Universelles ZF-Modul für UKW-Stereo-Empfang
- von Ernst Rößler
Im folgenden Bericht wird eine 10,7 MHz ZF-Baugruppe vorgestellt, welche in Verbindung mit einem zusätzlichen
Eingangs-Mischteil zu einem UKW-Stereo-Empfänger ausgebaut werden kann.
Hierbei sind zwei Versionen in Platinenbauweise vorgesehen, eine davon mit einem NF-Ausgang zum Anschluß an einen
vorhandenen Stereo-Endverstärker, die zweite Version wurde mit einer Stereo-Endstufe (2x ECL86 bzw. PCL86)
ausgerüstet.
Die zuerst gezeigten Fotos zeigen die Version ohne Endstufe - hierbei ist bereits die von Sven angebotene Platine
zur Verwendung gekommen (Mailadresse von Sven zum Bestellen der Platine: platinen@gmx.net) :
Die folgenden Fotos zeigen die Version mit Endstufe (ECL86) - hier wurde jedoch noch nicht die von Sven angebotene
Platine verwendet:
Schaltungsbeschreibung:
Das vom Eingangs-Mischteil (Tuner) kommende ZF-Signal wird einem dreistufigen ZF-Verstärker (V1-V3) zugeführt,
dessen letzte Stufe (EF85) als Begrenzer arbeitet.
Die Schaltung verwendet die sogenannte Schirmgitter-Neutralisation. Hierbei wird folgendes Prinzip angewandt:
Die Schirmgitter von V1 - V3 werden nicht direkt nach Masse abgeblockt, sondern die "Blockkondensatoren" (C3, C9,
C18) führen an den Fußpunkt des auf die Röhre folgenden ZF-Filters im Anodenkreis, welche über die
Widerstände (R1, R7, R17) an die Betriebsspannung führen. An diesen Widerständen fällt, obwohl sie
über C4, C10 und C19 nach Masse abgeblockt sind, noch ein kleiner Teil der ZF-Spannung ab, der über C3, C9 und C18
an die jeweiligen Schirmgitter gelangt und hier eine Gegenkopplung bewirkt.
Hierdurch erhält man eine wesentlich bessere Stabilität der Gesamtschaltung und vermeidet Selbsterregung.
Die Begrenzerwirkung der EF85 wird durch den Anschluß des Bremsgitters an den Elko des Ratio-Detektors noch
zusätzlich verbessert.
Auf ZF-Stufen und Begrenzer folgt ein symmetrisch aufgebauter Ratiodetektor, welcher mit einer EAA91 bestückt ist.
Seine direkte Ankopplung an den transistorisierten Stereodekoder erwies sich auf Grund der unterschiedlichen Impedanzen als
problematisch. Aus diesem Grund wurde hier eine Impedanzwandlerstufe mit einer EC92 als Kathodenfolger eingefügt.
Ich kenne kaum eine Schaltung aus der einschlägigen Literatur der Vergangenheit, die diesen Kathodenfolger vorsieht
(außer der Beschreibung des UKW-Tuners von Leon hier auf Jogi’s Homepage), aber die Vorteile sind so gravierend,
daß man darauf nicht verzichten sollte.
Die Deemphasis muß bei einem Stereo-Empfänger nach dem Decoder erfolgen. Sie ist auf der Platine des
Decoders, dessen Schaltung, Aufbau und Abgleich an gesonderter Stelle beschrieben wird, integriert.
Bei der Schaltung in der Version 1 (ohne NF-Endstufe) folgt erneut eine Impedanzwandlerstufe, um das
NF-Ausgangssignal niederohmig auskoppeln zu können. Diese ist mit einer Doppeltriode bestückt.
Hierzu hat Dieter Wolbart, der eine funktionsfähige Platine besitzt, Versuche angestellt, die ich mit seiner
Erlaubnis hier einfließen lasse. Dieter hat die Beschaltung des Kathodenfolgers so dimensioniert, dass die Röhren
ECC81 .. 83 gleichermaßen eingesetzt werden können. So kann jeder verwenden, was er gerade in der Bastelkiste
vorfindet. - Allerdings ist die ECC83 für größere Kabellängen weniger geeignet.
