UKW-Empfänger mit TDA7000, Bauanleitung Drucken E-Mail
Mittwoch, den 08. Juli 2009 um 13:46 Uhr

Bauanleitung eines einfachen UKW-Empfängers mit dem TDA7000

Mit relativ wenigen Bauteilen, nur zwei selbstgewickelten, kernlosen Spulen und dem integrierten Baustein TDA7000, der für wenige Euro erhältlich ist, lässt sich schnell ein sehr empfindlicher UKW-Rundfunkempfänger aufbauen, welcher mit einer Speisepannung zwischen 4,5 und 9 Volt auskommt. Es fehlt nur noch ein ebenso kleiner NF-Verstärker nebst Lautsprecher und ein alltagstaugliches Radio ist vollständig. Nachfolgende möchte ich auch den Verlauf dieses Projekts beschreiben, denn ist gibt kaum eine Bauanleitung, die sich nicht durch eigene Experimente verbessern lässt.


UKW-Radio mit dem TDA7000 im Sommer 1999. Es fehlen nur noch die beiden Luftspulen und die Kapazitätsdiodenabstimmung:

UKW-Radio mit dem TDA7000
Der TDA7000 ist zentraler Bestandteil des UKW-Empfängers

Tipps und Tricks zum Aufbau: Sehr viele Informationen über den TDA7000 hat PHILIPS hier zur Verfügung gestellt. Dort kann man auch das Leiterplattenlayout und den Bestückungsplan vorfinden. Gegebenenfalls ist das Leiterplattenlayout auf richtige Größe zu bringen, so dass das IC genau hineinpasst. Leider wird der TDA7000 nicht mehr hergestellt. Es gibt aber einen Nachfolger im SMD-Gehäuse. Den TDA7000 soll es noch bei Reichelt geben. Außerdem wurde dort die Funktionsweise des TDA7000 sehr ausführlich beschrieben, so dass man in der Lage ist, verschiedene Modifikationen vorzunehmen, z.B. für Schmalband-FM mit einem externen Oszillator.

Das nachfolgende Video zeigt mein Radio in Aktion. Als Antenne dient ein Stück Draht im Keller. Leider ist die Senderdichte und das Programmangebot auf UKW in Schweden nicht besonders hoch. Die Trennschärfe, die ich einmal im Sendergewimmel Deutschlands testete, ist hervorragend. Ebenso die Empfindlichkeit.

 

 

Vier Jahre später: Der Empfänger mit den zusätzlichen Bauteilen für die Kapazitätsdiodenabstimmung. Einige Bauteile befinden sich aus Platzgründen auf der Lötseite. Die hier abgebildeten Spulen wurden später durch solche mit dickeren Drähten ersetzt.

 

Ansicht von der Lötseite: Aus Platzgründen mussten einige Bauteile hier unterkommen. Rechts der 5-Volt-Festspannungsregler. Links daneben fand die Spule des Eingangskreises Platz. Ihre Demsionierung ist nicht besonders kritisch. Da ich mit einer anderen Kapazitätsdiode experimentierte, benötigte ich noch einen Vorwiderstand für das Poti und diverse Abblockkondensatoren zur Brummunterdrückung auf den Zuleitungen zum Abstimm-Potentiometer.


Am besten betreibt man die UKW-Schaltung mit einem kleinen , dreibeinigen 5 Volt-Spannungs-Stabilisierungs-IC. Die Spule im Eingang ist nicht besonders kritisch und besteht aus einer Luftspule mit z.B. 11 Wdg, 4 mm Innnendurchmesser und 12 mm Länge. Als Oszillatorspule verwendete ich ebenfalls eine Luftspule von ca. 7 mm Länge, 4 mm Innendurchmesser und etwa 7 Windungen.

 

Die hier benötigten kernlosen Spulen kann man sehr bequem mit einem der zahlreichen Berechnungsprogramme aus dem inzwischen kostenlosen Programm "E1 -Das interaktive Elektronikprogramm"berechnen lassen.


