Схема та конструкція приймача
Прості приймачі прямого посилення з одним коливальним контуром забезпечують непогану якість звучання прийому місцевих радіостанцій діапазонів ДСВ.
Рис.1. Спектр сигналу, АЧХ контуру та частотні спотворення.
При прийомі менш сильних сигналів виникають проблеми, потребують решения. Одна з них полягає в суперечності, що вже згадувалося, між смугою пропускання і селективністю. З підвищенням добротності контуру - це контур магнітної антени - підвищуються чутливість і селективність, але звужується смуга пропускання, і вищі частоти в спектрі звукового сигналу виявляються ослабленими. При низькій добротності зменшується придушення сигналів сусідніх за частотою станцій.
Викладене ілюструє рис. 1, де на верхньому графіку зображено спектр приймається РЧ сигналу шириною fo ± 10 кГц (такий спектр випромінюють вітчизняні радіостанції). На середньому графіку показана АЧХ коливального контуру зі смугою пропускання 2Af порядку 6-9 кГц, а на нижньому - спотворений спектр сигналу, що подається на детектор. Видно, що верхні частоти звукового спектру значно ослаблені (нагадаємо, що смуга обернено пропорційна добротності: 2 f = f o/Q).
Інша проблема пов'язана з спотвореннями сигналу під час детектування. Будь-який детектор для малих сигналів стає квадратичним та його коефіцієнт передачі знижується пропорційно до рівня сигналу. Це призводить до збільшення позитивних напівхвиль продетектованого сигналу ЗЧ та придушення негативних (рис. 2). Коефіцієнт квадратичних нелінійних спотворень, як і показати, становить ш2/4, де ш - коефіцієнт модуляції. Зазвичай зі спотвореннями при модуляції миряться, оскільки середній коефіцієнт модуляції становить приблизно 0,3(30%) та середній коефіцієнт нелінійних спотворень, - відповідно, 2,5%. Але за 100% модуляції він зростає до 25%.
Обидві проблеми можна значною мірою вирішити, якщо ввести в УРЧ швидкодіюче автоматичне регулювання посилення (АРУ), що діє на нижніх та середніх частотах звукового спектру та меншою мірою на верхніх. За допомогою такої АРУ відбудеться ніби розмодуляція сигналу на нижніх та середніх частотах, в результаті зменшиться коефіцієнт модуляції сигналу на вході детектора, а з ним і нелінійні спотворення. Вирівняється також і АЧХ, обидва ефекти показані штриховими лініями на малюнках. Деяке зменшення рівня продетектованого сигналу ЗЧ компенсується підвищенням посилення УЗЧ.
Рис.2. Квадратичні нелінійні спотворення при детектуванні
Рис.3. Принципова схема приймача-радіоточки.
Викладена ідея реалізована у простому приймачі-радіоточці з фіксованим налаштуванням на СВ радіостанцію «Маяк», що працює на частоті 549 кГц. Схема приймача зображено на рис. 3. Його контур утворений котушкою L1 магнітної антени WA1 та конденсатором С1. Виділений контуром сигнал надходить на і повторювач, зібраний на польовому транзисторі VT1, а з нього - на УРЧ, виконаний на транзисторі VT2. З навантаження УРЧ (резистор R3) подається сигнал на детектор, зібраний на діодах VD1 і VD2 за схемою з подвоєнням напруги. Продетектований сигнал ЗЧ надходить через регулятор гучності R8 УЗЧ.
Негативна напруга АРУ з навантаження детектора R6 надходить на затвор польового транзистора, закриваючи його сильніше, чим більше амплітуда сигналу РЧ. Завдяки безпосередньому зв'язку транзисторів УРЧ при цьому закривається транзистор VT2, що збільшує глибину регулювання посилення. Уланцюга АРУ встановлено фільтр, складений з ланцюжків R5C4 та R4C3. Він відфільтровує РЧ пульсації та затримує верхні частоти звукового спектру вище 6 КгГц.
