Americký výrobce polovodičových součástek Silicon Labs uvedl novou řadu miniaturních obvodů obsahujících kompletní rozhlasový FM vysílač. Dá se předpokládat, že ve velmi krátké době nahradí zastaralé a nepříliš zdařilé obvody firmy ROHM, zejména typ BH1415F.

Přehled obvodů Silicon Labs Si47xx

V nabídce najdeme kromě FM vysílačů i kombinované FM transceivery a FM přijímače. Samostatnou řadu tvoří přijímače AM pokrývající pásma od dlouhých až po krátké vlny. My se podíváme blíže na FM vysílač Si471x.

Klíčové vlastnosti

• Frekvenční rozsah 76-108 MHz
• Vyžaduje pouze dvě externí součástky
• Jako kmitočtová reference postačí běžný krystal 32,768 kHz
• Frekvenční syntéza s plně integrovaným oscilátorem VCO
• Digitální modulátor
• Pokročilá kontrola nad modulačními parametry
• 20pinové pouzdro QFN 3x3 mm

Typické aplikace

• Příslušenství k mobilním telefonům
• Přehrávače MP3
• Bezdrátové reproduktory/mikrofony
• Satelitní přijímače se zvukovým výstupem
• PC

Popis funkce

Analogové vstupy zvukového signálu jsou vybaveny zesilovači s programovatelným zesílením. Na ně jsou navázány A/D převodníky. Zvukový signál je však možné přivádět i přes digitální sběrnici. V zařízeních, jako jsou MP3 přehrávače, tím zcela odpadne analogový přenos zvukového signálu.

Následující zpracování signálu již probíhá v čistě digitální podobě. Integrovaný DSP modul zajišťuje kompresi dynamiky, preemfázi, ořez (limitaci), v digitální formě je implementován i stereofonní kodér a FM modulátor. Modulační parametry jsou tedy pod kontrolou nezávisle na vysílací frekvenci, modulovaný signál dále prochází digitálním filtrem omezujícím rušení sousedních kanálů.

Nosná frekvence modulátoru samozřejmě neleží přímo v rozhlasovém pásmu, ale bude někde v řádu stovek kHz. Po D/A převodu se do rozhlasového pásma "posadí" teprve v následujícím směšovači. Ten je již analogový a je koncipován jako kvadraturní. Narozdíl od jednoduchého směšovače produkuje pouze jedno postranní pásmo (druhé je potlačené typicky o 25 až 30 dB) a tak lze signál přeložit do rozhlasového pásma bez nároků na filtraci. Podobný princip začal být oblíbený i v návrhu levných miniaturních přijímačů k potlačení zrcadlového příjmu.

Na výstupu směšovače již obdržíme signál, který se přes zesilovač s programovatelným zesílením přivádí na anténní výstup. Výstupní napětí může být v rozsahu 83-115 dBuV. Výstupní impedance není známa, takže maximální výstupní výkon lze pouze odhadnout a bude patrně několik mW.

Součástí čipu je i řada pomocných obvodů. Jde například o stabilizátor napětí, jednoduchý modul RDS (pouze některé typy), ovládací interface, několik obvodů frekvenční syntézy (generátor pracovního kmitočtu DSP, generátor nosné) nebo kondenzátor anténního výstupu s programovatelnou kapacitou.

Parametry vysílače se nastavují prostřednictvím sběrnice I2C nebo SPI. Obvody Si4712 a Si4713 obsahují i torzo přijímače se schopností měření síly signálu (RPS). Toho se dá využít k automatickému nastavení vysílací frekvence tak, aby nedocházelo k rušení s jinými stanicemi. Obvod si ve spolupráci s řídícím procesorem sám najde volnou frekvenci.

Závěrem

Při výčtu všech vlastností se může zdát, že řešení vysílače je přímo převratné. A tady asi všechny nadšence zklamu. Předně jde o to, že toto není skutečný vysílač. Je to obvod pro přenos zvukového signálu na vzdálenost několika metrů. Tečka. Cílem byla zejména miniaturizace, usnadnění vývoje a snížení výrobních nákladů. Jak se už dnes stalo zvykem, v žádném případě se nejedná o přínos v oblasti kvality! Parametry obvodu, jakkoli jsou vzhledem k jeho rozměrům vynikající, jsou z pohledu rozhlasového vysílání veskrze tragické. S uvedenými obvody nelze realizovat kvalitní rozhlasový vysílač přidáním zesilovače výkonu. Bohužel je ale možné, že se opět najde nějaký asijský čuník, který bude jiného názoru.

Jako příklad lze uvést parametr potlačení nežádoucího vyzařování na okolních frekvencích, který je udáván pouze 30 dBc. Tedy při zesílení výstupního signálu například na 10 W dosáhne nežádoucí vyzařování na okolních frekvencích výkonových úrovní až 10 mW, což bohatě stačí na zarušení rozhlasového pásma i přilehlých pásem až na vzdálenost jednoho kilometru prakticky bez možnosti dodatečného odfiltrování.

Pro účely bastlení jsou samotné obvody Si47xx obtížně použitelné. Nejen, že v kusovém množství budou téměř nesehnatelné, ale mrňavé pouzdro QFN je s použitím domácího vybavení možné zapájet snad jen s přispěním neuvěřitelné náhody. Lepší bude počkat si na hotová zařízení s tímto obvodem a ta patřičně upravit. Lze očekávat, že na sebe nenechají dlouho čekat. Díky těmto novým obvodům může být malý FM vysílač zabudován i tam, kde to dosud nebylo možné. Rozhlasovému FM pásmu se tak dostane nového využití na úkor zdegenerovaných privátních stanic, a i když je to pouze malý krůček lepším směrem, je to bezpochyby dobře.

(C) 2008 Pira.cz