Un récepteur FM avec seulement 3 circuits intégrés

Au tout début de la radio, les passionnés construisaient leur poste à galène et, dès les premiers crachotements dans les écouteurs, ils sautaient de joie.
Un peu plus tard, une bobine, une diode germaniun et un condensateur variable nous faisaient veiller des nuits entières à la recherche d’une station audible. Si vous débutez en électronique ou si vous voulez simplement retrouver, intactes, vos joies d’antan, montez donc ce récepteur ultra simple qui, tout en n’utilisant que trois circuits intégrés, vous permettra de recevoir toutes les stations FM entre 88 et 108 MHz. Vous ne serez pas peu fier d’entendre vos émissions préférées, avec un son fidèle, sur haut-parleur, petit certes, mais haut-parleur quand même !


Bien sûr le Japon, Taïwan et d’autres ont saturé le marché de ces petits récepteurs FM que l’on vous offre même parfois en cadeau lorsqu’une commande atteint un certain montant… Mais, la joie que vous aurez à monter votre propre récepteur et à l’écouter ensuite sera sans commune mesure avec celle issue d’un achat ou d’un cadeau promotionnel.
Et surtout que le mot “récepteur” ne vous effraie pas, si vous êtes débutant, car avec seulement 3 circuits intégrés (4 si l’on compte le régulateur de tension), ce véritable récepteur n’a pourtant rien d’un circuit complexe : un fer et du tinol, c’est tout ce dont vous aurez besoin.

Figure 1 : Photo d’un des prototypes du récepteur en état de marche. Le circuit est alimenté avec une tension de 12 V. L’alimentation EN5004 convient parfaitement, mais toute autre fera aussi bien l’affaire.

Le schéma électrique du récepteur FM
Il se trouve à la figure 2 : commençons par décrire les 3 circuits intégrés. Le premier IC1, un TDA7212 de SGS, est utilisé ici pour convertir toutes les fréquences reçues entre 88 et 108 MHz et appliquées sur la broche d’entrée 1, en une fréquence fixe accordée sur 10,7 MHz. Le deuxième IC2, un SIEMENS S041E (figure 3) sert ici d’amplificateur 10,7 MHz et aussi de démodulateur des signaux FM. Le troisième IC4, un TDA7052B, est utilisé dans ce montage superhétérodyne comme amplificateur BF en mesure de débiter une puissance d’un watt environ, applicable à un casque ou même à un petit haut-parleur.
Maintenant que nous avons fait connaissance avec les circuits intégrés mis en oeuvre dans ce récepteur, décrivons les fonctions dévolues à leurs broches. On applique sur la douille d’entrée de l’antenne un fil de cuivre ou un brin rigide placé si possible en position verticale. Pour la gamme FM de 88 à 108 MHz, mieux vaut utiliser un brin rayonnant 1/4 ou 3/4 d’onde calculé pour une fréquence moyenne (centre de la gamme), soit :

(88 + 108) : 2 = 98 MHz

Si nous voulons utiliser une antenne 1/4 d’onde, nous devons recourir à la formule :
longueur = 72 : 98 = 0,73 mètres soit 73 cm

Si nous voulons une 3/4 d’onde :
longueur = (72 : 98) x 3 = 2,2 mètres

Les signaux captés par l’antenne, avant d’entrer par la broche 1 dans le circuit intégré IC1, passent à travers un double filtre passe-bande constitué de JAF1-C2 et JAF2-C4, qui laisse passer toutes les fréquences entre 88 et 108 MHz environ et atténue toutes les fréquences situées hors de cette bande FM. Pour convertir ces fréquences en la valeur fixe de 10,7 MHz, il faut les mélanger avec un signal HF compris entre 98 et 119 MHz. En effet, en retranchant de 98 MHz la valeur de 10,7 MHz de la MF, nous obtenons :
98 – 10,7 = 87,3 MHz

si nous ôtons de 119 MHz, cette même valeur de MF, nous obtenons :
119 – 10,7 = 108,3 MHz

