Радиовещательные приемники строят в настоящее время по супергетеродинной схеме. Причин тому много, это и высокие чувствительность и селективность, мало изменяющиеся при перестройке по частоте и смене диапазонов, а главное - легкость сборки и повторяемость параметров при массовом производстве. Приемник же прямого усиления - штучное изделие ручной сборки, отличающееся такими особенностями, как малый уровень помех и шума, отсутствие интерференционных свистов и ложных настроек. На КВ супергетеродину трудно подыскать адекватную замену, но в диапазоне СВ добротность контуров может достигать 250 и более, тогда полоса контура получается даже меньше, чем нужно для приема AM сигналов.
Контуры можно объединять в фильтры, как это сделано в предыдущей конструкции, но есть и другой путь повышения селективности приемника прямого усиления, довольно редко используемый. Это псевдосинхронный прием, при котором уровень несущей нужной станции поднимается в радиотракте узкополосным контуром высокой добротности. Амплитудный детектор приемника имеет свойство подавлять слабые сигналы в присутствии сильного полезного, и величина этого подавления пропорциональна квадрату отношения амплитуд сигналов. Таким образом, подняв несущую всего в три раза, можно получить улучшение селективности до 20 дБ. Подъем несущей снижает и искажения при детектировании.
Но узкополосный контур, например, магнитной антенны, поднимающий несущую, неизбежно ослабит края боковых полос принимаемого сигнала, соответствующие верхним звуковым частотам. Этот недостаток можно устранить не только «размоду-ляцией» сигнала, как это делалось в приемнике-радиоточке, но и подъемом верхних частот в УЗЧ. Именно так и сделано в описываемом приемнике.
Приемник предназначен для приема местных и мощных дальних станций в диапазоне СВ. По чувствительности он мало уступает супергетеродинам ІІІ-ТV классов, но дает заметно лучшее качество приема. Селективность его, измеренная обычным односигнальным методом, довольно низка (10-20 дБ при расстройке на 9 кГц), однако мешающий сигнал в соседнем канале, равный по амплитуде полезному, подавляется благодаря описанному эффекту на 26-46 дБ, что также сравнимо с селективностью упомянутых супергетеродинов.
Выходная мощность встроенного УЗЧ не превосходит 0,5 Вт -с хорошей АС этого более чем достаточно для прослушивания передач в условиях жилой комнаты (главное внимание обращалось не на громкость, а на качество). Питается приемник от любого источника напряжением 9-12 В, потребляемый ток покоя не превосходит 10 мА. Принципиальная схема радиотракта показана на рис. 1.
Рис.1. Принципиальная схема радиотракта приемника.
Узкополосным контуром, подчеркивающим несущую принимаемого сигнала, служит контур магнитной антенны L1C1C2 с добротностью не менее 250 Его полоса пропускания по уровню 0,7 при перестройке по диапазону составляет от 2 до 6 кГц. Выделенный контуром сигнал подается на УРЧ, выполненный по каскодной схеме на полевых транзисторах VT1, VT2. Усилитель РЧ имеет высокое входное сопротивление, мало шунтирующее контур магнитной антенны, следовательно, не снижающее его добротности.
Первый транзистор VT1 выбран с малым напряжением отсечки, а второй VT2 - со значительно большим, около 8 В. Это позволило соединить с общим проводом затвор второго транзистора и обойтись в усилителе минимумом деталей. Общий ток стоков транзисторов равен начальному току стока первого транзистора (0,5-2,5 мА), а его стоковое напряжение, устанавливающееся автоматически, равно напряжению смещения второго транзистора (2-4 В).
Нагрузкой каскадного усилителя служит второй перестраиваемый резонансный контур L3C6C7, связанный с выходом усилителя через катушку связи L2. Этот контур имеет значительно меньшую добротность (не более 100-120) и пропускает спектр AM сигнала лишь с небольшим ослаблением на краях боковых полос. Введение в приемник еще одного контура оказалось полезным, потому что, как показала практика, при наличии в эфире сигнала мощной местной станции, даже далеко отстоящей по частоте от частоты настройки приемника, селективности одного контура может оказаться недостаточно. Кроме того, второй контур резко ограничивает полосу, а следовательно, и мощность шума, поступающего от УРЧ на детектор. Конструкционно же ввести второй контур легко, поскольку подавляющее большинство КПЕ выпускается в виде сдвоенных блоков.
Второй, апериодический, каскад УРЧ собран на полевом транзисторе ѴТЗ. Он нагружен на диодный детектор VD1, VD2, собранный по схеме с удвоением напряжения Сигнал АРУ отрицательной полярности с нагрузки детектора, резистора R7, через фильтрующую цепочку R4C4 подается на затвор первого транзистора УРЧ VT1 и запирает его при приеме мощных станций. При этом уменьшается общий ток каскадного усилителя и его усиление Емкость блокировочного конденсатора СЮ, шунтирующего нагрузку детектора, выбрана очень небольшой. Это существенно, поскольку подавление помех от соседних станций в детекторе происходит только при условии, что на нагрузке детектора не подавляется разностная частота биений между несущими полезной и мешающей станций.
Продетектированный звуковой сигнал через корректирующую цепочку R8R9C11 поступает на затвор истокового повторителя VT4. Перемещая движок резистора R8, можно изменять величину подъема верхних частот звукового спектра, ослабленных узкополосным контуром магнитной антенны. Этот переменный резистор успешно служит и регулятором тембра. Истоковый повторитель согласует высокоомный выход детектора с низким сопротивлением фильтра нижних частот (ФНЧ) L4C14C15C16. Последний имеет полосу пропускания около 7 кГц и полюс (то есть максимум) затухания на частоте 9 кГц, соответствующей частоте биений между несущими станций в соседних частотных каналах. ФНЧ фильтрует эту и другие частоты биений полезного сигнала с помехами и тем самым дополнительно повышает двухсигнальную селективность приемника.
Рис. 2. УЗЧ приемника.
На выходе ФНЧ через согласующий резистор R12 включен регулятор громкости R13. Резистор R12 нужен для того, чтобы выход ФНЧ не замыкался накоротко при самых малых уровнях громкости, а нагружался на согласованное сопротивление, тогда не искажается его АЧХ. УЗЧ приемника выполнен фактически по той же схеме (рис. 2), что и в приемнике-ра-диоточке (см. выше), лишь изменены некоторые номиналы деталей и повышено напряжение питания до 9-12 В. Соответственно, возросли ток покоя до нескольких миллиампер и выходная мощность до сотен милливатт. Для дальнейшего увеличения выходной мощности на место VT4, VT5 можно установить комплементарную пару более мощных транзисторов ГТ402 и ГТ404.
В приемнике желательно использовать транзисторы именно тех типов, которые указаны на принципиальной схеме. В крайнем случае транзисторы КП303А можно заменить на КП303Б или КП303И, а КП303Е - на КП303Г или КП303Д. Диоды VD1, VD2 - любые высокочастотные германиевые. Сдвоенный блок КПЕ с воздушным диэлектриком можно взять от любого старого радиовещательного приемника. Резисторы и конденсаторы могут быть любых типов, подстроенные конденсаторы С1 и С6 - типа КПК-М. Магнитная антенна такая же, как и в предыдущем приемнике: стержень диаметром 10 и длиной 200 мм из феррита 400НН, катушка L1 содержит 50 витков ЛЭШО 21x0,07. Для катушек L2, L3 использована стандартная арматура - броневой сердечник с экраном от контуров ПЧ портативных приемников, например приемника «Сокол». Катушка связи L2 содержит 30, а контурная катушка L3 - 90 витков провода ПЭЛ 0,1. Расположение катушек на общем каркасе особого значения не имеет.