УЗЧ приймача містить попередній каскад посилення на транзисторі ТЗ і кінцевий двотактний каскад, зібраний на транзисторах Т4 - Т7 різної структури. Оскільки напруга живлення невелика, то в кожному плечі для отримання потрібного посилення по струму працюють складові транзистори Т4 і Т6 і Т5. Навіть при використанні транзисторів з невеликим коефіцієнтом передачі струму (порядку 30-40) коефіцієнт передачі струму складеного транзистора виходить більше 1000, що і забезпечує гарне «розгойдування» вихідного каскаду. Щоб отримати максимально можливу амплітуду вихідного сигналу, другі транзистори кожного плеча включені за схемою із загальним емітером.
Для зменшення спотворень типу «сходинка», особливо неприємних при малих рівнях сигналу ЗЧ, у вихідному каскаді використані германієві транзистори, що мають меншу напругу відкриття. Крім того, на їх бази подано невелику початкову напругу усунення, що виходить при протіканні колекторного струму транзистора СТЗ через відкритий діод VD3. Щоб підвищити економічність підсилювача, а саме зменшити струм спокою (струм, що споживається за відсутності сигналу), вибраний резистор навантаження попереднього каскаду R10 досить високого опору і підключений до підсилювача. Цим створюється «вольтодобавка» до напруги живлення попереднього каскаду, що дозволяє повніше «розкачати» вихідний каскад при позитивній напівхвилі вихідного сигналу, коли транзистор ТЗ закривається, а струм бази транзистора Т4 визначається тільки струмом через резистор R10.
Режим підсилювача постійного струму стабілізований резистором зміщення R9, підключеним до"Середній" точці вихідного каскаду. Резистор створює негативний зворотний зв'язок (ООС) не тільки по постійному струму, але і сигналу звукової частоти, що також сприяє зниженню спотворень Регулятор гучності, змінний резистор R8, включений дещо незвично. При зменшенні гучності, тобто при збільшенні його опору, він виявляється послідовно з'єднаним з вхідним опором попереднього каскаду В результаті транзистор управляється не напругою, але струмом вхідного сигналу ЗЧ, а струмове управління підвищує лінійність підсилювача. При цьому зростає глибина ООС через резистор R9, що також знижує спотворення. Зокрема, спотворення типу «сходинка», що особливо проявляються при малій гучності, стають взагалі непомітними.
Єдиний недолік такого включення регулятора гучності полягає в тому, що зменшується гучність не до нуля. Але, по-перше, цей недолік стає гідністю, коли слухач зменшує гучність і забуває вимкнути приймач, даремно розряджаючи батарею, по-друге, залишкову гучність можна зробити як завгодно малою, збільшивши номінал змінного резистора.
В результаті всіх описаних заходів приймач забезпечує якість звучання, близьку до високого. Струм спокою при напрузі живлення 3 не перевищує 3 мА, а працездатність приймача зберігається при зміні напруги живлення від 1,5 до 4,5 В. Практично якість звучання приймача визначається використовуваним гучномовцем. У стаціонарних умовах бажано підключати порівняно потужний гучномовець із корпусом достатнього об'єму. Тут годяться всі рекомендації, дані на чолі про гучномовні детекторні приймачі.
Опір гучномовця може бути від 4 до 16 Ом, але бажано вибрати його рівним 8 Ом. Ще раз звертаємоувагу на віддачу: якщо інші параметри динамічних головок підтримуються досить точно, то віддача однотипних головок, особливо старих, що були у використанні, може відрізнятися кілька разів. Оскільки вихідна потужність цього, дуже економічного приймача невелика, по можливості слід вибирати головки з максимальною віддачею. Автор свого часу змонтував приймач разом із двома елементами живлення типу 343 у корпусі трансляційного гучномовця, і це рішення не можна вважати найкращим. Коли потім до приймача підключалася АС із двома головками 4ГД-4 у корпусі старого телевізора, він зазвучав набагато солідніше та приємніше.
Декілька слів про деталі: транзистор КП303А можна замінити на КП3030Б або КП303І. Інші транзистори цієї серії мають більшу напругу відсічення, і з ними транзистор VT2 надто сильно відкриватиметься. На місці VT2 і ѴТЗ можуть працювати транзистори серій КТ312 і КТ315 з будь-якими буквеними індексами, але бажано з коефіцієнтом передачі струму більше 100. Діоди можуть бути будь-які германієві високочастотні, наприклад серій Д2, Д9, Д18, але бажано з мінімальним прямим опір виміряти омметром). Для кінцевого каскаду УЗЧ підійдуть будь-які малопотужні германієві транзистори відповідної структури, наприклад МП37, МП38 (Т4, Т7), МП39 - МП42 (Т5, Т6). Бажано, щоб транзистори кожної пари, наприклад, Т4, Т5, мали близькі коефіцієнти передачі струму. Бажано також, щоб цей коефіцієнт був не менше ніж 50.