Pour obtenir les fréquences de 98 à 119 MHz, il suffit d’appliquer aux broches 6 et 7 de l’étage oscillateur de IC1 les condensateurs C9, C8 et C10 et la self L1 en parallèle avec la diode varicap DV1 de 38 pF maximum. Si nous tournons le curseur du potentiomètre R2 vers la masse, nous ferons l’accord sur 88 MHz, si nous le tournons dans le sens opposé sur le 5 V positif, nous le ferons sur 108 MHz. De la broche de sortie 5 de l’étage mélangeur de IC1 sort un signal converti en 10,7 MHz, ensuite appliqué à l’entrée du filtre céramique FC1 accordé sur 10,7 MHz. La fréquence de 10,7 MHz passant à travers le filtre céramique FC1 est appliquée sur la broche 2 du deuxième circuit intégré IC2 S041E.
En reliant aux broches 6 et 8 de IC2 un filtre discriminateur de 10,7 MHz (FC2), on peut prélever sur la broche 7 un signal BF détecté pouvant être appliqué, à travers l’électrolytique C28, à la broche d’entrée 2 du troisième circuit intégré IC4 qui l’amplifie en puissance.
Le potentiomètre R7, relié entre la broche 4 et la masse de ce circuit intégré IC4 permet de doser le niveau du signal BF et joue le rôle de contrôle de volume. Quand le curseur de R7 est tourné pour l’insertion de la résistance maximale, 47 kilohms, nous obtenons en sortie la puissance maximale et lorsqu’en revanche ce curseur est tourné pour la résistance minimale, nous obtenons en sortie la puissance minimale. Le haut-parleur de 8 ohms, ou un casque de 32 ou 36 ohms, est à relier aux broches 5 et 8 de IC4.
Pour rendre ce récepteur plus professionnel, nous avons inséré un CAF efficace (Contrôle Automatique de Fréquence) utilisant deux résistances seulement (R4 et R5) et un condensateur électrolytique C26, connectés entre la broche de sortie 7 de IC2 et la varicap DV1.
Si, après avoir fait l’accord sur une station, la fréquence de l’étage oscillateur devait glisser pour un motif quel qu’il soit, la valeur de tension continue présente sur la broche 7 varierait automatiquement en + ou en – : cette tension, atteignant la diode varicap DV1, corrigerait ce glissement de fréquence de façon à raccorder le récepteur sur la fréquence précédente.
Pour alimenter ce récepteur, il faut une tension stabilisée de 12 V que nous pouvons prélever sur une alimentation quelconque : notre EN5004 ferait l’affaire.
La tension de 12 V est utilisée pour alimenter le seul étage final BF IC4. Cette tension est ensuite stabilisée à 5 V par le régulateur IC3 car cette tension alimente les deux circuits intégrés IC1 et IC2.

Figure 2 : Schéma électrique du récepteur FM. Il est très simple et la figure 5a vous montre que sa réalisation pratique ne pose aucun problème. Pour réaliser la self L1, voir figure 7.

Liste des composants
R1 = 100 kΩ
R2 = 100 kΩ pot. lin.
R3 = 330 ohm
R4 = 270 kΩ
R5 = 220 kΩ
R6 = 4,7 Ω 1/2 W
R7 = 470 kΩ pot. lin.
C1 = 1 nF céramique
C2 = 12 pF céramique
C3 = 4,7 pF céramique
C4 = 12 pF céramique
C5 = 47 pF céramique
C6 = 100 nF céramique
C7 = 15 pF céramique
C8 = 22 pF céramique
C9 = 15 pF céramique
C10 = 1 nF céramique
C11 = 1 nF céramique
C12 = 33 pF céramique
C13 = 47 pF céramique
C14 = 100 nF céramique
C15 = 100 nF céramique
C16 = 47 μF électrolytique
C17 = 100 nF polyester
C18 = 100 nF polyester
C19 = 47 μF électrolytique
C20 = 100 nF polyester
C21 = 100 nF céramique
C22 = 100 nF céramique
C23 = 18 pF céramique
C24 = 18 pF céramique
C25 = 3,3 nF polyester
C26 = 10 μF électrolytique
C27 = 220 μF électrolytique
C28 = 10 μF électrolytique
C29 = 100 nF polyester
JAF1 = Self 0,15 μH
JAF2 = Self 0,15 μH
JAF3 = Self 0,15 μH
JAF4 = Self 10 μH
L1 = 3 spires 6/10 long. 3 mm sur Ø 4 mm
FC1 = Filtre céramique 10,7 MHz
FC2 = Discriminateur 10,7 MHz
DS1 = Diode 1N4007
DV1 = Varicap BB329
IC1 = Intégré TDA7212
IC2 = Intégré S041E
IC3 = Intégré MC78L05
IC4 = Intégré TDA7052B
HP = Haut-parleur 8 Ω


Figure 3 : Brochages du circuit intégré TDA7052B vu de dessus, du circuit intégré régulateur MC78L05 vu de dessous et du circuit intégré S042E vu de dessous avec ergot repère-détrompeur vers le haut.

Figure 4 : A gauche, organigramme interne du TDA7212 et à droite son brochage vu de dessus et repère-détrompeur en U orienté vers le haut.

