Danas je nabavljen komunikacijski prijemnik IC-PCR 1000, proizvod japanske tvrtke ICOM iz 1998. godine.
Tvrtku Icom osnovao je Tokuzo Inoue, zaljubljenik u radio tehniku, koji je već nakon srednje škole otvorio malu trgovinu elektroničkom opremom u kući svojih roditelja. Ubrzo se udružuje sa proizvođačem medicinske opreme na razviju RF komponenti medicinske opreme, te 1954. godine otvara vlastitu malu radionicu pod nazivom “Inoue Electric Seisakusho”. Počinje se zanimati za proizvodnju radioamaterske opreme, no kako je ovo područje proizvodnje bilo već relativno dobro pokriveno trebalo je dizajnirati nove moderne i napredne uređaje kojima bi se probio na tržište. Prvi proizvod radione Inoue Electric Seisakusho bio je AM primopredajnik za opseg 50 MHz pod nazivom FDAM-1 (1964. godina) koji je bio poseban po tome što je bio potpuno tranzistorski (bez elektronskih cijevi). Tako su i svi idući modeli radio uređaja bili što je moguće više orijentirani na upotrebu tranzistora, a elektronske cijevi bi se eventualno zadržale samo za izlazne VF stupnjeve predajnika (IC-700 iz 1967. godine). Slijedeći korak u razvoju primopredajnika bila je upotreba naprednijih rješenja od tada uobičajenih kristalom kontroliranih kanala. Tako su nastali primopredajnici koji umjesto kristala koriste visoko stabilne VFO oscilatore (FDAM-3 iz 1968. i IC-71 iz 1969. godine), zatim je dizajniran i primopredajnik sa analognom PLL kontrolom frekvencije (IC-200 iz 1972. godine) te u konačnici i primopredajnik sa digitalnim PLL-om (IC-211 iz 1976. i IC-710 iz 1977. godine). IC-710 je u to vrijeme bio najmanji VF radio na svijetu i čitav izrađen u tranzistorskoj tehnici. Na nekim modelima su u prijemnom dijelu ugrađivani spiralni rezonatori kako bi se smanjila intermodulacijska izobličenja (IC-20 iz 1970. godine). Trgovačko ime ICOM uvedeno je 1971. godine. Od kraja 1970-tih godina tvrtka Icom počinje se širiti po cijelom svijetu. I dalje lansira nove modele primopredajnika u koje su ugrađene najnovije tehnologije tako da već od 1978. godine ima modele sa ugrađenim mikrokontrolerima i procesorima. Godine 1980. tvrtka ICOM predstavila je prvi primopredajnik koji je pokrivao čitav KV opseg 1,8-30 MHz (IC-720), a 1980. godine lansirala je vrlo uspješan ručni primopredajnik sa PLL kontrolom frekvencije preko sklopki u obliku okretnih kotačića (IC-2A). Logo tvrtke ICOM kakav se koristi i danas uveden je 1987. godine. Tvrtka ICOM od osnutka do danas stalno nudi nove modele radio uređaja za sve komercijalne potrebe u koje su ugrađene najnovije tehnologije, od kojih su mnoge razvijene u samoj tvrtki.
Naziv “komunikacijski prijemnik” “širokopojasni prijemnik” ili “radio-skener” odnosi se na prijemnike dizajnirane da pokrivaju što širi frekvencijski opseg i što više različitih modulacija. Takvi prijemnici redovno imaju ugrađene funkcije ručnog i/ili automatskog skeniranja i memoriranja frekvencija. Često su opremljeni konektorima za priključivanje audio snimača, računala, spektralnih analizatora, vanjskih demodulatora i sličnih uređaja za indikaciju, praćenje, snimanje i registraciju prometa na širokom radio-frekvencijskom opsegu.
