Ламповий детекторний приймач

  • Час 28-09-2015, 17:09
  • Автор admin
  • Коментарів 0 Комент.
  • Силка url

Деякий час тому експериментував з детекторним прийомом АМ-мовних радіостанцій, що працюють на довгих і середніх хвилях - перевіряв всіляку схемотехніку, пробував різні антени, хотілося зібрати простий приймач з прийнятним звуком і з можливістю підключення до зовнішнього підсилювача. Зупинився на варіанті використання лампового діода в якості детектора і застосування антени «довгий дріт» максимально можливого розміру. Зрозуміло, що конструкція виходить не зовсім проста - потрібно блок живлення для лампі і, найголовніше, вчинення деяких дій з виготовлення антени та заземлення, але це того варто - якість звучання прийнятих станцій з лишком виправдовує витрачені сили і час. Ніколи б не подумав, що при детекторном прийомі АМ станцій чути, як дихають диктори, як вони переміщують по столу папір і як шумно, годиною, ведуть себе гості в студії.

В якості антени використовується антена «трикутник» периметром 160 метрів з повітряної симетричної лінією живлення довжиною близько 35 метрів, але це все використовується як один «довгий провід». Виходить, що довжина приймального полотна близько 90-110 метрів. В якості заземлення використовується арматура панельного залізобетонного будинку (металеву огорожу балкона).

Більшість експериментів робили з місцевім прийомом радіостанції «Радіо Росії - Томськ», що працює на частоті 171 кГц. Наскільки зміг дізнатися, мовний центр розташовується на відстані приблизно 100 км, потужність випромінювання у нього велика, тому схема приймача вийшла проста (рис.1).

Рис.1

Ламповий детекторний приймач

Високочастотний сигнал, прийнятий антеною, з котушки послідовного контуру C1L1 подається на катод діода, який пропускає через себе тільки негативні напівхвилі несучої частоти. Далі вони згладжуються на C2 і на трансформатор надходить вже низькочастотна обвідна, відповідна формі модулюючого сигналу. У якості звукового трансформатора використовується звичайний силової від старої ігрової приставки «Денді». Його особливість - у роздільній намотуванні первинної і вторинної обмоток, і, можливо, завдяки цьому ширина смуги відтвореного звуку в нього найкраща в порівнянні з іншими перевіреними - ТВК, ТАН, ТЗ. Можна, звичайно, і спеціально для цієї схеми намотати трансформатор, але враховуючи, що сітка частот мовлення на ДВ і СВ йде через 9 кГц і спектр звукових модулюючих частот радіостанцій не повинен перевищувати смуги 9 кГц (за Гостом 80-х років - 10 кГц), то виготовлення спеціалізованого трансформатора тут виправдано не стільки з точки зору поліпшення звучання, скільки для підвищення ККД системи. У схемі, звісно, були перевірені звукові вихідні трансформатори від лампових підсилювачів, і смугу вони, само собою, розширюють, альо разом з тім, стають виразно чутні всі перешкоди, що наводяться на антені полотно від оточуючих імпульсних блоків живлення (комп'ютерній ютерів, телевізорів та ін). Ну, а так як для зменшення рівня цих перешкод робити якісну систему заземлення і симетричну антену систему можливості немає, то вирішено було обійтися установки в приймач простого трансформатора, з смугою пропускання до 7-10 кГц.

Деталей у схемі мало і всі вони з'єднання єднані навісним монтажем - вхідні і вихідні гнізда, панелька для лампі і трансформатор закріплені на пластині з оргскла, а до них вже припаяно все інше. Конденсатори С1 і С2 - слюдяні, марки КСВ або СГМ. Ємність С1 підбирається під конкретну пошукову антену по максимальній гучності звучання. Номінал С2 не повинен бути великим - інакше в звуці почнуть «завалюватися верхи».