Магнітну антену для підвищення її ефективності краще виконати на феритовому стрижні великих розмірів. Найкращим із поширених буде стрижень від приймачів «Соната» чи «Ленінград». Він виготовлений із фериту 400НН, діаметр стрижня 10 мм, довжина 200 мм. Підійдуть і стрижні з фериту з магнітноюпроникністю 600 або 1000, довжиною 160 і діаметром 8 мм, але з останнім добротність контуру виходить дещо меншою.
Мал. 4. Плата приймача радіоточки.
Котушка містить 50 витків дроту ЛЕШО 21x0,07, намотаного виток до витка на паперовій пропарафінованій гільзі. Гільза-каркас повинна переміщатися стрижнем з невеликим тертям. Літцендрат (дещо гіршої якості) можна виготовити з дроту ПЕВ або ПЕЛ ОД, скрутивши 7-11 відрізків потрібної довжини.
Підійдуть резистори МЛТ-0,125, змінний резистор будь-якого типу, але спарений з вимикачем живлення. Електролітичні конденсатори може бути К50-6, інші - типів КЛС і КМ. Під ці деталі розрахована плата приймача (рис. 4), виготовлена з одностороннього фольгованого склотекстоліту. Фольга на ній не вирізується і не протруюється - вся її площа служить загальним проводом та екраном, покращуючи стабільність роботи приймача. Висновки деталей, що з'єднуються із загальним дротом, пропускаються, як завжди, в отвори плати і припаюються до фольги.
Інші висновки пропускаються в роззенковані з боку фольги отвори, а з'єднання між ними робляться тонким одножильним проводом в ізоляції і також пропаюються. У такий спосіб приймач виготовити легше та швидше. Після налагодження приймача монтаж можна покрити клеєм або лаком, щоб ізольовані провідники виявилися прикріпленими до плати, але можна цього не робити, жорсткість монтажу виявляється достатньою.
Налагодження приймача починають із УЗЧ. Підбором резистора R9 на колекторах транзисторів VT6, VT7 встановлюють напругу, що дорівнює половині напруги живлення. Струм спокою вимірюють, відключивши провод живлення УРЧ і приєднавши міліамперметр паралельно розімкнутим контактам вимикача SA1. Підбором діода VD3 струм спокоюможна встановити близько 2-2,5 мА. Випаювати діод, не знявши напруги харчування, не можна, оскільки струм
зросте до небезпечної для транзисторів та міліамперметра величини. Краще залишивши один діод, паралельно йому підключати інші. Можливо, що в остаточному варіанті так і залишаться два-три діоди.
Підключивши живлення УРЧ, підбирають резистор R2 таким, щоб колекторна напруга транзистора VT2 дорівнювала приблизно половині напруги живлення. Пересуваючи котушку магнітної антени стрижнем, налаштовують приймач на частоту радіостанції, а повертаючи антену в горизонтальній площині, орієнтують її максимальної гучності прийому. Якщо треба налаштувати приймач на іншу частоту, підбирають ємність конденсатора С1 та число витків котушки. Тимчасово замість конденсатора С1 можна підключити КПЕ.
Останній етап полягає у підборі конденсаторів фільтра ланцюга АРУ СЗ та С4 до отримання максимально плоскої та широкої АЧХ всього приймача (оцінюють на слух). У ряді випадків, особливо при недостатній добротності контуру магнітної антени, конденсатор СЗ можна не встановлювати. А якщо паралельно конденсатору С4 підключити інший, ємністю кілька мікрофарад, система АРУ перетворюється на звичайну, без корекції. При цьому на слух оцінюється виграш від корекції у розширенні смуги та якості звучання приймача. Очевидно, описані методи поліпшення параметрів приймача годяться і більш складних конструкцій.
Джерело: Поляков В. Т. – Техніка радіоприймання, прості приймачі АМ сигналів.