Радиоприемники прямого усиления на транзисторах

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.

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

схеме с ОК

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 подастся на резистор R7, служащий регулятором громкости, и далее с движка переменного резистора на вход УЗЧ. Питание , схемы хорошо отфильтровано цепью R8, С8, С9.

Рис. 5.4. Монтажная плата УВЧ (а) и приемы монтажа деталей на ней (б, в)

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 коэффициентом передачи Ьггэ не менее 50. Желательно, чтобы коэффициенты передачи транзисторов VT1, VT2 отличались не более чем на 20%, a VT3 и VT4 были как можно более близкими.

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

Рис. 5.6. Монтажная плата

Катушки высокочастотного трансформатора L3 и L4 намотаны проводом ПЭВ-1 0,08…0,1 мм на ферритовом кольце типоразмера К7 х 4 х 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 Rl, 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

резистора коэффициент передачи максимален, а в верхнем — минимален. Резистор R4 является регулятором громкости. После фильтрации цепочкой R6, С7 низкочастотный сигнал поступает на вход усилителя звуковой частоты. Питание высокочастотного каскада и детектора поступает через развязывающий фильтр R7, 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 полевого транзистора VT1 будет напряжение +4,3 В. Рекомендуемый режим работы транзистора установите подбором резистора R2.

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.

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.

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 колебательный контур, настраиваемый на сигналы радиовещательных станций. Чтобы сравнительно низкоомный вход усилителей (входное сопротивление составляет единицы килоом) 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 низшей 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 Rl, 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 х 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

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 Rl, R2 и R4, R5 в их базовых цепях и резисторов R3, R5 в цепях эмиттеров. Режим работы первого каскада устанавливается (при

Рис. 5.12. Монтажная плата

Рис. 5.13. Двухкаскадный УВЧ ОК-ОЭ

Рис. 5.14. Печатная плата и размещение элементов УВЧ ОК-ОЭ

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, a VT2 — с общим эмиттером. Возможный вариант печатной платы с размещением элементов представлен на рис. 5.14.

Юному радиолюбителю для прочтения с паяльником / В. В. Мосягин