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Mi primer receptor: TDA7000

por Mario 19 septiembre, 2009, 5:16 pm 18k Views 32 Votes 190 Comments

Desde su aparición en el mercado en los años 80 del siglo pasado, muy pocos circuitos integrados han podido superar en sencillez, facilidad de aplicación y uso a este pionero en la recepción de frecuencia modulada: el TDA7000. Su versatilidad lo ha llevado a convertirse en uno de los circuitos integrados preferidos por los experimentadores y los novicios para hacer sus “primeras armas” en el mundo de los receptores. En este artículo vamos a descubrir que podemos escuchar mucho más que un poco de música en algunas estaciones de FM. ¿Sabías que con sólo cambiar una bobina y un par de capacitores puedes escuchar los canales de TV, los servicios de seguridad y hasta los teléfonos inalámbricos de todo el vecindario? ¿Te interesó esta última parte? ¿Qué esperas para construir tu propio receptor?

Hace muy poco tiempo, al leer algunos comentarios de amigos que sugerían temas para desarrollar referidos al mundo de la radio, me interesó la idea de uno de ellos: la de realizar un receptor con el popular TDA7000. Fue muy interesante la propuesta ya que con ese IC construí uno de mis primeros receptores de FM, cuando en el dial existían aún muy pocas emisoras. Por supuesto que su sugerencia fue un disparador de recuerdos que no sólo desembocan en este artículo sino que, además, me entusiasma (como en aquellos años) a volver a construir un receptor y hasta incluso intentar lograr cosas que sabía que sí se podían hacer con este IC pero que nunca había intentado hacerlas.

El TDA7000 es un circuito integrado ideal para iniciarse gracias a su encapsulado DIP de 18 pines que permite una manipulación sin cuidados especiales, salvo los acostumbrados en la construcción de cualquier proyecto que involucren un circuito integrado. Sin embargo, en su época también existió en el mercado la versión SMD de este dispositivo con la característica TDA7010T. Más adelante, se agregó el TDA7021T, también de montaje superficial, pero con la posibilidad de brindar una audición estéreo. Por último, Philips incorporó el TDA7088T, que también era monoaural y que tenía la particularidad de disponer de un interruptor de búsqueda automática de sintonía (scan), lo que simplificaba aún más la tarea de búsqueda de emisoras y favorecía así la miniaturización del receptor final.

Según la hoja de datos del dispositivo que hoy veremos, podemos obtener buenos resultados desde 1,5 Mhz hasta los 110Mhz, pero la realidad nos indica que es posible trabajar un poco más arriba en frecuencias y eso es lo que intentaremos hacer, entre otras cosas. Antes, podemos analizar qué podemos encontrar hasta los 110Mhz (siempre hablando de FM). Lo primero que aparece en escena es la actividad en la banda de los 11 metros (27Mhz) que puede permitirnos escuchar estaciones transmisoras ubicadas a más de 1000 kilómetros gracias al salto que caracteriza a este tipo de frecuencias favorecidas por el rebote en las capas altas de la ionosfera. Luego, viene la porción asignada a los radioaficionados en 10 metros, donde se suelen escuchar muchas estaciones amateurs intercambiando datos técnicos y comentarios en general.

Más arriba, entre los 46Mhz y hasta los 50Mhz puedes encontrar las transmisiones provenientes de los teléfonos inalámbricos domésticos. A pesar de que muchos han pasado a la tecnología de los 900Mhz, existe un alto porcentaje de equipos trabajando aún en esta porción del espectro radioeléctrico. Atención: deberás ser prudente al realizar escuchas en esta porción del espectro debido a que está prohibido escuchar las conversaciones privadas de terceras personas.

De allí y hasta los 72 Mhz oirás el audio de los canales bajos de TV para luego entrar en las frecuencias específicas de radiocontrol que ocupan un ancho de 4 Mhz compartiendo el espacio con otros servicios. Después, viene la aplicación más popular del TDA7000, de la que pueden disfrutar todos: la recepción de emisoras comerciales en la banda de 88Mhz a 108Mhz (objetivo del artículo). Por último, a partir de los 136Mhz, y hasta donde los circuitos de RF del TDA7000 nos lo permitan, podemos escuchar una infinita variedad de servicios de comunicaciones punto a punto que pueden deleitarnos y entretenernos durante largas horas. Un ejemplo de esto es recepcionar los satélites meteorológicos de órbita baja (LEO) en los 137Mhz y visualizar las imágenes satelitales en el ordenador en tiempo real (próximo objetivo).

El circuito
Por supuesto que todo lo enunciado anteriormente no será posible de lograr con un único montaje, pero en este artículo veremos cómo realizar cualquier receptor dedicado a la banda de nuestro interés. Es decir, vamos a intentar exponer las variantes que serán necesarias aplicar a un circuito “base” para poder lograr una recepción satisfactoria en la porción del espectro deseada. En este punto es importante aclarar algunos términos para no crear falsas expectativas. El TDA7000 no es el receptor ideal o perfecto. No creas que construirás un receptor de calidad superior a lo conocido y escuchado. Encontrarás virtudes y defectos en los resultados obtenidos y, por sobre todas las cosas, la satisfacción de haberlo construido tú mismo. Esa será la mayor virtud del desarrollo.

