Приемник КВ диапазона на биполярных транзисторах с АРУ

В этом приемнике использован только что описанный чувствительный детектор, но есть и другие любопытные схемные решения. Катушка связи УРЧ на биполярном транзисторе порождает немало проблем. Затруднен подбор количества витков при настройке на нужный диапазон, потому что их число на двух катушках надо изменять пропорционально. Паразитный контур, образованный катушкой связи и входной емкостью транзистора, может служить источником шума и помех, поскольку он настроен на частоты КВ диапазона и из-за низкой добротности широкополосен.

Избавиться от катушки связи позволяет последовательная схема включения УРЧ в контур (рис. 1). Входное сопротивление каскада УРЧ с общей базой на транзисторе VT1 очень невелико, менее 100 Ом, и такое сопротивление вполне можно включить в контур последовательно, особенно если характеристическое сопротивление контура высокое (емкость мала, а индуктивность велика).

Рис.1. Принципиальная схема приемника с АРУ.

Ориентировочно входное сопротивление каскада с ОБ можно найти по формуле Rbx (Ом) = 25/ік (мА). Напомним, что у каскада с ОЭ входное сопротивление в h31э раз больше (h31э — коэффициент передачи тока).

Проведем ориентировочный расчет для диапазона СВ. При изменении емкости контура примерно от 20 до 200 пФ (с учетом емкости катушки и монтажа) требуемая индуктивность составит 0,5 мГн. Характеристическое сопротивление изменяется от 1,6 кОм на частоте 500 кГц до 5 кОм на частоте 1600 кГц. При входном сопротивлении УРЧ 50 Ом и при катушке с малыми потерями добротность Q будет изменяться от 32 до 100, увеличиваясь с повышением частоты и обеспечивая полосу пропускания контура порядка 16 кГц, постоянную во всем диапазоне. Такая полоса вполне подходит для приема местных мощных радиостанций. В диапазоне ДВ ситуация еще благоприятнее, добротность выше и сопротивление резистора R1 можно увеличить, например до 470 Ом.

Недостатком такого способа согласования является малый уровень сигнала, снимаемого с магнитной антенны, поскольку здесь амплитуда сигнала не возрастает в Q раз, как в параллельном контуре, и равна просто Е • hд, составляя при напряженности поля 10 мВ/м примерно 100 мкВ. Малый уровень сигнала приходится компенсировать усилением УРЧ, благо оно в схеме с ОБ довольно высокое.

Второй транзистор в УРЧ (рис. 1) включен по схеме эмиттерного повторителя, согласуя высокое выходное сопротивление каскада с ОБ с низким входным сопротивлением детектора. Последний выполнен по уже описанной схеме. Смещение на базу первого транзистора УРЧ подается с выхода детектора через цепочку VD3R4. При поступлении сигнала напряжение на выходе детектора снижается, уменьшая и ток транзисторов VT1, а вслед за ним и VT2. Так осуществляется автоматическая регулировка усиления (АРУ). Поскольку она достаточно эффективна, регулятора громкости в приемнике нет.

УЗЧ выполнен по схеме составного эмиттерного повторителя на транзисторах VT4, VT5. Он усиливает только ток, поскольку напряжение ЗЧ на выходе детектора вполне достаточно для работы низкоомных телефонов. Сигнал ЗЧ и необходимое смещение подаются с выхода детектора через резистор R7. Конденсаторы С4 и С5 сглаживают радиочастотные пульсации сигнала ЗЧ. АРУ «вперед» действует и в этих каскадах, несколько снижая ток и усиление по току при возрастании Р4 сигнала. Нагрузкой УЗЧ служат любые телефоны с сопротивлением постоянному току 50-200 Ом, например ТМ-2 или ТМ-6.

В приемнике можно использовать любые маломощные высокочастотные кремниевые транзисторы соответствующего типа проводимости и любые маломощные кремниевые диоды. Антенна СВ диапазона содержит 80 витков ЛЭШО 7×0,07 на ферритовом стержне 600НН длиной 160 и диаметром 8 мм. Для ДВ диапазона нужно намотать 250 витков ПЭЛ 0,1-0,15. Намотка ведется в один слой. Можно также намотать две обмотки и сделать переключатель диапазонов. Монтаж выполняется любым способом, но желательно не размещать детали детектора вплотную к магнитной антенне.

