Danas je nabavljeno nekoliko malih džepnih AM/FM radio prijemnika kineske proizvodnje (Hong Kong) iz 1980-tih godina. Kao i drugi slični kineski generički proizvodi tako se i ovaj mali baterijski radio prijemnik proizvodio i distribuirao širom svijeta pod različitim robnim markama: International, Kamosonic, Armwood, Crown, Elta, Oak Tree at Santa Anita, Larsen, CTE, APC i drugo. Oznaka modela bi obično bila DO-10 (DO-10S, DO-10H), no neki prijemnici su imali i drugačije oznake, npr. Kamosonic KA-600, APC LK-3009 ili Vendomatic PR855. Također, na nekim prijemnicima bile su otisnute samo generičke oznake poput AM/FM Pocket radio ili AM/FM LED radio gdje se željela naglasiti ugrađena indikacijska crvena svjetleća dioda (LED).
Svi ovi radio prijemnici imali su identična kućišta (ili sa minimalnim kozmetičkim razlikama) koja su se proizvodila u nekoliko boja: srebrna, crna, crvena, plava. Međutim, u unutrašnjoj konstrukciji i elektroničkoj shemi postojale su veće razlike između pojedinih primjeraka prijemnika. Te razlike se uglavnom očituju u tipu (obliku) upotrijebljenih komponenti i njihovom rasporedu na tiskanoj pločici, no neki prijemnici, iako izvana gotovo identični, izrađeni su po posve različitoj električnoj shemi. Moguće je da i funkcija indikacijske LED nije kod svih inačica prijemnika ista.
Prijemnik se prodavao kao samostalan uređaj ili u kompletu sa slušalicama. Radilo se o jednom od najjeftinijih džepnih AM/FM prijemnika koji ste mogli kupiti u 1980-tim godinama. Kod nas se mogao kupiti gotovo na svakom kiosku po vrlo popularnoj cijeni te je bio odličan izbor za izletnike, ribolovce, vikendaše, turiste, putnike, vojnike (koji su smjeli imati radio prijemnik) dakle za sve kojima je trebao kakav dodatni mali jeftini prenosivi baterijski radio za povremenu upotrebu izvan doma.
Ovaj prijemnik bio je prvi kojeg sam si i ja mogao priuštiti za proučavanje elektroničkih elemenata i upoznavanje sa radio tehnikom. Tada je jedna od najpopularnijih modifikacija na ovom radiju bila prespojiti LED diodu sa napajanja (indikacija stanja baterija) na kontakte zvučnika, tako da LED treperi u ritmu audio signala na zvučniku. Naravno, u tim mladim elektroničarskim danima detaljno razumijevanje rada nekog tvorničkog kombiniranog AM/FM prijemnika bez konkretne sheme i servisne dokumentacije bilo je daleko iznad mojih znanja i mogućnosti. Zapravo, tada sam jedva poznavao tek općeniti teoretski princip rada superheterodinskog prijemnika, tako da sam uz ovaj radio dobio priliku da neke od elektroničkih elemenata napokon vidim i prepoznam na stvarnom uređaju i naravno, bez (prevelikog) straha malo pročačkam po njima dok je prijemnik u radu čisto da vidim što će se desiti sa zvukom 🙂
Danas, 40-tak godina kasnije, iz nekih nostalgičnih razloga potrudio sam se ponovno pronaći nekoliko tih popularnih kineskih radio prijemnika. Elektronička shema za iste nigdje nije dostupna, tako da ću ovdje korak po korak opisati kako što bolje upoznati jedan tvornički radio prijemnik bez ikakve dokumentacije.