Контурна котушка L1 намотана дротом СПІВАВ-0,12 на каркасі діаметром 22 мм (медичний шприц), містить приблизно 320 витків і має індуктивність близько 800 мкГн. Зрозуміло, що провід занадто тонкий, має велике омічний опір, а сама котушка має велику міжвиткова ємність. Все це, в кінцевому підсумку, негативно позначається на добротності контуру. Тому в схемі була перевірена котушка такий же індуктивності, намотана проводом ПЕЛШО-0,2. Альо, так як вибірковість на довгохвильовому діапазоні при такій схемотехніці вхідний ланцюга на слух не змінилася, а габарити намотування збільшилася дуже сильно, то в кінцевий варіант приймача повернувши першу котушку. А вісь при настройці приймача на средневолновый діапазон котушку можна мотати більш товстим дротом і, звичайно, з меншою кількістю витків і з меншою ємністю С1 в контурі.

Вхідні антенні роз'ясненнями об'єми - гвинтові приладові - ВР-1, ВР-3 або ВР-11 по каталогу «Бурій ведмідь». Прямо до роз'ясненнями ємів припаяний резистор R1 опором від 0,5 МОм до 2 МОм, усуває накопичення на полотні антени потенціалу відносно землі під час випадання атмосферних опадів.

Вихідна гніздо - будь триконтактне (стерео), що підходять під штекер застосовуваних навушників, наприклад 3,5 мм AUB-11 або AUB-13 по каталогу «Бурій ведмідь». Земляний провід приймача подпаивается не до корпусу гнізда, а до другої сигнальної ніжці - так при використанні стереонавушників вдвічі підвищується їх опір.

Навушники застосовую марки Dialog M800-HV з опором головок по 32 Ом. Чутливість у них велика, тому подається амплітудного низькочастотного напруги в 10-20 мВ достатня для комфортного прослуховування. Ранками і вечорами іноді доводитися користуватися штатним регулятором гучності.

Як це не смішно, але набагато складніше приймача вийшов блок живлення для діода. Трансформатора з вихідним напругою 6,3 В під рукою не було, довелося використовувати інший, з великою напругою. Знову ж таки, отримав ще один трансформатор від «Денді». Стабілізацію вирішив робити по струму, а не по напрузі - деталей, приблизно, така ж кількість, як і при використанні лінійних стабілізаторів типу LM7806, але зате виходить плавний розігрів нитки розжарення під час включення приймача (рис.2).

Рис.2

Ламповий детекторний приймач

Діоди VD1-VD4 можна використовувати і простіше, починаючи з вітчизняних КЦ405, КД226 - на струм від 1 А. Конденсатори С1-С4 служать для зменшення викидів імпульсів, що виникають під час закривання діодів мосту. Тут краще поставити слюдяні КСВ або СГМ, але можна і керамічні КМ або, хоча б, дискові китайські. С5 і С6 - електролітичні будь-якої марки, розраховані на експлуатацію при напругу від 16 і вище. Служать для згладжування випрямленої напруги, тому С5 краще вибрати з ємністю понад 1000 мкФ, а ємність С6, можна сказати, не критична - він тут, скоріше, для перестраховки, як і С7.

На елементи HL1, R1, R2, VT1 і VT2 зібраний джерело струму для розжарення лампи. Сила цього струму залежить від падінь напруг на світлодіоді HL1, на переходи база-емітер обох транзисторів і опору резистора R1. Відповідно, виставляється підбором опору R1 до потрібного для лампі 6Х2П значення 300 mA з точністю плюс-мінус 25 mA [1]. Транзистор VT1 встановлений на радіатор від старих комп'ютерній комп'ютерних процесорів з площею поверхні приблизно 150-200 кв. див. Конденсатори С5 і С6 закріплені на цьому ж радіаторі бляшаними скобами і до ніжок цих конденсаторів і ніжкам транзистора VT1 кріпляться всі інші деталі блоку живлення. Світлодіод HL1 замінюємо на будь-вітчизняний або імпортний, транзистори VT1 і VT2 - на будь-які інші pnp транзистори, які підходять за параметрами. Можна поставити один КТ973 або йому подібний імпортний.

Налаштування джерела струму полягає в припаивании резистора (r нагр) опором 10-20 Ом паралельно конденсаторів С6 і С7 (імітація ланцюга розжарення лампи), перевірці випрямленої напруги на конденсаторі С5 (повинно бути від 10 до 15), та підборі номіналу резистора R1 (приблизно від 1 до 3 Ом) до відповідності протікає через нього струму значенням 300 mA. Контролювати струм можна як з падіння напруги на R1, так і вихідного напруги 6,3 В, падаючого на резисторі r нагр. Цей резистор краще взяти марки ПЕВ потужністю від 5 Вт, т. к. в залежності від його номіналу, на етапі експериментів на ньому може виділятися більше 4 Вт. Після установки цей резистор потрібно прибрати і, вставивши лампу в панельку, перевірити струм, що протікає через неї.

