Un tuner AM et FM stéréo 1ère partie

La technologie, toujours en constante évolution, a permis de mettre au point, un circuit intégré de faibles dimensions permettant de réaliser un tuner performant pour la gamme des 522 à 1620 kHz et pour la gamme FM des 87,5 à 108 MHz. Hélas, ce composant n’est produit qu’en technologie CMS. Pour pouvoir le mettre à la portée du plus grand nombre, nous l’avons fait monter en usine sur un module hybride.


Les industries qui fabriquent des appareils électroniques sont continuellement à la recherche de circuits intégrés de dimensions toujours plus miniaturisées.
En effet, pour le montage, elles utilisent des robots très rapides, qui, en quelques minutes, peuvent insérer et souder des centaines de composants CMS sur les circuits imprimés et ce avec une précision micrométrique.
Les amateurs que nous sommes ne disposent, en général, pas de l’équipement nécessaire à l’utilisation de ces minuscules circuits intégrés. Celui qui aura essayé de souder leurs broches, larges de 0,2 à 0,3 mm sur les fines pistes de cuivre séparées les unes des autres de 0,8 mm seulement avec un fer conventionnel, même avec une panne très fine, aura mesuré toute la difficulté de la chose !
Pour redonner aux amateurs la possibilité d’utiliser les circuits intégrés en CMS, une des solutions consiste à les faire monter en usine sur un module hybride qui inclura ses composants périphériques et aura des sorties au pas de 2,54 mm.
Pour réaliser ce tuner AM/FM, nous avons donc fait monter le circuit intégré TEA5757, fabriqué par la société Philips, sur un circuit imprimé référencé KM.1450 (voir figure 3).
De plus, nous avons incorporé sur ce circuit imprimé, les autres composants nécessaires, dont la majorité est également en CMS, soit : 20 condensateurs, 3 résistances, 2 filtres céramiques, 1 discriminateur à 10,7 MHz et le quartz de 75 kHz pour l’horloge.
A l’intérieur du circuit intégré TEA5757, dont la surface est d’environ 1 cm2, nous avons tous les étages indispensables pour réaliser un excellent tuner pour la gamme AM qui couvre de 522 kHz à 1620 kHz (ondes moyennes) et pour la gamme FM qui s’étend de 87,5 MHz à 108 MHz.
Ce tuner est en mesure d’accepter la comparaison avec les plus sophistiqués des récepteurs en provenance des pays du “Soleil Levant”.
Comme vous pouvez le voir sur les schémas électriques des figures 6 et 7, ce récepteur est complété d’un affichage digital de la fréquence de réception à cinq chiffres et d’un système de syntonisation à boutons poussoirs.
En reliant au circuit intégré les quelques bobinages requis, il est possible de prélever des broches 20 et 21 du module KM.1450, un signal BF qui, après avoir été préamplifié à l’aide d’un petit circuit intégré, peut être appliqué sur l’entrée d’un étage final de puissance.
Sur le panneau avant du coffret, outre l’afficheur qui nous permet de lire la fréquence de l’émetteur sur lequel nous sommes syntonisés, nous trouvons aussi des diodes LED qui nous indiquent si nous sommes commutés sur la gamme AM ou FM et si l’émetteur capté émet en mono ou en stéréo.