1. Upoznati funkciju svih kontrola i priključaka radio prijemnika
Ovime ćemo dobiti prvi opći dojam o složenosti sklopovlja, odnosno o sklopovima koji su ugrađeni mimo osnovnih sklopova prijemnika (tonske kontrole i filtri, indikacije i mjerači, prigušivač šuma, mono/stereo funkcije, AFC, AGC, RF kontrole i slično). Naši prijemnici su po tom pitanju vrlo jednostavani:
- potenciometar sa sklopkom za uključenje/isključenje napajanja i jačinu zvuka
- gumb za odabir radio postaja
- sklopka za preklapanje AM/FM prijema
- LED indikacija stanja baterija
- mono utičnica za vanjske slušalice/zvučnik
- izvlačiva antena cca 45 cm
Vidimo dakle da je riječ o mono AM/FM prijemniku sa zvučnikom što znači da mora imati ugrađeno neko NF pojačalo snage cca 0,5 – 1W. Napaja se preko dvije ili tri AA baterije 1,5V (ovisno o inačici) te stoga ne trebamo očekivati nikakve posebne elemente za stabilizaciju ili filtriranje napona napajanja. Također, s obzirom da je prijemnik opremljen samo osnovnim kontrolama ne trebamo očekivati nikakve dodatne sklopove osim onih neophodnih za osnovni rad prijemnika.
2. Izvući sve korisne tehničke podatke sa natpisa na kućištu i pločici sa tiskanim vezama.
Kao što smo već opisali, prijemnici ovog tipa imaju otisnute različite oznake modela i robnih marki koje ne govore ništa konkretno o unutrašnjoj konstrukciji, no na nekima sa stražnje strane stoje otisnuti i slijedeći podaci:
- AM 530-1605 kHz
- FM 88-108 MHz
- IF in AM 460 kHz
- IF in FM 10,7 MHz
- LED tuning eye for AM/FM
S obzirom na navedene međufrekvencije (IF ili MF) za AM i MF možemo odmah zaključiti kako se radi o superheterodinskom tipu prijemnika sa standardnim MF na 460 kHz (AM) i 10,7 MHz (FM).
Također, vidimo da na nekim prijemnicima stoji natpis “LED tuning eye for AM/FM” što bi značilo da LED služi kao indikacija podešenosti AM i FM prijemnika na točnu frekvenciju prijemne radio postaje. Da bi ovo funkcioniralo prijemnik mora sadržavati dodatne elektroničke krugove izvedene iz AM i FM demodulatora (diodnog demodulatora, ratio-detektora ili faznog diskriminatora) i dovedene na tranzistor kao LED driver. Prijemnici koje mi imamo (International DO-10 i Kamosonic KA-600) nemaju ove krugove i LED je spojena preko otpornika izravno na napajanje tako da može poslužiti jedino kao indikacija istrošenosti baterija.
3. Prebrojati i identificirati sve aktivne komponente (tranzistore) i diode
Između prijemnika International DO-10 i Kamosonic KA-600 postoji velika razlika u unutrašnjoj konstrukciji i elektroničkoj shemi. Kamosonic KA-600 sadrži ukupno 9 tranzistora i 3 diode, dok International DO-10 sadrži 8 tranzistora i 5 dioda.
Unutrašnjost prijemnika International DO-10.
Unutrašnjost dva prijemnika Kamosonic KA-600. Vidi se da je isti MF transformator kod jednog primjerka označen bijelom bojom, a kod drugog žutom bojom. Iako su vjerojatno oba ova MF transformatora dizajnirana za prijenos AM MF na 460 kHz, postoje razlike u ulaznim i izlaznim impedancijama pojedinih 460 kHz MF transformatora, odnosno one su prilagođene za ugradnju na određeni stupanj MF pojačanja. Tako je žuti MF transformator predviđen za prvi stupanj MF pojačanja i ima ulaznu/izlaznu impedanciju 50-60kΩ/500-600Ω ovisno o tipu. Bijeli MF transformator pak je predviđen za drugi stupanj MF pojačanja i ima ulaznu/izlaznu impedanciju 30kΩ/500Ω. Moguće da su kod naših primjeraka prijemnika ova dva MF transformatora identična ali označena drugim bojama, a moguće je da i odgovaraju našem opisu pri čemu su impedancije usklađene drugim vrijednostima ostalih komponenti. Ukoliko na MF transformatoru nemamo točnu oznaku i tvorničke podatke o istom, nikad ne možemo biti u potpunosti sigurni o kakvom se MF transformatoru radi. Na našim MF transformatorima nema nikakvih korisnih identifikacijskih oznaka.
4. Razvrstati aktivne komponente na pojedinačne sklopove
Kod ovakvih osnovnih AM/FM prijemnika bez dodatnih sklopova sve tranzistore i diode možemo razvrstati u četiri skupine:
- AM/FM tuner
- AM/FM MF pojačala
- AM/FM detektori i demodulatori
- NF audio pojačalo
Najlakše je prvo odvojiti aktivne komponente VF sklopova od onih u NF sklopovima (izlazno audio pojačalo).