Um den UKW-Rundfunkbereich zu finden, verändert man die Induktivität der Oszillatorspule durch Zusammendrücken (Induktivität wird größer) oder Auseinanderziehen (Induktivität wird kleiner). Dann müsste man durch zusätzliches Drehen am Trimmer, der sich parallel zur Oszillatorspule befindet, einen Sender hören.

Wer viel im HF-Bereich viel mit Spulen und Kapazitäten zu tun hat, sollte sich ein digitales LC-Meter zulegen. Eine Bauanleitung mit Leiterplatte für ein solches LC-Meter befindet sich hier.

 

Der mechanischen Stabilität wegen sollte man aber besser eine Spule mit Spulenkörper verwenden. Bei freitragenden Luftspulen muss der Drahtdurchmesser mindestens 0,9 mm betragen. Bei 0,5 mm dünnem Draht konnte ich deutlich einen Mikrofonie-Effekt feststellen, der sich durch akustische Rückkopplung mit einem Lautsprecher in einem unangenehmen Pfeifen bemerkbar machte. Als Wickeldorn dienen Spiralbohrer. Die Windungen werden dicht an dicht gewickelt. Danach erzeugt man mit einem dünnen Messer einen geringen Abstand zwischen den Windungen, so dass keine Kurzschlüsse zwischen diesen Windungen auftreten können.

 

Stromlaufplan
Achtung: Die Dimensionen einiger Kondensatorwerte sind hier falsch abgebildet worden. Die Angaben in µF sind durch solche in pF (Pico-Farad) zu ersetzen. C11 hingegen muss 3,3nF groß sein. Ein richtiges Schaltbild steht im Philips-Datenblatt AN192. Die Antenne, bestehend aus etwa 1 m Draht, habe ich über einen 500 pF-Kondensator direkt an Pin 13 des TDA7000 angeschlossen. Zwischen dem Poti des NF-Verstärkers und dem NF-Ausgang des Empfängers habe ich noch einen 47uF-Kondensator geschaltet. Die Rauschunterdrückung sollte man zum Experimentieren abschalten, indem man parallel zum Kondenator C1 einen 10 kOhm-Widerstand schaltet.


Die Leiterplatte habe ich nach der Methode, wie sie auf meiner Leiterplattenseite beschrieben ist, hergestellt. Dazu verwendete ich zweiseitig kupferkaschiertes Material, was aber nicht unbedingt notwendig ist. Die Printspule habe ich durch eine gewickelte Spule ersetzt, wie sie bereits weiter oben im Text beschrieben worden ist.
 

Kapazitätsdiodenabstimmung

Bestückungsseite m. C-Diode

Loetseite

Lötseite

Bestückungseite

Bestückungsseite (ohne C-Diode)

Empfehlenswert ist es, das Bild, welches die Lötseite zeigt, mit Hilfe eines Bildbearbeitungsprogramms für den Ausdruck auf die richtige Größe zu bringen, um dann eine Vorlage für die Leiterplatte zu erhalten.

 

Abstimmung mit Kapazitätsdiode

 

Abstimmung mit Kapazitätsdiode (Klicken auf dieses Bild ruft die Großansicht auf). Die Schaltung sorgt für eine Temperaturkompensation. Für die Feinabstimmung kann man das 100-k-Ohm-Potenziometer noch um einen 4,7-k-Ohm-Poti in Serie ergänzen. Wer andere Kapazitätsdioden verwendet, muss etwas mit den Werten des Spannungsteilers experimentieren, um den UKW-Rundfunkbereich genau abdecken zu können. Bei der Zener-Diode handelt es sich um eine mit 3,3 Volt Z-Spannung. Für den PNP-Transistor habe ich einen BC250 verwendet. Sollte Brumm auftreten, ist die Abstimmspannung zusätzlich mit Kondensatoren zu sieben und es sind abgeschirmte Leitungen zum Potenziometer zu verwenden.

