Синтезаторы частоты современных приемников выполнены по схеме с ФАПЧ (в англоязычной терминологии PLL — Phase Locked Loop). Принципы построения подобных систем известны: сигнал гетеродина после деления частоты сравнивается по частоте и фазе с опорным сигналом, частота которого равна шагу сетки частот в выбранном диапазоне. Полученный в результате сравнения сигнал ошибки изменяет частоту гетеродина таким образом, что она становится равна опорной частоте, умноженной на коэффициент деления. Быстродействие синтезаторов первого поколения было недостаточным, поэтому в диапазоне УКВ их использовали в комплекте с внешним делителем частоты. Набор функций был крайне ограничен.
Синтезаторы второго поколения уже выполнены полностью на одной микросхеме. Они включают в себя управляющий микропроцессор и ячейки памяти настроек. Обычно используется по 5-6 ячеек памяти в каждом из диапазонов АМ и от 10 до 30 и более в диапазоне УКВ. Ячейки в диапазоне УКВ для удобства пользования обычно разбивают на группы. Для индикации частоты настройки в синтезаторах первого поколения использовались светодиодные индикаторы, далее перешли к использованию жидкокристаллических экранов (LCD display) с задней подсветкой и катодолюминисцентных индикаторов (в дорогих моделях). Изменение сетки частот (европейский или американский стандарт) ранее производилось внешними перемычками или переключателями на плате магнитолы, в новых моделях эта операция проводится с клавиатуры чисто программным путем.
Помимо управления собственно частотой настройки приемника, микропроцессор синтезатора частоты выполняет и ряд сервисных функций. Алгоритм работы и наименование функций у разных производителей достаточно сильно отличаются. Обычный набор функций таков: переключение диапазонов (band), ручная настройка (manual tuning) с возможностью запоминания (memory), автоматическая настройка и запоминание всех доступных станций (auto tuning, auto memory store — AMS) или станций с максимальным уровнем сигнала (best stations memory, BSM), автоматическая настройка на следующую по частоте станцию (seek), сканирование ячеек памяти вперед (scan up) или назад (scan down) с прослушиванием в течение 5-10 секунд. Кроме того, автоматически запоминается последняя настройка на каждом из диапазонов (в приемниках с аналоговой настройкой это свойство было само собой разумеющимся).
В функции микропроцессора входит также сканирование клавиатуры, индикация диапазона, частоты настройки, номеров ячеек памяти, режимов работы приемника или магнитофона, набор которых может довольно сильно отличаться от модели к модели даже среди продукции одной фирмы. С распространением в звуковом тракте цифровых регуляторов (громкость, баланс, тембр) управление ими было возложено на микрокомпьютер синтезатора частоты. Лентопротяжные механизмы с логическим управлением и ряд внешних устройств также обслуживаются этим микропроцессором, что дает основание причислить подобные управляющие системы к третьему поколению.
Появившиеся в последние годы системы передачи данных по радиоканалу (RDS) используют для вывода информации все тот же дисплей и микропроцессор. Предается дорожные сводки для водителей, прогноз погоды, финансовые новости и другая информация, которая может быть сохранена в памяти. Декодирование данных пока производится отдельным устройством, но можно предположить, что его функции тоже скоро перейдут к основному микропроцессору. К сожалению, в России эта система пока находится на первом этапе развития.
Алгоритм автоматической настройки для современных радиоприемных трактов примерно одинаков и отличается лишь деталями. Настройка, например, сначала производится в режиме местного приема (Local) при пониженной чувствительности приемного тракта, и лишь далее в режиме дальнего приема (DX). Некоторые современные приемники могут осуществлять поиск станций, транслирующих определенные программы (спорт, новости, музыка определенных жанров). К сожалению, отечественные радиостанции пока не передают опознавательные сигналы, да и музыкальный винегрет в эфире не способствует использованию этой функции. Процессор перестраивает приемник по диапазону до тех пор, пока не получит от него стоп-сигнал. Он вырабатывается по совпадению 2-х условий — захвата частоты и достижения заданного уровня сигнала ПЧ. В диапазоне УКВ для этого обычно используют сигнал системы бесшумной настройки, имеющийся у большинства микросхем. Далее, в зависимости от выбранного алгоритма, анализируются другие условия. К примеру, в диапазоне УКВ помимо уровня сигнала, можно контролировать наличие и уровень пилот-тона. Тогда при слабом сигнале стереодекодер принудительно переводится в монорежим. Если станция удовлетворяет поставленным условиям, ее частота заносится в память процессора.
В качестве примера рассмотрим синтезатор частоты и управляющий микрокомпьютер UPD1719G-014 магнитолы Yamaha YX-9500 выпуска 1996 г. (рис.5). Эта микросхема сейчас уже несколько устарела, но на ее примере легко разобрать построение простого синтезатора частоты и его взаимодействие с радиоприемным трактом.
Тактовая частота микропроцессора 4,5 мГц стабилизирована кварцевым резонатором. Большая часть входов и выходов микросхемы занята обслуживанием жидкокристаллического дисплея и клавиатуры, 16 кнопок которой объединены в неполную матрицу 6х4. При переходе в режим проигрывания кассет питающие и управляющие напряжения с радиоприемного тракта снимаются, сканирование клавиатуры прекращается и осуществляется лишь индикация направления движения ленты.
В зависимости от выбранного с клавиатуры диапазона настройки набор сигналов на выводах 12 и 13 через ключи на биполярных транзисторах (на схеме не показаны) подает питание на соответствующие каскады приемника. Сигнал гетеродина тракта АМ поступает на вывод 5, тракта ЧМ — на вывод 6. Широтно-модулированный сигнал управления частотой гетеродинов с вывода 3 подается на интегратор, выполненный на транзисторах VT4,VT5. Напряжение настройки для варикапов снимается с конденсатора C1. Данный микрокомпьютер в пр оцессе настройки не производит автоматическое переключение чувствительности приемного тракта и стереорежима, режимы Local/DX и моно-стерео (лишь для УКВ) переключают вручную. Соответствующие сигналы формируется на выводах 10 и 18. В процессе поиска станций или переключения фиксированных настроек микрокомпьютер выдает на выводе 14 сигнал выключения звукового тракта (mute), который управляет электронными ключами на входе УМЗЧ (на схеме не показаны). По выводу 63 высоким уровнем действуют стоп-сигналы для тракта ЧМ (от системы бесшумной настройки) и тракта АМ. Дополнительно от тракта АМ принимается промежуточная частота (вывод 16). По выводу 64 поступает сигнал от детектора пилот-тона стереодекодера для индикации стереоприема.
Для питания микропроцессора используется несколько источников. Во первых, это стабилизатор напряжения 3,6 вольта на стабилитроне VD20, от которого осуществляется питание собственно микропроцессора в рабочем режиме. Для питания ячеек памяти использован источник стабилизированного напряжения 5 вольт, выполненный на основе микромощного стабилизатора напряжения 78L05. Питание на него постоянно подано от аккумулятора автомобиля через диод VD18. При снятии основного аккумулятора можно подключить гальваническую батарею напряжением 9-15 вольт через цепь VD19R13. Наконец, на случай полного отключения источников питания (магнитола съемная) предусмотрен ионистор С8 емкостью 0,22 Ф. Запасенной им энергии хватает для питания ячеек памяти в течение 4-5 дней.