Folgende Messwerte hat Dieter für die unterschiedlichen ECC-Varianten ermittelt und mir per eMail mitgeteilt:
ECC81- Ausgang an 10k Last
Statisch: -Ug1 = 2.6V, Uk = 48V, Ia = 2mA
Dynamisch: Ua max = 22Vss, k 21Vss = 1.6%, k 5Vss = 0.25%, k 2Vss = 0.34%
ECC82- Ausgang an 10k Last
Statisch: -Ug1 = 4.2V, Uk = 70V, Ia = 3mA
Dynamisch: Ua max = >25Vss*, k 25Vss = 1%, k 5Vss = 0.3%, k 2Vss = 0.36%
ECC83- Ausgang an 10k Last
Statisch: -Ug1 = 1.35V, Uk = 25V, Ia = 1mA
Dynamisch: Ua max = 12Vss, k 11Vss = 1.2%, k 5Vss = 0.24%, k 2Vss = 0.34%
Dieter schrieb: "Trotz der erheblich verschiedenen U und Ri ergeben sich ähnliche Klirrwerte bei Kleinsignal und
Vollausteuerung. Die Spektrumverteilung der Harmonischen ist naturgemäß recht unterschiedlich, was sich im Ton
bemerkbar macht. Ich persönlich ziehe die ECC81 vor, da sie in einem weiten Bereich so gut wie kaum auf "Z"
Belastung reagiert."
Zu erwähnen wäre noch die Feldstärkeanzeige durch die EMM803, welche unter dem magischen Band noch ein
Anzeigefeld für die Stereo-Anzeige besitzt. Dieses lässt sich durch eine im Stereo-Decoder erzeugte negative
Spannung von ca. 4 - 6 Volt direkt ansteuern. Ich habe mich für diese Röhre entschieden, obwohl sie nicht gerade
zu Spottpreisen erhältlich ist. Trotzdem ist sie für die beiden Aufgaben Feldstärke- und Stereoanzeige
geradezu prädestiniert und fügt sich nahtlos in das Gesamtkonzept ein.
Die 2. Version der Baugruppe unterscheidet sich von der ersten nur dadurch, daß die Impedanzwandlerstufe
nach dem Decoder entfällt und stattdessen eine Stereo-Endstufe mit 2 x ECL86 nachgeschaltet ist. Zusätzlich wurde
die Dimensionierung des Netzteiles an die veränderten Bedingungen angepasst.
Die beiden ECL86 können, selbstverständlich bei Beachtung der unterschiedlichen Heizspannung, durch PCL86 ersetzt
werden.
Aufbau:
Beide Versionen der ZF-Baugruppe sind in Platinenbauweise aufgebaut. Für jede Version gibt es eine eigene Platine, die
jeweils auch die Spannungsversorgung beinhaltet. Die Röhrenfassungen werden auf die Bestückungsseite eingelötet,
ebenso die Chinch-Buchse für den ZF-Eingang und die SUB-D-9 Buchse zur Aufnahme des Stereo-Decoders.
Die ZF-Filterbausteine stammen von Gerd Reinhöfer (www.roehrentechnik.de).
Wo sonst kann man heutzutage solche Bauteile in dieser hervorragender Qualität noch beziehen?
Auch den NT sowie die AÜ’s für meine Version mit NF-Endstufe hat Gerd Reinhöfer hergestellt.
Die Beschaltung der Röhrenheizung wird teilweise auf der Leiterbahnseite der Platine von Hand vorgenommen, der
Bestückungsplan gibt hierüber näheren Aufschluß.
Es ist unbedingt zu empfehlen, die fertig bestückte Platine auf der Lötseite nach dem Säubern von
Lötrückständen mit einem isolierenden Plastikspray (z. B. Teslanol Uniplast) zu imprägnieren.