Налаживание приемника сводится к подбору резистора R4 такого номинала, чтобы напряжение на эмиттере транзистора VT2 составило 1,5 В. Полезно проконтролировать потребляемый ток, он не должен превосходить 3 мА. Если ток транзисторов УЗЧ слишком велик (а это случается при малом сопротивлении телефонов и большом коэффициенте передачи тока транзисторов), последовательно с телефонами надо включить цепочку из резистора 100-300 Ом, зашунтированного конденсатором 50 мкФ: это стабилизирует режим. Работоспособность приемника сохраняется при изменении напряжения питания примерно от 1,7 до 6 В.

Источник: Поляков В. Т. — Техника радиоприема, простые приемники АМ сигналов.

Восемь простых схем на транзисторах для начинающих радиолюбителей

Приведены несколько схем простых устройств и узлов, которые могут быть изготовлены начинающими радиолюбителями.

Однокаскадный усилитель ЗЧ

Это простейшая конструкция, которая позволяет продемонстрировать усилительные способности транзистора Правда, коэффициент усиления по напряжению невелик — он не превышает 6, поэтому сфера применения такого устройства ограничена.

Тем не менее его можно подключить, скажем, к детекторному радиоприемнику (он должен быть нагружен на резистор 10 кОм) и с помощью головного телефона BF1 прослушивать передачи местной радиостанции.

Усиливаемый сигнал поступает на входные гнезда X1, Х2, а напряжение питания (как и во всех остальных конструкциях этого автора, оно составляет 6 В — четыре гальванических элемента напряжением по 1,5 В, соединенных последовательно) подается на гнезда ХЗ, Х4.

Делитель R1R2 задает напряжение смещения на базе транзистора, а резистор R3 обеспечивает обратную связь по току, что способствует температурной стабилизации работы усили теля.

Рис. 1. Схема однокаскадного усилителя ЗЧ на транзисторе.

Как происходит стабилизация? Предположим, что под воздействием температуры увеличился ток коллекто ра транзистора Соответственно увеличится падение напряжения на резисто ре R3. В итоге уменьшится ток эмитте ра, а значит, и ток коллектора — он достигнет первоначального значения.

Нагрузка усилительного каскада — головной телефон сопротивлением 60.. 100 Ом. Проверить работу усилителя несложно, нужно коснуться входного гнезда Х1 например, пинцетом в телефоне должно прослушиваться слабое жужжание, как результат наводки пере менного тока. Ток коллектора транзис тора составляет около 3 мА.

Двухкаскадный УЗЧ на транзисторах разной структуры

Он выполнен с непосредственной связью между каскадами и глубокой отрицательной обратной связью по постоянному току, что делает его режим независящим от температуры окружающей среды. Основа температурной стабилизации — резистор R4, работаю щий аналогично резистору R3 в предыдущей конструкции

Усилитель более «чувствительный” по сравнению с однокаскадным — коэффициент усиления по напряжению достигает 20. На входные гнезда можно подавать переменное напряжение амплитудой не более 30 мВ, иначе возникнут искажения, прослушиваемые в головном телефоне.

Проверяют усилитель, прикоснувшись пинцетом (или просто пальцем) входного гнезда Х1 — в телефоне раздастся громкий звук. Усилитель потребляет ток около 8 мА.

Рис. 2. Схема двухкаскадного усилителя ЗЧ на транзисторах разной структуры.

Эту конструкцию можно использовать для усиления слабых сигналов например, от микрофона. И конечно он позволит значительно усилить сигнал 34, снимаемый с нагрузки детекторного приемника.

Двухкаскадный УЗЧ на транзисторах одинаковой структуры

Здесь также использована непосредственная связь между каскадами, но стабилизация режима работы несколько отличается от предыдущих конструкций.

Допустим, что ток коллектора транзистора VТ1 уменьшился Падение напряжения на этом транзисторе увеличится что приведет к увеличению напряжения на резисторе R3, включенном в цепи эмиттера транзис тора VТ2.

Благодаря связи транзисторов через резистор R2, увеличится ток базы входного транзистора, что приведет к увеличению его тока коллектора. В итоге первоначальное изменение тока коллектора этого транзистора будет скомпенсировано.

Рис. 3. Схема двухкаскадного усилителя ЗЧ на транзисторах одинаковой структуры.

