Радиоприемники прямого усиления на транзисторах 1

June 18, 2010 by admin Комментировать »

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-

clip_image002

Рис. 5.3. Однокаскадный УВЧ ОК-ОБ с детектором на транзисторе по схеме с ОК

clip_image004

clip_image006

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-

clip_image008

Рис. 5.5. Однокаскадный УВЧ ОЭ-ОБ с двухполупериодным детектором на транзисторах

clip_image010

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

clip_image012

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.

clip_image014

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.

clip_image016

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.

Напряжение питания подается через фильтр R9 С8 С9, пре­дотвращающий самовозбуждение приемника из-за паразитных связей между усилителями высокой и звуковой частот через общий источник питания. Причем параллельно электролити­ческому конденсатору включен керамический, существенно улучшающий параметры фильтра на высоких частотах.

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.

Все детали бхемы, кроме магнитной антен­ны и регулятора громко­сти R11, размещаются на печатной плате размером 45 X 30 мм, рис. 5.10. Ис­пользовано размещение каскадов «в линейку», позволяющее уменьшить паразитные связи между ними. Если будете изме­нять топологию печатной платы, например разме­щать детали в корпусе от какого-либо малогаба­ритного приемника, по­старайтесь сохранить та­кое размещение, а детали детектора во избежание

clip_image018

Рис. 5.10. Размещение элементов и печатная плата двухкаскадного УВЧ из идентичных каскадов

clip_image020

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

clip_image022

Рис. 5.12. Монтажная плата

clip_image024

Рис. 5.13. Двухкаскадный УВЧ ОК-ОЭ

clip_image026

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.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты