手作りラジオ＆ノベルティラジオコミュの手作りオールFET6石ラジオ

ストレートラジオに続いて、6石スーパーをFETで組んでみました。
回路図、外観、内部構造をご覧願います。

オーソドックスな6石構成で、「全部FETをゼロバイアスで使用」しているので、バイポーラトランジスタでの回路よりもバイアス抵抗が少ないぶん、シンプルな回路になっています。

回路図と現物の相違点として、
・現物には緑色LEDでパイロットランプを追加
・検波音声出力とスピーカ出力ジャックを追加
・SL55GT、ST25、ST32はそれぞれありあわせの相当品を使用
がありますのでご容赦ください。

[仕様]
受信範囲 : 530kHz～1620kHz(予定)
電源 : 9V(単二乾電池6本使用)、無信号時電流約30mA
出力 : 250mWくらい
スピーカ : 4Ω 77mm
ケース : HPL825フレッシュキーパー2.3L、フタ/本体ともポリプロピレン製、ケース寸法232x165x95mm

[おまけ機能]
・バッテリチェッカとシグナルレベルの切り替えができるメータ
・DX/ローカル感度切り替えスイッチ(内蔵メータの読みで約10dB感度抑制ができます)
・スピーカがなぜか防磁設計(^^;

-----------------------------------

バイポーラトランジスタの6石スーパーを載せるにはややきゅうくつなユニバーサル基板に、わずかながら余裕を持って実装できる回路でした。

いったんコンデンサなどにこもったハンダづけの熱をとるために養生中なので未調整で、感度とか選択度を語るところまでできていませんが、ひとまず“鳴ります”(^^;

最終段についてはプッシュプルで、いったん「FETでB級動作って、面倒だな」と、ここだけバイポーラの2SC1815あたりでお茶を濁そうかと考えましたが、思いなおして、2SK439でゼロバイアスプッシュプルに組んでみました。

ゼロバイアスでもそれぞれのFETには5mAくらい電流が流れているので、バイポーラB級PPのような「ゼロクロス歪」の心配がないです。出力も、それなりの成績が得られました。

しかし現在妙にハイ上がりの音質で、検波音声の良質さを殺してしまっており、課題が残っています。

これからの調整で部品の差し替え、定数の変更などまだまだ発生するかもしれませんが、楽しみな一品になりました。

コメント(20)

最初
全て
最新の40件

[1] mixiユーザー 02月22日 12:09

追記

ご参考用、出力確認した際の波形です。
縦軸1V/div、横軸2ms/div

4Ωスピーカのかわりにね10Ωx2パラで5Ωをつくって負荷にし、その両端を観測しました。

入力は、カシオのサンプリングキーボードのヘッドホン端子を、ラジオの音量調節ボリュームのところに接続。
このカシオの楽器、古くておもちゃみたいなものですが、ウェーブ音源シンセごっこで遊ぶための機能を使って基本波を鳴らすと、そこそこ波形のきれいな正弦波発信器になるので便利です。

片振幅1.6V程度なので、実効値1.13V、5オーム負荷に対してだいたい250mWの出力をだしている状態で、まずまずきれてな波形だと思います。これ以上ボリュームを上げると、波の頭がつぶれはじめますので、このくらいが「最大出力」かなと考えました。

[2] mixiユーザー 02月22日 12:13

あれ? はじめの記事の写真がなくなってる...添付しなおします
m(_ _)m

[3] mixiユーザー 02月22日 14:48

わーー、またも素晴らしいラジオが出来ましたね。
オールFETに拘られたのですね。

回路図を見せていただきました。まさに教科書に出ているようなスーパーラジオそのもので、プラス部品点数を減らす努力もされて素晴らしいですね。

AGCのかかり具合はどんなでしょうか？このあたりで総合感度が決まっちゃいそうにも見えますね。メータのSとBatの切り替えをしたときに感度少し変りませんか？

[4] mixiユーザー 02月23日 12:16

タイトルと違うものになって申し訳ないのですが、このラジオ、もう1石FETを追加して、7石ラジオになっちゃいましたm(_ _)m

というのも、いざ調整と触りはじめてみたら、同一局がチューニングダイヤルの2ヶ所に現れまして、その間隔もイメージとはかんがえられないほど「すぐそば」という現象が起きたからです。