Чувствительность усилителя весьма высока — коэффициент усиления достигает 100. Усиление в сильной степени зависит от емкости конденсатора С2 — если его отключить, усиление снизится. Входное напряжение должно быть не более 2 мВ.

Усилитель хорошо работает с детекторным приемником, с электретным микрофоном и другими источниками слабого сигнала. Ток, потребляемый усилителем — около 2 мА.

Двухтактный усилитель мощности ЗЧ на транзисторах

Он выполнен на транзисторах разной структуры и обладает усилением по напряжению около 10. Наибольшее входное напряжение может быть 0,1 В.

Усилитель двухкаскадный первый собран на транзисторе VТ1 второй — на VТ2 и VТЗ разной структуры. Первый ка скад усиливает сигнал 34 по напряжению причем обе полуволны одинаково. Второй — усиливает сигнал по току но каскад на транзисторе VТ2 “работает” при положительных полуволнах, а на транзисторе VТЗ — при отрицательных.

Рис. 4. Двухтактный усилитель мощности ЗЧ на транзисторах.

Режим по постоянному току выбран таким что напряжение в точке соединения эмиттеров транзисторов второго каскада равно примерно половине напряжения источника питания.

Это достигается включением резистора R2 обратной связи Ток коллектора входного транзистора, протекая через диод VD1, приводит к падению на нем напряжения. которое является напряжением смещения на базах выходных транзисторов (относительно их эмиттеров), — оно позволяет уменьшить искажения усиливаемого сигнала.

Нагрузка (несколько параллельно включенных головных телефонов либо динамическая головка) подключена к усилителю через оксидный конденсатор С2.

Если усилитель будет работать на динамическую головку (сопротивлением 8 -.10 Ом), емкость этого конденсатора должна бы ь минимум вдвое больше Обратите внимание на подключение нагрузки первого каскада — резистора R4 Его верхний по схеме вывод соединен не с плюсом питания, как это обычно делается, а с нижним выводом нагрузки.

Это так называемая цепь вольтодобавки, при которой в базовую цепь выходных транзисторов поступает небольшое на пряжение ЗЧ положительной обратной связи, выравнивающее условия работы транзисторов.

Двухуровневый индикатор напряжения

Такое устройство можно использовать. например, для индикации “истощения” батареи питания либо индикации уровня воспроизводимого сигнала в бытовом магнитофоне. Макет индикатора позволит продемонстрировать принцип его работы.

Рис. 5. Схема двухуровневого индикатора напряжения.

В нижнем по схеме положении движка переменного резистора R1 оба транзистора закрыты, светодиоды HL1, HL2 погашены. При перемещении движкарезистора вверх, напряжение на нем увеличивается. Когда оно достигнет напряжения открывания транзистора VТ1 вспыхнет светодиод HL1

Если продолжать перемещать движок. наступит момент, когда вслед за диодом VD1 откроется транзистор VТ2. Вспыхнет и светодиод HL2. Иными словами, малое напряжение на входе индикатора вызывает свечение только светодиода HL1 а большее обоих светодиодов.

Плавно уменьшая входное напряжение переменным резистором, заметим что вначале гаснет светодиод HL2, а затем — HL1. Яркость светодиодов зависит от ограничительных резисторов R3 и R6 при увеличении их сопротивлений яркость падает.

Чтобы подключить индикатор к реальному устройству, нужно отсоединить верхний по схеме вывод переменного резистора от плюсового провода источника питания и подать контролируемое напряжение на крайние выводы этого резистора. Перемещением его движка подбирают порог срабатывания индикатора.

При контроле только напряжения источника питания допустимо установить на месте HL2 светодиод зеленого свечения АЛ307Г.

Трехуровневый индикатор напряжения

Он выдает световые сигналы по принципу меньше нормы — норма — больше нормы. Для этого в индикаторе использованы два светодиода красно го свечения и один — зеленого.

Рис. 6. Трехуровневый индикатор напряжения.

При некотором напряжении на движке переменного резистора R1 (напряжение в норме) оба транзистора закрыты и (работает) только зеленый светодиод HL3. Перемещение движка резистора вверх по схеме приводит к увеличению напряжения (больше нормы) на нем открывается транзистор VТ1.