Figure 5a : Schéma d’implantation des composants de la platine récepteur FM. Elle n’utilise que 3 circuits intégrés plus le régulateur de tension. Attention, pour insérer IC2 : son ergot repère-détrompeur doit être orienté vers le haut, ses pattes n’étant pas vrillées mais toutes droites. Enfin pour éviter tout ronflement mettez les carcasses des potentiomètres à la masse la plus proche (un trou est prévu pour chacun dans le circuit imprimé).

Figure 5b-1 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face à trous métallisés, vu du côté composants.

Note : La face composants n’ayant que 3 pistes, ceux qui réalisent eux-mêmes leurs circuits imprimés pourront se contenter d’un simple face et remplacer les 3 pistes en question par du fil fin gainé (récupéré dans du câble de téléphone par exemple).

Figure 5b-2 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face à trous métallisés, vu du côté soudures. Si vous réalisez vous-même ce circuit imprimé, n’oubliez pas toutes les liaisons indispensables entre les deux faces.

Figure 6 : Photo d’un des prototypes de la platine du récepteur FM EN1529.
Pour un meilleur son, placez le haut-parleur derrière un petit écran de carton ou d’isorel, etc., pourvu d’un trou central. Si le haut-parleur est placé dans le boîtier que vous concevrez et réaliserez, cet écran peut être le couvercle du boîtier (le trou étant protégé par une grille ou un tissu de protection). Une lampe fluorescente dans la pièce d’écoute peut produire un ronflement. Il en est de même si l’alimentation est faite à partir du secteur et qu’elle est mal filtrée.


Figure 7 : Pour réaliser la self L1, utilisez du fil de cuivre émaillé de 0,6 mm de diamètre et bobinez 3 spires jointives sur un diamètre de 4 mm. Vous les espacerez ensuite pour obtenir une longueur de 3 mm. Avant de retirer la queue du foret, ôtez l’émail des deux extrémités et étamez-les afin d’en faciliter les soudures et de permettre d’excellents contacts électriques.

La réalisation pratique du récepteur FM
Vous vous apercevrez tout de suite que le montage de ce récepteur FM est des plus simples et votre satisfaction sera grande quand vous l’aurez (vite) terminé et que vous écouterez vos premières émissions !
Une fois en possession du circuit imprimé double face à trous métallisés (réalisé par vos soins à partir des dessins à l’échelle 1 des figure 5b-1 et 5b-2 ou que vous vous serez procuré), commencez par monter les deux supports des circuits intégrés IC1 et IC4.
Vérifiez alors ces premières soudures délicates (ni court-circuit entre pistes ou pastilles ni soudure froide collée) et montez les condensateurs céramiques : leur capacité est exprimée en plaçant, après les deux premiers chiffres, un nombre correspondant au nombre de 0 que l’on doit ajouter :
Pour 1 000 pF, soit 1 nF,
le condensateur est marqué 102
(10 + deux 0 = 1 000).

Pour 10 000 pF, soit 10 nF,
103 (10 + trois 0 = 10 000).

Pour 100 000, soit 100 nF,
104 (10 + quatre 0 = 100 000).

Montez les résistances après les avoir classées par valeurs afin de ne pas les intervertir. Montez, près du bornier, la diode en plastique noir DS1, bague blanche repère-détrompeur tournée vers IC2 (figures 5a et 6). Montez la diode varicap en verre DV1 près de L1, bague noire repère-détrompeur vers la droite.
Montez ensuite le premier filtre céramique à 3 broches marqué 10,7, près de C13, sans vous soucier de son positionnement.
Montez le second filtre discriminateur à 2 broches entre les deux circuits intégrés IC2 et IC4. Montez les condensateurs polyesters, puis les électrolytiques en respectant bien la polarité +/– de ces derniers (la patte la plus longue est le +, le – est inscrit sur le côté) et enfin les selfs JAF1, JAF2, JAF3 marquées 0,15 et JAF4 marquée 10.
Montez alors le circuit intégré IC3, ayant l’aspect d’un petit transistor, entre C17 et C18, méplat repère-détrompeur orienté vers le bas. Montez le circuit intégré métallique IC2 S041E comme le montre la figure 5a : attention, disposez ses 10 pattes de telle façon que l’ergot repère-détrompeur situé à la base du corps cylindrique soit tourné vers le haut (entre C19 et DS1).
Montez dans la partie supérieure du circuit imprimé les deux borniers à deux pôles servant à l’entrée alimentation 12 V et à la sortie haut-parleur. Dans la partie inférieure, montez les deux potentiomètres R2 et R7 sans oublier d’en raccourcir les axes afin de pouvoir ultérieurement placer les boutons de commande (figure 6). Pour éviter tout risque de ronflement BF quand vous approchez la main d’un des deux potentiomètres, reliez à la masse la plus proche (deux trous prévus) leurs corps métalliques à l’aide d’un petit bout de fil de cuivre dénudé (une queue excédentaire de composant fera l’affaire).
Vous pouvez alors enfoncer délicatement les circuits intégrés IC1 et IC4 dans leurs supports en orientant bien leurs repère-détrompeurs en U vers la gauche, soit vers C15 et R6 (figure 5a). Mais il manque encore la self L1 à réaliser avec du fil de cuivre émaillé de 0,6 mm de diamètre : 3 spires jointives à enrouler sur une queue de foret de 4 mm de diamètre (que vous retirerez ensuite…). Avant de retirer le foret, raclez les extrémités à souder avec une lame et/ou du papier de verre et étamez-les au fer à souder et au tinol. Retirez le foret, insérez la self dans ses trous près de DV1, soudez-la puis étirez légèrement les spires pour une longueur totale de 3 mm (figure 7).
Reliez au bornier de droite le petit haut-parleur ou le casque et à celui de gauche l’alimentation 12 V sans inverser, bien sûr, la polarité. Reliez aussi l’antenne à la pastille d’entrée près de C1 : vous pouvez alors écouter les stations FM.
Nous vous avons laissé le soin de concevoir et de réaliser, si vous le voulez, un petit boîtier, avec possibilité ou non d’y renfermer l’alimentation et le hautparleur et d’en faire sortir une antenne télescopique.

