Un mini Tx FM avec un TDA7000
Par Daniel Maignan
Développé et fabriqué au cours des années 90 par la firme Philips, leader dans ce domaine, le TDA7000, circuit intégré à grande intégration, renferme la quasi totalité d'un récepteur FM, de l’entrée antenne à la sortie BF.
De par sa conception qui remonte à environ un quart de siècle et, bien que très sophistiqué d’un point de vue fonctionnel, il nécessite tout de même un certain nombre de composants discrets externes.
Comme il est encore aujourd’hui aisé de se le procurer, passez un bon moment de détente en construisant ce récepteur qui fonctionnera du premier coup !
De par sa conception qui remonte à environ un quart de siècle et, bien que très sophistiqué d’un point de vue fonctionnel, il nécessite tout de même un certain nombre de composants discrets externes.
Comme il est encore aujourd’hui aisé de se le procurer, passez un bon moment de détente en construisant ce récepteur qui fonctionnera du premier coup !
Dans tous les circuits radio et a fortiori dans les circuits intégrés, les bobines et les filtres constituent l’inconvénient majeur.
Aussi les ingénieurs et techniciens mirent au point un nouveau concept visant à s’en affranchir le plus possible.
Sans trop rentrer dans les détails, disons simplement que l’astuce consista à choisir une moyenne fréquence sur 70 kHz, une valeur très faible, en regard des 10,7 MHz habituels (figure 1), ce qui évidemment engendra d’autres problèmes, tel celui de la fréquence image, située comme on le sait, à deux fois la valeur de la FI, soit ici à 140 kHz.
Mais il devenait facile à cette fréquence d’intégrer des amplificateurs limiteurs à très grand gain pouvant procurer une excellente réjection de la modulation d’amplitude, car un récepteur FM ne doit pas répondre à ce type de modulation.
De plus, à cette fréquence, des filtres FI actifs à résistances et capacités performants pouvaient être réalisés.
Il restait cependant un problème majeur, celui de la bande occupée qui doit être d’au moins 150 kHz en monophonie, afin de pouvoir accepter l’excursion maximale sans distorsion. Cet inconvénient fut surmonté grâce à l’utilisation d’une boucle à verrouillage de phase ramenant l’excursion à 15 kHz au maximum.
Un dispositif de silencieux efficace contrôle et supprime le signal audio en cas de désaccord ou de mauvaise réception, mais comme le silencieux fonctionne entre les stations, ce qui peut être déroutant pour certains, les concepteurs ont ajouté un générateur de bruit de synthèse qui peut être bien entendu inhibé. Le démodulateur, qui convertit les variations de fréquence en tensions basses fréquences, est un modèle à quadrature.
Comme déjà évoqué, il est nécessaire de compresser la déviation avant d’attaquer les amplificateurs FI à 70 kHz. Une boucle à verrouillage incorporée permet de comprimer l’excursion en utilisant la sortie audio du démodulateur pour modifier la fréquence de l’oscillateur local en fonction inverse de la déviation. On obtient ainsi une excursion ramenée à ±15 kHz pour une déviation d’entrée de ±75 kHz et la distorsion harmonique totale (THD) reste ainsi dans des limites acceptables pour ce type de récepteur simple et bon marché (0,7 % à deltaF = ±22,5 kHz et 2,3 % pour un ?F de ±75 kHz).
Figure 1
1) Description :
Figure 2
Vu de l’extérieur, le schéma de ce récepteur représenté en figure 2 est simple.
Bien que l’alimentation générale puisse varier de 9 à 12 volts, le module TDA7000 est alimenté sous 5 volts, grâce au régulateur 7805.
L'oscillateur est accordé par un circuit résonant à inductance et capacité constitué de L2 et de la diode à capacité variable (varicap) BB105 qui sont en parallèle d’un point de vue HF et connectés à la broche 6 du circuit intégré. Le signal capté par l’antenne arrive entre les broches 13 et 14 par un pont diviseur capacitif ajustable permettant d’adapter au mieux l’impédance de l’antenne. L’entrée 14 est découplée par le condensateur de 2,2 nF.
Avec l’inductance L1, l’ensemble forme un circuit accordé dont la largeur de bande est suffisante pour couvrir toute la gamme FM, sans avoir besoin de retoucher l’accord.
La largeur de bande du filtre à fréquence intermédiaire est déterminée par le condensateur de 3,3 nF entre les broches 7 et 9, les 180 pF, 330 pF et 2,2 nF sur les broches 8, 10 et 11, respectivement.
Le condensateur de 100 nF sur la broche 15 assure le découplage de contre réaction continue dans l'amplificateur limiteur.