Светодиод HL3 гаснет, а HL1 зажигается. Если движок перемещать вниз и уменьшать таким образом напряжение на нем (‘меньше нормы”) транзистор VТ1 закроется, а VТ2 откроется. Будет наблюдаться такая картина: вначале погаснет светодиод HL1, затем зажжется и вскоре погаснет HL3 и в заключение вспыхнет HL2.

Из-за низкой чувствительности индикатора получается плавный переход от погасания одного светодиода к зажиганию другого еще не погас полностью например, HL1, а уже зажигается HL3.

Триггер Шмитта

Как известно это устройство ис пользуется обычно для преобразования медленно изменяющегося напряжения в сигнал прямоугольной формыКогда движок переменного резистора R1 находится в нижнем по схеме положении транзистор VТ1 закрыт.

Напряжение на его коллекторе высокое, в результате транзистор VТ2 оказывается открытым а значит, светодиод HL1 зажжен На резисторе R3 образуется падение напряжения.

Рис. 7. Простой триггер Шмитта на двух транзисторах.

Медленно перемещая движок переменного резистора вверх по схеме, удастся достичь момента когда произойдет скачкообразное открывание транзистора VТ1 и закрывание VТ2 Это случится при превышении напряжения на базе VТ1 падения напряжения на резисторе R3.

Светодиод погаснет. Если после этого перемещать движок вниз триггер возвратится в первоначальное положение — вспыхнет светодиод Это произойдет при напряжении на движке меньшем чем напряжение выключения светодиода.

Ждущий мультивибратор

Такое устройство обладает одним устойчивым состоянием и переходит в другое только при подаче входного сигнала При этом мультивибратор формирует импульс своей длительности независимо от длительности входного. Убедимся в этом проведя эксперимент с макетом предлагаемого устройства.

Рис. 8. Принципиальная схема ждущего мультивибратора.

В исходном состоянии транзистор VТ2 открыт, светодиод HL1 светится. Достаточно теперь кратковременно замкнуть гнезда Х1 и Х2 чтобы импульс тока через конденсатор С1 открыл транзистор VТ1. Напряжение на его коллекторе снизится и конденсатор С2 окажется подключенным к базе транзистора VТ2 в такой полярности, что тот закроется. Светодиод погаснет.

Конденсатор начнет разряжаться ток разрядки потечет через резистор R5, удерживая транзистор VТ2 в закрытом состоянии Как только конденсатор разрядится, транзистор VТ2 вновь откроется и мультивибратор перейдет снова в режим ожидания.

Длительность формируемого мультивибратором импульса (продолжительность нахождения в неустойчивом состоянии) не зависит от длительности запускающего, а определяется сопротивлением резистора R5 и емкостью конденсатора С2.

Если подключить параллельно С2 конденсатор такой же емкости, светодиод вдвое дольше будет оставаться в погашенном состоянии.

И. Бокомчев. Р-06-2000.

Ключевая схема АРУ | Техника и Программы

Рис. 7.12. Ключевая схема АРУ.

Ключевым схемам АРУ отдают предпочтение перед основ­ной схемой, описанной в разд. 7.9, по той причине, что они обес­печивают лучшие, рабочие характеристики. Ключевая схема АРУ характеризуется более высоким отношением сигнал/шум и более быстрой реакцией на изменение амплитуды сигнала. В ключевой схеме АРУ (рис. 7.12) используются два транзисто­ра, один из которых служит в качестве ключа, а другой — как усилитель. При применении n — р — n-транзистора оба импуль­са, подаваемых на транзистор Т₁, должны иметь положитель­ную полярность. Это обусловлено тем, что движок переменного резистора (потенциометра) Ri устанавливается таким образом, что при отсутствии входных сигналов транзистор Т₁заперт. По­скольку к коллектору транзистора не подводится постоянного напряжения для создания отрицательного обратного смещения его коллекторного перехода, необходимого для нормальной ра­боты открытого транзистора, импульс, подаваемый на коллек­тор, должен иметь положительную полярность. Аналогично это­му, если при наличии напряжения прямого смещения, снимае­мого с резистора R₁, транзистор все же остается закрытым, то для его отпирания на базу транзистора следует подать сигнал положительной полярности. Следовательно, для отпирания транзистора Т₁оба положительных импульса, подаваемых на транзистор, должны поступать одновременно.