Les réglages
Même si en tournant R2 d’une extrémité à l’autre de sa piste vous pouvez capter des stations FM de la gamme 88/108 MHz, le récepteur peut très bien avoir sa gamme de réception décalée d’un côté ou de l’autre, par exemple 92/112 ou 81/101 MHz.
Cet inconvénient peut advenir si la self L1 de l’étage oscillateur IC1 n’a pas été bobinée exactement comme indiqué figure 7 (diamètre du support 4 mm, diamètre du fil 0,6 mm et longueur de la self 3 mm).
De telles imperfections ne sont néanmoins pas dramatiques et peuvent être corrigées sans aucun instrument de mesure, comme promis au début de l’article. Si vous ne recevez pas les stations du début de la gamme, celles émettant sur 88 MHz environ, pour abaisser la fréquence de réception, il suffit de restreindre légèrement l’espace entre les spires de L1. Si vous ne recevez pas les stations du haut de la gamme, émettant sur 108 MHz environ ; pour élever la fréquence de réception, il suffit d’élargir légèrement l’espace entre les spires de L1. Ce réglage est plus simple encore qu’il n’y paraît quand on lit ce qui précède, car en repérant bien, à l’aide d’un tuner ou d’un autoradio, les stations émettant en début et en fin de gamme, vous n’aurez aucun mal à abaisser ou à rehausser la gamme reçue par votre récepteur et à la faire correspondre exactement aux 88/108 MHz recherchés.

A propos du calcul de la longueur d’une antenne
D’aucun nous demanderons d’où nous sortons le miraculeux “72” utilisé dans la formule en début d’article. Autant vous éviter de nous poser la question : voici la réponse !
Pour calculer la longueur d’une antenne, il faut d’abord calculer la longueur d’onde correspondant à la fréquence à recevoir. En effet, la longueur d’une antenne est toujours en rapport avec la longueur d’onde : 1/4, 3/4, 5/8, 7/8, 1/8 même, etc. La formule est la suivante :
λ = 300 000 : F (kHz)

où λ, en mètres, est la longueur d’onde, 300 000 est la vitesse de la lumière et F est la fréquence en kilohertz.
On peut simplifier la formule sans modifier le résultat : 300 000 devient 300 et F est alors exprimé en mégahertz au lieu des kilohertz :
λ = 300 : F (MHz)

Pour le calcul de la longueur d’une antenne, un coefficient modérateur, dont la valeur est fixée à 0,96, est appliqué à la vitesse de la lumière.
Comme il s’agit d’une antenne 1/4 d’onde, il faudra d’abord diviser par 4 le résultat avant de le diviser à son tour par la fréquence en mégahertz.
Vous commencez à deviner ?
long. ant. = [(0,96 x 300) : 4] : F

En développant :
(0,96 x 300) : 4 = 72

72 : 98 (MHz) = 0,73 m soit 73 cm

où 98 est la valeur milieu de la fréquence à recevoir comme nous l’avons vu en début d’article. C.Q.F.D. !

Conclusion
Nous vous souhaitons une bonne réalisation, une bonne écoute et surtout un bon apprentissage théorique et pratique : si vous suivez fidèlement notre Cours, vous pouvez considérer ce montage comme un exercice de perfectionnement.

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