Abgleich:
Zum Abgleich der ZF-Stufe wird ein AM-Prüfsender sowie ein Vielfachmessinstrument mit möglichst hohem
Innenwiderstand benötigt, am besten ein analoges mit Zeigerskala.
Nach erfolgreichem Abschluß der üblichen Netzteil-Funktionsprüfungen stellt man sicher, dass bei Platine
Version 1 ein Endverstärker angeschlossen ist, bzw. bei Platine Version 2 der ECL86-Verstärker
einwandfrei arbeitet.
Vorbereitungen für den Abgleich
Der Abgleich der ZF findet ohne eingesetzten Stereo-Decoder statt. Hierzu wird auf die SUB-9-Buchse ein passender Stecker
aufgesetzt, bei dem vorher PIN 4 und 5 durch je einen Widerstand von ca. 5 - 10k mit PIN 2 verbunden wurden.
Nun geht man schrittweise wie folgt vor:
1.) Meßsender über einen Kondensator von ca. 10 pF an die ZF-Eingangsbuchse anschließen und auf
höchsten Ausgangspegel einstellen. Meßinstrument an die Meßpunkte A(+) und B(-) anklemmen und Meßbereich
auf 20V einstellen. Die Filterkerne sollten bis zu diesem Zeitpunkt noch nicht verdreht worden sein, da sie von Gerd
Reinhöfer vor der Auslieferung schon grob vorabgeglichen wurden.
2.) ZF-Platine mit eingesetzten Röhren in Betrieb nehmen und Endverstärker zunächst weit aufdrehen.
Beim Abstimmen des Meßsenders auf 10,7 MHz sollte ein Pfeifton hörbar sein. Zunächst nach Gehör und
dann unter Beobachtung des Messinstrumentes (evtl. auch der EMM803) wird das ZF-Signal durch Abgleich der Filterkerne,
beginnend am Filter 45.12 und dann weitergehend in Richtung Eingangsstufe, auf Maximum gezogen. Hierbei muß der
Eingangspegel am Meßsender bei steigender Empfindlichkeit des ZF-Verstärkers zurückgenommen werden.
3.) Den Kern am letzten ZF-Filter (vor der EAA91) ganz herausdrehen. P2 auf Mittelstellung bringen. Danach den
Abgleich der Filterkerne wie unter Punkt 2 mit Ausnahme des herausgedrehten Kernes wiederholen.Dabei sorgfältig auf
Maximum abstimmen.
Nach Abschluß dieser Maßnahme Meßsender und Tuner nicht mehr verstimmen! Messgerät, wie in folgender
Abbildung gezeigt, an die Meßpunkte A,B und C anklemmen und den Messbereich auf µA einstellen. Bei negativem Ausschlag
des Instrumentes Polung umkehren.
(Wer hier ein analoges Messinstrument mit Mitten-Null besitzt, ist deutlich im Vorteil J ).
Den herausgedrehten Kern langsam wieder eindrehen, bis das µA-Meter auf Anzeige 0 geht.
Zum Feinabgleich kann zusätzlich das Poti P2 benutzt werden.
4.) Wenn nun der vorgesehene Tuner an den ZF-Eingang angeschlossen wird, sollte der UKW-Empfang funktionieren.
Jetzt muß nur noch das im Tuner enthaltene ZF-Ausgangsfilter beim Empfang eines schwächeren Senders wie unter
Punkt 1 und 2 beschrieben auf Maximum gezogen werden.
5.) Jetzt kann der abgeglichene Stereo-Decoder zum Stereo-Empfang eingesetzt werden.
(Siehe gesonderte Beschreibung)
Erfahrungen :
Die Qualität des Empfanges ist selbstverständlich von der Güte des Eingangs-Mischteiles und der
Antennensituation in hohem Maße abhängig. Hier kann man nach Lust und Laune experimentieren und seine eigene
Wunschkombination zusammenstellen.
Besonderer Wert sollte auch auf ein gutes Exemplar der EF85 im Begrenzer gelegt werden.