Розглядаючи схему приймальної частини (рис.1), зрозуміло, що якщо для узгодження високого вихідного опору діода з низьким опором навушників використовується понижуючий трансформатор з коефіцієнтом трансформації 25, то на його первинному ринку повинно бути напуга амплітудою близько 0,25-0,5 Ст. Шкода втрачати такий потенціал! Після деякого роздуму вирішив ускладнювати схему приймача. Вхідну частину залишив майже без змін, а замість понижуючого трансформатора поставивши підсилювальний каскад SRPP на лампі 6Н3П. Ґрунтувався на тому, що раз для напруги діода все одно потрібен трансформатор, то чому б його не використовувати який-небудь ТАН або ТЗ з накальными і анодними обмотками? Ну, і чому б тоді не зробити підсилювальний каскад на ще одній лампі? Після деяких пошуків знайшов силовий трансформатор від якоїсь старої побутової лампової техніки з вихідним напуга на анодної обмотці близько 200 В і з накальной 6,3 Ст. У результаті схема приймальної частини вийшла така (рис.3):

Рис.3

Ламповий детекторний приймач

Після детектора VL1С3 стоїть фільтр низької частоти R2C4, який укупі з конденсатором C3 і фільтром високих частот, утвореним елементами C5R3, формують смугу пропускання за рівнем -3 dB в межах 20 Гц...5 кГц (на частоті 9 кГц спад -6 dB). Приблизна амплітудно-частотна характеристика фільтрів, сэмулированная програмою RFSimm99rus, наведена на рис.4. Якщо С4 поставити ємністю 2700 пФ, то на 9 кГц буде спад-3dB. Всі постійні резистори на рис.3 застосував марки ВС і ВСа 0,25 і 0,5 Вт, конденсатори С2, С3, С4, С6 - КСВ (СГМ). С4 складено з двох включених паралельно (2700 пФ і 1000 пФ). С1 - повітряний, двосекційний 2х12/495 пФ. Конденсатор С5 - К40У-9, С7 - МБГО на робочу напругу 300 Ст. Вихідний змінний резистор спочатку був ППБ-1В 10 кОм, але в кінцевому варіанті з-за відсутності підходящої ручки регулювання був поставлений СП-1 з характеристикою «До». На слух різницю не помітив. Котушка L1 - така ж, як і у варіанті приймача з трансформаторним виходом. Низький номінал резистора R1 - це не помилка, спочатку його опір було більше 100 кОм, альо в звучанні станцій іноді виникали чутні спотворення. З чим це пов'язаність язано, сказати не можу, можливо, зі змінами рівня постійної напруги при детектуванні і дуже низькою частотою відтворення підсилювального каскаду, але дієвим способом їх зменшення виявилося зниження опору R1 до 5-10 кому. Дуже може бути, що це неправильний крок і шукати причину спотворень треба було в іншому місці. Наприклад, зменшувати коефіцієнт підсилення каскаду.

Рис.4

Ламповий детекторний приймач

Каскад SRPP в даній схемотехніці має посилення близько 26 дБ (20 разів). Номінали резисторів R4 і R5 підібрані для роботи лампи з максимальним пригніченням третьої гармоніки. Струм спокою вийшов 5 mA. Конденсатор у колі катода нижнього тріода не ставив - посилення каскаду і так надмірно. На рис.5 показань рівень гармонік при двох вольтах ефективного синусоїдальної віхідної напруги (два вольта ефективного - це 5,6 вольт подвійний амплітуди, тобто «від піку до піку»).