El TDA7000 incorpora todo lo que un receptor superheterodino requiere para su funcionamiento: una etapa de entrada de RF, un mezclador, un oscilador local, un amplificador/limitador de frecuencia intermedia y hasta un circuito de mute incorporado para silenciar el ruido de banda en caso de no recibir ninguna señal. Seguramente debes estar tratando de ver en el circuito dónde están todas las bobinas o inductores que siempre encontraste en los receptores. ¿Te sorprendes al encontrar sólo dos? Esta característica es lo que diferencia al TDA7000 del resto. Solamente se requiere del circuito sintonizado del oscilador local. El canal de frecuencia intermedia se constituye con amplificadores operacionales configurados en un circuito que permite obtener una FI de 70Khz de banda de paso, con muy buena amplificación y selectividad, siendo necesarios sólo algunos capacitores para ajustar el ancho del canal de FI y su correcta amplificación.

: Vista del dibujo del circuito impreso

: El PCB ya terminado, agujereado y listo para montar componentes

Poniendo el circuito en acción
Hemos elegido para la puesta en marcha del receptor una porción del espectro donde abunden las fuentes de señal que sean ininterrumpidas y que nos permitan optimizar el montaje en la primera etapa. Esto es: la banda de frecuencia modulada comercial (radiodifusión) que, en Argentina, se extiende desde los 88Mhz a los 108Mhz. Una vez que hayamos logrado poner en funcionamiento al sistema y nos familiaricemos con sus características funcionales, estaremos en condiciones de avanzar hacia otra banda. Antes de correr, debemos aprender a caminar.

Lo primero que haremos será controlar el circuito impreso antes de comenzar a instalar y soldar los componentes. Y, una vez que la placa supere la inspección visual inicial, comenzaremos con el montaje. Como siempre, debemos tener mucho cuidado de no invertir las conexiones de alimentación ni la polaridad de los capacitores electrolíticos al colocarlos en la placa impresa. Otro detalle a tener en cuenta (y quizás el más importante) es la correcta orientación de los circuitos integrados. El resto de los componentes no requiere de mayores cuidados y la placa nos quedaría armada de la siguiente forma: (Colores más, colores menos)

: Vista lateral del montaje

: En la vista superior se aprecian los IC’s y el varicap

El próximo paso consiste en fabricar las bobinas L1 y L2 para la entrada de antena y el oscilador local. Para L1 vamos a realizar un arrollamiento de 5 espiras de alambre de cobre esmaltado de 0,7 o 0,8 milímetros de diámetro. Esto lo realizaremos sobre una forma de 5 a 6 milímetros y nos quedará una bobina tal como puedes ver en las próximas imágenes. Para el caso de L2, le daremos al arrollamiento 6 vueltas con los mismos valores constructivos. Y recuerda algo muy importante: esto no es arameo antiguo, ni egipcio, ni chino. Es tomar un alambre, darle forma de resorte de unas pocas espiras y nada más. No temas a equivocarte en esta parte y, si te equivocas, pues mejor. Podrás experimentar un poco agregando o quitando espiras hasta lograr que el centro de la banda seleccionada te quede justo al centro del cursor (o lo más aproximado) del potenciómetro que hará las veces de dial.

Habrás notado en el diagrama del circuito que no utilizaremos un capacitor variable convencional para buscar la sintonía sino que emplearemos las características de un diodo varicap. Para aquellos que no lo conozcan, un diodo varicap tiene la propiedad de que, al ser polarizado en inversa, su juntura interna genera una capacidad que puede ser aprovechada por los circuitos como el que estamos utilizando. En realidad, todos los diodos tienen esta propiedad de generar una capacidad al ser polarizados en inversa, pero el varicap está fabricado específicamente para esta función pudiendo alcanzar valores capacitivos predefinidos que será de mucha ayuda conocerlos al momento del diseño. De todas formas, si no tienes a mano un dispositivo de esta clase, puedes intentar reemplazarlo por “el varicap del hombre pobre”, que es el 1N4001. Tal vez para una correcta sintonía debas colocar dos en paralelo. Prueba, ensaya, experimenta, aprende y comparte. De eso se trata.

Por supuesto que una mejor opción para construir las bobinas sería la de utilizar el Dip Meter que hemos desarrollado en un artículo anterior, con el que diseñar y construir circuitos LC es una tarea muy sencilla. Ten en cuenta que la utilización de ese instrumento te ayudará cuando trabajes fuera de las bandas “pobladas” y donde no tengas muchas referencias para saber en qué porción del espectro estás intentando recepcionar. Por eso, lo mejor es comenzar por lo más sencillo: donde hay actividad constante y abundante. Una vez colocadas las bobinas en su posición correspondiente, conectarás la salida hacia un parlante exterior, la entrada de alimentación que provenga de una batería de 9 Volts, los potenciómetros de sintonía y volumen. Todo el conjunto debe quedarte de la siguiente forma:

: Todo el conjunto listo para comenzar a funcionar

: Vista en detalle de las bobinas instaladas

Puedes ver en la imagen derecha con toda claridad la sencillez de las dos únicas bobinas que intervienen en el circuito. Observa que las espiras van todas juntas y que no requieren separación especial alguna entre sí. El potenciómetro que oficia como dial (a la derecha) tiene colocada una perilla para facilitar la búsqueda de la sintonía y su cuerpo metálico lleva una conexión a GND. Por supuesto que todo esto lucirá mejor si deseas montarlo dentro de algún gabinete. Nosotros no lo hemos hecho ya que utilizaremos este receptor para numerosas aplicaciones y será más práctico tenerlo con “acceso directo al hardware” para intercambiarle bobinas para numerosas aplicaciones. La primera de ellas será intentar obtener imágenes satelitales, como la que te mostramos más arriba en el artículo. Por ahora, y en la banda de radiodifusión, si logras realizar una construcción cuidando los detalles de prolijidad y sin omitir nada de lo que hemos descripto hasta aquí, obtendrás un resultado muy similar a los que ves en este video:

Sin una gran calidad de audio pero con toda la funcionalidad de un receptor de FM que nada tiene que envidiarle a los comerciales, estamos en presencia del primer escalón hacia el mundo de la radio. Descubrir la vocación y para qué ha venido uno a este mundo puede estar en algo tan sencillo como un artículo de NeoTeo y puede resultar tan diverso como diseñador, científico, periodista, locutor o fabricante de equipos electrónicos. Todo puede ser posible. Sólo tienes que poner tu buena voluntad, intentarlo y volcar toda tu pasión y calidad en la construcción. Con esos ingredientes, los buenos resultados llegan solos sin necesidad de comprarlos.

Conclusiones finales
Al igual que el popular 555, el TDA7000 fue una creación brillante para infinidad de usos, pero realmente nunca encontró su camino dentro de ningún producto comercial. A pesar de haber sido diseñado para dominar al mercado en teléfonos inalámbricos, radio-relojes, radiomodelismo, radios de Banda Ciudadana, canales de sonido de receptores de TV y cientos de aplicaciones que requieren de un receptor de FM, nunca se lo ha visto en otro lado que no sea algún KIT de experimentación o en páginas Web que le dedican algún espacio. Más aún las versiones TDA7010T y TDA7021T nunca alcanzaron una posición destacada dentro del mundo de los constructores y diseñadores importantes. Ni siquiera el TDA7088T aparecía en la plaga que fueron los llaveros FM que acompañaban a los ciclistas y a los gimnastas a donde fueran.

A pesar de haber sido discontinuado en su fabricación por parte de Philips, según el sitio de NXP Semiconductors, este IC es muy sencillo de conseguir en cualquier tienda gracias a la popularidad alcanzada desde sus orígenes, por lo que no tendrás inconvenientes en adquirirlo y tener la posibilidad de experimentar con él. Por último te recomendamos que tengas en cuenta que no estamos ante un receptor más sino ante las puertas del mundo de la radio. Hay un universo de conocimientos y aprendizajes ahí afuera esperando por ti. Te espero. LU6DPP.

FÉ DE ERRATAS: En el dibujo propuesto para el circuito impreso falta incluir la conexión desde el pin 5 del TDA7000 hasta la conexión de alimentación de 5 Volts. Puede realizarse un puente entre el mencionado pin y la salida de VR1 (7805) para resolver esta situación, una vez construída y montada la placa.

Nuevo ! 08/11/2009 : Nos enorgullece presentarles a todos los lectores de NeoTeo, los videos que nos llegan en los que muestran su trabajo, su esfuerzo y las ganas de trabajar. A todos los que nos quieran enviar sus experiencias con los artículos que aquí proponemos, serán muy bienvenidos y reconocidos como se merece. En este caso queremos saludar y agradecer al amigo Fernando que nos ha enviado este excelente video donde nos muestra y nos hace escuchar el receptor construído con el TDA7000. ¡Muchas GRACIAS Fernando!, ¡Felicitaciones!

30/01/2010: Nuestro amigo Asterion nos ha deleitado con su trabajo y con su buena música en este video que dejamos a continuación, donde nos muestra su receptor y las variaciones que necesitó realizar en las bobinas para lograr un correcto funcionamiento. Sin dudas un gran trabajo que entusiasma y nos motiva a seguir en este largo camino de aprendizaje constante que es la electrónica y la radio. ¡Muchas GRACIAS Asterion!, ¡Felicitaciones!