Schéma électrique du tuner
Le schéma électrique de la figure 6, représente l’étage récepteur qui utilise le circuit intégré TEA5757. Le schéma électrique de la figure 7 montre l’étage digital de contrôle géré par un microcontrôleur ST6 et les boutons poussoirs de commande.
Pour la description du fonctionnement du récepteur, commençons par la figure 6, sur laquelle apparaît le rectangle du module référencé KM.1450.
Sur la périphérie de ce rectangle, nous avons noté les numéros correspondant aux 24 broches de connexions avec la platine principale (voir figures 2 et 4).
Pour capter les signaux FM, il suffit de relier un fil faisant office d’antenne, à la prise d’entrée FM. Le signal capté par l’antenne est filtré par un passe-bande composé de C2, L1 et C3, qui permet d’atténuer toutes les fréquences hors de la bande FM. Le signal ainsi filtré est appliqué sur la broche 12 du module KM.1450.
Pour syntoniser les émetteurs FM qui transmettent sur la gamme 87,5-108 MHz, nous utilisons un circuit d’accord appliqué sur la broche 15 et composé de la bobine L2, du condensateur ajustable C4 et des deux diodes varicap DV1 et DV2.
Ce circuit nous permet d’accorder l’étage d’entrée FM du module KM.1450 avec la station que l’on désire recevoir.
Comme ce récepteur est un superhétérodyne, il nous faut également un étage oscillateur local en mesure de générer une fréquence de 10,7 MHz supérieure à la fréquence d’accord.
La bobine de cet étage oscillateur, que nous avons appelée L3 et que nous trouvons connectée sur la broche 16 du module KM.1450, nous sert pour générer, en faisant varier la tension sur les diodes varicap DV3 et DV4, une fréquence qui, partant d’un minimum de 98,2 MHz, atteint un maximum de 118,7 MHz.
Lorsque l’étage génère une fréquence de 98,2 MHz, le récepteur est automatiquement syntonisé sur la fréquence de :

98,2 – 10,7 = 87,5 MHz

Lorsque l’étage oscillateur génère une fréquence de 118,7 MHz, le récepteur est automatiquement syntonisé sur la fréquence de :
118,7 – 10,7 = 108 MHz

Du mélange du signal capté avec celui de l’oscillateur local, nous obtenons une fréquence fixe d’une valeur de 10,7 MHz que nous prélevons à la sortie “FM mixer” placée à la broche 39 du TEA5757.
Après avoir fait passer cette fréquence à travers le filtre céramique FC2 de 10,7 MHz existant sur le module KM.1450 (voir figure 2), nous l’appliquons sur l’entrée du premier amplificateur moyenne fréquence qui se trouve sur la broche 37 du TEA5757.
Cette fréquence, après avoir été amplifiée par le premier étage MF “IF1” (voir figure 1), sort par la broche 35 du TEA5757 pour entrer de nouveau à la broche 33 après être passée à traversle filtre céramique FC3, toujours de 10,7 MHz, se trouvant, lui aussi, sur le module KM.1450.
Cette fréquence est ensuite amplifiée par le second étage MF “IF2”, présent dans le TEA5757.
Elle est ensuite démodulée par l’intermédiaire de l’étage “FM detector” et le discriminateur référencé FC1.
Les broches 14 et 15 qui sont reliées aux broches 20 et 21 du module KM.1450, sont les deux canaux de sortie audio, respectivement le canal droit et gauche, où le signal peut être soit mono, soit stéréo.
Le trimmer R5, que nous trouvons sur la broche 19, nous sert à régler la fréquence du décodeur FM stéréo comme nous vous l’expliquerons par la suite.
Le signal BF prélevé sur les broches 20 et 21 est préamplifié par deux amplificateurs opérationnels IC1/A et IC1/B, contenus dans un circuit intégré NE5532.
Pour recevoir les émetteurs ondes moyennes qui transmettent dans la gamme 522 à 1 620 kHz, il suffit de relier un fil utilisé comme antenne sur la prise d’entrée AM.
Le signal capté par l’antenne est appliqué à travers la bobine MF1 (noyau de couleur rouge), sur la broche 14 du module KM.1450 et syntonisé sur la fréquence requise par l’intermédiaire de la diode varicap DV5 reliée à la broche 18.
La bobine JAF1 de l’étage oscillateur est capable de générer une fréquence de 455 kHz supérieure à la fréquence d’accord. Elle est reliée sur la broche 17 du module KM.1450.
En faisant varier la tension sur la diode varicap DV6, nous obtenons une fréquence qui, d’un minimum de 977 kHz, atteint un maximum de 2 075 kHz.
Lorsque l’étage oscillateur génère une fréquence de 977 kHz, le récepteur est automatiquement syntonisé sur la fréquence de :
977 – 455 = 522 kHz