Komunikacijski prijemnik IC-PCR 1000 dizajniran je za kontrolu isključivo preko IBM PC kompatibilnog računala te na kućištu nema drugih izvoda osim mrežne sklopke s LED indikacijom, konektora za napajanje, konektora za antenu, konektora za serijski port računala i konektora za vanjski zvučnik ili modem (paket-radio). Za rad mu je dovoljno PC računalo sa procesorom reda Pentium 100 ili Intel 486DX4, te sa 16MB RAM memorije i 10MB diskovnog prostora. Ovdje je bitno reći da IC-PCR 1000 nije SDR tip prijemnika, već se radi o potpuno analognom trostrukom superheterodinu (ako izuzmemo minimalnu upotrebu DDS-a) gdje računalo služi samo za kontrolu prijemnika te kao displej i kao memorijski prostor za pohranjivanje parametara i kanala te nema nikakvu ulogu u digitalnoj obradi signala. Stoga su tijekom razdoblja popularnosti za ovaj prijemnik bili razvijeni i mali hardverski kontrolni uređaji bazirani na mikrokontrolerima koji su imali osnovne kontrole za upravljanje i displej za prikaz osnovnih parametara tako da se prijemnik mogao koristiti i bez računala.
Prijemnik IC-PCR 1000 pokriva frekvencijski opseg u rasponu od 0,01-1300 MHz sa najmanjom rezolucijom od 1 Hz. Omogućuje demodulaciju standardnih FM (FM-W i FM-N) i AM (AM, SSB) signala. Broj memorija ograničen je samo veličinom tvrdog diska računala. Kao i svaki radio-skener omogućuje programska skeniranja frekvencijskih opsega i memoriranih kanala sa podesivom brzinom skeniranja i vremenom zadrške prilikom nailaska na aktivni kanal/frekvenciju. Uz standardnu digitalnu kontrolu jačine zvuka i squlech nivoa opremljen je NB filtrom za uklanjanje impulsnih AM smetnji, VSC kontrolom za prepoznavanje glasovnih modulacija, CTCSS dekoderom, S-metrom i Center-indikacijom te kontrolama za izbor i podešavanje MF filtara. IC-PCR 1000 je opremljen i malim spektralnim analizatorom (band scope) sa maksimalnom širinom skeniranja od ±200 kHz. Moguće je izabrati jednu od tri softverske maske za prikaz kontrola i indikacija.
Do sada smo opisali već tri komunikacijska prijemnika, a Icom IC-PCR 1000 je najmlađi od njih te su u njega očekivano implementirane i neke novije tehnologije. Većina sklopova temelji se na specijaliziranim integriranim krugovima koji su kao i većina drugih komponenti u najmanjim SMD dimenzijama (SOIC, SSOP) tako da je čitav prijemnik stao u kućište dimenzija cca 130x30x200 mm.
Nakon što smo nacrtali osnovnu blok shemu prijemnika vidimo da se najveća razlika u odnosu na druga tri komunikacijska prijemnika očituje u načinu na koji se dobivaju precizne i stabilne frekvencije lokalnih oscilatora za prvi i drugi stupanj miješanja. Kod starijih uređaja te frekvencije bi se obično dobivale preko višestrukih umnoživača frekvencije referentnog oscilatora koji se ujedno koristi i za PLL, a ponegdje bi se dodavali i drugi kristalni oscilatori. Kod Icom IC-PCR 1000 koristi se i jedna novija metoda, a to je upotreba direktne digitalne sinteze (DDS).
Frekvencijska sinteza preko fazno zatvorene petlje (PLL) već je nekoliko desetljeća vrlo raširen način stabiliziranja VCO-a na određenu frekvenciju i zasigurno će to ostati i dalje. Princip rada klasičnog (analognog, neizravnog) PLL-a detaljno smo opisali u nekoliko naših objava. Znamo da fazni detektor uspoređuje fazu povratnog uzorka signala iz VCO-a sa fazom signala iz stabilnog kristalnog referentnog oscilatora te u slučaju njihove razlike generira napon za korekciju frekvencije VCO-a. Naravno, da bi dolazne faze (frekvencije) oba ova signala bile jednake isti se na fazni detektor dovode preko odgovarajućih fiksnih te promjenjivih ili programabilnih djelitelja frekvencije. Na koju najmanju frekvenciju će se podijeliti dolazne frekvencije za usporedbu u faznom detektoru, ta frekvencija onda predstavlja i najmanju rezoluciju (korak) u kojem PLL petlja može vršiti stabilizaciju frekvencije. Elementi koji čine PLL petlju ograničeni su širinom pojasa i vlastitim šumom tako da se ta frekvencija ne može pretjerano smanjivati jer će PLL krug postati nestabilan. Obično su te frekvencije 5 kHz i više tako da se PLL petljom ne može dobiti stabilizacija izlazne frekvencije VCO-a veća od te vrijednosti.