Движок потенциометра R₁ устанавливается таким образом, чтобы только при воздействии синхроимпульсов, поступающих на базу транзистора Т₁, создавалось прямое смещение, доста­точное для открывания транзистора при условии, что потенци­ал коллектора положительный. Поэтому при подаче положи­тельных импульсов на коллектор транзистор TI периодически открывается с частотой гасящих импульсов (15750 Гц для чер­но-белых приемников и 15734 Гц для цветных). Эмиттерный ток транзистора Т₁поступает на цепь R₃,C₁, а также ответвляет­ся к базе транзистора Т₂, протекая через резисторы R₄ и R₅ и замыкаясь через резистор R₆ и источник +E. Ток, протекаю­щий через R_б, повышает потенциал базы транзистора Т₂и от­крывает его. Таким образом, периодическое открывание Т₁при­водит к появлению импульсов на эмиттерном выходе транзисто–ра, поступающих на цепь R₃C₁, и на входе транзистора 7Y Эти импульсы усиливаются и подаются на входы УВЧ и УПЧ (вме­сто двух выходных линий с коллектора и эмиттера при наличии соответствующих развязывающих резисторов можно использо­вать один вывод).

Так как транзистор АРУ Т₁может проводить только при наличии синхроимпульсов, совпадающих во времени с импуль­сами строчной развертки, подаваемыми на коллектор транзи­стора Ti, то в промежутках между синхроимпульсами он не про­водит. Поэтому любые шумовые сигналы, прикладываемые к схеме в промежутках времени между соседними синхроимпуль­сами, не оказывают воздействия на систему АРУ. Фильтр на выходе транзистора Т₁должен быть рассчитан на частоту го­ризонтальной развертки; поэтому он может иметь малую посто­янную времени, обеспечивающую малую чувствительность АРУ к быстрым изменениям уровня сигнала несущей. Ключевая схема АРУ особенно хорошо подходит для сведения к минимуму флуктуации контрастности изображения, причиной которых яв­ляются пролетающие самолеты. Самолеты вызывают многократ­ные отражения сигналов, что приводит к дрожанию изображе­ния на экране телевизора.

При увеличении уровня входного видеосигнала на базу Т₁ поступает сигнал большей амплитуды, что вызывает увеличение прямого смещения и проводимости. Вследствие этого для целей регулирования усиления формируется большой выходной сиг­нал. Более слабый сигнал обеспечивает соответственно мень­шее прямое смещение с последующим уменьшением выходного напряжения АРУ.

Схемы компрессоров и лимитеров аудиосигнала на полевых транзисторах

Звуковые  FET  компрессоры — лимитеры  для  трансиверов,  музыкальных
инструментов, певцов-вокалистов и прочих, нуждающихся в компрессии.

Давайте пока отложим в сторону схему с предыдущей страницы и порассуждаем на тему: а в какое, собственно, место компрессора нам следует затолкать управляющий элемент — полевой транзистор.

Популярное среди некоторых схемотехников расположение данного элемента в составе делителя на входе схемы с последующим усилением сигнала посредством ОУ (либо схемой на дискретных элементах) имеет существенный недостаток. Заключается он в том, что при высокой степени компрессии, коэффициент усиления ОУ Ku должен быть так же высок. Результат — постоянно присутствующий на выходе устройства шум, равный приведённому ко входу уровню шума ОУ, умноженному на Ku усилителя. Причём амплитуда этого шума будет постоянна и независима ни от уровня входного сигнала, ни от степени компрессии.

Другое дело, если управляющий элемент включить цепь обратной связи усилителя и регулировать им коэффициент усиления компрессора. При таком раскладе — максимальный уровень шумов на выходе будет присутствовать при нулевом, либо низком уровне входного сигнала, т.е. до момента превышения им порога срабатывания компрессора. При желании отсечь этот шум, достаточно произвести дополнительную обработку сигнала посредством простого порогового шумоподавителя.
По мере роста амплитуды сигнала и превышения им порога срабатывания, шумы на выходе устройства начинают ослабляться пропорционально амплитуде входного напряжения. Плодотворный итог — менее зашумлённый (по сравнению с предыдущей версией) полезный сигнал.

Ну и хватит на этом — пора переходить к схемам. Начнём с самой простой.

Рис.1

Компрессор, изображённый на Рис.1, отлично справится как с функцией АРУ в приёмниках прямого преобразования, так и будет неплох в качестве микрофонного, либо гитарного компрессора.