Hier habe ich große Unterschiede zwischen den verwendeten Röhren erlebt, obwohl fast alle neu und ungebraucht
waren! In den beiden ersten ZF-Stufen (EF89) war dieses Phänomen erstaunlicherweise überhaupt nicht zu beobachten.
Anstelle der CLC-Siebung im Netzteil kann auch eine CRC-Siebung angewandt werden, ohne daß es zu Problemen mit
Brummerscheinungen kommt. Man ersetzt dann die Drossel einfach auf der Platine mit einem geeigneten Widerstand. Die
Trafospannung muß dann natürlich entsprechend nach oben angepaßt werden. Am Lade-Elko sollten jedoch immer
ca. 250V anstehen. Allerdings ist die Variante mit Drossel naturgemäß die effektivste und eleganteste.
Wenn man die einfachsten Regeln der Masseverdrahtung einigermaßen befolgt, dann ist bei dieser Schaltung
erfahrungsgemäß nicht mit gravierenden Problemen in Bezug auf den Fremdspannungsabstand (Brumm) zu rechnen.
Wer die Version mit Endstufe aufbauen will, sollte sich überlegen, den Stereo-Decoder nicht, wie auf den
Fotos gezeigt, auf der Platinenoberseite zu positionieren, da er sonst von der Strahlungswärme der Endröhren
kräftig aufgeheizt wird. Es ist besser, den Decoder unter dem Chassis einzubauen und durch einem Kabelbaum mit der
ZF-Platine zu verbinden, da sonst wegen des Temperaturkoeffizienten der Parallel-C’s für die Induktivitäten
Unstabilitäten in der Funktion nicht nur möglich sondern sehr wahrscheinlich sind. (Siehe gesonderte
Decoderbeschreibung) Für die MPX- und NF-Verbindungen sind dabei abgeschirmte Leitungen unerläßlich!
Hier nun das Schaltbild, Bestückungsplan und das Layout der ZF-Sufe, zuerst ohne Endstufe :
(Mit der Maustaste das Schaltbild anklicken, es wird dann in voller Auflösung dargestellt.)
(Mit der Maustaste das Platinenlayout anklicken, er wird dann in voller Auflösung dargestellt.)
(Mit der Maustaste den Bestückungsplan anklicken, er wird dann in voller Auflösung dargestellt.)
Und nun die ZF-Stufe mit Endstufe ECL86:
(Mit der Maustaste das Schaltbild anklicken, es wird dann in voller Auflösung dargestellt.)
(Mit der Maustaste das Platinenlayout anklicken, er wird dann in voller Auflösung dargestellt.)
(Mit der Maustaste den Bestückungsplan anklicken, er wird dann in voller Auflösung dargestellt.)
Es folgt das
Layout der ZF-Platine ohne Endstufe als Postscript-Datei :
FM-ZF_ohne_Endstufe_Layout.PS
Es folgt das
Layout der ZF-Platine mit Endstufe als Postscript-Datei :
FM-ZF_mit_Endstufe_Layout.PS
Ich wünsche allen Nachbauern viel Erfolg und jede Menge Freude mit diesem schönen UKW-Empfängerbaustein!
Gruss, Ernst Rößler
Die beiden folgenden Fotos zeigen die von Sven inzwischen fertiggestellte Platine. Sie kann über ihn bezogen werden;
seine Mailadresse ist auf dieser und der Hauptseite, jeweils oben, angegeben:
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Ein in einem Heinz-Richter-Buch veröffentlichter Wobbler für 10,7 MHz zeigt
dieses PDF-File. Mit diesem einfach aufgebauten 2-Röhren-Gerät lässt sich der ZF-Verstärker sehr leicht
auf das Optimum abstimmen.
Dieser Wobbler benötigt jedoch noch einen Kipp-Generator. Kurt Schenk hatte im Forum freundlicherweise einmal die
beiden folgenden Seiten veröffentlicht, sie stammen aus dem Buch von Heinz Richter, Hilfsbuch für
Katodenstrahl-Oszillografie, 1965, Franzis-Verlag, München und zeigen einen Ein-Röhren-Kippgenerator: