オーディオクラフト工房（５）

オーディオクラフト工房（５）
更新日：２００５年１月３日

ＦＭチューナーを作ろう
０５年を迎えてオーディオクラフト工房も段々と本格的な内容になってきました。そのＰＩＣ搭載第２弾の登場です。細かい調整に手間取り発表が遅れてしまいました。今回もPIC16F88を使用します。使い慣れると大変便利なＰＩＣです。
今回はＦＭチューナーに挑戦します。チューナー部はアナログ回路であり大変苦労しましたが実用に耐えるものが完成しましたのでオーディオクラフト工房の仲間に加えることにしましょう。
ＦＭチューナーの基本構成
まずは基本となる回路構成を決めます。いろんな資料を参考に次のようにしました。

（ＦＭチューナーの基本構成）
前回のレベルメーターと同様にアナログ部とＰＩＣ部に分かれた構成となります。電源はアンプと共用するためにDC12Vとしました。内部への供給については5.5Vとします。アナログ部はもっと高い電圧としたかったのですが、なんとか出来ましたのでこのままとしましょう。 PICは電子選局の記憶をメインに受け持ちます。詳細は後ほど説明します。
ＦＭチューナーのアナログ部回路図
では詳細回路図を見て頂きましょう。まずはＦＭチューナー回路部です。

（ＦＭチューナーアナログ回路部）
ＦＭ受信ＩＣとして東芝製のTA8122を使用します。まだ現役のＩＣですので、パーツ屋で入手可能と思います。このＩＣを使用した製作記事はポリバリコンを使用して手動による選局を実現しているのですが、ＰＩＣ派としては当然ですが電子選局にしたいところです。いろんな記事を参考にしながらなんとかバリキャップ（可変容量ダイオード）による電子選局を実現することが出来ましたので今回の発表となった次第です。Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３はＦＣＺコイルの144MHzタイプです。 10.7MHzのセラミックフィルタとセラミックディスクリミネータの入手については私の場合古いラジオを分解してそこから取り出しました。ＬＥＤ１、ＬＥＤ２はチューニング表示用ＬＥＤです。赤色ＬＥＤなどを使用して下さい。

（ＦＭ受信ＩＣ）
詳細はインターネット上での検索をして頂くとして仕様書の最初のページのみ記します。昔に比べたら周辺回路が減って調整部分も少なく使いやすくなっていると思います。
バリキャップによるチューニングにはかなりカットアンドトライの部分がありました。

（ＦＭチューナーの同調に使用したバリキャップ）

（バリキャップの電圧-容量特性）
入手しやすいバリキャップを中心に部品を選択しました。このバリキャップに33pFのセラミックコンデンサを直列接続することによってなんとか私の住んでいるところのＦＭ放送局を受信出来ました。電源電圧が5.5Vのため容量特性から小さな容量が出来ませんので皆さんの放送局の周波数に合わせて直列コンデンサを調整して下さい。ちなみに私が合わせた周波数は85MHzから90MHz付近です。ＦＭチューナーとしてはこの選局アナログ部が完動したら完成したも同然です。製作としてはここまで来るのにえらい時間が掛かったのです。
ＦＭチューナーのＰＩＣ回路図

（ＰＩＣ部回路図）
基本的にバリキャップを選局するための電圧をＰＩＣのA/Dコンバータで記憶して、プリセット選局時にその電圧を再生しています。電圧再生には簡単なラダー型D/Aコンバータを構成しています。A/Dコンバータが10bitのため、D/Aコンバータも10bit精度にしています。まあどこまでの精度で出ているかは気になるところですが・・・今回も発振周波数にそれほどの精度は必要ないので内蔵発振子を使用してポート数を稼いでいます。更にポートが必要だったのでリセット入力もRA5のポートとして使用しました。
ＦＭチューナーの基本仕様
１）バリキャップによる電子選局のＦＭチューナー回路とします。２）ボリューム回転による手動選局の電圧値をＰＩＣで記憶します。３）ＰＩＣで記憶可能な選局数は６局とします。（ＳＷ１－３、ＳＷ５で切換ます）４）記憶した電圧はプリセットでのワンタッチ選局となります。５）電源を切ってもＳＷ１の選局を電源ＯＮ時に再生します。
回路図中、ＳＷ４の切換が上側にある時にはボリュームによる手動選局となります。周波数を合わせたあとＳＷ１－３を押すことによってその時の電圧を記憶します。ＳＷ５を使用することによってトータル６局の選局が可能になります。（ちなみに私の地方では６局も放送局がありません。都会の方々はいかがですか。）
ＳＷ４を下側にすることによってプリセット選局となります。記憶した分ワンタッチで選局が可能となります。この値はＰＩＣのＥＥＰＲＯＭに記憶していますので電源を切っても再現が可能です。
ＦＭチューナーのポート割付