検討の結果、局部発振・混合をさせている一段目のFETが、「アンテナ同調回路のほうの周波数でも発振している」のだと考えました。
いちおう、同調回路からゲートに入る10pFに直列に1MΩ程度を入れると治まるのですが、それでも同調周波数1MHz付近で発振停止を起こしたり、不安定でした。
そこで、同調回路と局部発振・混合段を分離するため、軽いゲインを持たせた高周波増幅段を追加した次第です。

回路図と、表示類を貼りつけた後の外観、またベランダアンテナから引き込んだ線をつないだ「外付け複同調ユニット」と、2SC1815と同じTO-92パッケージのトランジスタでの限界出力に挑んだ6石アンプ・トーンコントロールつき12cmスピーカを組み合わせた「部屋聴きシステム」の写真を添付しますのでご参考に。

しろくまさん >>

> まさに教科書に出ているようなスーパーラジオそのもので、

そうなんです。あのまま6石でうまくいけば、おそらく6石スーパーラジオキットの基板を軽く改造すれば誰でも再現できるラジオになるかも、と期待していました。

>メータのSとBatの切り替えをしたときに感度少し変りませんか？

感度どころか、バッテリチェックモードでは音質が著しく悪化します(^^;;;
メータを検波回路にぶら下げないときには、負荷インピーダンスがぐんと高くなるので(このほうがダイオードの検波動作としては良いはずなんですが)、シグナル表示モード用に決めたオーディオ用のローパスフィルタのCが大きすぎて、低音ぶつぶつ、おしゃべりまでバリバリと歪んでしまいます。

> AGCのかかり具合はどんなでしょうか？

Sメータの振れ方を見ていると、弱い電波では振れず、中くらいの電波でも振れず、夜の大陸系電波くらいの強さで振れ始め、地元の強力局がくると俄然大きく振れる、という動作をします。

メータが振れていないうちは、やはりゲイン抑制はあまり効かないので、その範囲だと「電波の強さに応じて音量が加減する」と、はっきり感じます。

地元局を上記の「部屋聴きシステム」で聴く場合、Sメータが振りきれているんですが(特に振りきれ対策していないので)、このときAGC電圧はマイナス1V近くになっています。

でも、この状態から「LCL」ポジションへ切りかえるとさらにゲイン抑制が働くことから、飽和もしていないようです。

一応、DXモードのままで強い地元局を聴いても、音質としてはあまり破綻しません。ただし、ここでLCLモードにすると、音の中に含まれる威圧感みたいなものがとれてスッキリした音になるような気がします。

選択度のほうは、地元NHK第一1224kHzの強電界の中、昨夜は1242kHzのニッポン放送受信に成功しました。少しNHKが「落ちきっていない」ので混信ありですが、「部屋聴きシステム」できっちり同調すれば気にならない程度に改善しました。

同じく、このNHKとこれまた地元局MRO1107kHzに挟まれた1170kHzのラジ韓、それから1179kHzの大阪MBSが、これらは本機単体で明瞭に分離・受信できました。

[5] mixiユーザー 02月23日 16:38

精力的に製作＆改良されていますね。凄いです・・・
災い転じて福と為す・・・じゃないですが、昔でいう高１中２受信機になりましたね。

ＡＧＣはさておき、Ｓメータの回路周りにまだ宿題があるのでしょうか。やはり検波出力をそのまま振らせるのはしんどいのかな・・・非直線的な動きは半導体だけではなくメータ側にも原因があるでしょうから。

