Радіоприймальний пристрій прямого посилення ДВ, СВ діапазонів

  • Час 7-07-2015, 15:05
  • Автор admin
  • Коментарів 0 Комент.
  • Силка url

Більшість радіоаматорів починали свою творчу діяльність з знайомства з радіоприймальних пристроях. Детекторний приймач - три детальки і, о диво, воно працює! Вся рідня, всі друзі і знайомі мало не силою притягалися на перегляд або прослуховування, а далі питання: що, де, як і чому. І запитань більше, ніж відповідей. ... І, візьму на себе відповідальність стверджувати, що побудова РПУ початківцями радіоаматорами залишається актуальним і донині годину. Так, мій дорогий скептик, діапазон ДВ, СВ зараз практично порожній, прогрес не зупинити! Альо на цих конструкціях можна і потрібно прищеплювати початківцям вміння вчитися, дати їм навички ефективних і безпечних прийомів праці. У цій статті я хочу поділитися з однією з таких розробок, розповісти початківцям що, як і навіщо, познайомитися не навящего з найпростішими розрахунком. А як мені це вдалося (не вдалося), про це судити Вам!

Приймач (див. Малюнок нижче) складається з магнітної антени МА, двокаскадного підсилювача радіо частоти (УРЧ), амплітудного детектора і підсилювача звукової частоти (УЗЧ) на мікросхемі.

Радіоприймальний пристрій прямого посилення ДВ, СВ діапазонів

Основні принципи, закладені при проектуванні РПУ:

  • простота конструкції;
  • висока повторюваність;
  • Не критично до застосовуваних деталей;
  • простота в налаштуванні.

Приймальна антена, призначений для уловлювання енергії радіохвиль, являє собою котушку індуктивності L1 намотану на феритових стержні. Налаштування антенного контуру на бажану хвилю здійснюється конденсатором змінної ємності С1, підключеним паралельно висновків котушки L1. У описуваному приймачі використовується конденсатор змінної ємності 5/380 пФ. За допомогою такого конденсатора можна змінювати довжину хвилі, що приймається приблизно в 7 разів. Максимальна довжина хвилі обрано рівної 2000 м, отже, мінімальна складається близько 280 м. Тобто приймач налаштовується на бажану радіостанцію без будь-яких перемикань тільки за допомогою одного конденсатора змінної ємності в діапазоні довгих і середніх хвиль. Правда, при цьому, виявляється неохопленим ділянку діапазону від 200 до 280 м. У разі необхідності діапазон прийнятих радіохвиль може бути зміщений у бік більш коротких хвиль, для чого слід дещо зменшити число витків котушки індуктивності L1.

Прийнята антеною енергія радіохвиль створює в котушці L1 електрорушійну силу (ЕРС), величина якої для даного приймача становить 5-10 мг при середній напруженості поля, рівної 20-40 мг / м. У тієї ж годину відомо, що для неспотвореної роботи детектора приймача потрібна напуга не менше 20-30 мВ. У зв'язку з цим між магнітною антеною і детектором необхідно мати підсилювач радіо частоти.

Підключити вхід звичайного підсилювача РЧ на транзисторах до всього контуру магнітної антени можна. Справа в тому, що опір налаштованого контуру в резонанс з радіостанцією обчислюється сотнями килоом, тоді як вхідний опір підсилювача - близько 1 кОм, тобто приблизно в сотні разів менше.

Тому на вхід підсилювача подається не всі напуга, що розвивається на контурі, а тільки його деяка дуже невелика частина. Робиться це звичайно з допомогою котушки зв'язку L2, що знаходиться на стрижні магнітної антени поруч з котушкою індуктивності L1. Кількість витків котушки зв'язку береться в 20-30 разів менше, ніж кількість витків контурної котушки. У даному приймачі котушка індуктивності L1 містить 250 витків, а L2 всього 10 витків. Таким чином, напуга на котушці L2 буде в 25 разів менше, ніж на котушці L1 і становитиме всього 200-400 мкв.