Unutrašnjost prijemnika Kamosonic KA-600 (gore) i prijemnika International DO-10 (dolje). Iako u gotovo identičnom kućištu, ova dva prijemnika se elektronički prilično razlikuju.
NF audio pojačalo
Do kraja 1980-ih godina NF pojačalo u malim radio prijemnicima najčešće je bilo u protufaznom spoju (push-pull) i baziralo se na tri ili četiri tranzistora te na dva mala audio transformatora: prvi ulazni transformator služio je za razdvajanje pojačanog audio signala na dva protufazna signala, svaku od faza pojačavao bi jedan izlazni tranzistor, a izlaznim transformatorom ponovno su se dva pojačana protufazna audio signala spajala u jedan cjeloviti izlazni audio signal. Upravo takvo pojačalo ugrađeno je u prijemnik Kamosonic KA-600. Lijepo se uočavaju dva audio transformatora i u njihovoj blizini četiri tranzistora. Kako bi bili sigurni da sva četiri tranzistora pripadaju NF pojačalu (moguć je spoj i sa tri tranzistora, odnosno bez stupanja pretpojačala) najbolje je identificirati kojeg su tipa. Ukoliko je riječ o NF tranzistorima onda sasvim sigurno pripadaju NF pojačalu, a ukoliko se radi o VF tranzistoru tada isti sasvim sigurno nije u krugu NF pojačanja. Kod prijemnik Kamosonic KA-600 to su slijedeći tranzistori:
- 2SC9014 (x2) – NPN tranzistori dizajnirani za niskošumna NF pretpojačala
- 2SC9013 (x2) – NPN tranzistori dizajnirani za izlazne protufazne stupnjeve NF pojačala (push-pull, B-klasa) snage do 1 W
Vidimo dakle da riječ o NF tranzistorima tako da nema nikakve sumnje da su isti u krugu NF pojačala (pretpojačalo 2SC9014 – driver 2SC9014 – izlazni protufazni stupanj 2 x 2SC9013). U krugu NF pojačala nalazi se i jedna mala dioda koja služi za temperaturnu stabilizaciju radne točke izlaznih tranzistora (kod nekih inačica pojačala umjesto diode ili tranzistora u spoju diode može biti upotrijebljen i NTC otpornik).
S vremenom su tranzistori postali jeftiniji i rašireniji od transformatora, tako da kod nekih inačica push-pull pojačala ulazni transformator može biti zamijenjen tranzistorom kao okretačem faze, a jednako tako se posebnim spojem izlaznih tranzistora može izbjeći potreba za izlaznim transformatorom (ulazni je i dalje potreban). U koliko želimo izbjeći upotrebu ulaznog i izlaznog transformatora onda se u izlaznom stupnju koristi komplementarni par tranzistora (kombinacija PNP/NPN tranzistora što sličnijih karakteristika pojačanja).
NF audio pojačalo prijemnika Kamosonic KA-600 sa transformatorima (lijevo) i NF pojačalo prijemnika International DO-10 sa komplementarnim tranzistorima (desno). Razlika u broju elemenata i dimenzijama je očita, no performanse oba pojačala su vrlo slične.
