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.
Схема простого самодельного приемника прямого усиления для приема радиостанций в диапазоне коротких волн, выполнен на трех транзисторах КТ3102.
Приемники прямого усиления были очень популярны у радиолюбителей до 90-х годов. Потом уже не так. И все же, может быть кому-то будет интересна эта схема.
Приемник построен по схеме прямого усиления. Принимает радиостанции в диапазоне 25-52 метра, перекрывая основную часть радиовещательного КВ-диапазона.
Схема всего на трех транзисторах, но благодаря регулируемой ПОС в радиотракте можно достигнуть весьма неплохой чувствительности и избирательности, несмотря на настройку всего одним контуром.
Наилучшие результаты приемник дает в местностях, где нет мощных радиостанций на СВ-диапазоне. Это связано с тем, что мощная средневолновая радиостанция может существенно «забивать эфир» и избавиться от её влияния принимая КВ-сигналы такой простой схемой, может быть очень сложно.
Принципиальная схема
Принципиальная схема приведена на рисунке в тексте. Входного контура нет. Сигнал от антенны W1, в качестве которой можно использовать любой проводник, например, отрезок монтажного провода, через разделительный конденсатор С1 поступает на первый каскад УРЧ на транзисторе VT1, включенном по схеме с общей базой.
Рабочая точка транзистора задается соотношением сопротивлений резисторов R2 и R3, определяющих напряжение на его базе. Усиленный сигнал с коллектора через катушку связи L1 поступает на контур L2-C4, который является средством настройки приемника на станцию. В контуре используется переменный конденсатор от супергетеродинного приемника.
У этого конденсатора есть две секции по 6-240 пФ. Данные секции включены параллельно. В результате получается переменный конденсатор с перекрытием емкости 12-480 пФ.
Этого достаточно для перекрытия вышеуказанного диапазона, но можно использовать конденсатор и с меньшей максимальной емкостью, в этом случае перекрытие ограничится со стороны НЧ части КВ диапазона. С контура ВЧ сигнал поступает на базу VT2.
Рис. 1. Принципиальная схема простого коротковолнового приемника прямого усиления.
Через катушку L2 на базу VT2 так же поступает и постоянное напряжение смещения, полученное с делителя R4-R5. Диод VD1, включенный в эмиттерной цепи VT2 является детектором.
Более того, благодаря тому, что через данный диод протекает постоянный ток эмиттера VT2, точка детектирования смещена в более крутой участок ВАХ диода.
Продетектированный НЧ сигнал снимается с коллектора VТ2 и поступает через регулятор громкости R7 на однокаскадный УНЧ на VТЗ. В1 - это один наушник (головной телефон).
Теперь о ПОС (положительная обратная связь). Происходит она с эмиттера VТ2 на его базу через контур. Сигнал с эмиттера VТ2 через R6 и С4 поступает на коллектор VТ1, то есть, на катушку связи L1.
Глубина ПОС регулируется переменным резистором R6. Этим резистором можно регулировать состояние приемника от минимальной чувствительности до возникновения генерации. Оптимальный режим с точки зрения максимальной чувствительности и селективности получается на границе у порога самовозбуждения приемника.
Детали приемника
Катушки L1 и L2 намотаны на каркасе, склеенном из ватмана. Это пустая гильза диаметром 20 мм и длиной 40 мм. Сначала наматывают катушку L2. Она содержит 12 витков намоточного провода диаметром около 0,5 мм (например, ПЭВ 0,47). Затем на поверхность L2 нужно намотать L1, тем же проводом, 5 витков.
Обе катушки намотаны в одном направлении. Начала обмоток отмечены на схеме точками. L3 - дроссель, намотанный на ферритовом кольце диаметром 7 мм из материала 400НМ, 400НН, 600 НН, 600НМ. В нем 200 витков тонкого намоточного провода (например, ПЭВ0.12).