Устройство реализовано на ОУ TL071 с нормированным коэффициентом шума и выполняет сжатие динамического диапазона звукового сигнала за счёт каскада на полевом транзисторе Т1.
Напряжение звуковой частоты с выхода ОУ детектируется при помощи эмиттерного детектора (аналог катодного), выполненного на транзисторе Т2, преобразуя его в положительное постоянное напряжение, формирующееся на накопительном конденсаторе С8.
Эмиттерный детектор позволяет заряжать эту ёмкость гораздо большими токами (а потому и значительно быстрее) по сравнению с диодными и интегральными (К157ДА1) узлами, предоставляя пользователю приятную возможность получать более быстрые значения атаки скомпрессированного сигнала.

Итак, время заряда накопительного конденсатора, оно же — время атаки (Attack), регулируется переменным резистором R14 в диапазоне 1-50 мсек, а время разряда, оно же — время спада (Release) резистором R12 в диапазоне 0,3-3 сек.

Напряжение, сформированное на детекторе, воздействует на затвор полевого транзистора р-типа Т1.
При нулевом напряжении на затворе транзистора сопротивление сток-исток Rcи минимально (200-250 Ом), а усиление максимально: Ku=1+300k/(R2+Rcи).
При увеличении уровня выходного сигнала увеличивается постоянное напряжение на затворе и, соответственно, возрастает сопротивление перехода Rcи транзистора. Это приводит к изменению коэффициент обратной связи и, как результат, уменьшению коэффициента усиления ОУ. А итогом такой работы является стабилизация напряжения звуковой частоты по амплитуде на выходе ОУ.

Изменением сопротивления переменного резистора R2 регулируется начальный (допороговый) коэффициент усиления ОУ, а заодно и степень компрессии (Ratio) звукового сигнала. Чем меньше значение R2, тем выше интенсивность сжатия сигнала.

Резистор R8 устанавливает начальное напряжение на затворе полевика, а по совместительству — пороговый уровень срабатывания (Threshold) компрессора.

Цепочка обратной связи вокруг Т1, образованная элементами R5-С4-R11, улучшает линейность характеристик полевого транзистора и позволяет в 2-3 раза снизить коэффициент нелинейный искажений устройства при значительных уровнях входного сигнала.

Ну что ж, схема прочёсана, обсосана и обгрызена со всех сторон — не впустую! Время, потраченное на осознание простейшего продукта, позволит нам не сильно тужиться, врубаясь в схемы посложнее.

Рис.2

На первый взгляд, может показаться, что схема, приведённая на Рис.2 отличается от предыдущей только присутствием входного усилителя на полевом транзисторе Т1. Однако это не совсем так.
Ранее описанный компрессор (Рис.1) производит усиление слабых сигналов (чем ниже уровень, тем сильнее усиление) и пропускает на выход без усиления сигналы высоких уровней. И если для большинства приложений это не является существенным недостатком, то для бескомпромиссных владельцев рельсовых хамбакеров присутствие прямого (нескомпрессированного) сигнала в начальные моменты жёсткой атаки может вызвать справедливое раздражение.

Так вот, приведённая на Рис.2 схема компрессора данного недостатка лишена.
Устройство не только усиливает слабые, но ослабляет сигналы высоких уровней. Допороговое усиление данной схемы составляет Ku=R11/[2(R2+Rcи)], а ослабление мощных сигналов составляет значительную величину, зависящую только от точности подбора номиналов резисторов R8-R11.

Входной каскад на транзисторе Т1 обеспечивает предварительное усиление низкоуровневых сигналов, а для источников, не требующих усиления (таких как электрогитара и пр.), важным фактором будет являться высокое входное сопротивление компрессора.
Коэффициент усиления каскада регулируется переменным резистором R6 в пределах 0-26дБ (1-20 по напряжению).

Всё остальное работает по аналогии с предыдущей схемой.

И наконец, переходим к главной цели нашего сегодняшнего мероприятия — универсальному компрессору, позволяющему выполнять широкий спектр задач по сжатию динамического диапазона звукового сигнала.