Lorsque l’étage oscillateur génère une fréquence de 2 075 kHz, le récepteur est automatiquement syntonisé sur la fréquence :
2075 – 455 = 1 620 kHz

A partir du mélange du signal capté avec celui généré par l’oscillateur local, nous obtenons une fréquence fixe de 455 kHz que nous prélevons de la sortie “AM mixer”.
Cette sortie se trouve sur la broche 40 du circuit intégré TEA5757 (correspondant à la broche 10 du module KM.1450).
Cette fréquence, après être filtrée par MF2 (noyau de couleur jaune), est appliquée à travers son secondaire, sur la broche 41 du TEA5757 correspondant à la broche 11 du module KM.1450, pour être préamplifiée par le premier amplificateur moyenne fréquence AM “IF”.
Cette fréquence, après avoir été amplifiée en interne par le premier étage AM “IF”, sort de la broche 36 du TEA5757 (correspondant à la broche 8 du module KM.1450) pour être syntonisée par la MF3 (noyau de couleur blanche).
La MF4, toujours munie d’un noyau blanc, que nous trouvons appliquée sur les broches 2 et 7 du module KM.1450, sert à l’étage interne d’AFC.
Il s’agit de l’étage de contrôle automatique de fréquence.
Le signal de MF est ensuite redressé en interne afin d’obtenir la démodulation d’amplitude. Sur les broches 20 et 21 du module KM.1450, nous retrouvons le signal BF mono qui est ensuite préamplifié par les deux amplificateurs opérationnels IC1/A et IC1/B contenus dans un circuit intégré NE5532.
Le circuit intégré TEA5757, en plus de disposer de tous les étages requis pour la réalisation d’un récepteur superhétérodyne complet, possède également un PLL (boucle à verrouillage de phase) pour le pilotage des oscillateurs locaux, avec, en plus, corresune gestion digitale complète pour effectuer les diverses fonctions.
Cette partie du circuit, nécessite quatre connexions (voir les broches 3, 4, 5 et 6 du module) qui permettent au microcontrôleur IC4, un ST62T65 préprogrammé, de la piloter sur les diverses fonctions.
Le microcontrôleur, en plus de gérer toutes les fonctions pour un fonctionnement correct du module KM.1450, pilote aussi, sous forme sérielle, le driver IC5 afin de permettre la visualisation sur l’afficheur de la fréquence et de la bande de réception.
Sur la figure 7, nous avons également représenté l’étage d’alimentation et l’étage digital, tous deux gérés par le microcontrôleur IC4.
Comme nous l’avons déjà dit en partie, IC4, nous sert pour accorder le récepteur, pour changer la gamme (AM en FM ou vice-versa), pour modifier la sensibilité d’entrée, pour mémoriser 10 émetteurs (5 en AM, 5 en FM) et pour faire apparaître sur l’afficheur la fréquence exacte sur laquelle le récepteur se trouve syntonisé.
Des 5 afficheurs présents sur le fréquencemètre, le dernier à droite a des dimensions plus petites, pour indiquer, pour la bande FM seulement, une différence de ± 50 kHz.
Sur la face avant du tuner, nous avons 13 boutons poussoirs dont nous allons décrire les fonctions. Néanmoins, pour la compréhension, nous ferons référence aux marquages du schéma et non à ceux de la face avant.
P1 = Ce poussoir, marqué “ON”, sert à allumer et à éteindre le tuner. La tension du secteur 220 volts est toujours présente sur le primaire du transformateur d’alimentation.
Une pression sur le bouton P1, polarise la base du transistor PNP TR1 à travers la résistance R19. Le transistor devient conducteur et fait coller le relais REL.1. En conséquence, la tension redressée par les deux diodes DS2 et DS3 rejoint les deux circuits intégrés stabilisateurs IC2 et IC3 qui procèdent à l’alimentation du tuner.