U komunikacijskim prijemnicima AOR AR-3000A i Albrecht AE 300 vidjeli smo da se stabilizacija frekvencije u većoj rezoluciji dobiva finim podešavanjem frekvencije 3. lokalnog oscilatora. Kod AOR AR-3000A, gdje je rezolucija PLL petlje 10 kHz, finija rezolucija od 50 Hz dobiva se promjenom frekvencije 3. lokalnog oscilatora u 200 koraka (10kHz:200=50Hz) pomoću posebnog naponski kontroliranog kristalnog oscilatora. Kod Albrechta AE 300, gdje je rezolucija PLL petlje 5 kHz, finija rezolucija od 1 kHz dobiva se preklapanjem pet zasebnih kristala za 3. lokalni oscilator sa međusobnim razmacima od 1 kHz. Kod našeg Icoma PCR-1000, gdje je rezolucija PLL petlje 50 kHz, rezolucija od 1 Hz dobiva se preko posebne kombinacije PLL i DDS sinteze (DDS- Direct Digital Synthesis).
DDS frekvencijski sintetizatori, odnosno direktna digitalna sinteza počela se razvijati još krajem 1970-tih godina, no širu primjenu doživjela je u posljednjih 20-tak godina napretkom elektroničkih sklopova za digitalnu obradu podataka. Tako sve češće nalazimo podatke kako je neki radio uređaj, generator valnih oblika ili sličan frekvencijski sklop upravljan DDS-om. DDS u osnovi samostalno stvara digitalni zapis nekog valnog oblika (najčešće sinusnog ali može biti i bilo koji drugi) koji se zatim brzim D/A pretvornikom pretvara u analogni signal. Sastoji se od četiri osnovne komponente:
- fazni akumulator ili numerički upravljani oscilator (NCO) s frekvencijskim i faznim modulatorom
- fazno-amplitudna tablica (mapa, predložak, algoritam, look-up, LUT) upisan u ROM memoriju
- brzi digitalno analogni pretvarač
- izlazni filtar za filtriranje neželjenih frekvencija i harmonika te završno oblikovanje izlaznog analognog signala
Princip direktne digitalne sinteze (DDS).
Valni oblik određene frekvencije u digitalnom obliku nastaje u faznom akumulatoru akumulacijom fazne razlike na frekvenciji takta. Stoga frekvencija takta mora biti viša od željene izlazne frekvencije i to najmanje dvostruko. Ovo je jedno od bitnih ograničenja DDS-a koji kao takav nije pogodan za generiranje vrlo visokih frekvencija. Iz faznog akumulatora dakle dobivamo digitalnu informaciju o fazi željenog signala, a gustoća (broj točaka) uzorkovanja faze određen je brojem bita akumulatora. Uz tipičnu dužinu faznog akumulatora od 32 bita (4 294 967 296 točaka) te uz frekvenciju takta reda nekoliko desetaka MHz, mogu se bez problema digitalno generirati frekvencije sa rezolucijom reda 0,001 Hz i višom, a upravo ta vrlo visoka rezolucija je glavna prednost DDS-a (moderni DDS čipovi dostižu rezolucije od milijuntog dijela Hz). Različite izlazne frekvencije se postižu promjenom vrijednosti faznog inkrementa na faznom akumulatoru. Detaljniji rad faznog akumulatora može se pojasniti uz pomoć tzv. fazne kružnice (engl. Phase wheel), no mi ćemo se ovdje zadržati samo na osnovnom principu rada DDS-a.
Digitalna informacija o fazi iz faznog akumulatora je linearna i ne može se izravno upotrijebiti za generiranje nekog kontinuiranog periodičnog valnog oblika. Stoga se kao međusklop između faznog akumulatora i digitalno-analognog pretvarača koristi tzv. fazno-amplitudna tablica ili tablica uzoraka za određeni valni oblik. Možemo si predočiti da u faznom akumulatoru dobivamo digitalnu informaciju o fazi signala, a u fazno-amplitudnoj tablici se tim fazama pridružuje informacija o amplitudi. Tako se na osnovu stanja faznog akumulatora adresiraju uzorci u tablici i njihova se vrijednost digitalno-analognom pretvorbom oblikuje u kompletnu domenu analognog signala.