Катушка ФНЧ L4 индуктивностью ОД Гн намотана на кольце внешним диаметром 16 и высотой 5 мм (К 16x8x5) из феррита 2000НМ. Она содержит 260 витков провода ПЭЛШО ОД. Можно подобрать и готовую катушку, например одну из обмоток переходного или выходного трансформатора от УЗЧ старых портативных приемников. Подсоединив параллельно катушке конденсатор емкостью 5000 пФ и осциллограф, подают на получившийся контур сигнал от звукового генератора через резистор сопротивлением 200 кОм - 1 МОм.
Определяя резонансную частоту контура по максимуму напряжения на нем, подбирают такую катушку, чтобы резонанс получился на частоте 6,5-7 кГц. Эта частота и будет частотой среза ФНЧ. Заодно полезно проверить и частоту полюса затухания 9 кГц, подключив параллельно катушке конденсатор С16 и уточнив его емкость (1000 1500 пФ). При отсутствии подходящей катушки ее можно заменить (с худшими результатами, разумеется) резистором сопротивлением 2,2 кОм. Конденсатор С16 в этом случае исключается.
Рекомендуемый вариант расположения плат приемника, органов управления и магнитной антенны в корпусе приемника показан на рис. 5. Видно, что антенна максимально удалена от контура УРЧ L2 - L3 и катушки фильтра L4. Корпусом может послужить подходящая пластмассовая коробка, а лучше его сделать самостоятельно, например, из дерева, и оформить так, как обычно оформляют тюнеры. Можно соорудить и металлический корпус, но без задней стенки, чтобы он меньше снижал приемные свойства магнитной антенны Ручку настройки желательно оснастить верньером с небольшим замедлением и шкалой любого типа.
Рис.3. Печатная плата радиотракта.
Рис.4. Печатная плата УЗЧ.
Рис.5. Расположение деталей в корпусе приемника.
Налаживание приемника начинают с УЗЧ. Подав напряжение питания, сопротивление резистора R2 подбирают таким, чтобы напряжение на коллекторах транзисторов VT4 и VT5 равнялось половине напряжения питания. Включив миллиамперметр в разрыв провода питания, подбирают тип (Д2, Д9, Д18 и т д.) и экземпляр диода VD1 до получения тока покоя порядка 3-5 мА. Можно несколько диодов включить параллельно, но нельзя отключать диод, не сняв питание!
Подключив радиочастотную часть приемника, проверяют режимы транзисторов. Напряжение на истоке транзистора VT4 должно быть 2-4 В, на стоке ѴТЗ - 3-5 В и на точке соединения стока VT1 с истоком ѴТ2 - 1,5-3 В. Если напряжения находятся в указанных пределах, приемник работоспособен и можно попытаться принять сигналы станций. Прослушивая сигнал на низкочастотном краю диапазона СВ, сопрягают настройки контуров, передвигая катушку L1 по стержню магнитной антенны и вращая сердечник катушки L2, добиваясь максимальной громкости приема. Одновременно устанавливают нижнюю границу диапазона, ориентируясь, например, на частоту радиостанции «Маяк» 549 кГц. Приняв другую станцию на верхнем краю диапазона, то же самое делают подстроечными конденсаторами С1 и С6. Повторив эту операцию несколько раз, добиваются хорошего сопряжения настроек контуров по всему диапазону.
При самовозбуждении УРЧ, проявляющемся в виде свиста и искажений при приеме станций, следует уменьшить сопротивление резистора R2 и постараться рациональнее расположить проводники, ведущие к статорным пластинам КПЕ С2С7 - они должны быть по возможности короткими, располагаться подальше друг от друга и поближе к «заземленной» поверхности платы. В крайнем случае эти проводники придется заэкранировать.
Для более точной настройки на частоту радиостанции приемник целесообразно оснастить индикатором настройки - светодиодом или стрелочным прибором, включенным последовательно с резистором R3. Подойдет любой прибор с током полного отклонения 1-2 мА. Его надо зашунтировать резистором, сопротивление которого подбирают так, чтобы стрелка отклонялась на всю шкалу при отсутствии принимаемого сигнала. Когда же принимается сигнал станции, система АРУ запирает УРЧ и отклонение стрелки уменьшается, индицируя силу сигнала.
Испытания приемника в условиях Москвы дали довольно хорошие результаты. Днем принимались практически все местные станции, прослушиваемые на любом транзисторном приемнике супергетеродинного типа. Вечером и ночью, когда на СВ открывается дальнее прохождение, принималось много станций, удаленных на несколько тысяч километров. Из-за низкой односигнальной селективности несколько станций могут прослушиваться одновременно, но при точной настройке на более сильный сигнал заметен эффект подавления слабых и программа прослушивается чисто либо с небольшими помехами.
Итак, после сверления новых отверстий в шасси эксперименты продолжились дальше. УНЧ остался всё тем же из схемы Цыгановой (Простая радиола). Как я уже писал в предыдущей части, БП был изменён и вместо диодного моста был поставлен мост, состоящий из кенотрона и двух диодов. После переделки было обнаружено, что триод ECL82 шумит по накалу и для борьбы с этим шумом была сделана искусственная средняя точка накала, на которую было подано положительное напряжение около 20 вольт.
Высокочастотную часть было решено не повторять старую, а сделать другую. Для УВЧ и детектора была выбрана лампа 6AM8, которую мне давно хотелось применить. Данная лампа представляет из себя диод-пентод с раздельными катодами. Согласно данным, которые я находил, пентодная её часть предназначна для работы в УПЧ телевизоров, а диодная для работы в видеодетекторе. Насколько мне известно, в Союзе аналогов эта лампа не имела, был ли у неё аналог среди европейских ламп я не знаю. Данные можно увидеть и . Изначально был сделан каскад с резистивной нагрузкой, который должен был работать в близком к типовому режиме. Анодный резистор - 4.7К, резистор в цепи экранной сетки - 39К, катодный резистор 120ом. Во входной контур была поставлена одна из катушек от предыдущих схем. Катушка намотана на картонном каркасе диаметром 29мм и содержит 127 витков провода 0.2мм, намотка виток к витку. В качестве антенны используется кусок провода длиной около 5м, протянутый за окном. Детектор был взят из схемы Е.Мозжухина и В.Федоренко Простой ламповый приёмник , только вместо полупроводникового диода был использован диод от той же 6AM8. В схему был добавлен также индикатор настройки на лампе 6Е1П. Я не очень верил, что он будет хоть как-то реагировать на принимаемые сигналы, но попробовать хотелось. Были ещё мысли доработать схему в дальнейшем. Первоначальный вариант схемы выглядел так:
Заработала схема сразу, но работой я был недоволен. Более менее нормально ловилась только одна станция, ещё две были еле слышны. В добавок к ним ловилось огромное количество шумов. Сначала я подумал, что проблема в катушке, которая ловила какие-то наводки, но эти подозрения не оправдались. Оказалось, что причина в антенне. Приёмник подключался к антенне с помощью простого провода, который и ловил на себя много помех. Что в комнате являлось причиной помех я пока так и не нашёл. Включение схемы через сетевой фильтр не помогло. Количество помех снизилось и увеличилось количество принимаемых станций после того, как я соединил приёмник с антенной с помощью обычного коаксиального кабеля. После этого я занялся подбором режима для лампы. Остановился на анодном резисторе 33К и резисторе в цепи экранной сетки 120К. Ещё пытался изменить схему смещения. Поставил гридлик в виде 1М резистора и конденсатора на 22пФ, но большой разницы не заметил. В финальном варианте оставил и катодный резистор, и гридлик. Ещё пробовал использовать со схемой ферритовую антенну, но никаких нормальных результатов это не дало. Схема последнего варианта выглядит так:
Катушки сделаны однослойными. В процессе размышлений возник вопрос как именно сделать катушку для второго контура. Первый вариант - намотать анодную рядом с детекторной. Второй вариант - намотать одну поверх другой. Ну и кроме того, возник вопрос сколько витков должна иметь анодная катушка. Мысли были такими, что с одной стороны, витков хотелось бы побольше, так как это увеличит её индуктивность и как следствие усиление каскада УВЧ. С другой стороны, если количество витков анодной катушки будет больше, чем у детекторной, получится понижающий трансформатор, который снизит усиление.