Kapazitätsdioden sind leider sehr schwer zu beschaffen. Es gibt sie z.B. noch im Leserservice der Zeitschrift Funkamateur oder bei Profi-Elektronik, einem Versender von HF-Bauteilen. Ein Versuch, die Kapazitätsdiode durch normale Silizium-Dioden zu ersetzen, scheiterte bei mir. Im Kurwellenbereich klappt das jedenfalls ganz gut.

Als nachgeschalteten NF-Verstärker verwende ich eine Schaltung mit dem TBA820M, für den ich zudem eine kleine Leiterplatte entworfen habe. Zusammen mit einem kleinen Netzteil (9 bis 14 Volt, 300 mA) hat man dann einen vollständigen UKW-Empfänger, der zum Beispiel als "Küchenradio" seine Dienste leisten kann. Aus einem vollständig selbstgebauten Radio klingt zumindestens für den Erbauer die Musik doppelt so schön.
 

Versuchsaufbau des UKW-Radios auf einem Holzbrettchen. Die Funktionen der Drehpotis von links nach rechts: Frequenz grob, Frequenz fein, Lautstärke. Eine 9-Volt-Blockbatterie kann dieses Radio speisen. Rechts oben sieht man den kleinen NF-Verstärker mit einem TBA820M.


Bisherige Empfangserfahrungen: Ich bin begeistert! Die Bastelei brachte einen recht empfindlichen und trennscharfen Empfänger hervor, der modernen, käufllichen Produkten ebenbürtig ist. Als Antenne dient bei mir ein 1 m langer Draht. Damit habe ich selbst im Keller einen einwandfreien Empfang. Der Oszillator hat eine ausreichende Frequenzstabilität. Ein Weglaufen selbst schwach einfallender Sender konnte nicht beobachtet werden. Es ist empfehlenswert, durch 2 Potenziometer eine Grob- und Feineinstellung der Frequenz zu erreichen. Auch kann man ein Mehrgang-Potenziometer einsetzen. Da der Ruhestrom der gesamten Schaltung einschließllich des NF-Verstärkers ca. 10 mA beträgt, hält eine 9V-Blockbatterie recht lange. Bei Betrieb an einem einfachen, stabilisierten Netzteil traten bei mir leichte Probleme durch Netzbrummen auf. Als Ursache stellten sich die nicht abgeschirmten Leitungen zu den Potis für die Frequenzeinstellung heraus. Es hat schon geholfen, die Frontplatte leitend mit der Masse zu verbinden. An einer Lautsprecherbox betrieben, ist der Klang des Radios ausgezeichnet. Dabei liefert das NF-Endstufen-IC TBA820M eine mehr als ausreichende Lautstärke.

Man sollte den Eingangskreis der UKW-Stufe mit einem Trimmkondensator versehen, und dann auf die Mitte des UKW-Bandes abgleichen. So erhält man dann eine maximale Empfindlichkeit. Ich habe mich allerdings für einen nachfolgend beschriebenen Vorverstärker entschieden: Anschluss und Bau eines zusätzlichen UKW-Vorverstärkers:Im Keller konnte ich allerdings nur wenige Sender einwandfrei empfangen. Ich empfand das als normal, weil die käuflich hergestellten Empfänger ein ebenso dürftiges Ergebnis lieferten. Dennoch beschloss ich einen einfachen UKW-Vorverstärker mit einem BF981 aufzubauen und ihn zwischen Antenne und Empfängereingang zu schalten:

UKW-Vorverstärker mit BF981
Versuchsaufbau eines UKW-Vorverstäkers mit dem BF981. Links der Antennendraht. Solche Aufbauten müssen nicht schön aussehen, um zu funktionieren. Wichtig ist, dass die beiden Spulen so angeordnet sind, dass sich deren Magnetfelder nicht gegenseitig beeinflussen. Andernfalls droht Schwingneigung. Der schlampig wirkende Aufbau soll die Angst vor dem Basteln mit UKW-Schaltungen nehmen.