Loša karakteristika DDS-a je izražena pojava neželjenih (lažnih) frekvencija koje nastaju tijekom digitalne sinteze u faznom akumulatoru i kao posljedica nesavršenosti D/A konvertera. Sama spektralna čistoća izlaznog signala pak ovisi o samoj kvaliteti svih sklopova DDS-a (fazni šum, stabilnost i odabrani takt oscilatora, broj bita fazno-amplitudne tablice, karakteristika D/A pretvarača i izlaznog filtra, napajanje i drugi faktori). Postoje razni načini da se umanje ove neželjene pojave, no to sve usložnjava kompletni sklop. Već smo spomenuli da je druga loša strana DDS-a ograničena visina frekvencije koja se može izravno sintetizirati. Doduše, današnji moderni DDS sintetizatori mogu izravno generirati signale i do 1 GHz no PLL petljom se mogu bez problema kontrolirati frekvencije do 10 GHz. Najbolji rezultati se postižu kombinacijom DSS i PLL sinteze čime se mogu kontrolirati frekvencije do 40 GHz uz zadržavanje dobrih svojstava PLL metode (visoka frekvencija) i DSS metode (visoka rezolucija). Još jedna dobra karakteristika DDS-a je njegova sposobnost vrlo brze promjene generirane frekvencije i ta je brzina praktično ograničena samo brzinom sučelja za digitalno upravljanje. Zbog ove sposobnosti DSS je našao primjenu kod radio-sistema sa frekvencijskim skakanjem (frequency hopping) kao zaštitnog mehanizma od prisluškivanja, jednako tako preprogramirani registri mogu se iskoristiti za različite modulacije sa frekvencijskim ili faznim pomacima.
Kad DSS radi u kombinaciji sa PLL-om onda je njegova uloga povećanje rezolucije PLL-a, odnosno fragmentiranje frekvencijske rezolucije PLL-a na manje podjele prije dovođenja signala na detektor faze. Stoga postoje i dva osnovna načina kako da se to postigne: postavljanjem DDS-a u liniju referentne frekvencije PLL-a ili postavljanjem DDS-a u liniju programskog djelitelja odnosno u povratnu petlju sa VCO-a. Prema blok shemi prijemnika Icom PCR-1000 vidimo da je DDS ubačen u povratnu PLL petlju preko koje se uzima uzorak frekvencije VCO-a za usporedbu u faznom detektoru. Time se uzorak frekvencije sa VCO-a, koji bi inače bio rezolucije 50 kHz, preko DDS-a dijeli (frakcionira) na finije rezolucije od 1 Hz, te se takav signal zatim dalje uspoređuje u faznom detektoru. DDS generira digitalni signal koristeći dolaznu frekvenciju iz VCO-a (nakon dijeljenja) kao takt frekvenciju. U faznom detektoru se zatim uspoređuje frekvencija dobivena iz DDS-a sa frekvencijom dobivenom iz referentnog oscilatora, naravno također nakon adekvatnog dijeljenja. Za DDS/PLL sintezu koristi se specijalni Icomov integrirani krug oznake SC-1246 (L7B1106) za koji nemamo tehničke podatke. Integrirani krug ima čak 100 pinova i vjerojatno sadrži sve DDS i PLL komponente sa programabilnim djeliteljima koje kontrolira mikroprocesor. Osim generiranja frekvencije za 2. lokalni oscilator preko ovog čipa se i selektiraju i kontroliraju VCO-i, te izlazni djelitelj i filtarski krugovi za 1. lokalni oscilator.
Slično tome, za dobivanje frekvencije BFO-a i sweep opsega frekvencija za rad spektralnog analizatora koristi se čista direktna digitalna sinteza sa također specijalnim Icom DDS integriranim krugom oznake SC-1287 (M65343FP). Ovdje se frekvencija takta od 10,25 MHz utrostručuje kako bi DDS mogao generirati stabilne frekvencije do 11,35 MHz.
Možemo zaključiti kako i PLL i DSS imaju svoje prednosti i mane tako da jedan način sinteze sasvim sigurno neće istisnuti upotrebu drugog načina. U nekim sklopovima će biti povoljnija upotreba PLL-a, negdje je biti prihvatljivije rješenje sa DSS-om, a negdje (kao i kod IC-PCR 1000) koristiti će se kombinacija i iskoristiti prednosti oba načina sinteze.