В первом варианте анодная и детекторная катушка располагались на одном каркасе рядом. Детекторная катушка один в один как и катушка входного контура. Анодная катушка была намотана проводом 0.14мм, всего 190 витков. С этой катушкой приёмник работал неплохо, на некоторых мощных станциях можно было получить очень хорошее качество звучания, которое вполне могло сравниться с фабричным приёмником. Главной проблемой были сильные возбуды, особенно в высокочастотной части диапазона. Возбуд был настолько сильным, что постоянное напряжение на детекторе доходило до 50В, иногда даже больше. Попытался сделать экран, и изменить расположение катушки входного контура. Генерацию удалось победить, но не совсем. Возбуды всё равно появлялись. Ещё один из способов, который я опробовал, это введение АРУ. Через резистор отрицательное напряжение с детектора заводилось на сетку лампы УВЧ. На части диапазона это помогало избавиться от генерации совсем, на части уменьшить её.
Во втором варианте анодная катушка была намотана поверх детектороной. Она была намотана проводом 0.14-0.15мм, всего 140 витков. С ней приёмник тоже заработал, но было ощущение, что анодная катушка повлияла на индуктивность детекторной. Подстройка детекторного контура на приём не влияла никак. Потом постепенно я начал отматывать витки. Сначала смотал 20 витков. Изменений вроде бы не заметил никаких. Потом смотал ещё 60, то есть на катушке осталось всего 60 витков. Было ощущение, что усиление снизилось, но всё равно была возможность чисто принимать некоторые станции.
Индикатор настройки как-то работал с обеими катушками. На сильных станциях по нему можно было даже производить подстройку контуров. На нём так же были хорошо видны возбуды, поэтому получилось, что поставил его не зря.
Вот несколько фотографий готовой схемы:
Несмотря на неидеальную работу, этот приёмник изменил моё представление о приёмниках прямого усиления. Раньше я не думал, что такой простой приёмник прямого усиления может работать иногда не хуже заводского супера.
Пока неясными остаются две вещи. Как соединить антенну с приёмником? Как лучше сделать входную цепь? Возможно, сделать индуктивную связь входного контура с антенной. И второй более важный вопрос как сделать катушку детекторного контура. Как лучше расположить анодную катушку и сколько витков анодная катушка должна иметь.
Супергетеродинный радиоприёмник (супергетеродин) — один из типов радиоприёмников, основанный на принципе преобразования принимаемого сигнала в сигнал фиксированной промежуточной частоты (ПЧ) с последующим её усилением. Основное преимущество супергетеродина перед радиоприемником прямого усиления в том, что наиболее критичные для качества приема части приемного тракта (узкополосный фильтр, усилитель ПЧ и демодулятор) не должны перестраиваться под разные частоты, что позволяет выполнить их со значительно лучшими характеристиками.
Супергетеродинный приёмник изобрёл американец Эдвин Армстронг в 1918 году.
Упрощённая структурная схема супергетеродина показана на рисунке. Радиосигнал из антенны подаётся на вход усилителя высокой частоты (в упрощённом варианте он может и отсутствовать), а затем на вход смесителя — специального элемента с двумя входами и одним выходом, осуществляющего операцию преобразования сигнала по частоте. На второй вход смесителя подаётся сигнал с локального маломощного генератора высокой частоты — гетеродина. Колебательный контур гетеродина перестраивается одновременно с входным контуром смесителя (и контурами усилителя ВЧ) — обычно конденсатором переменной ёмкости (КПЁ), реже катушкой переменной индуктивности (вариометром, ферровариометром). Таким образом, на выходе смесителя образуются сигналы с частотой, равной сумме и разности частот гетеродина и принимаемой радиостанции. Разностный сигнал постоянной промежуточной частоты (ПЧ) выделяется с помощью фильтра сосредоточенной селекции (ФСС) и усиливается одним или несколькими каскадами, после чего поступает на демодулятор, восстанавливающий сигнал низкой (звуковой) частоты. Обычно фильтр ПЧ рассосредоточен по всем каскадам усилителя промежуточной частоты, поскольку ФСС сильно ослабляет сигнал и приближает его к уровню шумов. А в приёмниках с фильтром с рассредоточенной селекцией в каждом каскаде сигнал лишь немного ослабляется фильтром, а затем усиливается, что позволяет улучшить отношение сигнал/шум. В настоящее время фильтр сосредоточенной селекции применяется лишь в относительно недорогих приемниках, выполненных на интегральных микросхемах (например К174ХА10), а также в телевизорах.
В обычных приёмниках длинных, средних и коротких волн промежуточная частота, как правило, равна 465 или 455 кГц, в ультракоротковолновых — 6,5 или 10,7 МГц. В телевизорах используется промежуточная частота 38 МГц. Так как супергетеродинный приёмник хорошо настроен на сигнал с промежуточной частотой, то даже слабый сигнал на этой частоте принимается. Поэтому промежуточная частота применяется для передачи сигналов SOS. На указанных частотах запрещена работа любых радиостанций мира.
Недостатки
Наиболее значительным недостатком является наличие так называемого зеркального канала приёма — второй входной частоты, дающей такую же разность с частотой гетеродина, что и рабочая частота. Сигнал, передаваемый на этой частоте, может проходить через фильтры ПЧ вместе с рабочим сигналом.
Например, если вход настроен на радиостанцию, передающую на частоте 70 МГц, а частота гетеродина равна 76,5 МГц, на выходе фильтра ПЧ будет нормальный сигнал с частотой 6,5 МГц. Однако, в случае присутствия другой мощной радиостанции на частоте 83 МГц её сигнал также может просачиваться на вход смесителя, и разностный сигнал с частотой также 83 - 76,5 = 6,5 МГц не будет подавлен. В таком случае приём сопровождается различными помехами. Избирательность по зеркальному каналу зависит от добротности и числа входных контуров. При двух перестраиваемых входных контурах требуется трёхсекционный конденсатор переменной ёмкости (КПЁ), что дорого.
Для уменьшения помех от зеркального канала часто применяют метод двойного (или даже тройного) преобразования частоты. Подобные приёмники, несмотря на достаточно высокую сложность построения и наладки, стали фактически стандартом в профессиональной и любительской радиосвязи.
В современных приёмниках в качестве гетеродина используется цифровой синтезатор частот с кварцевой стабилизацией.
Регенеративный радиоприёмник (регенератор) - радиоприёмник с положительной обратной связью в одном из каскадов усиления радиочастоты. Обычно прямого усиления, но известны и супергетеродины с регенерацией как в УРЧ, так и в УПЧ.
Отличается от приёмников прямого усиления более высокой чувствительностью (ограничена шумами) и избирательностью (ограничена устойчивостью параметров), пониженной устойчивостью работы.
Схема регенеративного радиоприёмника
История
Изобретён Э. Армстронгом во время учёбы в колледже, запатентован в 1914 году, после этого также запатентован Ли де Форестом в 1916. Это привело к судебной тяжбе продолжительностью в 12 лет, завершившейся в Верховном суде США в пользу Ли де Фореста.
Регенератор позволяет получить наибольшую отдачу от одного усилительного элемента. Поэтому в ранние годы развития радиотехники, когда лампы, пассивные детали и источники питания были дороги, он широко применялся в профессиональных, любительских и бытовых приёмниках, успешно конкурируя с изобретённым в 1918 г. тем же Армстронгом супергетеродином.
Абсолютный рекорд дальности радиосвязи до космической эры был установлен 12 января 1930 г. советским радистом Э.Т. Кренкелем с антарктической экспедицией Р.Э. Бёрда именно на регенеративном приёмнике.
С широким распространением в конце 1930х гг. смесительной лампы-гептода и кварцевых фильтров промежуточной частоты, преимущество супергетеродина в стабильности и избирательности стало решающим, и концу 1940х регенератор был полностью вытеснен из серьёзных применений, оставшись лишь в радиолюбительских наборах для сборки.