Wichtig ist, dass die beiden Schwingkreise abgleichbar sind. Das Ergebnis war verblüffend, denn nun konnte ich plötzlich 25 bis 30 Sender aus dem Keller rauschfrei empfangen. Der Bau hat sich also wirklich gelohnt. Also Antenne dient nur ein 1 m langer Draht.

Stromlaufplan des UKW-Vorverstärkers mit dem BF981

 

Stromlaufplan des UKW-Vorverstärkers mit dem BF981. Großdarstellung per Mausklick auf das Bild.


R3 und R2 sorgen für die Vorspannung am Gate 2. Für diese beiden Widerstände können auch andere Werte zwischen 5 kOhm und 50 kOhm eingesetzt werden, da dieser Spannungsteiler nicht belastet ist. Für die 10 nF-Kondensatoren können ebenfalls andere oder ähnliche Werte verwendet werden, da diese ja nur die HF durchlassen bzw. kurzschließen sollen. Etwas kritisch ist allerdings R1. Er sollte so gewählt werden, dass etwa 10 mA durch den Source-Anschluss des Transistors fließen. Bei meinem Exemplar flossen 12 mA. Wer einen 50 Ohm Ein- und Ausgang der Schaltung haben möchte, muss dafür eine Anzapfung an den Spulen wählen. Diese ist durch Experiment zu ermitteln.

 

BF981
Die Anschlusskennzeichung des BF981. Blick auf die unbeschriftete Seite. Markant ist der Haken am Source-Beinchen.
 
Foto des BF981 von der Beschriftungsseite
Der BF981 von der Beschriftungsseite. Source ist durch den einseitigen Haken am Beinchen gekennzeichnet. Leider ist dieser Haken auf dem Foto schlecht zu erkennen.

 

Der BF981 ist intern mit Schutzdioden versehen, so dass eigentlich nichts passieren kann, wenn man die Anschlüsse mit den Fingern berührt. Bei besonders trockener Luft - z.B. im Winter - sollte man allerdings schon etwas vorsichtig sein, damit der Transistor nicht im "Silizium-Himmel" endet.

Versuchsaufbau des UKW-Empfängers mit dem Vorverstäker an einer Lautsprecherbox
Der Versuchsaufbau an einer Lautsprecherbox betrieben, die für einen satten Klang sorgt. Links das Netzteil, rechts hängt der UKW-Vorverstärker. Das beste Küchenradio, was ich je hatte! Jetzt fehlt nur noch ein ordentliches Gehäuse.

Gehäuse: Der Empfänger hat im März 2006 endlich ein Gehäuse erhalten.
 

Der fertige Empfänger. Das Gehäuse ist wie folgt aufgebaut: geschliffene Dachlatten ca. 20 x 40 mm für die Seitenteile, Boden und Deckel aus 1,5 mm dicken Sperrholz, Vorder- und Rückseite aus Glasfaser-Leiterplattenbasismaterial. Alle wurde mit mattschwarzem Acryllack lackiert (Gehäuse aus Holz bauen). Der Transformator ist mit Sekundenkleber festgeklebt. Alle netzspannungsführenden Teile sind mit Heißkleber isoliert.


Abschirmung: Die Empfängerplatine und der UKW-Vorverstärker sollten noch eine HF-dichte (hochfrequenzdichte) Abschirmung erhalten. Dazu eignen sich Platinenmaterial, Weißblech oder auch Fischdosen. Ohne Abschirmung stört nämlich mein Computer durch Direkteinstrahlung den Empfang, obwohl ich eine Außenantenne verwende.


Links zum TDA7000:

- PHILIPS-Datenlatt des TDA7000 (PDF-Datei, Klick mit rechter Maustaste)
- Sehr gute Bauanleitung mit Layout u. Transistor als Kapazitätsdiode
-

Zuletzt aktualisiert am Samstag, den 07. März 2015 um 12:47 Uhr
 
3. Februar 2017

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