Bessere Modulation – Der Audio Limiter

Technische Beschreibung der Schaltung, Tips und Pläne
Ein Beitrag von Lutz, DL4OBG

Hi Stephan!
Hier noch bissel Bild-und Textmaterial von mir. Dies ist mein erster Schaltungsentwurf.
73’s de Lutz, DL4OBG

Da der Frequenzgang im FM-Modulatorzweig der CBH 2000 / CBM 200 recht begrenzt ist und ausserdem der dort verwendete IC TA7061AP in der Herstellung längst abgekündigt und somit nur noch schwer erhältlich ist, wäre sein Tod auch der Tod des Gerätes. Soweit es hauptsächlich auf FM genutzt wird… Sicher gibt es noch reichlich CBH2000 und CBM200, wo jeweils 2 Stück dieser ICs verbaut wurden; aber wozu ein vielleicht noch brauchbares Gerät schlachten, um ein anderes zu retten. Aber es geht auch ohne TA7061AP. Wichtig ist im FM-NF-Zweig eine hohe Verstärkung, da der Quarzoszillator einige Volt auf die Varicap-Diode braucht. Weiter ist obligatorisch eine Frequenzbe-schneidung, damit selbst bei lauteren Signalen nicht sofort die Nachbarkanäle mitbenutzt werden und die Gegenstation eventuell wegen Überhub und schmalem Filter in seinem Empfänger nicht vermeintliche Trägeraussetzer vermutet, nur weil das Signal einfach Scheunentorbreit ist. (In der Tat gibt es bei bestimmten Modulationsstärken und -frequenzen eine tatsächliche Trägerauslöschung, wo alle Energie dann symmetrisch in den Seitenbändern liegt und der Träger Null wird.) Außerdem ist im Modulator eine stabile und sichere Arbeitsweise sicherlich wünschenswert.

Zur Schaltung im einzelnen:
Die betreffenden Teile rings um den TA7061 und den TR23 in der Grundig können allesamt entfernt werden. Die Ein- und Auskoppelkondensatoren für den FM-NF-Zweig vom Mikrofon zum Begrenzerverstärker und von diesem zum VXO (Variabler Quarz-Oszillator um Q903), also C113 und C103 lt. Schaltplan werden geändert in Tantal-Elkos von ca. 2,2 µF. Hier ist einiger Spielraum. Je kleiner diese gewählt werden, desto schlechter werden tiefe Frequenzen durchgelassen bzw. dagegen die Höhen bevorzugt. C113 muss mit dem negativen Anschluss zu R112 (560 Ohm) zeigen, C113 mit seinem negativen Anschluss zum abgeschirmten Kabel, welches zur PLL-Box mit dem Sende-Quarzoszillator führt. Der 100µF-Kondensator C110 muss allerdings „umziehen“. Es ist nun aber genug Platz auf der Platine vorhanden, um ihn abseits des ehem. IC3 zu plazieren. Eine Möglichkeit ist auf der Position von Tr23 gegeben. Dieser hat den Kollektor eh auf „+“ und ein Brückchen vom C nach Masse ist von dort aus dann gut möglich.

Die Platine ist so konzipiert, daß sie an den Platz von IC3 (TA7061AP) über einen vierpoligen Steckpfosten eingebaut wird und zwar von Pin 3 bis Pin6. Hier durchläuft das NF-Signal bei FM den ersten Op Amp im LM324 (TL074 ist auch verwendbar) und dieser verstärkt das Signal soweit, daß es tatsächlich in die Begrenzung geht, d.h. bei lautem Sprechen an die Grenzen der Versorgungsspannung anreicht. Nach der Signalanhebung durchläuft das NF-Signal einen zweizügigen Tiefpass, der die NF ab ca. 3kHz (siehe Bild) begrenzt. Die Bandbreite der Aussendung ergibt sich ja aus 2x der maximal übertragenen Frequenz + 2x dem eingestellten Hub. Somit ergibt sich die Notwendigkeit, die maximale Frequenz und die maximale Modulationsspannung klar einzugrenzen. Nach dem Tiefpass mit seinen leichten aber unvermeidlichen Verlusten folgt noch der vierte OP, der einerseits diese Verluste ausgleicht und andererseits die eigentliche Modulationsspannung für den Quarzoszillator bereitstellt.

Beide Trimmwiderstände sollten zu Anfang auf etwa die Hälfte eingestellt werden. Der Trimmwiderstand von 100kOhm wird dann so eingestellt, daß am Ausgang bei normalem Besprechen des Mikes noch keine Begrenzung auf dem Oszilloskop erzeugt wird, beim Hineinpfeifen jedoch schon. (Wer kein Oszilloskop besitzt, braucht einen Funkpartner in der Nähe, der ein gutes Ohr hat und erste Verzerrungen beim Sprechen wahrnimmt. Etwas zurückregeln und die erste Stufe (noch unabhängig von der „richtigen“ Lautstärke) wäre passend. Der zweite Einstellwiderstand (22 bzw. 25kOhm) dient letztlich dann nur noch dazu, sendemäßig die richtige Lautstärke einzustellen. Selbst das O-Mike der Grundig ist damit dann endlich wieder recht ordentlich brauchbar. Mit der originalen Schaltung der Grundig war das ja in FM eher ein Witz. Es klingt zwar immer noch etwas nasal und hat „untenrum“ nicht so viel Volumen, aber mit einem einstufigen Verstärkerlein direkt im Mike ist auch das dann noch sehr gut zu retten.

Insgesamt ist mit dieser Schaltung die FM-Modulation absolut neutral und mit einem brauchbaren Mike bekommt man dann endlich Rapporte, die die natürliche Wiedergabe der Stimme bestätigen. Was diese Schaltung nicht kann, ist aus einem absolut miesen und „schrappigen“ Mike eine sogenannte „UKW-Qualität“ zu zaubern. Sollte es sich ergeben, daß die Modulation nach einer Zeit dumpf und sehr verzerrt wird, dann bitte a) C7 lt. Stückliste nicht als Tantal-Perle nehmen sondern normaler Klein-Elko, b) Platine unbedingt von Flußmitteln reinigen und falls a) und b) nicht zum Erfolg führen, die beiden im Bestückungsplan gestrichelt eingezeichneten 1 Mega-Ohm Widerstände unterhalb der Platine auflöten.

Einige Änderungen haben sich ergeben für den Limiter-Amp, die erst durch das kritische und sehr sensible Ohr von meinem Freund Stephan, DG4OBA, zutage getreten sind. Er hatte einen Sinus-Generator an den Mike-Eingang und ein Oszilloskop an den Ausgang des Limiters gehängt, nachdem er über seine Sidetone-Einrichtungen Verzerrungen gehört hatte. Nun… wer schliesst schon einen Sinusgenerator ans Funkgerät an… Aber testweise ist das OK, man denke an die verbliebenen Packet-Freunde, die brauchen einen möglichst guten Frequenzgang (dabei ist es sehr erstaunlich, dass Packet überhaupt auf CB geht, so verbogen wie viele FM-Modulatoren ab Werk sind) Also unbedingt notwendig sind die Veränderungen nicht, aber relativ leicht durchführbar. Immerhin erhält man dadurch einen gleichbleibend erhaltenen Sinus und eine nochmals abgesenkte unterste Übertragungsfrequenz. In der ersten Version war die 3dB-Absenkung in den Bässen bei ca. 270 Hz, nun bei knapp 100 Hz.
Und wer eh schon bis zum Gehtnichtmehr in seiner CBH /CBM verbessert, der wird auch dieses kleine Manko gern ausbügeln wollen.

Auf dem Bild erkennt man in der unteren Darstellung nahe des Nulldurchgangs jeweils einen „Kinken“. (Die obere, etwas HF-überlagerte Kurve stammt aus dem Sinusgenerator direkt.) Im ersten Moment als Übernahmeverzerrung verdächtigt, erwies es sich aber bei grösserer Auflösung als ein sehr kurzer Schwingungseinsatz. Das gefällt natürlich nicht, auch wenn es bei dem reinen Sprachbetrieb nicht auffällt und nicht auftritt und selbst über dem HF-Weg nach vielleicht 100 Metern nicht mehr wahrnehmbar wäre. Aber gut.. der Drang zu Verbesserung war da. Der erste Weg ein paar kleinerer Änderungen und Erhalt oder Wiederaufbau des aktiven Tiefpasses, jetzt als reiner Stromverstärker rings um Tr23 der CBH2000 war auch schon erfolgreich, aber man kann den Limiter-Amp ja auch niederohmiger berechnen und aufbauen, damit er mit der „Last“ der Varicap und ihrer beigeordneten Bauteile gut zurechtkommt. (Stephan wird evtl. seine Veränderungen und Wieder-Einbeziehung des TR23 dokumentieren. Da der Limiter nun niederohmiger ist, muss ein Koppelkondensator zum TXO-Zweig um TR910 eingefügt werden. Für diesen ist nun auch ein Plätzchen auf der Platine geschaffen. Die hochohmigere erste Version des Limiters wurde durch R941, R940 der CBH2000 ja gleichspannungsmässig herabgezogen. Ohne den Koppelkondensator in der neueren Version lag beim ersten Test die Frequenz um 2,5kHz daneben. Was so ca 3Volt ausmachen.

Hier nun die geänderte Schaltung des Begrenzers. Wie erwähnt, niederohmigere Widerstände, aber dafür müssen die Kondensatoren vergrößert werden. Am Frequenzgang hat sich nichts geändert. Diejenigen, die ihr Lieblingsmike besser anpassen wollen, sollten alleinig mit dem 6,8nF-Kondensator experimentieren. Mike zu hell, auf ca 10nF gehen. Mike zu dumpf, auf minimal 5,6nF verkleinern. Mike immer noch zu dumpf, neues Mike kaufen, kann kein Lieblingsmike sein ;0)

Viel Spaß und Erfolg bei dieser Modifikation wünschen Euch…

Lutz und Stephan


Zum Schluß und Endlich geht es zu den Vorbereitenden Arbeiten und dem Umbau.