Icom PCR-1000 dakle ima tri PLL/DDS-om kontrolirana VCO-a koji rade kao lokalni oscilatori te osiguravaju stabilne frekvencije za 1. i 2. mješač prijemnika, SSB demodulatorski mješač (BFO) i mješač za spektralni analizator. Ostatak prijemnika ne razlikuje se puno od bilo kojeg drugog širokopojasnog heterodinskog prijemnika s tom razlikom što se ovdje praktično svim sklopovima prijemnika digitalno upravlja pomoću mikroprocesora (CPU), naravno preko velikog broja pin-dioda, elektroničkih sklopki i posmičnih registara. Na našoj blok shemi plavim iscrtkanim pravokutnicima uokvirili smo komponente koje CPU preklapa ovisno o odabranom modu rada prijemnika, no isti također upravlja i drugim pojedinačnim sklopovima prijemnika (NF pojačalo, squelch, digitalni potenciometar, AGC, atenuator i slično).
Naš primjerak prijemnika Icom PCR-1000 nabavljen je neispravan, odnosno bilo je neuspješnih pokušaja popravka od strane prijašnjeg vlasnika. Prijemnik, nakon što se sve uredno spoji i pokrene, ne daje nikakav zvuk ili ponekad daje na svim frekvencijama jednolik šum koji nakon nekoliko minuta nestane, te ponovno nema nikakvog zvuka. U tih nekoliko minuta dok još traje šum utvrdio sam da kontrola za glasnoću funkcionira, squelch također radi, te dolazi do karakteristične promjene šuma prilikom promjene tipa demodulacije, tako da demodulatori i kompletni NF dio prijemnika vjerojatno radi. Također sve ukazuje da serijska komunikacija softvera sa PCR1000 preko računala radi ispravno.
Icom PCR-1000 je svojedobno bio na lošem glasu zbog nezaštićene EEPROM memorije podložne oštećenju upisanih podataka, nakon čega bi prijemnik bio neupotrebljiv. Do oštećenja memorijskih podataka uglavnom bi dolazilo u situacijama kada bi se preko serijskog porta računala (RS232) u PCR-1000 učitali podaci (naredbe, protokol) koje nisu u skladu sa onima koje generira originalni Icom-ov softver. Ovo bi se moglo dogoditi ukoliko se na računalu koristi više RS232 uređaja pa na neki način dođe do zamjene komunikacijskih portova ili pak prilikom korištenja neoriginalnog softvera za upravljanje prijemnikom koji može poslati neispravne naredbe ili protokol. Naravno da ni jedan softver nije mogao izvući iz PCR-1000 više od njegovih standardnih mogućnosti, no originalni Icom softver je grafički dosta neprivlačno napravljen pa se često eksperimentiralo s drugim popularnim softverima koji su (više ili manje) podržavali PCR-1000.
Icom je uz svaki PCR-1000 isporučivao jednostavan program za čitanje/kopiranje sadržaja EEPROM memorije i spremanje sigurnosne kopije na računalo kako bi se eventualno oštećeni podaci sa memorije mogli ponovno prebrisati sigurnosnom kopijom. U EEPROM memoriju su upisani podaci o korekciji referentnog oscilatora, kalibraciji S-metra i spektralnog analizatora, podešenju squelcha, a najveći dio memorije zauzimaju podaci o frekvencija na kojima će se uključivati pojedini RF filtri, odnosno na koju centralnu frekvenciju će se podesiti promjenjivi aktivni pojasni filtri. Radi se dakle o kalibracijskim podacima koji se stoga za svaki PCR-1000 donekle razlikuju (s obzirom na toleranciju konkretnih elemenata i ugrađenih sklopova) i iz tog razloga se ne mogu jednostavno kopirati sa jednog uređaja na neki drugi. Ukoliko se dođe do oštećenja EEPROM-a, a sigurnosnu kopiju nemamo, tada postoji mogućnost ponovne kalibracije svih parametara prijemnika pomoću posebnog Icom softvera (EX-2099) gdje nam je za isto potreban signal generator, brojač frekvencije i voltmetar.