Рис.5

Ламповий детекторний приймач

Блок живлення як був зібраний на етапі експериментів, так, майже без змін схемотехніки, і перейшов в кінцеву конструкцію (рис.6). Хотілося, звичайно, напівпровідниковий діод VD1 замінити на лампу 6Х2П, але так і не зробив, залишивши ступінчасте (послідовне) включення приймача тумблерами S1 і S2. Просте однополупериодное випрямлення анодної напруги обумовлено простотою збірки і малим струмом навантаження. Спочатку, з-за цього малого струму, був незручний процес вимикання - щоб вимкнути S1 доводилося чекати, поки конденсатори анодної напруги розрядяться. Але потім пристосувався і як тумблер включення/вимкнення приймача ставши використовувати тільки S2 (S1 залишається включень постійно), а щоб приймач не «бубонів» ще протягом кількох хвилин, відводити ручку гучності (R6 на рис.3) в мінімальне положення.

Рис.6

Ламповий детекторний приймач

Тумблери - ТП1-2, розраховані на напругу 220 В і струм 2 А. Запобіжник - у тримачі ДПБ. Трансформатор можна використовувати промисловий із серії ТАН, наприклад, ТАН-21 або ТАН-26. Випрямний діод VD1 - КД226Д.Конденсатор С1 складено з двох послідовно з'єднаних КСВ-2 10 нФ, 500 У. С8 - один такий конденсатор. С3, С4 та С6 - електролітичні на напругу 400-450 Ст. С7 - марки МБГО, на 300 Ст. Резистори R1 і R2 створюють в обмотці 6,3 В штучну середню точку, на яку подається постійна напуга з дільника R5R6 (близько 65В) і цим зменшується рівень тла, створюваного харчуванням напруження ламп змінним напругою. Конденсатор С5 - частина НЧ фільтру, утвореного спільно з резистором R6, і його ємність може варіюватися від 0,33 до 10,0 мкФ. Сюди підійде будь-плівковий (метало-плівковий) або паперовий (метало-паперовий) конденсатор, наприклад, К73-17 (1,0 мкФ, 100 В), або МБГ* (1,0 мкФ, 160). Такої ж марки можна взяти і конденсатор C2, альо на напругу 400 Ст. У початковій схемі БЖ елементів С5R5R6 не було, праві за схемою ніжки R1 і R2 були припаяні до загального проводу і фону частотою 100 Гц на слух не помічалося. Альо при перегляді АЧХ приймача програмою SpectraPLUS стало видно, що фон є і при подачі на R1 і R2 позитивного напруги він знижується більш ніж на 10 dB стаючи порівнянним з рівнем шуму тракту.

Випрямляч блоку живлення нескладно виконати і за мостовою схемою. Тоді діоди можна взяти на менші зворотне напуга і номінальний струм. Фільтруючі конденсатори теж можна застосувати меншої ємності, так і одне М-ланка скоротити - прибрати R4 і С6.

Якщо при прийомі присутній великий рівень перешкод, можна спробувати «відв'зв'язати по ВЧ» приймач від мережі 220 В. Наприклад, зібрати фільтр як на рис.7. Тут протизавадний дросель L - це чи готовий з побутової або оргтехніки, або саморобний - наприклад, 30-60 витків подвійним ізольованим проводом на феритовому кільці 2000НМ К37х24х8. Провід повинен бути в хорошій ізоляції, щоб мережеве напуга не пробило його з витка на виток. Конденсатори ємністю 100 нФ плівкові, помехоподавляющие, повинні бути розраховані на напругу 275 В, конденсатори по 1 нФ - керамічні високовольтні, на 1 кВ.

Рис.7

Ламповий детекторний приймач

Остаточно приймач був зібраний в одному корпусі з блоком живлення. Весь 2013 рік радував своїм звуком, альо одного разу, на початку 2014, ефір замовк. Я, насамперед, поліз з осцилографом у нутрощі, але там було все нормально - просто несе на вході була відсутня. Виявилося, що радіостанція «Радіо Росії» припинила мовлення на довгих хвилях... Однак...

Довелося перебудовувати на середні хвилі. Котушка вхідного контуру була намотана проводом ПЕЛШО-0,2 на каркасі 17мм (пластиковий медичний шприц). При 95 витках нещільної намотуванні індуктивність вийшла близько 50 мкГн. При нескладному зміні вхідного ланцюга (рис.8) прийом можливий в діапазоні 0,53-1,6 МГц. Але у нас, в Сибіру, на цих частотах місцевих мовних станцій немає, тому залишається слухати вранці і вечорами «Міжнародне Радіо Китаю» російською мовою. Прийом дальніх станцій, звичайно, нерівний, рівні сигналів сильно змінюються, тому для більш-менш якісного прослуховування потрібно ставити ланцюг автоматичного регулювання посилення.

Рис.8

Ламповий детекторний приймач

Ланцюг АРП була зібрана на польовому транзисторі VT1, що використовується в якості регульованого опору. Принцип дії простий - посилення каскадом SRPP сигнал через R10 подається на детектор з подвоєнням випрямленої напруги C10VD2VD1C9. І чим більше на затворі транзистора негативний потенціал, тим менший опір має перехід «стік-витік» транзистора. Враховуючи, що резистори R7, R8 і опір переходу «стік-витік» через утворюють конденсатор С8 дільник спільно з резистором R2, то виходить, що чим більше рівень НЧ сигналу на виході каскаду, тім сильніше його намагається послабити транзистор на вході. Рівень цього ослаблення виставляється движок резистора R8 по комфортності звучання програм. Годину «відпускання» АРУ залежить від ємності конденсатора С9 і опору резистора R9. Малий годину «відпускання» створює уявну надлишкову шумливость ефіру, надто велика - створює довгі і глибокі перепади гучності звучання станції.

Майже всі деталі ланцюга АРП були зібрані навісним монтажем на платі з фольгованого текстоліту. Тільки конденсатор С8 був закріплений біля лампи 6Н3П. Його марка - МБГО-2, ємність бажана більше 2 мкФ. С9 - електролітичний, але можна застосувати і плівковий, як і С10 (до речі, його номінал можна поставити і менше - аж до 0,1 мкФ). Діоди VD1 і VD2 легко замінювані на КД521, КД522 або подібні. Або ж, якщо раптом виявиться, що посилення каскаду недостатньо і АРУ працює погано, то можна спробувати поставити сюди германієві діоди Д311, Д312. Так, для додаткового посилення каскаду можна паралельно резистору R5 поставити електролітичний конденсатор ємністю від 100 мкФ і більше.

Плата АРУ благополучно простояла у схемі тиждень-два, а потім була безжально видалена з думкою «...Ну і нехай рівень станцій плаває... Так і має бути... Це ж ефір, а не mp3-запис...» :-)

Перед виготовленням корпусу приймача, його зовнішній вигляд спочатку був намальований у програмі Splan (рис.9) для того, щоб уявити, що і де має стояти і як все це буде виглядати в остаточному варіанті. Потім корпус був склеєний з обрізків 6-ти міліметрових стінових панелей МДФ, оброблений автомобільної грунтовкою, пофарбований і покрить лаком.

Рис.9

Ламповий детекторний приймач

Верхня панель - декоративна знімна, а всі основні деталі (роз'ясненнями об'єми, трансформатор, конденсатор, панельки) кріпляться до тієї частини корпусу, що під нею. На рис.9 це та пластина, що в нижньому правому куті, з розмірами 194х294 мм і з розмітками під відчини. Всі бічні стінки (76х176 і 76х288) приклеєні до неї епоксидним клеєм ЕДП. Днище склеєно з двох панелей (виходячи з естетичного відповідності з верхньою кришкою) і прикручується до довгих боковин чотирма дрібними саморізами. Довгі боковини для цього посилені по товщині вузькими смугами (рис.10). До днища по кутах приклеєні ніжки, вирізані з того ж матеріалу.

Рис.10

Ламповий детекторний приймач

На задній стінці закріплена колодка з запобіжником, на передній по центру стоїть резистор регулювання гучності, а зліва - ручка налаштування конденсатора (рис.11). Поки ніяких написів не завдавав та оформлення не робив.

Рис.11

Ламповий детекторний приймач

Наприкінці хочеться висловити подяку людям, які допомагали з пошуком ламп та інших комплектуючих - Віктору UA9OGD і Олександрові RW9OT.

У вкладеннях - два записи «Радіо Росії» на частоті 171 кГц для приблизного уявлення про якості прийому. Одна зроблена 31 грудня 2013 в 09:15 - люди вже прокинулися і в запису чути деякі свисти і перешкоди. А інша - від 1 січня 2014 10:23, коли всі ще сплять після новорічного свята і перешкод майже немає.

Зараз розумію, що не все ще експерименти зі схемотехнікою провів (у бік поліпшення звуку), але тепер вже пізно і залишається тішити себе планами на майбутнє.

На питання відповім поштою sibmon@yandex.ru, альо оперативності не гарантую.

Література:
Кацнельсон Б. В., Ларіонов А. С. Вітчизняні приймально-підсилювальні лампи і їх зарубіжні аналоги (довідник). - Москва, «Енергія», 1974.

Андрій Гольцов, р. Іскитим, 2012-2014

Список радіоелементів

Позначення Тип Номінал Кількість R1 C1 C2 L1 VL1 Tr1 S1 F1 Tr1 VD1-VD4 C1-C4 C5 C6 C7 R1 R2 HL1 VT1 VT2 L1 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 R1 R2 R3 R4 R5 R6 VL1 VL2 S1,S2 VD1 R1, R2 R3, R4 R5 R6 C1 C2, C5 C3, C6 C4 C7 C8 Tr1 C1 R7 R8 R9 R10 C8 C9 C10 VT1 VD1, VD2
Малюнок №1
РезисторМЛТ 0,5 1МОм1
КонденсаторКСВ 1000 пФ1 Номінал підбирати за місцем
КонденсаторКСВ 470 пФ1
Котушка індуктивності800 мкГ1
ЛампаПодвійний діод 6Х2П1
Трансформатор1 Коеф.трансф.=25
Малюнок №2
ТумблерТП1-21
Запобіжник100 мА1 У тримачі ДПБ
Трансформатор1 220В/9В
Випрямний діодFR3074
КонденсаторКСВ 10 нФ4
Конденсатор електролітичний2200,0 мкФ, 16В1
Конденсатор електролітичний1000,0 мкФ, 16В1
Конденсатор100 нФ1
РезисторМЛТ-2 1...3 Ом1 Номінал підбирати за місцем
РезисторМЛТ-0,25 1 кОм1
СвітлодіодАЛ307Б1
ТранзисторКТ8161
Біполярний транзисторКТ361А1
Малюнок №3
Котушка індуктивності800 мкГн1
КонденсаторКПВ 2/12...495 пФ1
КонденсаторКСВ 1500 пФ1 Номінал підбирати за місцем
КонденсаторКСВ 1000 пФ1
КонденсаторКСВ 3700 пФ1 два паралельно 1000 пФ + 2700 пФ
КонденсаторК40У-9 0,1 мкФ1
КонденсаторКСВ 10 нФ, 500В1
КонденсаторМБГО 20 мкФ, 300В1
РезисторВС-0,25 8,2 кОм1
РезисторВС-0,25 3,9 кОм1
РезисторВСа-0,5 75 кОм1
РезисторВС-0,5 330 Ом1
РезисторВС-0,5 510 Ом1
Резистор зміннийСП-1 10 кОм1
ЛампаПодвійний діод 6Х2П1
ЛампаПодвійний тріод 6Н3П1
Малюнок №6
ТумблерТП1-22
ДіодКД226Д1
РезисторМЛТ-0,5 360 Ом2 100...360 Ом
РезисторМЛТ-0,5 1 кОм2
РезисторМЛТ-0,5 120 кОм1
РезисторМЛТ-0,5 470 кОм1
КонденсаторКСВ 5 нФ, 1 кВ1 Два послідовно по 10 нФ, 500В
КонденсаторК73-17 1 мкФ, 400В2
Конденсатор електролітичний4,7 мкФ, 400В2
Конденсатор електролітичний680,0 мкФ, 400В1
КонденсаторМБГО 30,0 мкФ, 300В1
КонденсаторКСВ 10 нФ, 500В1
ТрансформаторТАН-211
Додаткові деталі по малюнку №8
КонденсаторКСВ 68 пФ1
РезисторВСа-0,25 33 кОм1 Номінал підбирати за місцем
Підлаштування резисторСП3-22 10 кОм1
РезисторМЛТ-0,125 1МОм1
РезисторМЛТ-0,125 2 кОм1
КонденсаторМБГО 4 мкФ1
Конденсатор електролітичний1,0 мкФ1 Можна плівковий неполярний
Конденсатор2,2 мкФ1
ТранзисторКП303Е1
ДіодКД503А2
Tags

Коментарі до новини