Оскільки для нормальної роботи детектора потрібна напуга сигналу не менше 20-30 мВ, то підсилювач РЧ повинен збільшити вхідний сигнал в 100-150 разів. На практиці завжди необхідно мати запас посилення хоча б у 2-3 рази. Тому реальний коефіцієнт посилення по напрузі підсилювача ВЧ повинен становити не менше 300-500. Забезпечити настільки велике посилення можна тільки за допомогою двокаскадного підсилювача РЧ.

Підсилювач радіо частоти приймача складається з двох однакових каскадів, виконаних на транзисторах VT1 і VT2 по апериодической схемою. Перший каскад включає у собі транзистор VT1 три резистора ланцюга стабілізації режиму роботи транзистора по постійному струму (R1, R2, R4), опір колекторної навантаження - резистор R3, перехідний конденсатор С2 і блокувальний С4, шунтувальний резистор R4 по змінному струмі.

Напуга сигналу на котушці індуктивності L2 викликає в ланцюзі бази транзистора струм, який посилюється в ланцюзі колектора. Частина посиленого струму протікає через резистор R3, решті струм через перехідний конденсатор С3 надходить у ланцюг бази транзистора VT2. За рахунок посилення по струму, що забезпечується першим каскадом, напуга сигналу на вході іншого каскаду стає більше, ніж на котушці індуктивності L2. Залежно від підсилюючих властивостей застосовуваних транзисторів перший каскад може забезпечуваті посилення по напрузі від 10 до 30 разів.

Другий каскад працює точно так само, як і перший, відмінність полягає у величині кінцевої навантаження. Якщо основним навантаженням першого каскаду по змінному струмі є нізкоомное вхідний опір іншого каскаду, то для іншого каскаду таким навантаженням є відносно високоомне вхідний опір детектора. За рахунок більшого опору кінцевої навантаження коефіцієнт посилення іншого каскаду по напрузі складає близько 50 і мало змінюється при зміні транзисторів. Таким чином, загальне посилення по напрузі до детектора може становити приблизно (10 - 30) * 50 = 500-1500 разів.

Підсилювальні властивості каскаду залежать як від типу застосовуваних транзисторів, так і від режиму їх роботи. Транзистор може забезпечити значне посилення сигналу тільки в тому випадку, коли його коефіцієнт передачі по струму був більше 10, а максимальна частота підсилюється сигналу, принаймні, в 20-30 разів була меншою граничної частоти транзистора.

В даному випадку максимальна частота сигналу може становити 1,1 - 1,5 МГц (довжина хвилі 200-280м), а тому гранична частота застосовуваних транзисторів винна буті не менше 20-45 МГц. Цій умові задовольняють транзистори КТ3102.   

Слід мати на увазі, що навіть самий хороший транзистор буде працювати незадовільно, якщо не встановити необхідний для нього режим. Під режимом роботи транзистора розуміють постійну напругу між колектором і емітером, часто зване просто напругою колектора, і постійний струм колектора (або емітера). Для більшості типів низькочастотних і високочастотних транзисторів, що працюють в каскадах посилення напруги, зазвичай рекомендується наступний режим: напуга колектора від 2,5 до 9 в, струм колектора від 0,5 до 2 мА. Підсилювальні властивості транзисторів поліпшуються з збільшення напруги і струму, але при цьому зростає витрата енергії джерела живлення. У кишенькових і портативних приймачах, що живляться від малогабаритних батарей з обмеженим терміном служби, економне витрачання енергії має велике значення. Тому в даному приймачі був обраний деякий середній режим, а саме: струм колектора 1 -1,1 мА, напуга на колекторі близько 4,2 Ст.