S obzirom na navedeno mi smo naš PCR-1000 prvo provjerili na moguće oštećenje EEPROM-a. Može se zaključiti da uslijed neispravnog EEPROM-a prijemnik pogrešno selektira i podešava ulazne RF filtre te razinu squelcha pa dolazi do blokade antenskog signala na samom ulazu prijemnika i nekontroliranog rada šumnog squelcha. No, sadržaj našeg EEPROM-a je ispravno učitan i ovdje ne vidimo nikakav problem. Proceduru ponovne kalibracije ionako ne možemo pokrenuti jer testni signal neće proći kroz prijemnik.
Očito je problem negdje u hardverskom dijelu, a da bi uopće mogli petljati po tiskanoj pločici moramo identificirati gdje su smješteni osnovni elementi i sklopovi. PCR1000 ima na pločici deset kontrolnih točki (CP1-10) od kojih se u dokumentaciji spominju samo četiri, a mi smo uspjeli pronaći i locirati na shemi njih još četiri (preostale dvije su vjerojatno ispod limenih oklopa DDS-a):
- CP1 – ?
- CP2 – PLL napon za VCO1/VCO2
- CP3 – PLL napon za VCO3
- CP4 – referentna frekvencija 10,25 MHz na PLL 1. LO
- CP5 – izlazna frekvencija iz 1. LO
- CP6 – izlazna frekvencija iz 2. LO
- CP7 – ?
- CP8 – frekvencija LO za spektralni analizator (band scope)
- CP9 – LOCK napon iz PLL 1. LO
- CP10 – referentna frekvencija 10,25 MHz na FMN demodulatoru
Prvo smo se naravno uvjerili da su prisutni svi potrebni naponi (+5V, -5V, +8V, +33V), a onda smo zahvaljujući identifikaciji kontrolnih točki brzo utvrdili da ne radi prvi lokalni oscilator (LO) prijemnika, odnosno na ulazu u prvi mješač nemamo nikakav frekvencijski signal (CP5). Na blok shemi se vidi da frekvenciju 1. LO generiraju dva PLL/DDS-om upravljana VCO-a, a PLL i DDS čipom upravlja CPU. U tablici smo ispisali koje frekvencije 1. LO i 2. LO treba očekivati s obzirom na izbor prijemne frekvencije.
Za početak smo pomoću vanjskog generatora signala nadomjestili frekvenciju 1. LO na ulazu u 1. mješač (366,6 MHz za ulaznu frekvenciju 100 MHz) i odmah smo dobili uredno demodulirani ulazni testni signal. To znači da svi drugi sklopovi prijemnika rade. Nakon ovoga izvršili smo testiranje da li PLL na izlazu daje kontrolni napon za upravljanje VCO-ima (CP2). Ovaj napon mora biti u granicama cca 1,5 do 17,7 V, no u našem slučaju uspjeli smo izmjeriti samo stanje bez napona (0 V) ili neki maksimalni napon od 27 V, a te promjene dešavale bi se nasumično prilikom promjene ulazne frekvencije. Također, PLL LOCK napon na LCT terminalu je viši od nominalnog. Ovo sve upućuje na neispravan PLL integrirani krug (MC145190), no kao što se vidi na našoj detaljnijoj blok shemi u generiranje frekvencije 1. LO uključen je i veliki broj drugih komponenti i sklopova te bi za potvrdu kvara PLL-a bilo potrebno eliminirati što više ostalih krugova. Sve je ovo lakše reći nego napraviti…
Nešto detaljnija blok shema prikazuje kako od referentne frekvencije 10,25 MHz nastaje frekvencijski raspon 1. LO od 266,70 do 1066,65 MHz. Različitim analogno/digitalnim sklopovima 1. LO upravlja se preko deset ulazno/izlaznih linija CPU-a i DDS-a. Kod našeg prijemnika PCR 1000 neispravnost može biti u gotovo svakom od prikazanih sklopova.