Le condensateur de 330 pF sur la broche 17 détermine la fréquence intermédiaire. Il fixe le déphasage de 90° du signal envoyé dans le démodulateur en quadrature en même temps que le signal direct. Un second déphasage de 90° pour le circuit de corrélation est assuré par le condensateur de 220 pF sur la broche 18.
La constante de temps du silencieux est fixée par le condensateur de 100 nF sur la broche 1.
Le 22 nF sur la broche 3 qui est facultatif détermine le niveau de bruit lorsque le récepteur est désaccordé, mais il est possible d’avoir un silence relatif entre deux stations si l’on ne met pas ce condensateur, comme c’est le cas ici.
Sur la broche 4, la capacité de 10 nF fait partie de la constante de temps de la boucle à verrouillage de phase.
On notera la configuration particulière du montage, avec les condensateurs qui vont presque tous à la borne positive du circuit intégré. De même le circuit accordé de l’oscillateur a sa bobine reliée au pôle positif de l'alimentation.
Derrière le récepteur se trouve un circuit intégré TAA611B12 chargé d’amplifier le signal audio démodulé et désaccentué par la capacité de 2,2 nF, qui est délivré par la boche 2 du TDA7000, à travers le potentiomètre de volume de 22 k? à variation logarithmique.
L’amplificateur fonctionne sous 9 à 12 volts avec un haut-parleur d’une impédance de 8 ohms.
Bien que l’alimentation générale puisse varier de 9 à 12 volts, le module TDA7000 est alimenté sous 5 volts, grâce au régulateur 7805.
L'oscillateur est accordé par un circuit résonant à inductance et capacité constitué de L2 et de la diode à capacité variable (varicap) BB105 qui sont en parallèle d’un point de vue HF et connectés à la broche 6 du circuit intégré. Le signal capté par l’antenne arrive entre les broches 13 et 14 par un pont diviseur capacitif ajustable permettant d’adapter au mieux l’impédance de l’antenne. L’entrée 14 est découplée par le condensateur de 2,2 nF.
Avec l’inductance L1, l’ensemble forme un circuit accordé dont la largeur de bande est suffisante pour couvrir toute la gamme FM, sans avoir besoin de retoucher l’accord.
La largeur de bande du filtre à fréquence intermédiaire est déterminée par le condensateur de 3,3 nF entre les broches 7 et 9, les 180 pF, 330 pF et 2,2 nF sur les broches 8, 10 et 11, respectivement.
Le condensateur de 100 nF sur la broche 15 assure le découplage de contre réaction continue dans l'amplificateur limiteur.
Le condensateur de 330 pF sur la broche 17 détermine la fréquence intermédiaire. Il fixe le déphasage de 90° du signal envoyé dans le démodulateur en quadrature en même temps que le signal direct. Un second déphasage de 90° pour le circuit de corrélation est assuré par le condensateur de 220 pF sur la broche 18.
La constante de temps du silencieux est fixée par le condensateur de 100 nF sur la broche 1.
Le 22 nF sur la broche 3 qui est facultatif détermine le niveau de bruit lorsque le récepteur est désaccordé, mais il est possible d’avoir un silence relatif entre deux stations si l’on ne met pas ce condensateur, comme c’est le cas ici.
Sur la broche 4, la capacité de 10 nF fait partie de la constante de temps de la boucle à verrouillage de phase.
On notera la configuration particulière du montage, avec les condensateurs qui vont presque tous à la borne positive du circuit intégré. De même le circuit accordé de l’oscillateur a sa bobine reliée au pôle positif de l'alimentation.
Derrière le récepteur se trouve un circuit intégré TAA611B12 chargé d’amplifier le signal audio démodulé et désaccentué par la capacité de 2,2 nF, qui est délivré par la boche 2 du TDA7000, à travers le potentiomètre de volume de 22 k? à variation logarithmique.
L’amplificateur fonctionne sous 9 à 12 volts avec un haut-parleur d’une impédance de 8 ohms.
2) Réalisation :
La fabrication demande du soin et de l’attention, comme pour tous les montages où les composants sont de taille relativement réduite. Un prototype a été élaboré en câblage traditionnel sur une plaquette en verre époxy avec trous et pastilles de 86 x 53 mm (voir la figure 3).
Figure 3
Il est conseillé de bien vérifier avant de les câbler, la valeur des petits condensateurs qui sont tous à diélectrique céramique, excepté les quelques électrochimiques dont il faudra veiller par ailleurs à bien respecter la polarité.
Il n’y a que trois résistances dans ce montage.
Respecter une tolérance de 5% pour les condensateurs céramique et les résistances.
Les deux inductances seront bobinées sur 5 spires en utilisant une queue de forêt (L1 diamètre 3 mm et L2 diamètre 5 mm, avec du fil de 30/100 mm environ).
