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 Jogis 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 AÜs 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 A 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 A-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-Cs 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 :

Schaltbild ZF-Stufe ohne Endstufe
(Mit der Maustaste das Schaltbild anklicken, es wird dann in voller Auflösung dargestellt.)

Platinenlayout FM-ZF ohne Endstufe
(Mit der Maustaste das Platinenlayout anklicken, er wird dann in voller Auflösung dargestellt.)

Bestückungsplan FM-ZF ohne Endstufe
(Mit der Maustaste den Bestückungsplan anklicken, er wird dann in voller Auflösung dargestellt.)

Und nun die ZF-Stufe mit Endstufe ECL86:

Schaltbild ZF-Stufe mit Endstufe
(Mit der Maustaste das Schaltbild anklicken, es wird dann in voller Auflösung dargestellt.)

Platinenlayout FM-ZF mit Endstufe
(Mit der Maustaste das Platinenlayout anklicken, er wird dann in voller Auflösung dargestellt.)

Bestückungsplan FM-ZF mit Endstufe
(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:






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