Za razliku od Kamosonic KA-600, u prijemniku International DO-10 nema nikakvih audio transformatora, uočavamo tek grupu od četiri tranzistora iz kojih izlaze vodovi za zvučnik. Radi se o slijedećim tranzistorima:
- 2SC9012 – PNP tranzistor dizajniran za izlazne protufazne stupnjeve NF pojačala (push-pull, B-klasa) snage do 1 W (komplementaran sa 2SC9013)
- 2SC9013 – NPN tranzistor dizajniran za izlazne protufazne stupnjeve NF pojačala (push-pull, B-klasa) snage do 1 W (komplementaran sa 2SC9012) – originalno je ugrađen BC338
- 2SC9014 – NPN tranzistor dizajniran za niskošumna NF pretpojačala (komplementaran sa 2SC9015)
- 2SC9015 – PNP tranzistor dizajniran za niskošumna NF pretpojačala (komplementaran sa 2SC9014) – originalno je ugrađen 2N3906
Vidimo da se pojačalo sastoji od dva komplementarna para tranzistora, a u krugu pojačala nalaze se i dvije male diode. Kod ovog pojačala jedan komplementarni par tranzistora 2SC9014/2SC9015 pobuđuje izlazni push-pull komplementarni par tranzistora 2SC9012/2SC9013 što potpuno isključuje potrebu za ulaznim i izlaznim transformatorima. Diode i ovdje služe za temperaturnu kompenzaciju, odnosno stabilizaciju radnih točki tranzistora. Navedeni tipovi tranzistora ispisani su na tiskanoj pločici, no u našem primjerku je umjesto 2SC9013 ugrađen BC338, a umjesto 2SC9015 je ugrađen 2N3906. Ovo su po karakteristikama vrlo slični tranzistori, no kad se pojačalo bazira na dva para komplementarnih emiterskih slijedila onda parovi tranzistora i ne moraju biti posebno dobro ugođeni, a da harmoničko izobličenje ipak bude maleno.
Ovakva jednostavna audio pojačala predstavljaju dobar omjer između cijene i kvalitete/performansi za ugradnju u jeftine baterijske audio uređaje te ćemo u velikom broju istih zateći upravo inačice ovakva dva tipa pojačala.
AM/FM tuner
Nakon što smo identificirali NF pojačala, za VF sklopove preostaje 5 tranzistora kod Kamosonic KA-600, odnosno svega 4 tranzistora kod International DO-10.
Kombinirani AM/FM tuner prijemnika Kamosonic KA-600 (lijevo) i prijemnika International DO-10 (desno). Kod prijemnika International DO-10 koristi se kompaktni set AM/FM spregnutih promjenjivih i trimer-kondenzatora u manjem (modernijem) kućištu čime sklop tunera zauzima manje mjesta na pločici.
Kod ovakvih malih kombiniranih superheterodinskih AM/FM prijemnika tuner se gotovo uvijek bazira na tri tranzistora: prvi tranzistor radi kao antensko RF pojačalo za FM prijem, drugi tranzistor radi kao FM mješač, a treći tranzistor radi kao AM mješač kod AM prijema, odnosno kao 1. MF pojačalo kod FM prijema. To zapravo znači da i kod AM i kod FM prijema tuner radi kao samooscilirajući mješač sa jednim tranzistorom, što je najjednostavnija moguća izvedba superheterodinskog tunera. Takve tunere već smo susretali i opisivali u nekoliko prethodnih objava. Vidimo da treći tranzistor ima dvojaku ulogu (AM mješač i FM MF pojačalo) čime se uštedjelo na jednom tranzistoru, no iako taj tranzistor ima dobro pojačanje na AM i FM međufrekvencijama (460 kHz i 10,7 MHz) svejedno su mu potrebni ulazni i izlazni MF filtri koji se moraju ispravno uključiti za svaku vrstu rada.
AM/FM MF pojačala
Do sada smo zaključili kako 4 tranzistora otpadaju na NF pojačalo i 3 tranzistora na kombinirani AM/FM tuner. To znači da preostaju još 2 tranzistora kod Kamosonic KA-600, odnosno svega jedan tranzistor kod International DO-10.
Dva stupnja AM/FM MF pojačanja prijemnika Kamosonic KA-600 (lijevo) i jedan stupanj AM/FM MF pojačanja prijemnika International DO-10 (desno). Izbacivanjem jednog stupnja AM/FM MF pojačanja kod prijemnika International DO-10 dodatno je degradirana selektivnost ovog prijemnika.
Najveća razlika koja se izvana može primijetiti između pločica ova dva prijemnika očituje se u broju MF transformatora. Tako na Kamosonicu KA-600 možemo izbrojati ukupno šest VF lončića, a na Internationalu DO-10 njih svega tri. Jedan VF lončić svakako treba odvojiti za FM ratio-detektor (plavi kod KA-600 i narančasti kod DO-10) pa nam za oscilatore i MF transformatore ostaje svega pet, odnosno dva lončića.
Gledano po bojama, kod KA-600 žuti i crni lončić su AM MF transformatori 460 kHz, a smeđi, rozni i ljubičasti lončić su FM MF transformatori 10,7 MHz. To bi značilo da ovaj prijemnik ima jedan stupanj AM MF pojačanja i dva stupnja FM MF pojačanja. Kod DO-10 pak je sve ovo dodatno reducirano na moguće samo jedan stupanj FM MF pojačanja. No opet, može biti da su okrugli žuti lončići kombinirani AM/FM MF transformatori što bi značilo da u oba slučaja imamo jednak broj stupnjeva MF pojačanja.
Kod Internationala DO-10 povećan je i napon napajanja (sa 3V na 4,5V) čime je povećano i pojačanje samih tranzistora. No, veći broj selektivnih MF pojačala također doprinosi i većoj selektivnosti prijemnika, tako da su ukupne performanse prijemnika sa manje stupnjeva MF pojačanja lošije od onog s više stupnjeva, čak ako je i amplituda pojačanog signala na demodulatoru u oba slučaja ista.
U obliku metalnih lončića sa podesivom VF jezgricom na vrhu najčešće se izrađuju zavojnice lokalnih oscilatora za samooscilirajuće mješače, MF transformatori i filtri te titrajni krugovi FM demodulatora (fazni diskriminator ili ratio-detektor). Moramo reći kako identifikacija ovakvih elemenata nije nimalo jednostavna ukoliko nemamo elektroničku shemu konkretnog prijemnika. Vidimo da su VF jezgre na vrhu lončića označene nekim bojama, no te boje ne moraju uvijek slijediti neka pravila, odnosno svaki proizvođač može koristiti svoju paletu boja za označavanje VF lončića koji mogu biti opće namjene ali i specifično rađeni za određeni tip prijemnika. Generalno gledano, uobičajeno se za AM krugove koristi crvena boja za lokalni oscilator, te žuta, bijela i crna boja za MF pojačala. Za FM krugove pak se najčešće koristi narančasta boja za lokalni oscilator, te plava, ljubičasta, roza, smeđa i zelena za MF pojačala. Plavu boju bi mogli povezati sa FM demodulatorom. Međutim, kao što se vidi na slici, čak i na dva ista modela prijemnika (Kamosonic KA-600) lončići ne moraju biti istih boja, pa je tako na jednoj pločici isti lončić u žutoj, a na drugoj pločici u bijeloj boji.
Gotovo svi tranzistori u VF krugovima prijemnika su tipa 2SC9018, a to je upravo tranzistor specijalno dizajniran za AM/FM tunere i MF pojačala. Jedino je kod Kamosonica KA-600 za ulazno FM RF pojačalo predviđen 2SC9015 umjesto kojeg je ugrađen 2N3906. Kao što smo vidjeli gore ovo su NF tranzistori predviđeni za NF pojačala, no njihova primjena može biti i puno šira s obzirom da mogu pojačavati signale do frekvencija 250 MHz. Vjerojatno je za frekvencije do 110 MHz bilo jeftinije ugraditi jedan ovakav tranzistor opće namjene nego neki specijalni VF tranzistor također sa karakteristikom velikog pojačanja slabih RF signala.
AM/FM detektori i demodulatori
Kod ovakvih prijemnika za FM demodulaciju u obzir dolaze samo dva tipa FM demodulatora: fazni diskriminator ili ratio-detektor. Oba su konstrukcijski vrlo slična, možemo reći da je ratio detektor poboljšana inačica faznog diskrimatora kod kojeg je otklonjena osjetljivost na promjenu amplitude FM moduliranog signala. Oba detektora se na pločici mogu prepoznati po dvije diode u neposrednoj blizini promjenjivog titrajnog kruga (VF lončić). Ukoliko su diode na titrajni krug vezane istim elektrodama (npr. anodama) onda je riječ o faznom diskriminatoru, a ako su vezane suprotnim elektrodama (jedna anodom, a druga katodom) onda je riječ o ratio-detektoru. Kod nas je kod oba tipa prijemnika riječ o ratio-detektoru.
