Первые эксперименты с приёмником МК – для новичков в радиоделе

May 8, 2014 by admin Комментировать »

Все предыдущие эксперименты я проводил с супергетеродинным приёмником, уверяя, что принцип использования промежуточной частоты позволяет получить большую чувствительность Поэтому есть предложение – использовать тот же принцип в опытах по передаче данных, то есть, использовать узкополосный усилитель

Для   начала  проведём  моделирование  широкополосного  каскада  усиления   и  аналогичного каскада, но настроенного на одну частоту

Рис 311 Широкополосный каскад усиления

Входной сигнал (пиковое значение) 1 мВ Выходной сигнал (283 – 27)/2 = 65 мВ Коэффициент усиления по напряжению, таким образом, равен 65

Колебательный контур L1C2 настроен на частоту 800 кГц Для проверки тока, потребляемого каскадом, добавим амперметр Pr2, который показывает, кстати, ток в 27 мА

Входное напряжение выбрано 1 мВ, чтобы легче было определить усиление

Итак, (438 – 0214)/2 = 208 В И коэффициент усиления по напряжению равен 2080

Если моделирование не подвело, то разница очень существенная

Рис 312 Узкополосный каскад усиления

Можно полностью довериться моделированию, но, чтобы полностью моделированию доверять, следует на первых порах проверять результаты на макетной плате

Широкополосный каскад Резистора 50 кОм я не нашёл, но нашёл 75 кОм Первое, что следует сделать – проверить напряжение на коллекторе (можно проверить и ток коллектора) Напряжение на коллекторе 257 В При питающем напряжении 5 В это подходящий результат

Чтобы получить нужный сигнал 1 мВ на частоте 800 кГц с генератора, я использую резистивный делитель 10 кОм:10 Ом

Вот результат эксперимента

Рис 313 Усиление широкополосного каскада на частоте 800 кГц

Напряжение (от пика до пика) генератора 2 В с учётом делителя (коэффициент, примерно, 1000) на входе напряжение 2 мВ (двойной амплитуды) Напряжение на выходе 30*45 = 135 мВ Таким образом, коэффициент усиления по напряжению 135/2 = 675 В этом случае, думаю, вы со мной согласны, результат достаточно хорошо совпадает с результатом моделирования

Есть ещё небольшое сомнение в правильности результата, а не занижен ли он из-за спада частотной характеристики на частоте проверки Но для этого существует Circuit Analyzer (анализатор цепи) у осциллографа PCSGU250 В отсутствии плоттера Боде можно проверить усиление на частоте, скажем, 80 кГц В схеме я использовал на входе конденсатор 100 нФ, а не 1 мкФ, как изображено на рисунке Если использовать конденсатор большей ёмкости, то можно проверить усиление на более низкой частоте

Рис 314 Проверка амплитудно-частотной характеристики каскада

До частоты, по меньшей мере, 1 МГц на частотной характеристике нет заметного спада Вывод – результаты моделирования хорошо совпадают с результатами, полученными опытным путём Коэффициент усиления широкополосного каскада равен, примерно, 60

Теперь, перепаяв схему, проверим, как ведёт себя узкополосный каскад усиления

Вначале, как и в предыдущем случае, измеряем напряжение в отсутствии сигнала Напряжение мне не нравится, 026 В Либо транзистор в насыщении, либо близок к этому А ток, потребляемый схемой, равен 284 мА, что  близко  к току, полученному при моделировании С насыщением, пожалуй, всё понятно: ток базы равен 05 мА ток коллектора равен 05*150 = 75 мА и падение напряжения на резисторе в цепи коллектора: 0075*150 = 1125 В, чего быть не может, поскольку напряжение питания вдвое ниже Но эксперимент есть эксперимент

И тут начинается самое интересное Посмотрите:

Рис 315 Первая проверка узкополосного каскада усиления

Результат первой проверки: входное напряжение 2 мВ (двойная амплитуда) напряжение на выходе 3*10 = 30 мВ коэффициент усиления по напряжению 30/2 = 15

Подвело меня, получается моделирование Или мои предположения о том, что узкополосный усилитель позволяет получить усиление больше, чем широкополосный – не более чем фантазии

Попробуем разобраться

Чем вторая схема отличается от первой В первую очередь наличием колебательного контура в цепи коллектора транзистора Вместе с транзистором колебательный контур должен образовать избирательный фильтр, настроенный на частоту резонанса LC цепи В этом случае амплитудно- частотная характеристика цепи должна быть похожа на те, что мы получали для параллельного резонанса Проверим, так ли это:

Рис 316 Амплитудно-частотная характеристика проверяемого каскада

Не знаю, как вам, а мне она не кажется достаточно похожей на АЧХ колебательного контура И максимум напряжения приходится на частоту около 270 кГц Совсем не похоже

Вернёмся к моделированию Я мог не учесть всех потерь в индуктивности: я добавил измеренное мультиметром активное сопротивление 5 Ом, но использовал дроссель, а не катушку индуктивности А при моделировании использовались идеальная индуктивность и идеальный конденсатор Добротность колебательного контура сильно зависит от  того, насколько эти элементы близки к идеальным

Попробую получить при моделировании такой же результат, как в реальном эксперименте