Достоинства и недостатки
Достоинства:
Недостатки:
Теоретические основы
В регенеративном приёмнике добротность (Q) колебательного контура повышается путём компенсации части потерь за счёт энергии усилителя, т.е. введения положительной обратной связи.
Добротность = резонансное сопротивление / сопротивление потерь, т.е. Q = Z / R
Положительная обратная связь, компенсируя часть потерь, вносит некоторое отрицательное сопротивление: Qreg = Z / (R - Rneg)
Коэффициент регенерации: M = Qreg / Q = R / (R - Rneg)
Отсюда видно, что при увеличении обратной связи коэффициент регенерации M и добротность могут стремиться к бесконечности, но их практический рост ограничен стабильностью параметров схемы - если изменение коэффициента усиления будет больше 1 / M, то регенератор либо сорвётся в генерацию (если усиление выросло), либо потеряет половину чувствительности и избирательности (если усиление упало).
Для улучшения стабильности и достижения плавности управления вблизи порога генерации, регенератор должен иметь отрицательную обратную связь по уровню сигнала или АРУ. В приведённой схеме такая ООС обеспечивается цепью R1C2 (гридлик, от англ. grid leak - утечка сетки) - сигнал детектируется диодом состоящим из сетки и катода лампы, и выделяется на резисторе R1. Переменная составляющая усиливается и звучит в наушниках, а постоянная подзапирает лампу и снижает её усиление.
Без такой АРУ управление обратной связью будет очень "острым", и если регенератор сорвётся в генерацию, то размах колебаний будет ограничен только источником питания, а остановить его можно будет только намного уменьшив обратную связь (явление гистерезиса). Такой усилитель не годится для использования как регенератор.
Радиоприёмник прямого усиления — один из самых простых типов радиоприёмников.
Блок-схема приёмника прямого усиления
Радиоприёмник прямого усиления (герадеаус) состоит из колебательного контура, нескольких каскадов усиления высокой частоты, квадратичного амплитудного детектора, а также нескольких каскадов усиления низкой частоты.
Колебательный контур служит для выделения сигнала требуемой радиостанции. Как правило, частоту настройки колебательного контура изменяют конденсатором переменной ёмкости. К колебательному контуру подключают антенну, иногда и заземление.
Сигнал, выделенный колебательным контуром, поступает на усилитель высокой частоты. Усилитель высокой частоты (УВЧ), как правило, представляет собой несколько каскадов избирательного транзисторного усилителя. С УВЧ сигнал подаётся на диодный детектор, с детектора снимается сигнал звуковой частоты, который усиливается ещё несколькими каскадами усилителя низкой частоты (УНЧ), откуда поступает на динамик или наушники.
В литературе приёмники прямого усиления классифицируют по числу каскадов усилителей низкой и высокой частоты. Приёмник с n-каскадами усиления высокой и m-каскадами усиления низкой частоты обозначают n-V-m, где V обозначает детектор. Например, приёмник с одним каскадом УВЧ и одним каскадом УНЧ обозначается 1-V-1. Детекторный приёмник, который можно рассматривать как частный случай приёмника прямого усиления, обозначается 0-V-0.
Преимущества и недостатки
Основной недостаток приёмника прямого усиления — малая селективность (избирательность), то есть малое ослабление сигналов соседних радиостанций по сравнению с сигналом станции, на которую настроен приёмник (к регенеративному приемнику, являющемуся разновидностью приемника прямого усиления, это не относится). Поэтому этот тип приёмников удобно использовать только для приема мощных радиостанций, работающих в длинноволновом или средневолновом диапазоне (из-за особенностей распространения волн в ионосфере длинноволновые и средневолновые сигналы не могут распространяться слишком далеко, поэтому приёмник «видит» только ограниченное число местных станций). Из-за этого недостатка приёмники прямого усиления не производятся промышленностью и в основном используются ныне только в радиолюбительской практике.
Как правило, радиоприёмники этого типа могут принимать только амплитудно-модулированные радиопередачи. Также обычно необходимо подключение внешней антенны и заземления, в связи с их невысокой чувствительностью, ограниченной усилением.
Радиоприёмник прямого преобразования — вид радиоприемника, в котором принимаемый высокочастотный сигнал преобразуется непосредственно в выходной низкочастотный посредством смешения сигнала гетеродина с принимаемым сигналом. Частота гетеродина равна (почти равна) или кратна частоте сигнала. Также называется гомодинным или гетеродинным — не путать с супергетеродинным.
История
Первые приемники прямого преобразования появились на заре радио, когда ещё не было радиоламп, связи проводились на длинных и сверхдлинных волнах, передатчики были искровыми и дуговыми, а приёмники, даже связные - детекторными.
Было замечено, что чувствительность детекторного приемника к слабым сигналам существенно возрастает, если с приемником был связан собственный маломощный генератор, работающий на частоте близкой к частоте принимаемого сигнала. При приеме телеграфного сигнала были слышны биения со звуковой частотой, равной разности частоты гетеродина и частоты сигнала. Первыми гетеродинами служили машинные электрогенераторы, потом их заменили генераторы на вакуумных лампах.
К 40-м годам приемники прямого преобразования были вытеснены супергетеродинами и приемниками прямого усиления. Обуславливалось это тем, что основное усиление и селекция приемника прямого преобразования осуществлялось на низкой частоте. Построить на лампах усилитель с высокой чувствительностью и малым коэффициентом шума затруднительно. Возрождение приемников прямого преобразования началось в 60-х годах с применением новой элементной базы -операционных усилителей, транзисторов. Стало возможным применение высокодобротных активных фильтров на операционных усилителях. Оказалось что при сравнительной простоте приемники прямого преобразования показывают характеристики, сравнимые с супергетеродинами. Кроме того, так как частота гетеродина приемников прямого преобразования может быть в два раза ниже частоты сигнала, их удобно применять для приема сигналов КВЧ и СВЧ.
Каким может быть твой первый конструктивно законченный приемник прямого у синения? Такой вопрос, несомненно, ты уже не раз задавал себе.
В журнале «Радио», в радиотехнических брошюрах ft книгах, выпускаемых, например, издательствами ДОСААФ, «Радио и связь», «Детская литература», описано много любительских приемников прямого усиления. Разные по сложности, все они сходны по принципу работы, И в каждом из них ты без труда можешь рассмотреть те элементы и узлы, с которыми уже экспериментировал на предыдущих практикумах.
На этом практикуме предлагаю на выбор два варианта приемника прямого усиления 2- V -3, один из них рефлексный, обе — с двухтактным усилителем мощности, но усилитель НЧ одного из приемников трансформаторный, а другого — бестрансформаторный.
Рефлексный 2-V-3. На прилавках магазинов, торгующих радиотоварами, есть наборы деталей и материалов, пред назначенные для самостоятельной сборки малогабаритных приемников прямого усиления. Один из таких наборов под названием «Сверчок» и предлагается тебе как первый вариант приемника.
Набор «Сверчок» содержит все детали и материалы, включая даже припой и канифоль, необходимые для сборки рефлексного приемника 2-V-3 с внутренней магнитной антенной. Правильно смонтированный и налаженный приемник обеспечивает громкий прием местных и наиболее мощных отдаленных радиовещательных станций, работающих в диапазоне волн длиной примерно от 250 до 1500 м. Выходная мощность приемника около 100 мВт, Для его питании можно использовать батарею «Крона», аккумуляторную батарею 7Д-0.1, две батареи 3336Л, соединенные последовательно, а в домашних условиях — сетевой блок питания, смонтированный на десятом практикуме.