Питается приемник от батареи напряжением 9V. Приемник был сделан с чисто экспериментальными целями, потому он собран на макетной плате, и печатная плата для него не разрабатывалась.
Налаживание
Налаживание заключается в установке тока коллектора транзистора VТ2 в пределах 0,6-0,7 мА подбором сопротивления резистора R5. В крайне нижнем по схеме положении R6 схема должна переходить на самовозбуэдение, то есть, в режим генерации. Если этого не происходит - значит неправильно распаяна катушка L2 (поменяйте местами точки подключения её выводов).
На КВ диапазоне радиостанции занимают малые, в процентном отношении, участки шкалы, поэтому настройка получается очень острая. На ось переменного конденсатора нужно надеть пластмассовый шкив желательно большего диаметра, и вращать его очень и очень медленно.
В противном случае вы просто будете проскакивать радиостанции не замечая их, и создастся впечатление, что приема нет. В процессе настройки работают два органа - С4 и R6, конденсатором перестраиваете по диапазону, а резистором выбираете оптимальный режим. Процесс настройки на радиостанцию сложен, но весьма интересен.
Мне удавалось на данный аппарат, пользуясь антенной в виде монтажного провода, натянутого по диагонали комнаты, принимать станции Северной Америки и Западной Европы, и даже Австралии.
Конечно, качество приема, мягко говоря, странное. Особенно на пороге генерации, но разборчивость вполне нормальная.
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.
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.
Структурная схема такого приемника может быть представлена следующим образом (рис. 1.1).
В состав приемника прямого усиления входят:
Входная цепь, обеспечивающая связь антенно-фидерной системы с первым каскадом приемника;
Усилитель радиочастоты, обеспечивающий необходимое усиление на радиочастоте и частотную избирательность приемного устройства;
Амплитудный детектор;
Усилитель звуковой (видео) частоты. Как правило, этот усилитель обеспечивает основное усиление сигналов.
В том случае, когда в схеме отсутствует усилитель радиочастоты, такой приемник называется детекторным приемником.
Следует отметить, что приемники прямого усиления обладают малой чувствительность в силу того, что при малых сигналах амплитудный детектор обладает малым коэффициентом передачи по мощности, что приводит к возрастанию коэффициента шума приемного устройства.
К недостаткам приемников прямого усиления следует отнести:
Изменение основных параметров радиотракта при перестройке по диапазону, в первую очередь изменяется полоса пропускания радиоприемного тракта. Действительно, полоса пропускания приемника определяется по
формуле , где - частота настройки колебательного контура, - коэффициент затухания колебательного контура (этот показатель слабо зависит от частоты настройки колебательного контура). Как следует из представленной формулы, с увеличением частоты настройки будет увеличиваться и полоса пропускания.
Если в радиотракте необходимо перестраивать одновременно несколько контуров, то появляются дополнительные трудности, связанные с системой настройки, если требуется получить хорошую избирательность по соседнему каналу;
Трудность получения большого коэффициента усиления на радиочастоте, обычно коэффициент усиления на радиочастоте не превышает 100. Для этих целей применяются усилители радиочастоты двух типов: регенеративного типа и сверхрегенеративного типа. Усилитель регенеративного типа позволяет получить большой коэффициент усиления при малом числе активных элементов, но отличается большой нестабильностью коэффициента усиления. Сверхрегенеративные усилители более устойчивы к внешним условиям, но обладают большим коэффициентом шума.
На высоких частотах трудно обеспечить высокую избирательность по соседнему каналу при перестройке по частоте в широких пределах.
Приемники прямого усиления в настоящее время применяются в основном как индикаторы электромагнитного поля.
Обзор Samsung Galaxy A7 (2017): не боится воды и экономии Стоит ли покупать samsung a7
Делаем бэкап прошивки на андроиде
Как настроить файл подкачки?
Установка режима совместимости в Windows
Резервное копирование и восстановление драйверов Windows