Les circuits intégrés ne présentent pas de phénomènes d’oscillations parasites et sont fiables. Il est recommandé d’utiliser un support 18 broches pour le TDA7000.
Une fois la dernière soudure effectuée, après une vérification attentive, mettre sous tension et connecter l’antenne, le récepteur doit fonctionner du premier coup.
Les seuls réglages consistent à jouer sur l’espace entre spires de L2 pour faire coïncider la fenêtre de réception avec la bande FM, puis à ajuster le condensateur de 10/60 pF pour obtenir le meilleur niveau de signal.
A toutes fins utiles, un masque pour la gravure d’un circuit imprimé simple face a été réalisé (figure 4) avec une implantation des composants reprenant assez fidèlement celle du prototype de la figure 3, voir la figure 5.
Il n’y a que trois résistances dans ce montage.
Respecter une tolérance de 5% pour les condensateurs céramique et les résistances.
Les deux inductances seront bobinées sur 5 spires en utilisant une queue de forêt (L1 diamètre 3 mm et L2 diamètre 5 mm, avec du fil de 30/100 mm environ).
Les circuits intégrés ne présentent pas de phénomènes d’oscillations parasites et sont fiables. Il est recommandé d’utiliser un support 18 broches pour le TDA7000.
Une fois la dernière soudure effectuée, après une vérification attentive, mettre sous tension et connecter l’antenne, le récepteur doit fonctionner du premier coup.
Les seuls réglages consistent à jouer sur l’espace entre spires de L2 pour faire coïncider la fenêtre de réception avec la bande FM, puis à ajuster le condensateur de 10/60 pF pour obtenir le meilleur niveau de signal.
A toutes fins utiles, un masque pour la gravure d’un circuit imprimé simple face a été réalisé (figure 4) avec une implantation des composants reprenant assez fidèlement celle du prototype de la figure 3, voir la figure 5.
Figure 4
Figure 5
La construction de ce petit tuner simple et peu onéreux vous ravira et vous serez agréablement surpris par son fonctionnement et sa sensibilité.
A noter que le TDA7000 peut également servir dans un récepteur à FM à bande étroite (NBFM), procédé qui est utilisé pour les télécommunications et par les radioamateurs. Dans ce cas l’oscillateur local est piloté par un quartz et de ce fait la compression de la déviation est pratiquement inexistante…
3) Liste des composants :
Semi-conducteurs :
1 x TDA7000 + support DIL 18 broches
1 x TAA611B12
1 x Régulateur 5 volts 7805
1 x Diode varicap BB105
1 x TDA7000 + support DIL 18 broches
1 x TAA611B12
1 x Régulateur 5 volts 7805
1 x Diode varicap BB105
Condensateurs :
1 x 1000 µF 16 V
2 x 47 µF 16 V
1 x 4,7 µF 25 V
1 x 1 µF 25 V
3 x 100 nF
4 x 10 nF
1 x 3,3 nF
3 x 2,2 nF
1 x 1,5 nF
1 x 1 nF
2 x 330 pF 5%
1 x 220 pF 5%
2 x 180 pF 5%
1 x 39 pF 5%
1 x ajust. 10/60 pF
1 x 1000 µF 16 V
2 x 47 µF 16 V
1 x 4,7 µF 25 V
1 x 1 µF 25 V
3 x 100 nF
4 x 10 nF
1 x 3,3 nF
3 x 2,2 nF
1 x 1,5 nF
1 x 1 nF
2 x 330 pF 5%
1 x 220 pF 5%
2 x 180 pF 5%
1 x 39 pF 5%
1 x ajust. 10/60 pF
Potentiomètres :
1 x potentiomètre 22 kohms linéaire + démultiplication
1 x potentiomètre 22 kohms logarithmique
1 x potentiomètre 22 kohms linéaire + démultiplication
1 x potentiomètre 22 kohms logarithmique
Résistances :
1 x 22 kohms ¼ W 5%
1 x 1,5 kohms ¼ W 5%
1 x 56 ohms ¼ W 5%
1 x 22 kohms ¼ W 5%
1 x 1,5 kohms ¼ W 5%
1 x 56 ohms ¼ W 5%
Inductances :
L1 : 5 spires diamètre 3 mm fil 30/100 mm
L2 : 5 spires diamètre 5 mm fil 30/100 mm
L1 : 5 spires diamètre 3 mm fil 30/100 mm
L2 : 5 spires diamètre 5 mm fil 30/100 mm
1 x circuit imprimé simple face ou une carte à trous et pastilles de 86 x 53 mm
Note : On trouve facilement le TDA7000 pour 5 euros environ, ainsi que le TAA611B12.
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Date de dernière mise à jour : 13/06/2023
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