Принципиальная схема этого приемника показана на рис, 76. Как видишь, приемник лятитрамзисторный, В двуж-каскадном усилителе ВЧ работают транзисторы V1 и V2, а в трехкаскадном усилителе НЧ — тот все транзистор V2 и транзисторы V 4 — V 6. Каскад на транзисторе V -2, таким образом, является рефлексным, Роль детектора выполняет диод VЗ,
Как приемник работает? Входной настраиваемый контур магнитной антенны W 1 образуют катушка L1 c плоским ферритовым стержнем и конденсатором переменной емкости С1. Через конденсатор С2 к контуру можно подключить внешнюю антенну (гнездо Х1), что повышает громкость работы приемника. Модулированный высокочастотный сигнал станции, на волну которой настроен входной контур, через катушку свяжи L 2 поступает ив базу транзистора VI . Усиленный транзистором сигнал через катушку L 4, индуктивно связанную с коллекторной катушкой £Д подается на базу транзистора V 2 второго каскада усилителя ВЧ. С дросселя L5, являющегося высокочастотной нагрузкой этого транзистора, усиленный сигнал поступает через конденсатор С7 на диод V 3, детектируется им и далее, будучи уже низкочастотным сигналом, через резистор R 6 и катушку L 4 высокочастотного трансформатора LSL 4 попадает на базу транзистора V 2, работающего теперь как предварительный усилитель напряжения НЧ.
Для низкочастотного сигнала транзистор V 2 включен по схеме с общим коллектором и его низкочастотной нагрузкой служит резистор R 7. Создающееся на этом резисторе напряжение НЧ через электролитический конденсатор С9 и переменный резистор R 10, выполняющий роль регулятора громкости, поступает на базу транзистора V 4 второго каскада усилителя НЧ. Межкаскадный трансформатор Т1, включенный в коллекторную цепь этого транзистора, обеспечивает транзисторам V 5 и V 6 выходного каскада двухтактный режим работы.
Разберем несколько подробнее цепи транзисторов V 1 и V 2. Здесь резисторы R 5 и R 3 образуют делитель напряжения, с которого снимается и через катушку L 4 подается на базу транзистора V 2 (относительно его эмиттера) небольшое (около 0,1 В) отрицательное напряжение смещения. С этого же делителя через резистор R 6 отрицательное напряжение подается и на диод V 3, несколько открывая его и тем самым повышая эффективность работы его как детектора. Одновременно резистор R 6, диод V 3 и резистор R 7, являющийся нагрузкой транзистора V 2, образуют другой делитель, с которого на базу транзистора VI через резистор R 4 и катушку связи L 2 подается напряжение смещения, равное падению напряжения на резисторе R 7. При этом между эмиттером транзистора V 2 и базой транзистора VI создается отрицательная обратная связь по постоянному току, стабилизирующая работу этих транзисторов приемника. Во время приема сигналов мощных станций на резисторе R7 автоматически повышается напряжение НЧ, которое через высокочастотный фильтр, образуемый резистором R 4 и конденсатором С4, воздействует на базу транзистора VI и, изменяя режим его работы, ослабляет усиление. При относительно слабых сигналах радиостанций эта цепь автоматического регулирования усиления практически никак не влияет на работу приемника.
Коротко о функциях некоторых других элементов приемника. Резистор R 9 и переменный резистор R 10 образуют делитель, благодаря которому на базе транзистора V 4 создается фиксированное напряжение смещения. Конденсатор С10 создает между коллектором и базой этого транзистора отрицательную обратную связь по переменному току, улучшающую качество работы каскада. Резисторы RI 1 и R 12 в цепи эмиттера этого же транзистора термостабилизируют работу каскада. В то же время они выполняют и роль делителя, с которого на базы транзисторов V 5 и V 6 через соответствующие им половины вторичной обмотки трансформатора Т1 подается начальное напряжение смещения. Чтобы между эмиттером и базой транзистора V 4 не возникала отрицательная обратная связь по переменному току, снижающая усиление каскада, резисторы R11 и R 12 зашунти-рованы электролитическим конденсатором СП. Резисторы R 13 и R 14, общее сопротивление которых 13,5 Ом (среди малогабаритных резисторов такого номинала нет), создают между эмиттерами и базами транзисторов V 5 и V 6 отрицательную обратную связь по постоянному..и, переменному току, что стабилизирует и улучшает качество работы выходного каскада.
Внешний вид готового приемника показан на рис. 77. Его корпус представляет собой коробку из цветного полистирола, в которую вдвигается вторая коробка чуть меньших размеров — задняя крышка. Положение крышки внутри корпуса зависит от. того, какая батарея используется для питания приемника, и фиксируется в нем стальной скобой-ручкой. Динамическая головка укреплена непосредственно на передней стенке корпуса. Все остальные детали приемника смонтированы на печатной плате, выполненной из фольгированного гетинакса.
Внешний вид платы и схема монтажа деталей на ней показаны на рис. 78. Батарея подключается с помощью колодки питания, входящей в комплект деталей приемника.
Катушка L 1 контура магнитной антенны намотана (на заводе) непосредственно на ферритовом стержне марки 400НН диаметром 8 и длиной 125 мм. Всего она содержит 150 витков провода ПЭВ-2 0,18, уложенных восемью секциями: семь секций по 20 витков и одна секция 10 витков. Катушку связи L 2,- число витков в которой (до 8 витков) подбирают при налаживании приемника, наматывают поверх катушки L 1 таким же проводом.
Высокочастотные трансформатор L 3 L 4 и дроссель L 5 намотаны (на заводе) проводом ПЭВ-2 0,18 на ферри-товых кольцах марки 2000НН размерами 10X6X5 мм. Катушка L 3 содержит 100 витков, катушка L 4 — 20 витков, дроссель L 5 — 195 витков.
Низкочастотные трансформаторы Т1 и Т2 намотаны на магнитопроводах Ш4Х6. Первичная (I) обмотка межкаскадного трансформатора Т1 содержит 2500 витков провода ПЭЛ 0,06, вторичная (II) — 350+350 витков такого же провода. Первичная (I) обмотка выходного трансформатора Т2 имеет 450+450 витков провода ПЭЛ 0,09, вторичная (II) — 102 витка провода ПЭЛ 0,23.
Другие детали приемника: конденсатор переменной емкости С1 типа КПМ-1; конденсаторы С2 и С10 — КТ(С4 — С6 — МБМ, С7 — КД, С13 — КЛС; электролитические конденсаторы СЗ, С8, С9 и С12 — К50-3 или ЭМ; постоянные резисторы типов МЛТ-0,125, ВС-0,125 или УЛМ; переменный резистор R 10, совмещенный с выключателем питания (S 1), типа СП-3; мощность малогабаритной динамической головки В1 0,1 Вт; коэффициент h21Э транзисторов не менее 40.
Токонесущие проводники печатной платы, представляющие собой тонкие, а местами к тому же узкие поло-» ски медной фольги, могут отслаиваться от гетинакса, если их перегреть. Поэтому прежде чем припаять ту или иную деталь к таким проводникам, убедись в ее исправности и соответствии ее номинала указанному на принципиальной схеме. Особое внимание удели правильности включения транзисторов и полярности диода, электролитических конденсаторов. Лишняя перепайка может оказаться опасной для печатных проводников.
Для выходного каскада постарайся отобрать транзисторы с возможно близкими коэффициентами h 21Э и обратными токами коллекторов Iко. В первом каскаде усилителя ВЧ используй тот из высокочастотных транзисторов, который имеет больший коэффициент h 21Э .
Монтируя на плате низкочастотные трансформаторы, предусмотри возможность измерения тока коллектора транзистора V 5 и суммарного тока коллекторов транзисторов V 6 и V 7. Для этого штырьки верхнего (по схеме) вывода первичной обмотки трансформатора ТУ и среднего (тоже по схеме) вывода первичной обмотки трансформатора Т2 оберни.узкими полосками конденсаторной бумаги, чтобы временно изолировать их от платы. Для измерения коллекторных токов миллиамперметр будешь включать между этими штырьками и идущими к ним печатными проводниками отрицательного полюса батарей.
Приемник, смонтированный из заведомо исправных деталей и точно по принципиальной схеме начинает работать сразу после включения питания. Но для транзисторов надо подобрать наиболее выгодные режимы работы.