Le tuner, alimenté par l’intermédiaire de la broche 16 du microcontrôleur IC4, TR2 est porté en conduction et à son tour, il assure le pilotage nécessaire au transistor TR1 afin de maintenir le relais excité. Le relais demeure excité même si l’on relâche P1.
En appuyant une seconde fois sur le poussoir P1, la broche 16 du microcontrôleur IC4 passe au niveau logique 0 et, de cette façon, le transistor TR2 ne conduit plus, le relais n’est plus excité.
La diode LED DL1, située sur le panneau avant, a pour seule fonction d’indiquer si la tension du secteur 220 volts est présente sur le primaire du transformateur T1.
P2, P3, P4, P5 et P6 = Ces boutons poussoirs, marqués des sigles M1, M2, M3, M4 et M5, nous servent pour mémoriser 5 émetteurs sur la gamme FM et 5 émetteurs sur la gamme des ondes moyennes.
La première fois que nous allumons le tuner, comme aucun émetteur n’est encore mémorisé, le récepteur se syntonise au début de chaque gamme. Après s’être accordé sur un émetteur, pour le mémoriser, il suffit de tenir appuyé le poussoir intéressé, jusqu’au moment où apparaît CH1 ou bien CH2, CH3, etc. en fonction du bouton poussoir activé.
Lorsque nous allumons de nouveau le tuner, il se positionne automatiquement en FM-stéréo et sur la fréquence mémorisée en CH1, ainsi ; pour se déplacer sur un autre émetteur mémorisé, il suffit d’appuyer sur l’un des 5 poussoirs.
Pour effacer un émetteur de la mémoire, il suffit de se syntoniser sur une fréquence différente et de la mémoriser à la place de la précédente.
P7 et P8 = Ces deux poussoirs, marqués “TUNE”, nous permettent de faire varier l’accord en mode manuel. Si nous appuyons sur le poussoir P7, nous déplaçons la fréquence sur des valeurs inférieures, si nous appuyons sur P8, nous la déplaçons sur des fréquences supérieures.
P9 et P10 = Ces deux poussoirs, marqués “SCAN”, nous permettent de chercher les émetteurs en mode automatique.
Si nous appuyons sur P9, la recherche part de la fréquence marquée sur l’afficheur et recherche des émetteurs ayant une fréquence inférieure. Si nous appuyons sur P10, la recherche s’effectue sur des fréquences supérieures.
Lorsqu’au cours de la recherche, le signal d’un émetteur est reçu, le balayage se bloque automatiquement. Pour chercher un second émetteur, il suffit d’appuyer de nouveau l’un des deux boutons poussoirs.
P11 = Ce poussoir, marqué “DX”, sert pour augmenter la sensibilité du récepteur. Lorsque, sur la face avant, la diode LED DL2 est allumée, le récepteur est positionné pour la sensibilité maximale et, dans ces conditions, même les émetteurs les plus faibles seront reçus.
Si la diode LED est éteinte, le récepteur a une sensibilité inférieure, ainsi ; il est parfait pour recevoir uniquement les émetteurs locaux ou bien ceux qui sont reçus avec un signal très fort.
P12 = Ce poussoir, marqué “AM/FM”, sert à commuter le tuner de la gamme FM à la gamme ondes moyennes et vice-versa.
Comme nous vous l’avons déjà expliqué, lorsqu’on allume le récepteur, il se syntonise sur la gamme FM-stéréo. Si nous voulons recevoir la gamme des ondes moyennes, il faut appuyer sur le bouton poussoir P12.
Les diodes LED DL3 et DL4, disposées sur la face avant, nous indiquent si nous sommes sur la gamme FM ou sur la gamme AM.
P13 = Ce poussoir, marqué “ST/MO”, doit être appuyé pour recevoir un émetteur FM-stéréo en mono (STéréo/MOno).
Dans ce cas, nous verrons s’éteindre la diode LED DL5 disposée sur le panneau avant. Il faut signaler que la diode LED DL5 s’éteint aussi lorsque nous commutons le tuner sur la gamme AM.

