!!! Achtung Lebensgefahr !!!
Dieses Gerät arbeitet mit 230V Netzspannung. Diese Schaltung dürfen nur
Leute mit entsprechender Ausbildung aufbauen.
Seit längerer Zeit benutze ich zum Prüfen und für den
Abgleich von UKW Rundfunkempfängern einen HF Generator von ELV.
Später kam ein Stereo Encoder dazu. Die Frequenz wird mit einer Spannung
durch ein Poti eingestellt. Obwohl der Generator sehr stabil ist, fällt
es doch schwer Frequenzen genau zu reproduzieren. So entstand die Idee
einer digitalen Frequenzeinstellung. Ich habe mich für eine klassische
PLL Schaltung mit dem Motorola IC MC145157 entschieden. Die Ansteuerung
dieses IC durch die M-Unit ist Thema dieses Beitrages. Schaltung, Aufbau
und Anwendung der ELV Bausätze Stereo Encoder und UKW Prüfgenerator sind
den Bausatz Beschreibungen zu entnehmen. Das fertige Gerät erzeugt Frequenzen
von 87,5MHz - 108MHz in 100KHz Schritten.
Eine PLL (Phase Locked Loop) Schaltung
vergleicht die Eingangsfrequenz F(e) mit einer durch einen Quarz erzeugten
Frequenz und erzeugt mit Hilfe eines Tiefpasses eine Spannung welche den
VCO (Voltage Controlled Oscillator) steuert. Sind
Frequenz und Phase des Referenzoszillators und der Eingangsfrequenz gleich,
so ist die Schleife eingerastet. Die Referenzfrequenz wird mit einem Quarz
und einem R-Teiler erzeugt. Indem man den N-Teiler verändert, sind alle
Frequenzen im Raster der Referenzfrequenz möglich, die der VCO erzeugen
kann.
Der IC MC145157 enthält einen programmierbaren R-Teiler.
Dadurch ist der Quarz nicht fest vorgegeben. Die Werte für R- und N-Teiler
werden in jeweils 14Bit großen Registern gespeichert. Die Werte gelangen
seriell über ein Drei-Leitungsinterface in die Register. Das höchste Bit
wird zuerst geladen. Nach dem letzten Bit kommt noch ein Control Bit.
Dieses bestimmt welches Register geladen wird. F(e) kann bei 5V Betriebsspannung
etwa 15MHz betragen. Somit ist ein Vorteiler notwendig. Dieser setzt das
Abstimmraster herab auf 100KHz. Für den vorgesehenen Zweck ist das völlig
ausreichend.
Die PLL Schaltung ist auf einer einseitigen Leiterplatte
aufgebaut. IC MC145157 hat ein SMD Gehäuse und wird deshalb auf der Leiterseite
platziert.
Die LP ist mit Lötstiften direkt auf den Deckel des ELV
VCO gelötet. An den Anschlusspunkten für HF, ganz links, den Anschlüssen
für 12V Versorgung und Abstimmspannung, ganz rechts, sind 2mm Löcher in
den Blechdeckel gebohrt um die Zuleitungen kurz zu halten. Die 12V werden
nach dem VCO Spannungsregler abgenommen, Die Abstimmspannung wird an Stelle
des Abstimmpotis, welches entfernt wurde, angeschlossen (Schleifer). An
Pin 14 vom MC145157 stellt man, mit Hilfe eines Frequenzzählers und C5
die genaue Quarzfrequenz ein. Eventuell muss C1 etwas geändert werden.
Links oben erkennt man den Steckverbinder zur LP der LCD
Anzeige mit der M-Unit. Die PLL braucht noch +5V und GND direkt vom Netzteil.
In die Buchse der Original Stromversorgung des VCO habe
ich einen Durchführungskondensator gelötet. Dort werden die 13-14V vom
Netzteil angeschlossen.
Für die Frequenzanzeige verwende ich eine Variante des
auf meiner Webseite schon einmal beschriebenen LCD Boards. Es wird ein
3,5 Stelliges Display eingesetzt. Somit entfällt ein IC zur Ansteuerung.
Die M-Unit befindet sich auf der LCD Leiterplatte ebenso wie die Taster
und die PLL LED.
Das Netzteil enthält zwei getrennte Stromversorgungen
für +5V und +14V. Der Trafo liefert sekundär 2x 12V AC. Die getrennten
Massen für den Analog- und Digitalteil werden nur am Netzteil verbunden.
Aus der 14V Spannung wird noch der Stereo Encoder versorgt. Die IC brauchen
keine Kühlkörper.
Die folgenden Bilder zeigen den Aufbau.
Verwendet wurde ein Standard Gehäuse von ELV.
Auf einer Grundplatte aus Epoxydharz sind alle Baugruppen befestigt. Zum
Teil benutze ich dazu 10mm Vierkanthölzer.
Meine mechanischen Bearbeitungsmöglichkeiten sind leider
sehr eingeschränkt, weshalb alles einfach sein muss. In die Netzzuleitung
zum Trafo ist noch eine Drossel eingefügt.
Der Netzschalter ist in der Rückwand befestigt.
Das fertige Gerät. Die Frontplatte besteht aus Acrylglas.
Auf selbstklebendes Druckerpapier ist das Design gedruckt. Nach dem Druck
habe ich das Papier mehrmals mit einem Fixierspray eingesprüht. Das ergibt
eine abwaschbare, einigermaßen kratzfeste Oberfläche. Das LCD Fenster
wird vor, die Durchbrüche nach dem Aufkleben ausgeschnitten.
Die Software besteht aus einem Basicprogramm und ist
weitgehend selbsterklärend. Es sind einige Testausgaben auskommentiert.
Das Programm lädt zuerst das R-Register, prüft, ob schon mal ein Wert
gespeichert wurde und geht dann in eine Endlosschleife mit Abfrage der
beiden Taster. Beim ersten Start wird ein Anfangswert in das N-Register
geschrieben (980 = 98,0MHz). Mit den zwei Tastern kann man die Frequenz
jeweils um 100KHz erhöhen oder verringern. Der eingestellte Wert wird
nach Loslassen der Taster gespeichert und beim nächsten Einschalten des
Gerätes geladen.
Quellenangaben:
UKW Prüfgenerator: ELV Heft 1/1998
Stereo Encoder: ELV Heft 2/2001
PLL Frequency Synthesizer Family MC14515x: Motorola Datenblatt 8/1995
