России эта система пока находится на первом этапе развития.

Алгоритм автоматической настройки для современных радиоприемных трактов примерно одинаков и отличается только деталями. Настройка, например, сначала производится в режиме местного приема (Local) при пониженной чувствительности приемного тракта, и лишь затем в режиме дальнего приема (DX). Некоторые современные приемники могут осуществлять поиск станций, транслирующих определенные программы (спорт, новости, музыка определенных жанров). К сожалению, отечественные радиостанции пока не передают опознавательные сигналы, да и музыкальный винегрет в эфире не способствует использованию этой функции. Процессор перестраивает приемник по диапазону до тех пор, пока не получит от него стоп-сигнал. Он вырабатывается по совпадению двух условий - захвата частоты и достижения заданного уровня сигнала ПЧ. В диапазоне УКВ для этого обычно используют сигнал системы бесшумной настройки, имеющийся у большинства микросхем. Далее, в зависимости от выбранного алгоритма, анализируются другие условия. Например, в диапазоне УКВ помимо уровня сигнала, можно контролировать наличие и уровень пилот-тона. Тогда при слабом сигнале стереодекодер принудительно переводится в монорежим. Если станция удовлетворяет поставленным условиям, ее частота заносится в память процессора.

В качестве примера рассмотрим синтезатор частоты и управляющий микрокомпьютер UPD1719G-014 магнитолы Yamaha YX-9500 выпуска 1996 г. (рис.5). Эта микросхема сейчас уже несколько устарела, но на ее примере легко разобрать построение простого синтезатора частоты и его взаимодействие с радиоприемным трактом.

Смотреть схему:

Тактовая частота микропроцессора 4,5 мГц стабилизирована кварцевым резонатором. Большая часть входов и выходов микросхемы занята обслуживанием жидкокристаллического дисплея и клавиатуры, 16 кнопок которой объединены в неполную матрицу 6х4. При переходе в режим проигрывания кассет питающие и управляющие напряжения с радиоприемного тракта снимаются, сканирование клавиатуры прекращается и осуществляется только индикация направления движения ленты.

В зависимости от выбранного с клавиатуры диапазона настройки набор сигналов на выводах 12 и 13 через ключи на биполярных транзисторах (на схеме не показаны) подает питание на соответствующие каскады приемника. Сигнал гетеродина тракта АМ поступает на выв од 5, тракта ЧМ - на вывод 6. Широтно-модулированный сигнал управления частотой гетеродинов с вывода 3 подается на интегратор, выполненный на транзисторах VT4,VT5. Напряжение настройки для варикапов снимается с конденсатора C1. Данный микрокомпьютер в пр оцессе настройки не производит автоматическое переключение чувствительности приемного тракта и стереорежима, режимы Local/DX и моно-стерео (только для УКВ) переключают вручную. Соответствующие сигналы формируется на выводах 10 и 18. В процессе поиска станций или переключения фиксированных настроек микрокомпьютер выдает на выводе 14 сигнал выключения звукового тракта (mute), который управляет электронными ключами на входе УМЗЧ (на схеме не показаны). По выводу 63 высоким уровнем действуют стоп-сигналы для тракта ЧМ (от системы бесшумной настройки) и тракта АМ. Дополнительно от тракта АМ принимается промежуточная частота (вывод 16). По выводу 64 поступает сигнал от детектора пилот-тона стереодекодера для индикации стереоприема.

Для питания микропроцессора используется несколько источников. Во первых, это стабилизатор напряжения 3,6 вольта на стабилитроне VD20, от которого осуществляется питание собственно микропроцессора в рабочем режиме. Для питания ячеек памяти использован источник стабилизированного напряжения 5 вольт, выполненный на основе микромощного стабилизатора напряжения 78L05. Питание на него постоянно подано от аккумулятора автомобиля через диод VD18. При снятии основного аккумулятора можно подключить гальваническу ю батарею напряжением 9-15 вольт через цепь VD19R13. Наконец, на случай полного отключения источников питания (магнитола съемная) предусмотрен ионистор С8 емкостью 0,22 Ф. Запасенной им энергии хватает для питания ячеек памяти в течение 4-5 дней.

Магнитофонная секция

В процессе эволюции автомагнитол и проигрывателей кассет наибольшие изменения претерпел лентопротяжный механизм (ЛПМ). Как уже упоминалось в первой части статьи, существует два варианта установки кассеты - "лентой вперед" и "лентой вбок". Первый из них оказался не самым удачным по соображениям компоновки передней панели и применялся недолго только в ЛПМ с перемоткой ленты в обе стороны. Их доля в общем выпуске была невелика. В большинстве старых моделей применялась загрузка кассеты "лентой вбок" и рассчитывалась лишь на воспроизведение и перемотку вперед. Появившиеся на рубеже 80-х годов магнитолы с автореверсом строились уже на основе ЛПМ с загрузкой кассеты "лентой вбок".

В первых моделях автомагнитол и проигрывателей кассет приемный контейнер был неподвижен, а узлы транспортирования ленты при загрузке кассеты опускались на него сверху ("Электрон-501") или поднимались снизу (АМ-302, "Звезда", "Эола&quo t). Преимущества подобных систем - стабильное относительно кассеты положение головок и удобство при чистке их рабочей поверхности с открытой шторкой кассетоприемника. Однако, в зависимости от выбранной схемы загрузки, установка или извлечение кассеты требовали приложения значительных усилий для взвода пружин и преодоления веса ЛПМ. Поэтому в настоящее время применяется, главным образом, загрузка кассеты в неподвижный ЛПМ при помощи подвижного контейнера - кассетоприемника.

В механизмах с единственным приемным узлом применяются качающиеся контейнеры. Кассета в этом случае поворачивается в приемном окне, опускаясь на тонвал и приемный узел. Часть кассеты при этом выступает из окна кассетоприемника. В механизмах с автореверсом необходима полная установка кассеты, поэтому там применяется лифтовый механизм загрузки. При установке кассеты она сначала движется параллельно плоскости ЛПМ, а затем опускается. Такой механизм может быть как с ручным приводом (в недорогих моделях), так и с электроприводом загрузки. Последний получает в настоящее время все большее распространение, поскольку полностью исключает возможность неправильной установки кассеты. Процесс загрузки контролирует микропроцессор: если установка не завершилась в отведенное время или возрос ток, потребляемый двигателем загрузки, ЛПМ возвращается в исходное состояние.

ЛПМ большинства автомагнитол построены по одномоторной кинематической схеме с косвенным приводом ведущего вала резиновым пассиком квадратного или плоского сечения. Известны случаи применения в магнитолах высокого класса двух- и трехмоторных ЛПМ, в том числе и с прямым приводом. Из всего многообразия ЛПМ автомагнитол время широко распространены в основном две группы - простейшие, обеспечивающие только рабочий ход и перемотку ленты вперед и механизмы с автореверсом, допускающие перемотку ленты в обе стороны. Исключение из этого правила составляют некоторые отечественные модели автомагнитол и модели самого высокого класса.

В простейших ЛПМ помимо узла ведущего вала с прижимным роликом имеется только приемный узел, в котором необходимое усилие подмотки обеспечивает фрикционная муфта. Вращение на приемный узел передается от маховика пассиком квадратного сечения либо зубчатой передачей. Для перемотки вперед прижимной ролик отводится от тонвала. Скорость перемотки невысока, полная перемотка кассеты С-90 занимает обычно 4-6 минут.

Механическое управление таким ЛПМ производится одной кнопкой. Обычно она расположена сбоку от окна кассетоприемника. При установке кассеты ЛПМ включается режим воспроизведения, при неполном нажатии кнопки фиксируется режим перемотки (выключается повторным нажатием). Выброс кассеты и перевод ЛПМ в режим "стоп" производится при полном нажатии кнопки.

Из-за отсутствия подающего узла и тормоза при переключении режимов возможно образование петель и ступенек в рулоне ленты. Поскольку стабильность натяжения ленты осуществляется исключительно механизмом кассеты, при использовании кассет невысокого качества коэффициент детонации может возрасти до недопустимых значений. Типичное значение коэффициента детонации для таких ЛПМ около 0,2%. Каретка с головкой воспроизведения может быть поворотной или скользящей, конструкция ее обеспечивает стабильное положение ГВ относительно ленты. С этой же целью используется направляющая, которая вводится в малое окно кассеты (рядом с ГВ). Она ограничивает перемещение ленты по высоте и в какой-то мере стабилизирует ее натяжение.

Большинство ЛПМ этого типа оснащены автостопом, как правило, при его срабатывании включается радиоприемный тракт. В простейшем случае датчиком автостопа служит подпружиненный рычаг, контактирующий с лентой. При окончании ленты в кассете ее натяжение увеличивается, рычаг перемещается и размыкает цепь питания двигателя. Такая система работает только в режиме рабочего хода. В более современных ЛПМ используют механический датчик вращения приемного узла, который отключает двигатель не только при окончании ленты в кассете, но и при остановке ленты по любым причинам во время рабочего хода или перемотки. Прижимной ролик в момент срабатывания автостопа не отводится от тонвала, что может вызвать деформацию ролика и повышение коэффициента детонации. Об этом необходимо помнить и не оставлять кассету в выключенной магнитоле.

Простота таких ЛПМ - залог их высочайшей надежности. Они в состоянии прослужить более 10 лет.

Благодаря тому, что часть кассеты остается снаружи, извлечь застрявшую ленту удается без разборки магнитолы и ЛПМ, чего нельзя сказать о системах с лифтовой загрузкой. Отсутствие перемотки назад для тех, кто слушает кассету от начала до конца, не является недостатком, поэтому аппараты с таким ЛПМ по-прежнему пользуются спросом. Однако комплектуются они, как правило, дешевыми ГВ с относительно большим зазором, поэтому полоса воспроизводимых частот обычно невелика - 100...8000 Гц. Чувствительность таких головок относительно низкая, следовательно, и уровень шума в канале воспроизведения может быть заметным (при выключенном двигателе). Замена воспроизводящей головки более совершенной значительно улучшит качество воспроизведения.

ЛПМ с автореверсом выполняются практически по двум-трем кинематическим схемам и различаются незначительно. В таких механизмах имеется два ведущих вала, вращающихся в разные стороны, и два прижимных ролика, поочередно подводимых к ленте механизмом реверса . В большинстве ЛПМ вращение от двигателя передается маховикам длинным пассиком, обратная ветвь которого проходит через обводной ролик. Маховики снабжены зубчатым венцом, перемотка включаются введением паразитных шестерен между подкассетными узлами и маховиками ведущих валов. Механизм реверса приводится в движение от основного двигателя коротким пассиком. При остановке одного из подкассетных узлов кулисный механизм перемещает прижимные ролики, что приводит к изменению направления движения ленты.

В недорогих моделях применяется механическое управление ЛПМ. Обычно с левой стороны окна кассетоприемника находится кнопка выброса кассеты, а с правой - кнопки включения перемотки, одновременное нажатие которых изменяет направление движения ленты. Включение ЛПМ в режим воспроизведения происходит при установке кассеты, и блок ГВ на каретке вводится в кассету пружиной. В более дорогих ЛПМ управление осуществляется маломощными электромагнитами и кулачковым механизмом, приводимым во вращение от маховика ведущего вала. Такие ЛПМ допускают оставлять кассету в магнитофоне, поскольку в режиме "стоп" прижимные ролики отведены от ведущих валов.

До начала 90х годов в ЛПМ с автореверсом использовали исключительно неподвижный четырехканальный блок головок, коммутация осуществлялась либо малогабаритным механическим переключателем (на ЛПМ), либо электронным коммутатором в составе усилителя воспроизведения (УВ). Тогда технологический разброс параметров головок в блоке (взаимный перекос и смещение зазоров) приводили к тому, что головку удавалось отъюстировать только для воспроизведения в прямом направлении, а полоса частот в режиме реверса была значительно уже. Для головок среднего качества типичные значения полосы воспроизводимых частот - 50...12000 Гц в прямом направлении и 100...8000 Гц в режиме реверса. Зачастую полоса частот в режиме реверса не нормировалась вовсе. Теперь усовершенствованная технология производства ГВ позволяет получать четырехканальные блоки головок с близкими по величине параметрами. Поэтому в современных магнитолах воспроизведение в обе стороны одинакового качества: полоса частот составляет 14 кГц в массовых моделях, а в дорогих моделях она достигает 16-18 кГц.

В начале 90-х широкое распространение получили ЛПМ с двухканальными ГВ, перемещаемыми механизмом реверса вверх при воспроизведении в обратном направлении. Узел блока головок позволяет регулировать их положение по высоте и азимуту раздельно для каждого направления движения ленты. Однако зазоры и люфты в этом механизме приводят к нестабильности положения ГВ при эксплуатации, поэтому такие ЛПМ в настоящее время используют только в недорогих моделях.

Значительная часть узлов современных ЛПМ изготавливается из пластика, поэтому существует опасность их коробления при установке магнитол в отечественных автомобилях вблизи печки. В дешевых ЛПМ пластмассовым может быть даже маховик ведущего вала, а для увеличения момента инерции на него напрессована штампованная стальная шайба. Шасси, кассетоприемник и каретка обычно отштампованы из тонкой листовой стали.

Дополнительные функции, обеспечиваемые магнитофоном, зависят от его класса. Так, в простых и недорогих аппаратах при перемотке блокировка усилителя отсутствует и поэтому возможно проникание помех и шумов. В магнитолах более высокого уровня такая блокировка обязательна, в некоторых из них также встроена система поиска первой паузы в воспроизводимой фонограмме. В части моделей с электронно-логическим управлением возможно программирование порядка воспроизведения.

В современных автомагнитолах УВ выполняют исключительно на специализированных микросхемах, включенных обычно по типовой схеме. Чаще всего в простых аппаратах используются микросхемы BA328, BA329, BA3302 (Rohm), KA1222, KA2221, KA21222 (Samsung), LA3160, LA3161,(Sanyo), TA7375P (Toshiba). Эти микросхемы примерно одинаковы по своим характеристикам и схемам включения. Уровень сигнала на их выходе составляет обычно 30...50 мВ. В современных отечественных аппаратах обычно применяют микросхему К157УЛ1, характеристики которой при пониженном до 5-6 В напряжении питания и достаточно высоком (150-200 мВ) выходном напряжении заметно ухудшаются.



В качестве примера рассмотрим усилитель воспроизведения на микросхеме LA3161. (рис.6) Схема включения практически не отличается от типовой. Переключатель SA1 выбирает соответствующие головки блока BG1 в зависимости от направления движения ленты. В моделях с "плавающим" блоком ГВ такой переключатель отсутствует. Высокочастотная коррекция производится конденсатором C1 (C2), образующим резонансный контур с индуктивностью головки. Стандартная АЧХ воспроизведения формируется цепью частотно-зависимой ООС C5R1C7R2R3 (C6R7C9R5R6). Напряжение питания подается на УВ при включении ЛПМ, постоянная составляющая выходного напряжения используется для управления коммутатором сигнала. Такая схема с незначительными вариациями используется в магнитолах Pioneer (K EH2430, KE2800), Yamaha (YX9500, YM95000), и им подобных.



Более совершенный тракт с микросхемой BA3413 показан на рис.7. В микросхему встроены электронный коммутатор, переключающий головки блока ГВ и два электронных ключа, которые изменяют постоянные времени воспроизведения для лент с различным рабочим слоем. Особенность схемы - наличие "виртуальной земли" (вывод 4, конденсатор C5) и отсутствие входных разделительных конденсаторов. Назначение остальных деталей аналогично ранее рассмотренным. Такой УВ применялся, в частности, в некоторых моделях автомагнитол фирмы Sony. Переключение коррекции АЧХ для различных типов ленты производится либо вручную с передней панели магнитолы, либо автоматически - от датчика на шасси ЛПМ, реагирующего на окно в задней стенке кассеты.

Во многих автомагнитолах ранее использовался динамический шумоподавитель DNR (Dynamic Noice Reduction) на основе специализированной микросхемы LM 1894. Принцип его работы - динамическая фильтрация сигналов управляемым ФНЧ, частота среза которого изменяется в пределах 1,5...25 кГц. Для управления фильтром сигналы стереоканалов суммируются в полосе частот выше 6 кГц. При малом уровне высокочастотных составляющих полоса его частот ограничена и шум мало заметен. С увеличением уровня высокочастотных сигналов полоса пропускания расширяется, и шум хорошо маскируется.



В автомагнитолах обычно применяется упрощенная схема включения микросхем (рис.8). Конденсаторы C5, C6 входят в состав перестраиваемых ФНЧ, переменный резистор R2 служит для подстройки порога срабатывания. Если в схеме элементы R2 и C9 отсутствуют, конденсатор C10 включается между выводами 5 и 6. В некоторых моделях такой шумоподавитель использовали в общем тракте усиления сигнала, в этом случае вместо конденсатора C8 устанавливался режекторный фильтр пилот-тона на частоту 19 кГц, предусмотренный типовой схемой включения. Без этого фильтра проникание пилот-тона в управляющую цепь шумоподавителя блокирует его работу.

В современных автомагнитолах все чаще применяют системы шумопонижения Dolby-B (в массовых моделях) и Dolby-C. Экспандеры выполнены либо на отдельных специализированных микросхемах, либо входят в состав комбинированных микросхем УВ. Номенклатура их достаточно разнообразна, примером может служить микросхема TEA0675 (Philips). Она включает в себя коммутатор головок, усилитель воспроизведения с переключаемой коррекцией, детектор паузы для системы поиска (программирования), ключи приглушения звука и шумоподавитель Dolby-B. Аналогичные микросхемы выпускают и другие производители.

Продолжение следует...