いつもコメントばかりになるので近況報告を一つ・・・
秋月電子のDDS基板を手にいれました。1HｚステップまでＦの設定ができるすぐれものですが、こういうのを局発につないだらスーパーなスーパーラジオができるでしょうね。

[6] mixiユーザー 02月24日 16:30

>精力的に製作＆改良されていますね。

いたみいります。「節目休暇」ってヤツで今週いっぱい、長い休みがとれたので、集中的に取り組みました。来週からは、こうはいきませんf(^^;;;

>昔でいう高１中２受信機になりましたね

しかもFETですから、回路の考え方とかも「真空管的」です(^O^)/

> Ｓメータの回路周りにまだ宿題があるのでしょうか。

メータに400uAくらいまでの電流を流してしまうので、AGC/メータ兼用の回路にすると必然的にこんなになっちゃいます f(^^;

6石ラジオキットの基板であなたもつくれる! なんてのを狙ったので、ストレートラジオトピのほうでやったみたいな分岐方式も採れずで...というわけで「バッテリチェックモードは、恒常的に使うモンじゃないからいいや」と割り切ることにしました。

そうなると、残る課題はオーディオ段の音質です。

このトピ冒頭で「ハイ上がり」と書きましたが、実際には2kHzちょい上にピークがあり、そこから低い周波数に向かってゲインが落ちていく、という症状でした。

対策した回路を添付します。ドライバ段の石のドレイン側、すなわちトランスST25の1次側に、4.7kΩと0.1uFのコンデンサを直列にして入れてあります。この抵抗をうまい範囲のボリュームに置きかえれば、トーンコントロールの代用にもなりますが、このラジオではそこまではしませんでした。

画像は、対策前後の評価の様子です。

PCのFFTソフトでパワースペクトルを表示して観測し、ホワイトノイズのかわりにラジオ自身の「ヘテロダインノイズ」を用いて、検波出力を基準にスピーカ出力と見比べることで“傾向としての周波数特性”を見てみました。

対策前の2kHz付近の異様な盛り上がりが、対策後はフラットになり、検波出力の形と似てきているのがおわかりいただけると思います。

本当の原因は、追加した位置に元からつけていたコンデンサとトランスの共振(同調)のようなものでしょうから、コンデンサを追加することでピーク周波数を低いほうへ追いやっただけなんですが、おかげさまでこの対策後は、落ち着いた音質になりました。

>秋月電子のDDS基板

をー(^O^)/ 前から気になってたヤツだー。いいなー。

>こういうのを局発につないだらスーパーなスーパーラジオができるでしょうね

そうですね。デジタル一発直読ラジオも夢じゃない(o^O^o)
ぜひインプレッションしてください。出てくる波の品質はどのくらいでしょうか。

[7] mixiユーザー 02月24日 20:24

FFTのスペクトルまで取られたのですね。本格的ですね。
私も時々やりますが、ホワイトorピンクノイズとか低周波のスイーパーはSoundForgeなどソフトで作っています。

DDS・・・秋月コミュで少しだけコメントさせてもらいましたのでまたご覧ください
http://mixi.jp/view_bbs.pl?id=1846726&comm_id=29077

[8] mixiユーザー 02月25日 17:40

>FFTのスペクトルまで取られたのですね。本格的ですね。

いや、このFFTソフトとホワイトノイズ源があれば、リアルタイムに「だいたいの周波数特性」を観測できますので、もっぱらこれでやってます。

実は、今回の対策にあたって、6番の発言で述べた対策のほかに、負帰還回路の追加も検討しました。成績は、添付の通りで、音質もこっちが圧倒的に良いのですが、もともとのオーディオ段のゲインがそれほど高くないため、小さな音しか出せないラジオになってしまうので、報告したような対策に留めた次第です。

本日はこちら金沢では天気がよかったので、午後のひとときベランダに出て本ラジオでバンドサーベイを楽しみました。

なぜか900kHzの山陰放送がよく聞えました。より近い福井放送のほうが弱かったので、決して地上波で聞えたわけではないです。昼間なのにあっち方向だけ、D層が弱まったのでしょうか。

>DDS・・・

拝見しました。なるほど、4MHzでこんなにきれいな波形が出ますか。中間周波455kHzのシングルスーパーラジオの局発程度なら、上等すぎるくらいかもしれませんね。

いや、そうするとアンテナ同調のほうは別のD/Aが必要か...