Ориентировочные токи покоя коллекторных цепей и напряжения на электродах транзисторов приведены в таблице.
|
Транзисторы |
Ток коллектора, Iк, мА |
Напряжение коллектора, Uк, в |
Напряжение базы, Uб, В |
Напряжение эмиттера, Uэ. в |
Для транзисторов V 5 и V 6 указан суммарный ток их коллекторов. Напряжения на электродах транзисторов измерены высокоомным вольтметром относительно плюсового проводника при напряжении источника питания 9 В.
Режим работы транзисторов V 5 и V 6 определяется падением напряжения на резисторе R 12, сопротивление, которого зависит от режима транзистора V 4. В связи с этим сначала подбери резистор R 9, чтобы установить рекомендуемый ток коллектора транзистора V 4, а затем подбором резистора R 12 — суммарный ток коллекторов транзисторов V 5 и V 6. С увеличением сопротивления резистора R 12 отрицательные напряжения на базах и выходного каскада увеличиваются.
Когда режимы транзисторов V 4... V 6 установлены, выводные штырьки обмоток трансформаторов припаяй к печатным проводникам платы.
Коллекторные токи транзисторов V 1 и V 2 устанавливай подбором резистора R 5 делителя напряжения R 5 R 3. Чтобы токи увеличить, сопротивление этого резистора надо уменьшить, а чтобы токи уменьшить, сопротивление резистора следует увеличить. Если потребуется подогнать коллекторный ток только транзистора V 1, сделать это можно подбором резистора R1. Таким образом, резисторы R 5 и R 1 Надо впаивать окончательно только тогда, когда они будут подобраны.
Резистор R 2 не является обязательным элементом высокочастотного каскада, поэтому при первом испытании приемника его может и не быть. В случае самовозбуждения каскада попробуй поменять местами выводы катушек L 3 или L 2. Если это не поможет, тогда подключи резистор R 2 параллельно участку эмиттер — коллектор транзистора или параллельно катушке L 3.
Только ли из набора готовых деталей можно собрать такой или подобный ему приемник? Нет, конечно. Катушки магнитной антенны и высокочастотного трансформатора можно намотать самому, низкочастотные трансформаторы приобрести (пригодны от любых транзисторных приемников с двухтактным трансформаторным выходом) или тоже намотать самому, корпус приемника склеить из цветного органического стекла, причем монтажная плата необязательно должна быть печатной — монтаж лложет быть « навесным.
Бестрансформаторный 2-V-3. Принципиальную схему второго варианта приемника прямого усиления ты видишь на рис. 79. Этот приемник, как и приемник первого варианта, тоже 2- V -3 и тоже с двухтактным усилителем мощности. Но он не рефлексный и бестрансформаторный.
Рассмотри внимательно схему. В ней почти все тебе уже знакомо. Двухкаскадный усилитель ВЧ на транзисторах VI и V 2 знаком по девятому практикуму, трех каскадный усилитель НЧ на транзисторах V 5 — V 8 — по одиннадцатому, детектор на диодах УЗ и V 4 — по седьмому, а способ термостабилизации режимов работы транзисторов — по двенадцатому практикуму.
Не знаком тебе способ включения резистора Rl 5 t Этот резистор совместно с резистором R 16 .образует делитель, с которого на базу транзистора V 6 подается напряжение смещения. Но его правый (по схеме) вывод соединен не с отрицательным проводником источника питания, как было в аналогичном усилителе одиннадцатого практикума, а с эмиттерами транзисторов V 7 и V 8 выходного каскада, то есть с точкой, к которой подключена динамическая головка В1 (через электролитический конденсатор С13). Что это дает? При таком включении резистора R 15 между выходом усилителя и базой транзистора V 6 создается отрицательная обратная связь по переменному току, термостабилизирующая и улучшающая качество работы усилителя.
Попробуй предварительно собрать и наладить приемник на макетной панели, и только после этого начисто монтируй детали на постоянной плате из прочного изоляционного материала. Что же касается самой конструкций готового приемника, этот вопрос ты,-видимо, сможешь успешно самостоятельно решить. Многое в ней можно заимствовать из конструкций промышленных приемников.
Все транзисторы, конденсаторы, резисторы и магнитную антенну можно смонтировать на одной общей плате размерами примерно 175X70 мм (рис. 80), а переменный резистор R 9, объединенный с выключателем питания (S 1), и динамическую головку укрепить на лицевой панели подходящего готового или самодельного корпуса. Шкалу настройки приемника сделай в виде меток или цифр на диске, насаженном на ось конденсатора переменной емкости контура магнитной антенны.
Монтажную плату выпили из листового гетинакса.или текстолита толщиной 1,5...2 мм. В качестве опорных точек деталей используй отрезки голой предварительно выпрямленной и облуженной медной проволоки толщиной 1....1,5 мм и длиной 8...10 мм, вбитые в отверстия в плате или же запрессованные туда пустотелые заклепки (пистоны). Детали размещай с одной стороны платы, а соединения между ними делай монтажными проводника-. ми с другой стороны платы (на рис. 80 показаны штриховыми линиями). Динамическая головка приемника может быть мощностью 0,5...1 Вт, например 1ГД-18. С такой головкой качество звука будет значительно выше, чем с малогабаритной.
Для магнитной антенны (рис. 80 вверху) используй ферритовый стержень марки 400НН или 600НН диаметром 8 и длиной 140 мм. Катушки L 1 и L 2 наматывай проводом ПЭВ-1 или ПЭЛ 0,12...0,15 на отдельных бумажных цилиндрических гильзах-каркасах, которые бы с небольшим трением можно было перемещать по ферри-товому стержню. Для приема радиостанций средневолнового диапазона, катушка L 1 должна содержать 65...75 витков, L 2 — 5...6 витков, уложенных на каркасы в один слой, виток к витку, а для приема радиостанций длинноволнового диапазона — соответственно 180...200 и 10...12 витков. Контурную катушку длинноволнового диапазона желательно намотать четырьмя-пятью секциями по 35...40 витков в каждой секции (как катушка L 1 радиоприг емника «Сверчок»). Секционированная намотка уменьшает межвитковую емкость катушки, что при том же конденсаторе настройки несколько расширяет диапазон волн, перекрываемых контуром магнитной антенны.
В усилителе ВЧ вместо транзисторов П422 можно использовать любые другие высокочастотные транзисторы (П401...П403, П416, ГТ308) со статическим коэффициентом передачи тока не менее 60...80; в усилителе НЧ вместо транзисторов МП39 — аналогичные им низкочастотные транзисторы МП40...МП42, вместо МП35 — транзисторы МП36...МП38 с h21э не менее 50. Для выходного каскада подбери транзисторы по возможности с близкими коэффициентами h21Э и обратными токами Iко.
Как всегда, прежде чем включить питание, тщательно сверь монтаж с принципиальной схемой приемника — правильно ли включены транзисторы, диоды, электролитические конденсаторы, надежно ли подключена динамическая головка. Включив питание, сразу же измерь и, если надо, установи рекомендуемые режимы работы транзисторов. Общий ток покоя, потребляемый приемником не должен превышать 10...12 мА.
Напряжение симметрии на эмиттерах транзисторов V 7 и V 8, которое должно быть равно 4,5 В (при напряжении источника питания 9 В), устанавливай подбором резистора R 15, а их коллекторный ток в пределах 2... ...4 мА — подбором резистора R 18. Не забывай: во время замены этих резисторов усилитель должен быть обесточен, иначе у.выходных транзисторов из-за больших коллекторных токов может быть тепловой пробой.
Коллекторные токи транзисторов VI , V 2 и V 5, кото-торые могут быть в пределах 1...1.2 мА, устанавливай подбором относящихся к ним резисторов Rl , R 5 и RW делителей напряжения в их базовых цепях. Нормальным режим работы этих транзисторов можно также считать, если на их коллекторах относительно плюсового проводника будет примерно половина напряжения источника питания, а на базе относительно эмиттеров — около 0,1 В.