В  первую  очередь  я  заменю резистор  5  Ом  резистором  100  Ом  Пусть  этот резистор  будет

«резистором всех потерь в контуре»

Рис 317 Моделирование с «плохим контуром»

Теперь выходное напряжение равно: (169 – 128)/2 = 205 мВ Похоже на «живые» результаты И не нравится мне выбранная ранее рабочая точка, изменим рабочую точку транзистора – не верю, что он может в режиме насыщения (когда увеличение тока базы не приводит к увеличению тока коллектора) нормально работать

Рис 318 Изменение рабочей точки транзистора

Для этого случая можно определить рабочую точку транзистора на постоянном токе: ток базы 5/75000 = 066 мкА ток коллектора 066*150 = 10 мА напряжение на коллекторе 250*001 = 25 В Это, нет сомнений, не режим насыщения Остаётся перепаять схему и проверить её работу

Рис 319 Повторная проверка работы схемы

Теперь определим усиление: 300*25 = 750 мВ 750/2 = 375 Гораздо лучше Но всё ли мы учли Проверим АЧХ каскада усиления:

Рис 3110 Амплитудно-частотная характеристика каскада после изменения рабочей точки

Похоже, что не всё – частота настройки фильтра 608 кГц Конечно, мы рассматривали LC контур, но ранее говорили, что транзисторный каскад можно рассматривать как RC цепь Возможно, составляющая эквивалентная ёмкость и понизила частоту А это, в свою  очередь, уменьшило усиление на частоте 800 кГц Если исходить из АЧХ каскада, то  усиление на частоте 800 кГц примерно  в  3  раза  меньше,  чем  на  частоте  600  кГц  И  коэффициент  усиления,  если  его

«подкорректировать», составит около 1000 То, что усиление выше, можно убедиться, перестроив частоту генератора

Осталось проверить, почему первый эксперимент оказался неудачен Моделируя схему, я проверял рабочую точку, что легко сделать в программе Qucs: при моделировании можно задать разные виды моделирования, которые можно отключать и включать Выглядит это так:

Рис 3111 Моделирование схемы в программе Qucs

При моделировании на постоянном токе я в первую очередь интересовался током, потребляемым схемой при отсутствии сигнала – не будет ли ток слишком большим, чтобы рассеиваемая мощность не вывела транзистор из строя, ведь я собирался перейти к проверке на макетной плате Попутно я глянул и на напряжение (выделено на рисунке) Глянул и перестал этим интересоваться Но сейчас именно напряжение на коллекторе транзистора вызывает у меня интерес Как получилось, что программа показывает напряжение столь сильно отличающееся от того, что было получено при макетировании

Выше я неоднократно подчёркивал, что каждое моделирование схемы, если в схему вносятся изменения, лучше проводить, сохраняя схему в отдельной папке Но всегда ли следую этому совету сам Не всегда Почти во всех случаях можно просматривать результаты «на лету», проводя моделирование без сохранения изменённой схемы и полученных данных Поэтому папка со схемой выглядит у меня достаточно… скажем, безалаберно Помимо схемы во всех её вариациях, которые я время от времени сохраняю, в папке много файлов данных

Это бывает не каждый раз, но иногда данные могут перепутаться То есть, производя моделирование, вы «прихватываете» данные от предыдущих экспериментов К этому можно добавить и то, что часто вместо полной перерисовки схемы, думаю, я не одинок в этом, я правлю уже нарисованную схему, удаляя ненужные компоненты и добавляя новые

Рис 3112 Папка со схемой, изображённой выше

Полученный результат я в первую очередь склонен относить именно к тем редким случаям, когда данные перепутываются Чтобы это проверить, я создаю новую папку, создаю новый проект, полностью рисую схему и моделирую её на постоянном токе

Рис 3113 Моделирование схемы после создания нового проекта

Схема и все элементы остались прежними, но напряжение изменилось существенно Однако и сейчас оно сильно отличается от напряжения 026 В, которое я получил, измеряя напряжение коллектора на макетной плате Но и сопротивление R3 я использовал не 100 Ом, а 150 Ом

Рис 3114 Повторное моделирование после изменения сопротивления нагрузки

Теперь, благодаря случаю, думаю, я смог вас убедить, как важно не спешить, как важно обращать внимание на всё, что выглядит «несколько странно» И как важно разобраться со всеми странностями, возникающими в процессе работы, записывая и результаты моделирования, и результаты макетирования в рабочей тетради

Ошибиться можно не только при моделировании за компьютером, ошибиться можно и при проверке на макетной плате Используя приборы, приходится делать много переключений настраивая схему, приходится делать много паек внеся изменения, вновь приходится настраивать приборы Такие рутинные операции часто приводят к ошибкам Поэтому очень  полезно выработать привычку перед каждой новой серией измерений проверять правильность монтажа, правильность подключения и настройки приборов Ошибка, оставшаяся незамеченной, не только отнимет лишнее время, но может заставить вас поверить в то, что схема не работает, хотя схема, просто, не настроена должным образом

Но вернёмся к схеме приёмника

Источник: Гололобов ВН,- Самоучитель игры на паяльнике (Об электронике для школьников и не только), – Москва 2012

Оставить комментарий

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