ならばいっそのこと中間周波を3MHzあたりに持っていってアップコンバージョン、アンテナ回路は軽い高周波増幅とLPFだけにして、磁界形ループと繋いで使うようにすれば...

おっと失礼、アイデアがいろいろひろがりそうなアイテムですね。

[9] mixiユーザー 02月26日 09:59

本題からちょっと離れてコメントしますが・・・

金沢では900KHzは山陰放送（米子）が聞こえるんですね。当地では高知放送が同じ周波数です。稀に混信しながら山陰放送が聞こえることもあります。

ラジオ放送局の周波数リストとしては、私は次のようなものを作って、自分で活用しています。必要な方は、いくつかシートでセットになっていますので、目的にシートを選択してください。
http://kn.org/b9radio/shiryoh/bc-all-list.xls

DDSの件
　そうですね。応用例はいろいろ考えられますが、ラジオというよりも超高精度ダイレクトコンバージョン受信機とかね・・・

　スーパーに使おうと思うと、アンテナ同調側のチューニングをどうするかが問題になりますが、どの道ロータリーエンコーダーとかデジタルのお世話にならないといけないので、マイコン制御にしてDA出力を（1SV149等の）可変容量ダイオードに適正電圧入れて同調させるとか・・・

　このバリキャップの利用ということで、何か面白いラジオができないかいま考えています。
＜参考例＞
http://bbradio.hp.infoseek.co.jp/501t31/501t31.html
　プリセット型、ストレートラジオなんかはすぐにできちゃいますが・・・

　御免なさい、話があちこちに飛んでしまいました。また、単独でご披露できるネタに発展すれば、トピをちゃんと立ててご紹介します。

[10] mixiユーザー 02月26日 11:01

昨夜は、上記のラジオ(部屋聴きシステム状態)で、灯台気象通報の受信にチャレンジしてみました。

受信範囲調整の結果、FETの高入力インピーダンスのせいか、どうしても「上のほうが受かってしまう」ので、～2000kHzまで受信できるラジオになってしまったから、というのもありますが、

http://mixi.jp/view_bbs.pl?id=2750613&comm_id=52775

で、SSBでないと受からないなんてウソを書いた罪滅ぼしに、もろAM専用のこのラジオでやってみた、という次第。

日時は、2月25日(土)22時20分～23時10分。

結果として、八丈島(毎時19分50秒～21分30秒)が良好に受信できました。しかし他はいずれもかすかで、微小な電波の復調ではむしろよく聞こえる「バッテリチェックモード」でも、“何か言ってるけど、聞き取れない”ところもたくさんありました。

局名コールが拾えたところは、「はちじょう」「のじま」「いぬぼう」「しりや」「たっぴ」「えりも」「くしろ」「わかみや」「たこばな」「えちぜん」「とい」「げさし」、以上です。

昨夜は、空電(雷のばしっというノイズ)も少なく、期待してみたんですが、やっぱり、キャリアも弱くてつらかったf(^^;

さて、

しろくまさん >>

> 金沢では900KHzは山陰放送（米子）が聞こえるんですね。

いやいや、ふだんは聞こえませんって(^^;
夜は山陰放送と高知放送がそれぞれ弱いもの同士のスパイラルを描くのを背景に、前面にはハングルが力強く聞こえつづけてますし。

> ラジオ放送局の周波数リスト

こういう奇特なかたのおられるおかげで、私も大変助かっています。ありがとうございます。私は、ほかのかたの作られた周波数順のcsvファイルを、県別・局別にソートしたシートを加えて利用しています。

さて、トピが立つのがたのしみなDDSですが、

> 　マイコン制御にしてDA出力を（1SV149等の）可変容量ダイオードに適正電圧入れて同調させるとか・・・

わーい、「適正電圧のデータテーブル」をつくってもらえそうだ～
(^O^)/

10年ほど前(いや、もう15年くらい前だ(@_@;)にダブルスーパーの短波ラジオ(3.8-10MHz受信、IFは2MHzと455kHz)を作ったとき、この1SV149を使いました。アンテナ同調だけでなく、一次局発にも使ったのがまずかった(>_<)ズルズルと同調が動き回る「ヘビさんと追いかけっこラジオ」になっちゃいました。
二次局発には水晶をおごってあったりして、なんともかっこ悪い作品でした f(.. )

そのときは、「やっぱPLLかな～」と思ったものですが、これからはDDSで安定な局発が得られそう。次(につくるの)は短波ラジオがほしいと思っている私としては、もう少し高い周波数がほしいところなので、良い工夫が浮かぶまで、DDSについてはもう少し勉強してえきたいと思っています。なので、

> 単独でご披露できるネタに発展すれば、トピをちゃんと立ててご紹介します。

楽しみにお待ちしております(^O^)/

また、

> 御免なさい、話があちこちに飛んでしまいました

情報の引き出しをたくさんお持ちのしろくまさんだけに、熱がはいればあれこれ引き合いがでてくるのは、しようがないですよね。私の立場からは、それだけ熱を入れてお相手いただけて光栄です。

[11] mixiユーザー 03月20日 22:56

その後もいじくりたおして、このラジオ、今は8石になってしまいましたf(^^;

・RF段の入力をバーアンテナの2次コイルにしたかわりに、「軽く」から「わりとしっかり増幅」へと変更し、ゲイン切り替えをIF段でなく、ここで行うようにしました。

・オーディオアンプについて、高周波用MOSFET使用から、餅は餅屋で低周波用接合型FETに変更してオープンループゲインをかせぎました。2SK363(古い製作記事などでよく見かける2SK372はこれのミニタイプ)のゲインの高さは、使ってみてあらためて実感。

・同じくオーディオ段のドライバトランスをやめて、PKディバイダにしました。このために、石の数がひとつ増えています。なお、ここはゲインはいらないので、ありあわせで高周波用の2SK192Aを使用しています。

・以上でも、これまでまったくと言っていいほど出ていなかった低音がすごくよく出るようになりましたが、せっかくオープンループゲインをかせいだので、NFBをかけて低音高音のバランスをとっています。

このフィードバックについては、ちと首をかしげる定数になっていますが、なんかパンチのある音になったので、しばらくコレで使ってみようと思っています。

また、出力はトランスがST32相当ですから当初スペックのまま、「せいぜい250mW」なんですが、一次側の両端はしっかり18Vスイングしています。サインカーブをいれてボリュームを上げていくと、なんともきれいにクリップしていくのを見るに、しっかりドライブできているなと感じます。ST-48とか、少し大きくて巻数比の小さいトランスに交換したら、最大出力の数値もかせげるかもしれません。

[12] mixiユーザー 03月21日 10:18

あ、そうそう、検波段の音質課題についても進展しました。

「ダイアゴナル・クリッピング」のこととか調べて、ダイオードの負荷のところにつけているコンデンサを変更(102→101)するなどで、メータをバッテリチェックモードにしたときの歪み感もかなり改善できてます。
メータ自体の感度が高いものならば、ダイオード直後でなくて、オーディオボリュームへとつなぐ10μFのケミコンと同じく、1kΩの後にぶら下げると、さらに音はよくなりそうです。