Качество работы тракта НЧ можешь проверить, подавая на его вход сигнал от радиотрансляционной сети — так же, как это ты делал при испытании аналогичного усилителя на одиннадцатом практикуме.
Диапазон волн, перекрываемый контуром магнитной антенны, устанавливай по шкале контрольного (промышленного) транзисторного или лампового приемника, настраивая оба приемника на одни и те же радиостанции и сверяя показания их шкал. Радиостанции наиболее длинноволнового участка диапазона должны прослушиваться при наибольшей емкости конденсатора С1. Чтобы этот участок сдвинуть в сторону более длинных волн, катушку L 1 надо переместить ближе к середине феррито-вого стержня или увеличить число витков, а чтобы сдвинуть в сторону более коротких волн — переместить ближе к концу стержня или уменьшить число витков.
Вот, пожалуй, то основное, что вместе с уже знакомыми тебе сведениями, надо сказать о монтаже и налаживании этого варианта приемника прямого усиления.
Литература: Борисов В. Г. Практикум начинающего радиолюбителя.2-е изд., перераб. и доп. — М.: ДОСААФ, 1984. 144 с., ил. 55к.
Ниже приведены однокаскадные усилители высокой частоты (УВЧ) с детекторами, образующие вместе с любой схемой УЗЧ радиоприемник прямого усиления. Однокаскадные УВЧ имеют активные схемы детекторов, а детекторы двухкаскад-ных УВЧ пассивные на основе диодной двухполупериодной схемы. Приемники могут работать в диапазоне длинных или средних волн, но можно ввести схему коммутации и получить двухдиапазонный радиоприемник.
Радиоприемник по схеме рис. 5.3 содержит один каскад усиления по высокой частоте на двух транзисторах VT1 и VT2. Транзистор VT2 включен по схеме с общим коллектором, VT1 - с общей базой. Одно из основных достоинств такого каскада состоит в том, что выходная цепь схемы слабо связана с входной и удается получить больший коэффициент усиления по сравнению со схемой на одном транзисторе. База транзистора VT2 заземлена по высокой частоте с помощью конденсатора СЗ. Нагрузка каскада - высокочастотный дроссель L3. С коллектора транзистора VT1 модулированный высокочастотный сигнал через конденсатор связи С4 поступает на детектор, выполненный по схеме с общим коллектором на транзисторе VT3. Хотя детектор имеет коэффициент усиления по напряжению менее единицы, его коэффициент передачи все равно выше, чем у диодного, а искажение низкочастотного сигнала ниже. Цепочка С6, R5, С7 фильтрует низкочастотный сигнал, с резистора R6 через разделительный конденсатор СЮ он пода-
Рис. 5.3. Однокаскадный УВЧ ОК-ОБ с детектором на транзисторе по схеме с ОК
Рис. 5.4. Монтажная плата УВЧ (а) и приемы монтажа деталей на ней (б, в)
стся на резистор R7, служащий регулятором громкости, и далее с движка переменного резистора на вход УЗЧ. Питание схемы хорошо отфильтровано цепью R8, С8, С9.
Схема расположения деталей на монтажной плате показана на рис. 5.4. Опорными монтажными точками резисторов, конденсаторов, соединительных проводников и других деталей могут быть пустотелые заклепки (пистоны) или шпильки - отрезки медной луженоц проволоки диаметром 0,9… 1,3 мм, запрессованные в отверстия платы (рис. 5.4, б и рис. 5.4, в соответственно. На рис. 5.4, б показаны приспособления для развальцовки пистонов и пример установки детали в них. В качестве приспособлений хорошо подходят заточенные на наждаке дюбели, применяемые для строительных работ. Один из них зажимают в тисках, а другим с помощью легких ударов молотка развальцовывают пистон. Пистонами могут быть предварительно нарезанные отрезки медных трубок, длина которых на 0,6…1,5 мм превышает толщину платы. Можно изготовить подобные пистоны из медной пластины или луженой жести толщиной 0,5…0,8 мм. Диаметр отверстий в плате желательно выбрать в диапазоне 2…3 мм.
Для запрессовки шпилек в отверстия плат также используют приспособление - стальной пруток с направляющим отверстием в торце (рис. 5.4, в). С помощью этого приспособления шпильку направляют в отверстие платы, диаметр которого примерно на 0,1 мм меньше диаметра шпильки, и запрессовывают ее ударом молотка. На рис. 5.4, в даны размеры приспособления для запрессовки шпилек диаметром 1 мм и длиной 10 мм в плату толщиной 1,5…2 мм.
Схема радиоприемного устройства (рис. 5.5) состоит из од-нокаскадного усилителя высокой частоты на транзисторах VT1, VT2, образующих так называемую каскодную схему. Первый транзистор усилителя VT2 включен по схеме с общим эмиттером, а второй VT1 - с общей базой. В результате вход и выход каскада хорошо развязываются друг от друга и удается получить достаточный коэффициент усиления по напряжению даже при использовании одного каскада усиления по высокой частоте. Нагрузкой транзистора VT1 является трансформатор L3, L4. Трансформатор высокой частоты использован для того, чтобы получить два противофазных напряжения высокой частоты, необходимых для работы активного двухполупериодного детектора на транзисторах VT3, VT4. Коэффициент гармоник детектора значительно меньше, чем диодного, а коэффициент передачи выше. После фильтрации цепью С7, R9, С8 напряжение звуковой частоты через разделительный конденсатор СИ поступает на регулятор громкости R11. Питание схемы осуществляется через фильтр R10, С9, СЮ.
Соединения деталей этого УВЧ показаны на рис. 5.6. Емкости конденсаторов СЗ-С6 могут быть в диапазоне от 6800 пФ до 0,068 мкФ. Транзисторы КТ315 могут быть с любыми буквенными индексами. Их можно заменить аналогичными им транзисторами серий КТ312, КТ316, КТ342, КТ358 с коэффи-
Рис. 5.5. Однокаскадный УВЧ ОЭ-ОБ с двухполупериодным детектором на транзисторах
циентом передачи не менее 50. Желательно, чтобы коэффициенты передачи транзисторов VT1, VT2 отличались не более чем на 20%, а VT3 и VT4 были как можно более близкими.
Катушки высокочастотного трансформатора L3 и L4 намотаны проводом ПЭВ-1 0,08…0,1 мм на ферритовом кольце типоразмера К7 X 4 X 2 (внешний диаметр 7 мм, внутренний - 4 мм, а высота - 2 мм). Катушка L3 содержит 250 витков, катушка L4 намотана в два провода и содержит 100 витков. Затем начало одной обмотки соединяют с концом другой, таким образом получают средний вывод катушки L4. Для удобства намотки провода на ферритовое кольцо изготовьте специальное приспособление - челнок. На челнок наматывайте провод такой длины, чтобы с небольшим запасом хватило на всю катушку. Витки старайтесь укладывать плотно друг к другу и следите за тем, чтобы провод при намотке не закручивался в петли.
Высокочастотный трансформатор в последнюю очередь монтируют на печатной плате, прикрепив небольшим количеством клея, например клеем «Момент».
После проверки монтажа подключите магнитную антенну, усилитель звуковой частоты и включите питание радиоприемника. Проверьте режимы работы каскадов по постоянному току и, если необходимо, подберите резисторы R1, R5. Если приемник работоспособен, удастся настроиться на одну из мощных радиостанций. При самовозбуждении приемника (сопровождается свистами и сильными искажениями передачи), попробуйте удалить магнитную антенну от катушек L3, L4 высокочастотного трансформатора, или поменяйте местами выводы катушки L3.
Укладку диапазонов ведите с помощью заводского радиоприемника, имеющего требуемый диапазон (ДВ или СВ).