Icom PCR 1000 je CPU-om kontroliran analogni prijemnik, a to znači da postoji posebna ulazno-izlazna rutina po kojoj će CPU izravno ili neizravno uključivati ili isključivati pojedine sklopove. Može se dogoditi da mi simuliramo neki signal u cilju provjere rada sklopova prijemnika, no CPU svejedno može držati zaključanim pojedini sklop ili uključiti pogrešan sklop jer ne funkcionira ispravno neka povratna rutina. Nadalje, pločice su sa četveroslojnim tiskanim vezama i obostrano lemljenim SMD elementima. Pogrešan spoj mjernog instrumenta, generatora signala ili izvora napona (dovoljno je pogriješiti za pola milimetra) vrlo lako može uništiti ili sam mjerni instrument ili komponentu na pločici. Time ćemo napraviti više štete nego koristi. Na internetu je srećom dostupna neka servisna dokumentacija i ona može svakako puno pomoći, no to nije dokumentacija niti te razine, niti te kvalitete da može poslužiti za popravak svakog kvara na uređaju. Već dovoljno muke stvara identificiranje jedva čitljivih oznaka elemenata na shemi, a onda je potrebno pronaći te elemente na još slabije čitljivom prikazu rasporeda istih na tiskanoj pločici, a nakon toga se nikako ne smije pogriješiti i pri fizičkom lociranju tog konkretnog elementa ili spojne točke na samoj pločici. Kad napokon imamo željenu točku, potrebno je naći način kako spojiti mjernu sondu na istu da se nehotice kratko ne spoji neka susjedna točka. Sve je još odlično ukoliko lokacija nije ispod zalemljenih limenih oklopa, a svi VCO-i kao i DDS upravo to i jesu.
Mi smo imali sreće što prijemnik povremeno, pa makar i kratkotrajno, propusti šum na izlaz pa smo mogli potvrditi da je problem upravo nedostatak frekvencije iz 1. LO. Da ovoga nema, bilo bi potrebno “ručno” aktivirati pojedine analogne sklopove prijemnika što bi zapravo bilo i praktično neizvedivo jer bi za to trebalo izučiti sve logičke krugove na posmičnim registrima i identificirati nebrojene pin-diode kojima se preklapaju pojedini sklopovi. Na shemi se lijepo vidi da nema sigurnog ni jednostavnog načina da se simulira upravljački napon za VCO1 i VCO2 kako bi se eventualno eliminirale mogućnosti greške u VCO-ima i sklopovima koji slijede nakon njih. Čak i da podesimo ispravan napon na istima, CPU preko DDS-a, a DDS preko dioda mora uključiti ispravan VCO, te preklopiti odgovarajuću izlaznu granu sa djeliteljem ili bez njega uključujući i ispravne filtre. Sasvim sigurno CPU očekuje i PLL LOCK signal da je petlja zaključana, a simulacije svih ovih napona praktično je teško izvediva.
Tijekom rada na pločici uočili smo da se naponski regulator i otpornici za ograničenje struje u liniji napajanja +5V pretjerano griju, a upravo preko te linije se napaja i naš MC145190. Također, da PLL radi vjerojatno bi barem na nekim frekvencijama radio i prijemnik jer je malo vjerojatno da su u kvaru baš oba VCO-a i obje izlazne linije. Najbolje će biti još jednom detaljnije provjeriti rad prijemnika na više frekvencija koje koriste različite VCO-e, odnosno izlazne putanje signala prema 1. mješaču. Ako se utvrdi da prijemnik ne radi baš ni na jednoj frekvenciji onda za početak možemo odspojiti pinove koji napajaju PLL čip te vidjeti da li će se regulator od 5 V puno manje zagrijavati (kratki spojevi u PLL čipu). Ukoliko se ovo potvrdi onda možemo iz Kine naručiti kakav zamjenski MC145190F po trenutno najnižoj (no svejedno dosta visokoj) cijeni cca 10 dolara.
Nema većeg razočaranja nego kad nakon mjesec, dva ili tri napokon stigne čip, a onda se nakon zamjene apsolutno ništa ne popravi. Naravno, jedna od opcija je odlemiti PLL čip i testirati ga odvojeno prema specifikacijama proizvođača. Samo što je i to lakše reći nego napraviti. Potrebno je imati dobru VHF/UHF mjernu i signalu opremu te ožičenja kako bi testiranje dalo rezultate. Ne treba zaboraviti ni da radimo sa minijaturnim SMD komponentama koje nije lako spojiti “u zraku” za potrebe testiranja, nego je potrebno napraviti kakav praktičan adapter. Možda je bolje za početak riskirati tih 10 dolara 😉
Nakon što smo iscrpili sve mogućnosti testiranja u cilju pronalaska neispravne komponente, a da pri tome ne radimo nepotrebnu štetu na samoj pločici i ne riskiramo neko novo uništenje elemenata, odlučili smo odlemiti glavnog krivca, PLL integrirani krug MC145190F. Ovaj čip je smješten sa donje strane tiskane pločice i baš na tom mjestu se nalazila zalijepljena neka spužvica koja amortizira područje između metalnog kućišta i elemenata na tiskanoj pločici. Ljepilo je s vremenom rastopilo spužvasti materijal te je ta smjesa prekrila elemente ispod nje. Trebalo je očistiti dio oko čipa kako kod odlemljivanja temperatura ne bi napravila još veći nered. Ljepilo i spužvica su unatoč fizičkoj dezintegraciji i dalje potpuno nevodljivi tako da ovaj sloj (na žalost) ne predstavlja neki kratki spoj koji bi mogao biti uzrok kvara.