Figure 1 : Le circuit intégré que nous avons utilisé dans ce tuner, d’une dimension de 1 cm2, est un TEA5757 fabriqué par Philips. A l’intérieur de son boîtier, sont renfermés tous les étages nécessaires pour réaliser un récepteur AM/FM performant.

Figure 2: Sur le module prémonté, référencée KM.1450, outre le circuit intégré TEA5757, sont installés tous les composants en CMS requis. Les numéros de 1 à 24, reportés sur la périphérie du schéma, correspondent à ceux des broches du connecteur de sortie CONN.1 (voir figure 4).

Figure 3 : Photo du module KM.1450, avec tous ses composants CMS en place.

Figure 4 : En regardant de face le dessin du module KM.1450, sur la gauche, se trouve la broche 1 et sur la droite, la broche 24. En haut, à gauche, vous remarquerez les point “TP1” et “TP2” dont vous aurez besoin pour les réglages.

Figure 5: Sur le fond du coffret, sera fixée la carte principale et sur le panneau avant, le circuit imprimé de la carte de commande portant l’afficheur et les boutons poussoirs. Pour relier la carte principale à la carte de commande, vous devez utiliser un câble en nappe.

Figure 6 : Autour du module prémonté KM.1450, il vous faudra seulement ajouter les quatre bobines d’entrée AM/FM, les trois transformateurs moyenne fréquence à 455 kHz et un étage amplificateur BF.

Figure 7: Schéma électrique de l’étage d’alimentation et du microcontrôleur IC4, qui nous permet de commuter les gammes AM/FM et de visualiser la fréquence d’accord sur l’afficheur par l’intermédiaire des 13 boutons poussoirs disposés sur le panneau avant du coffret.

Liste des composants du module KM.1450
Le module étant livré prémonté, les valeurs des composants sont données à titre d’information, en cas de nécessité d’intervention.

R1 = 82 kΩ
R2 = 10 Ω
R3 = 2,2 kΩ
C1 = 4,7 nF céramique
C2 = 220 nF céramique
C3 = 330 pF céramique
C4 = 470 nF céramique
C5 = 470 nF céramique
C6 = 100 nF céramique
C7 = 4,7 μF électrolytique
C8 = 220 nF céramique
C9 = 4,7 μF électrolytique
C10 = 220 nF céramique
C11 = 10 μF électrolytique
C12 = 2,2 μF électrolytique
C13 = 4,7 μF électrolytique
C14 = 100 nF céramique
C15 = 470 nF céramique
C16 = 470 nF céramique
C17 = 10 nF céramique
C18 = 470 nF céramique
C19 = 470 nF céramique
C20 = 10 nF céramique
FC1 = Discri. cér. 10,7 MHz
FC2 = Filtre cér. 10,7 MHz
FC3 = Filtre cér. 10,7 MHz
XTAL = Quartz 75 kHz
IC1 = Intégré TEA5757
CONN.1 = Strip 24 broches


Figure 8: Brochages des diodes varicap, des transistors et des circuits intégrés régulateurs vus de dessous.
Seul le circuit intégré NE5532 est vu de dessus.


Figure 9: Sur le circuit imprimé de commande, nous avons 13 boutons poussoirs de commande et les afficheurs pour visualiser la fréquence. Les poussoirs situés sous les afficheurs nous permettent de mémoriser 5 émetteurs sur la gamme FM et 5 émetteurs sur la gamme AM des ondes moyennes.

À suivre…

2ème Partie

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