Особенностью радиоприемника (рис. 5.7) является применение усилительного каскада на полевом транзисторе VT1. Высокое входное сопротивление полевого транзистора позволяет полностью включить колебательный контур во входную цепь и тем самым увеличить сигнал на входе усилителя высокой частоты. Усиленный сигнал с нагрузки усилителя VT1 - резистора R1 поступает на вход прецизионного детектора на операционном усилителе и диодах VD1, VD2. Диоды VD1, VD2 включены в цепь обратной связи операционного усилителя. Такая схема позволяет в широких пределах изменять коэффициент передачи детектора с помощью переменного резистора R4. В нижнем (по принципиальной схеме) положении движка
Рис. 5.7. Однокаскадный УВЧ на полевом транзисторе с детектором на операционном усилителе
резистора коэффициент передачи максимален, а в верхнем - минимален. Резистор R4 является регулятором громкости. После фильтрации цепочкой Кб, С7 низкочастотный сигнал поступает на вход усилителя звуковой частоты. Питание высокочастотного каскада и детектора поступает через развязывающий фильтр К7, С4, С5.
Схема соединения деталей на монтажной плате изображена на рис. 5.8. Полевой транзистор VT1 смонтирован выводами кверху, а требуемые выводы ОУ DA1 удлинены голым монтажным проводом.
Налаживание начинают с установки режимов УВЧ по постоянному току. Они установятся автоматически, если на стоке пол;ёвого транзистора VT1 будет напряжение +4,3 В. Рекомендуемый режим работы транзистора установите подбором резистора К2.
При подключении усилителя звуковой частоты учтите, что на выходе УВЧ имеется постоянное напряжение. Подключайте его через переходной конденсатор емкостью 2,2…4,7 мкФ. Если конденсатор оксидный, его плюсовой вывод соединяют с выходом УВЧ.
Рис. 5.8. Монтажная плата
Двухкаскадные усилители высокой частоты (схемы, изображенные на рис. 5.9, 5.11, 5.13) состоят из магнитной антенны W1, усилительных каскадов и диодного детектора VD1, VD2, включенного по схеме удвоения напряжения. Напряжение низкочастотного сигнала с выхода детектора фильтруется дополнительной RC-цепочкой и выделяется на нагрузке - переменном резисторе, являющемся регулятором громкости. С данными схемами можно применять любой усилитель звуковой частоты, описанный ранее.
Рис. 5.9. Двухкаскадный УВЧ из идентичных каскадов по схеме с ОЭ
Схемы, изображенные на рис. 5.9, 5.13, имеют чувствительность 10…20 мВ/м и позволяют принимать мощные радиостанции в диапазонах длинных 750…2000 м (400… 150 кГц) или (и) средних волн 187…570 м (1600…525 кГц), удаленные на расстояние 100…250 км. В схеме рис. 5.11 за счет резонансных цепей во всех каскадах чувствительность поднята до 5…7 мВ/м. В результате радиус действия приемника составляет 300…500 км.
Следует заметить, что чувствительность схем, изображенных на рис. 5.9, 5.13, также может улучшена до 7…8 мВ/м за счет включения резонансной цепи во втором каскаде усилителя. Такой цепью может служить высокочастотный широкополосный дроссель L5, примененный в схеме, приведенной на рис. 5.11.
Увеличить радиус действия всех приемников можно подключением наружной антенны.
Катушка L1 и конденсатор переменной емкости С2 образуют колебательныйконтур, настраиваемый на сигналы радиовещательных станций. Чтобы сравнительно низкоомный вход усилителей (входное сопротивление составляет единицы кило-ом) не шунтировал колебательный контур (сопротивление контура при настройке на сигнал принимаемой станции составляет сотни килоом), высокочастотное напряжение подается с катушки связи L2, расположенной на стержне магнитной антенны и образующей с катушкой L1 понижающий трансформатор. В результате можно установить выгоднейшую связь контура с усилителем, подбирая число витков катушки связи и расстояние между нею и контурной катушкой L1 магнитной антенны.
Схема УВЧ, изображенная на рис. 5.9 усилителя высокой частоты состоит из двух идентичных каскадов усиления по схеме с общим эмиттером. Здесь используется высокоэффективный способ температурной стабилизации режима работы транзистора. Кроме того, каскад малочувствителен к смене транзисторов, имеющих технические характеристики в пределах, заданных техническими условиями.
Конденсаторы С5, С7 в каскадах устраняют отрицательную обратную связь по переменному току между эмиттером и базой транзистора. Их емкость должна быть такой, чтобы сопротивление переменному току на самой низп1ей частоте рабочего диапазона было намного меньше сопротивления резистора R4 (R8). На практике величина емкости может лежать в диапазоне 4700…68000 пФ.
Режимы работы каждого из каскадов по постоянному току независимы друг от друга и могут быть изменены подбором резисторов R1, R5. Ток коллектора каждого из каскадов выбран равным 1 мА. Однако контролировать режимы транзисторов удобнее, измеряя не ток, а напряжение на их электродах. На схемах указаны напряжения, измеренные относительно общего («заземленного») проводника приемника вольтметром с относительным сопротивлением более 10 кОм/В.
Связь между каскадами, также, как и между катушкой связи и магнитной антенной - емкостная через конденсатор связи С4.
Рис. 5.10. Размещение элементов и печатная плата двухкаскадного УВЧ из идентичных каскадов
Рис. 5.11. Двухкаскадный УВЧ с трансформаторной связью
самовозбуждения приемника размещайте как можно дальше от магнитной антенны WA1 и конденсатора переменной емкости С2. При малых габаритах печатной платы часть платы, на которой размещен детектор, возможно придется закрыть латунным или алюминиевым экраном, соединенным с общим проводом.
В схеме рис. 5.11 применены усилительные каскады, схожие с предыдущим УВЧ. Однако связь между первым и вторым каскадом трансформаторная. Трансформатор высокой частоты (катушки трансформатора L3 и L4) позволяет гораздо лучше, чем в схеме с резисторами в цепи коллектора согласовать относительно большое выходное сопротивление первого каскада с малым входным сопротивлением второго каскада усилителя колебаний высокой частоты. Коллекторной нагрузкой транзистора VT2 является высокочастотный дроссель L5. Создающееся на нем напряжение модулированного сигнала радиовещательной станции подается через конденсатор связи Сб на вход детекторного каскада. Как указывалось выше, детекторный каскад собран по схеме удвоения напряжения. По сравнению с однодиодным, такой детектор позволяет значительно повысить уровень сигнала на выходе приемника, а значит и громкость приема радиостанций.
Режим работы каскадов по постоянному току задается в каждом каскаде независимо с помощью делителей R1, R2 и R4, R5 в их базовых цепях и резисторов R3, R5 в цепях эмиттеров. Режим работы первого каскада устанавливается (при
Рис. 5.12. Монтажная плата
Рис. 5.13. Двухкаскадный УВЧ ОК-ОЭ
необходимости) изменением сопротивления резистора R1, второго - резистора R4.
Применение резонансных цепей в коллекторах каскадов усилителей позволяет получить неплохие чувствительность и избирательность приемника прямого усиления, однако требуют больших усилий при наладке.
Поскольку с данным УВЧ можно провести целый ряд экспериментов, требующих перепайки деталей, они размещены на монтажной плате, показанной на рис. 5.12.
Катушки трансформатора L3 и L4 и высокочастотный дроссель L5 намотаны проводом ПЭВ 0,08…0,1 на ферритовых кольцах марки 600НН или 1000НН с внешним диаметром 7 и высотой 2 мм (типоразмер К7 х 4 х 2). Катушка L3 содержит 250, катушка L4 - 100, дроссель L5 - 250 витков. Перед намоткой следует скруглить острые кромки колец наждачной шкуркой, чтобы не повредить изоляцию провода.
В схеме рис. 5.13 усилитель высокой частоты апериодический двухкаскадный. В первой схеме транзистор VT1 включен по схеме с общим коллектором, а VT2 - с общим эмиттером. Возможный вариант печатной платы с размещением элементов представлен на рис. 5.14.