Режим роботи транзисторів стабілізовано за допомогою трьох постійних резисторів, один з яких (R4 і R9) включень в ланцюг емітера, два інших (R1, R2 і R6, R7) утворюють дільник напруги в ланцюзі бази. Для того щоб режим роботи не залежав від параметрів застосовуваних транзисторів і коливань температури, зазначені елементи зсуву повинні бути підібрані таким чином, щоб постійна напуга на резисторі в ланцюзі емітера було не менше 1,2 В, а власний струм подільника напруги становив не менше однієї четвертої частини від струму колектора. При обраному значенні струму колектора в цьому випадку опір резистора в ланцюзі емітера має становити 1,2 * 1мА = 1,2 кОм, а опір резистора нижнього плеча дільника напруги необхідно вибирати приблизно в 3-4 рази більше значення резистора в емітера. Величини опорів резисторів R4 і R9 вибрані рівними 1,2 кОм. Опір колекторної навантаження транзисторів VT1 і VT2 можна визначити із співвідношення: Rн = 0,4 * Еп / Ікп = 0,4 * 9В / 1мА = 3,6 кОм, а падіння напруги на них складі Urн = Rн * Ікп = 3,6 кОм * 1мА = 3,6 При цьому, опір резистора нижнього плеча дільника напруги стані рівним 1,2 кОм * (3-4) = 3,6 - 4,8 кОм. Для зменшення кількості номіналів резисторів слід прийняти R2 = R7 = R3 = R8 = 3,6 кОм. Опір резистора верхнього плеча дільника (R1 і R6) визначено з умови: R1 = R6 = 2,4 * (Еп-Urе) / Ікп = 2,4 * (9В-1,2) / 1мА = 20кОм.

При струмі колектора, рівному 1-1,2 мА, постійна напуга на колекторі щодо «мінуса» харчування складі близько 3,6 В, а напуга на емітер щодо «мінуса» приблизно 1,2 Ст. У цьому випадку напуга на колекторі щодо емітера складі близько 4,2 Ст. Реальні значення струмів і напруг можуть відрізнятися від вказаних в межах ± 10%, що пов'язаність язано з розкидом параметрів як самих транзисторів, так і резисторів зміщення.

Конденсатори С2, С3, С5 є перехідними. Вони призначені, по-перше, для поділу між собою каскадів по постійному струмі, по-друге, для передачі з можливо меншими втратами віхідної напруги одного каскаду на вхід наступного. Величина ємності перехідного конденсатора повинна бути такою, щоб її опір на найнижчих частотах підсилюється сигналу було в кілька разів менше вхідного опору наступного каскаду.

Для підсилювача ВЧ мінімальна частота дорівнює 150 кГц (довжина хвилі 2000 м), а вхідний опір підсилювального каскаду становить у середньому кілька сотень Ом. Для задоволення необхідного умови ємність конденсаторів С2, С3, винна буті не менше 6000 пФ. За рахунок більш високого вхідного опору детектора ємність конденсатора С5 може бути зменшена до 2000-3000 пФ. У даному випадку з метою зменшення кількості використовуваних номіналів величина перехідних конденсаторів С2, С3, С5, обрано рівної 6800 пФ.

Можна використовувати конденсатори ємністю 2200 або 3300 пФ, але тоді буде спостерігатися деяке зменшення підсилення на найнижчих частотах.

Конденсатори С4 і С6 є блокувальними. Вони призначені для шунтування резисторів R4 і R9 за змінним струмом. Ємність цих конденсаторів повинна бути такою, щоб їх опір на найнижчих підсилюються частотах не перевищувало величини вихідного опору каскаду з боку емітера. Зазвичай це опір в кілька разів менше вхідного опору каскаду, тому ємність блокувального конденсатора повинна бути в кілька разів більше ємності перехідного конденсатора. У даному приймачі конденсатори С4 і С6 вибрані рівними за 0,047 мкФ.

Необхідно вказати призначення конденсаторів С10 - С15 і резисторів R5 і R10. Конденсатори C11, C13, С15 шунтують по змінному струмі батарею живлення, послаблюючи дію зворотного зв'язку між каскадами через внутрішній опір батареї. Резистори R5, R10 і конденсатори С10, С12, C14 утворюють розв'язків язують фільтр, що перешкоджає виникненню позитивного зворотного зв'язку між каскадами УРЧ, а так само перешкоджають проникненню сигналів ВЧ по ланцюгах харчування в підсилювач НЧ і навпаки.