（ＦＭチューナーのポート割付）
今回は全てのポートを使用します。発振子端子（ＲＡ６、ＲＡ７）、リセット端子（ＲＡ５）も全てポートに使えるＰＩＣって大変便利ですね。
ＦＭチューナーの回路製作
では順にケース加工及び回路の製作についてダイジェスト写真で示します。

（ケース加工中）

（次に入出力部品を取り付けよう）

（結構密集した内部になってしまいました）
前回と同様他機器と電源接続するためにDC12Vラインの並列出力を設けます。アンテナ端子も必須ですのでよろしく。

（正面と裏面です。正面はかなり窮屈でした）
操作パネルの左から電源ＳＷ、電源インジケータ、選局ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、切換ＳＷ５、手動切換ＳＷ４、手動選局ボリュームです。

ＦＭチューナーのソフト留意点について
ソフト詳細は後ほどのソースで詳しく見て頂くとして、ポイントのみ記します。ほとんどがレベルメータと同じですので基本的にはそちらを参照して下さい。今回リセット端子もポートとして使用しますのでその設定が必要です。

（ＣＯＮＦＩＧ設定）
CONFIG設定中、MCLR_OFFを追加して下さい。リセット端子がRA5と使用出来る状態となります。
EEPROMの使用についても過去の製作にある内容とほぼ同様です。基本的にはそちらを参照して下さい。但しPICの種類によってレジスタの存在するバンクが異なっていますので、仕様書などで充分確認お願いいたします。PICの解説本にも詳しく説明されています。
ＦＭチューナーの大完成
毎回恒例の大完成した姿です。うーーん、すばらしい。

（完成形外観姿）
ＦＭチューナーの全ソースコードとＨＥＸコード
毎度おなじみのソースリストとＨＥＸコードです。一緒に圧縮してありますのでダウンロードしてからじっくり眺めて下さい。ソースリストとＨＥＸコードはこちらです。
ＦＭチューナーの調整
調整にはかなりの忍耐を要します。まずＬ３のコイルとの選局が基本となります。Ｌ３が局発部分ですのでここがきちんとチューニングされていないと放送局そのものを受信することが出来ません。まずコイルを上部すれすれの位置まで回転させます。（基本的には購入したままの状態です。）この状態でどこかの放送局が受信できるように手動ボリュームを調整します。どこかの局が受かればＬ２のコイルを回転させて押し込んでいきます。私の設定した定数での回路の場合、Ｌ２のコイルを部品の半分より下まで押し込むことによってノイズのない電波を受信出来ました。これを見つけ出すのにかなりの苦労をしました。Ｌ１についてはＬ２と同様の位置まで押し込んでおけばＯＫです。
ＦＭチューナーの電子選局などＰＩＣには無い難しさもありましたが皆さんいかがでしたでしょうか。手作りのチューナーから流れて来る音楽には多少のノイズも気になりませんね。放送局が遠くでノイズの乗りやすい場合はLch-Rchを接続してモノラル対応とすることで全くノイズのない受信が可能になります。皆さんでスイッチを増設するなどして対応下さい。
次回はセレクターを製作します。接続機器も増えて来ましたので、ワンタッチで切換出来るもの作りましょう。
これからもオーディオクラフト工房はどんどん楽しくなっていきます。よろしくお願いいたします。

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