Рис.3

Главным отличием схемы, приведённой на Рис.3, от предыдущей является возможность работы устройства не только в режиме классической компрессии, но и в режиме лимитера. Режим этот характеризуется очень низким временем атаки и умеренным временем спада и напоминает действие диодного ограничителя, только без изменения спектральных характеристик обрабатываемого сигнала.
А поскольку R-C цепочка, определяющая время спада, одновременно является и сглаживающим фильтром эмиттерного детектора, то уменьшение постоянной времени интегрирующей цепи приведёт к пропорциональному росту пульсаций на затворе управляющего элемента и, как результат, такому же пропорциональному увеличению уровня нелинейных искажений компрессора.

Выход из сложившейся ситуации лежит на поверхности — сделать детектор двухполупериодным.
Наиболее просто эту задача решается введением дополнительного инвертирующего каскада (ОР1.2) и ещё одного транзистора (Т4), отвечающего за детектирование отрицательной полуволны, которая после ОР1.2 становится положительной.
Переключатель S1 отвечает за выбор режима сжатия «Лимитер»/»Компрессор», посредством изменения в 11 раз величины накопительного конденсатора (С14 против С14+С12). В такое же количество раз изменяются времена атаки и восстановления компрессора.

Для расширения пределов регулировки степени сжатия в сторону уменьшения величины этого параметра, в схему введён дополнительный переменный резистор R27, ослабляющий регулирующие действия управляющего транзистора и позволяющий достигать уменьшение этого параметра вплоть до 1:1, т.е. полного отсутствия компрессии.

Работа всех остальных узлов была тщательно изложена в предыдущих повествованиях.

Технические характеристики итогового компрессора.

•  Входное сопротивление:     1Мом
•  Потребляемый ток:     не более 6мА
•  Порог срабатывания (Threshold):    0,1 — 2В
•  Глубина компрессии (Ratio):    1:1 — 1:20
•  Время атаки в режиме «Компрессор» (Attack):     1-50 мсек
•  Время атаки в режиме «Лимитер» (Attack):     0,1-5 мсек
•  Время спада в режиме «Компрессор» (Release):     0,3-3 сек
•  Время спада в режиме «Лимитер» (Release):     30-300 мсек
•  Коэффициент нелинейных искажений при Uвх=100мВ:     не более 0,1% (1кГц)

 

Автоматическая регулировка усиления — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Автоматическая регулировка усиления, АРУ (англ. Automatic Gain Control, AGC) — процесс, при котором выходной сигнал некоторого устройства, как правило электронного усилителя, автоматически поддерживается постоянным по некоторому параметру (например, амплитуде простого сигнала или мощности сложного сигнала), независимо от амплитуды (мощности) входного сигнала. В аппаратуре, использующейся для прослушивания радиовещательного эфира, АРУ также называют устарелым термином автоматическая регулировка громкости (АРГ), а в приёмниках проводной связи — автоматической регулировкой уровня. В импульсных приёмниках (радиолокационных и других) применяют АРУ, учитывающие особенности работы в импульсном режиме.

АРУ применяется для исключения перегрузки выходных каскадов приёмников при больших входных сигналах. Используется в бытовой аппаратуре, в приёмниках спутников связи и т. д. Также, существует ручная регулировка усиления (РРУ), выполняется на пассивных или активных (электронных) радиоэлементах или с помощью аттенюаторов.^[1]

В 1925 Гарольд Олден Уилер изобрел автоматическую регулировку громкости (АРГ) и получил патент. Карл Кюпфмюллер издал анализ систем АРУ в 1928.^[2] К началу 1930-х все бытовые радиоприемники включали автоматическую регулировку громкости.^[3]

Существует три типа АРУ: простая, усиленно-задержанная и просто задержанная. Или по типу сигнала схемы АРУ бывают двух типов:

• для импульсного сигнала;
• для непрерывного сигнала.

Также, если искажения сигнала не важны, применяют схему ограничителя.

Напряжение сигналов, поступающих на вход приёмника, как правило значительно меняется: из-за различия передаваемой мощности передатчиков и расстояний их от места приёма, замираний сигналов при распространении, резкого изменения расстояний и условий приёма между передатчиком и приёмником, установленными на движущихся объектах (самолётах, автомобилях и т. д.), и других причин. Это приводит к недопустимым колебаниям или искажениям сигналов в приёмнике. Система АРУ стремится минимизировать различия напряжения выходного и входного сигнала приёмника. Это осуществляется посредством цепей, которые передают выпрямленное детектором регулирующее напряжение на базы транзисторов, усилителей высокой, промежуточной частоты и преобразователя частоты, которые уменьшают их усиление с увеличением напряжения сигнала на входе и наоборот: происходит компенсация в приёмнике изменений напряжения входных сигналов. Основные параметры систем АРУ:

• Динамический диапазон (дБ) — это глубина изменения входного сигнала (разница между минимальным и максимальным сигналом), при котором ещё выходной сигнал находится в допустимых пределах;
• Время срабатывания АРУ (дБ/с) — отражает скорость реакции АРУ на скачок входного сигнала. Данный параметр равен бесконечности (нулевое время срабатывания) для ограничителя сигнала.