Povećani prikaz područja oko PLL čipa MC145190F. Tijelo samog čipa je dimenzija svega 12,7 x 5,2 mm (ukupna širina sa nožicama 7,5 mm) pa se može zamisliti kolikih su tek dimenzija komponente oko njega. Bez dobrog mikroskopa bolje je ne ništa petljati po ovoj pločici.
Vidimo da se tik uz nožice integriranog kruga nalazi više drugih pasivnih komponenti čime je čisto odlemljivanje ovakvog čipa bez utjecaja na okolne komponente prilično otežano. Ovakav čip obično se odlemljuje lemilicom na vrući zrak, no problem je što se istom neminovno zagrijavaju i okolni elementi, a s obzirom da su isti puno manji i lakši od čipa vrlo lako se može dogoditi da se odleme prvi i da ih vrući zrak odpuše sa pločice. Koliko god napravili neku priručnu aluminijsku masku oko čipa da se toplinski zaštite okolni elementi u ovom konkretnom slučaju oni su jednostavno preblizu čipu da bi se mogli dobro zaštiti. Još jedan problem leži u činjenici da se ispod čipa s donje strane također nalaze mnogobrojni sićušni elementi VCO-a te ako previše zagrijavamo čip lako se dogodi da poispadaju manji elementi s donje strane. IC lemilica je utoliko bolja što ne puše vrući zrak pa će gornji elementi ostati na mjestu, no to nije jamstvo i za donje elemente.
U ovakvim slučajevima najbolje funkcionira i najmanje štete radi zapravo jedno najjednostavnije rješenje. Uzme se bakrena žica od standardnog elektroinstalacijskog kabla 1,5 mm2 i oblikuje kao adapter za neku lemilicu cca 60W, tako da površinom nasjeda samo na oba reda nožica čipa (vidi sliku).
Jednostavan i efikasan priručni “adapter” za odlemljivanje SMD čipova u SOG/SOP kućištima.
Prije zagrijavanja kontakte površine žice je dobro premazati pastom za lemljenje ili fluksom. Ovo funkcionira nevjerojatno dobro. Žice se pritisnu tako da zagrijavaju istovremeno sve nožice čipa, a s obzirom da su oblikovane poput kliješta, osim što se pritišću dolje na nožice, također se drže malo napete i u jedan ili drugi smjer rotacije, tako da kad se lem na nožicama otopi oslobođeni čip će se odmah zakrenuti sa svoje zalemljene pozicije i to je znak da je odlemljivanje gotovo i nema potrebe za daljnjim grijanjem. Tako smo naš čip odlemili nakon svega nekoliko sekundi grijanja vrlo jednostavno i čisto bez ikakvog oštećenja i nepotrebnog zagrijavanja tijela čipa kao i okolnih komponenti.
Nakon ovoga prijemnik PCR 1000 ponovno smo spojili na računalo da vidimo ima li ikakvih promjena. Za razliku od prije sada imamo stalni šum na svim frekvencijama, sve kontrole i dalje rade, demodulatori i NF sklopovi prijemnika uredno reagiraju. Iako sve ovo i dalje nije nikakva potvrda neispravnosti isključivo PLL čipa, sada nam više ne preostaje druga opcija nego izvršiti njegovu zamjenu.
MC145190F se vjerojatno više ne proizvodi jer ga ne nalazimo u ponudi velikih evropskih dobavljača, tako da nam jedino preostaje pouzdati se u svestranost kineske e-bay trgovine.
Nastavak slijedi čip stigne čip…