AM demodulacija kod AM prijema vrši se preko zasebnih dioda ili preko tranzistora. S obzirom da ne zamjećujemo diodu pored izlaznih AM MF transformatora, a također i s obzirom na činjenicu da je AM MF pojačanje kod oba prijemnika svedeno na minimum, moguće je da se ovdje za AM demodulaciju koriste tranzistori koji su puno osjetljiviji detektori od dioda, a osim toga na izlazu daju pojačan demoduliran NF audio signal. U konstrukciji prijemnika iz 1960/70-tih godina, kada su poluvodiči još bili relativno skupi, vrlo rijetko bi se za AM demodulaciju koristio tranzistor umjesto diode. No u kasnijim razdobljima je postojalo jeftinije ugraditi samo jedan osjetljiviji tranzistor za demodulaciju umjesto čitavog jednog stupnja AM/FM pojačanja koji je osim tranzistora uključivao još dva MF transformatora.
FM demodulator (ratio detektor) prijemnika Kamosonic KA-600 (lijevo) i prijemnika International DO-10 (desno).
Ratio-detektor je najjednostavniji sklop za FM demodulaciju te svakako ima svoje nedostatke koji se očituju u osjetljivosti na kvalitetu moduliranog FM signala dobivenog iz MF pojačala, tako da će sva odstupanja uzrokovati određeno izobličenje izlaznog demoduliranog audio signala. Danas se redovno koriste kombinirani AM/FM demodulatori izrađeni u tehnici integriranih krugova koji sadrže daleko složenije i kvalitetnije sklopove za AM/FM demodulaciju od ratio-detektora. U našim objavama već smo opisali nekoliko tipova takvih demodulatora (koincidentni detektor, detektor-brojač impulsa, multiplikativni ili produkt detektor i slično).
Na primjeru ova dva prijemnika, Kamosonica KA-600 i posebice Internationala DO-10, vidjeli smo zašto je jeftin prijemnik tako jeftin. Kod takvih se prijemnika štedi na svakom elektroničkom elementu i ugrađuju se krugovi potrebni samo za osnovni (kakav-takav) rad prijemnika, a potpuno se isključuju bilo kakvi sklopovi koji bi pri tome dodatno poboljšali ukupnu kvalitetu prijema radio signala. Kod ovakvih prijemnika ne možemo očekivati ni dobru osjetljivost ni dobru selektivnost prijema radijskih postaja, a ni kvaliteta demoduliranog zvuka neće biti posebno dobra ni po pitanju izobličenja ni po pitanju čistoće (šumova). Na kraju krajeva prijemnik je opremljen malom FM antenom, a birač postaja čini mali kotač izravno spregnut sa osovinom promjenjivih kondenzatora. Time je već u startu nemoguće postići neko veliko ulazno pojačanje RF signala kao ni preciznost u ugađanju prijemne frekvencije. Općenito gledano, ovakav prijemnik namijenjen je za neobavezno primanje neke jače lokalne radijske postaje (upali i zaboravi), odnosno tek toliko da se nešto sluša ili samo da se uhvate kakve vijesti, sve dok stalni šumovi, smetnje i nestabilnosti jednom podešene prijemne frekvencije ne postanu previše iritantni za daljnje praćenje programa.
Kamosonic KA-600 je svakako bolja i vjerojatno ranija inačica prijemnika masovno ugrađivanih u ovakva kućišta, no kad se jednom stekla popularnost kineski inženjeri su vrlo brzo pronašli način kako prijemnik dodatno pojeftiniti redukcijom elementa upotrijebljenih u sklopovima. Zahvaljujući napretku u proizvodnji tranzistora također su i transformatorska push-pull pojačala mogla biti zamijenjena jeftinijim pojačalima sa komplementarnim tranzistorima. Sama tiskana pločica i broj komponenti se ovime prepolovio, no krajnji korisnik sada mora trošiti jednu bateriju više, a pri tome ima lošiji prijem radijskog programa.
Današnji jeftini džepni prijemnici se više ne baziraju na diskretnim tranzistorima nego na specijaliziranim integriranim krugovima koji sadrže daleko veći broj tranzistora, veći broj stupnjeva RF i MF pojačanja, implementirane su funkcije automatske kontrole pojačanja i frekvencije, funkcije automatskog pretraživanja i memoriranja radijskih postaja, te u konačnici jamče puno bolji i kvalitetniji prijem radijskih postaja. Problem je jedino što rijetko tko danas još kupuje ovakve džepne prijemnike – svi ih već imamo instalirane na svojim mobitelima 🙂