Детекторний каскад. Сигнал НЧ з виходу транзистора VT2 надходить на вхід детекторного каскаду, виконаного за схемою з подвоєнням напруги. У детекторний каскад входять перехідний конденсатор С5, діоди VD1 і VD2, конденсатор С7 і резистор R11. Виділення електричних коливань звукової частоти з ВЧ сигналу здійснюється діодами VD1 і VD2. Резистор R11 і конденсатор С7 утворюють фільтруючу ланцюжок, опір якої велике для постійного струму і струму електричних коливань звукових частот і дуже мало для струмів РЧ. В результаті цього падіння напруги ЗЧ на резистори R11 значно більше, ніж РЧ величиною якого можна не рахуватися.

Підсилювач потужності звукової частоти. Продетектірованний низькочастотний сигнал через регулятор гучності R11 надходить на мікросхему УМЗЧ DA1 (TDA2822M), включену по бруківці схемою для досягнення максимальної віхідної потужності при мінімумі споживаної енергії, при цьому потрібно всього два зовнішніх конденсатора С8 і С9.

Гучномовцем може служити будь динамічна головка потужністю від 0,1 Вт і опором від 6 Ом і вище. Застосувавши головку опором 25..50 Ом і, втративши в гучності прийому, вдається значно зменшити споживаний приймачем струм.

Деталі, конструкція і монтаж. У приймачі застосовуються готові деталі. Саморобними є котушки магнітної антени, монтажна плата. Пайку з'єднання єднань виробляють свинцево-олов'яним припоєм, наприклад ПОС-90. У якості флюсу застосовується каніфоль в твердому або рідкому вигляді. Слід мати на увазі, що напівпровідникові прилади, малогабаритні конденсатори і резистори дуже чутливі до перегріву. Тому паяння слід проводити малопотужним паяльником (не більше 50 Вт), що не перегріваючи його. Дотик до місця з'єднання не повинно бути нетривалим.

Налаштування та робота з приймачем. Після закінчення складання уважно перевіряють правильність виконання монтажу і розташування деталей, включення транзисторів і діодів. Тільки після цього під'єднують джерело живлення. Потім до розімкненим контактів вимикача живлення підключають міліамперметр на 10-30 мА.

Якщо всі застосовувані деталі справні і монтаж здійснений правильно, то прилад покаже струм в межах 6-8 мА. При значно більшому або меншому струмі слід відключити живлення і знову перевірити весь монтаж.

Справність каскадів посилення РЧ перевіряють за показаннями вольтметра постійного струму, що включається між плюсовим проводом харчування та відповідними електродами транзисторів. Якщо виміряні значення відрізняються від зазначених не більше ніж на ± 10%, то каскади можна вважати справними. У разі несправності свідчення можуть відрізнятися на 25-30% і більше.

Переконавшись у правильності встановлених режимів, приступають до налаштування приймача. З цією метою регулятор гучності встановлюють у положення найбільшої гучності і обертанням ручки настройки домагаються прийому однієї з місцевих радіостанцій. Слід пам " ятати про спрямованість прийому магнітної антеною. Гучність прийому буде найбільшою, коли поздовжня вісь антени розташована горизонтально і спрямована перпендикулярно до напрямку на станцію.

Список радіоелементів

Позначення Тип Номінал Кількість DA1 VT1, VT2 VD1, VD2 С1 С2, С3, С5, С7 С4, С6 С8, С11, С13, С15 С9, С10, С12, С14 R1, R6 R2, R3, R7, R8 R4, R9 R5, R10 R11 МА SA1 Ва1 GB1
Аудіо підсилювачTDA2822M1
Біполярний транзисторКТ31022
ДіодКД522А2
Конденсатор змінної ємності5-380 пФ1
Конденсатор6800 пФ4
Конденсатор0.047 мкФ2
Електролітичний конденсатор10 мкФ 104
Конденсатор0.1 мкФ4
Резистор20 ком2
Резистор3.6 кОм4
Резистор1.2 кОм2
Резистор150 Ом2
Резистор10 кому1
Магнітна антена1
Вимикач1
Динамік1
Батарея живлення9 Вольт1
Tags

Коментарі до новини