[13] mixiユーザー 03月21日 11:07

ローパスフィルタの動作をしてるってことなのかな？そんな単純なことではないのだろうか・・・
バッテリチェックモードの時に歪むんですか？

[14] mixiユーザー 03月21日 16:41

>バッテリチェックモードの時に歪むんですか？

検波段の回路図をご覧願います。

当初、RLa,R2eがなく、CLとC1が1000pFと大きな値になってました。

Sメータをぶら下げた状態では、RLbとメータの抵抗(ここではおよそ5KΩ)があるので、ダイオードにとっての負サイクルのとき、CLとC1にたまった電荷を逃がせるのですが、バッテリチェックモードでは、メータの回路が切り離されるため、電荷を逃がすことができず、音声がクリップする...

このような現象を「ダイアゴナルクリッピング」というそうで、このあたりを調べて対策しました。

>ローパスフィルタの動作をしてる

CL,R1,C1で中間周波455kHzになっているキャリア成分を「平滑」して、「包絡線検波」のリクツを成立させるので、ここはローパスですよね。

で、対策としては、メータをはずしたときにダイオードの負荷が軽くなって検波効率があがる、という発想をタナ上げして「どうせメータ回路の5KΩ相当がぶら下がる状態が標準」と考えることにし、メータのないときにもコンデンサの電荷を逃がすための負荷抵抗を追加し、さらにコンデンサの容量を「包絡線検波」になる範囲で小さめ(今回は100pF)にしました。

負荷抵抗は、RLaとR2eを追加することで形成する約40kΩです。高効率検波をタナ上げしたぶん、AGC電圧を分圧してかかりを浅くするのもかねています。

本当は、コンデンサCL,C1が100pFでは少し足りない感じなので、オーディオ段入り口にあらためて1000pFを置いて補っています。

以上の対策で、バッテリチェックモード時の歪みが感じられなくなりました。

[15] mixiユーザー 04月16日 19:37

その後のこのラジオです。

使っていなかったブックシェルフスピーカNS-10Mを引っ張り出してきて、ラジオ台兼外部スピーカにして、部屋聴きのメインマシンとして使っています。

スピーカのほうが良くなったので、NFB回路をすこしいじりました。

[16] mixiユーザー 04月16日 20:55

いい意味でも悪い意味でも、モニスピはソースや機器の素性を顕にしてしまいますので、ちょいと怖いですね。まま、NS-10Mはさほどシビア－でもなく、明るく元気になってくれるのかもしれませんが・・・
私は、そのあたりが恐ろしくて、わざと古～い16cmのシングルコーンで、エッジもヘタレているようなものを、背面開放の箱に入れて聴いています。

[17] mixiユーザー 04月16日 22:15

>モニスピはソースや機器の素性を顕に

うきゃ(>_<) シビアですねー(^^;

「検波段のクリッピングを対策して、NFBで低域の落ちを防いだラジオだから、大きなスピーカに繋いで、アナウンサーの声がふっくらと豊かな感じで楽しめますよ(^O^)/」ってな気分でいたんですが...わはは。

ま、自己満足と手前味噌のカタマリだとほほえましく見ていただければ光栄です。

ということで以下、さらに恥の上塗りをば。

このラジオ、バイポーラトランジスタのB級PPだったかつての6石ラジオあたりに比べて、ゼロクロスの歪みがない(実際には音量を大きくしていくと出るんだけど、その前に出力スイングが飽和するので、「出るのは最大出力より向こう側」なのです)ぶん、ほんと柔らかい音でして、個人的には過去最高に気に入ってます。

無歪出力の値だけならLM380/386、NJM2073D、TA7368Pのほうが大きくて、安くて、製作もかんたんですが(7368は“オートバイ発振”したら止まらないけど)、いろいろイジった達成感のぶん、こっちのほうが上です(^^)

あと、さきほど15:で添付した周波数特性図は、同じく添付した回路図のものと違ってました。
現状は、15:の回路で、本発言に添付する周波数特性図です。