Важным свойством системы АРУ является наличие выхода, показывающего уровень входного сигнала (невозможно сделать для ограничителя).

Обратная[править | править код]

Эта схема получила такое название, из-за того, что управляющее напряжение (U_упр) подается со стороны выхода в направлении входа РУ. Пропорционально уровню входного сигнала обеспечивается управляющее напряжение, благодаря коэффициенту передачи КД детектора АРУ (ДЕТ): U_упр = КД ⋅ К_упр ⋅ U_вых. Фильтр АРУ (ФНЧ) отфильтровывает составляющие частот модуляции и пропускает медленно меняющиеся составляющие напряжения Uупр. Цепь АРУ называется простой, если она состоит только из детектора и фильтра. В цепь АРУ может включаться усилитель, устанавливаемый после детектора (УПТ).

Прямая[править | править код]

Входное напряжение U_вх детектируется, и за счёт этого формируется управляющее напряжение U_упр. Выходное напряжение получается путём умножения U_вх на коэффициент усиления K_o. Таким образом, при увеличении U_вх уменьшается K_o; при этом их произведение может оставаться постоянным, что позволяет реализовать идеальную характеристику АРУ, но практически добиться этого не удается. Прямая схема АРУ имеет некоторые существенные недостатки, один из которых состоит в необходимости включать перед детектором в цепи АРУ дополнительный высокочастотный (ВЧ) усилитель с большим коэффициентом усиления, прямая АРУ также нестабильна, то есть подвержена воздействию различных дестабилизирующих факторов. В связи с этим она нашла ограниченное применение.

Пассивная[править | править код]

Пассивные АРУ-устройства, не потребляющие электрическую энергию, то есть не имеющие в своём составе источников тока. Как правило, такие пассивные АРУ выполняются в виде аттенюаторов, каждый из резисторов которого представляет собой термосопротивление (термисторы). С повышением температуры сопротивление увеличивается, что вызывает уменьшение вносимого ослабления аттенюатором. И, наоборот, при понижении температуры окружающей среды ослабление аттенюатора увеличивается.

Автоматическая регулировка уровня записи[править | править код]

АРУЗ — автоматическая регулировка уровня записи в устройствах магнитной звукозаписи.

Способ АРУЗ заключается в том, что:

• в процессе звукозаписи измеряют уровень записываемого сигнала, на основе которого регулируется коэффициент усиления усилителя в тракте звукозаписи до достижения требуемой величины уровня записываемого сигнала,
• отличающийся тем, что в тракте звукозаписи постоянно определяют текущее значение коэффициента стохастичности записываемого сигнала и сравнивают полученное значение с пороговой величиной, которая задается заранее,
• а коэффициент усиления усилителя регулируется только при текущем значении коэффициента стохастичности, не превышающим пороговой величины,
• и поддерживают постоянный коэффициент усиления усилителя, равный коэффициенту усиления усилителя в момент превышения текущим значением коэффициента стохастичности заданной пороговой величины, в течение всего периода такого превышения.^[4]

• Сифоров В. И. Радиоприемные устройства. — 5. — М., 1954.
• Тартаковский Г. П. Динамика систем автоматической регулировки усиления. — М. — Л., 1957.

Как я провел лето или, что можно сделать из старых деталей.

Как я провел лето или, что можно сделать из старых деталей.

Когда коту делать нечего, он …

Как обычно, летом меня отправляют в ссылку, на дачу имеется в виду. Поспал я там три дня подряд с перерывами на еду и стало мне скучно. Захотелось мне просто попаять, но так, что бы при этом загрузить голову работой. К сожалению на даче со старых времен остались только старые радиодетали и я начал их ревизию. Транзисторы КТ315, КТ361, КТ316, КТ326 и им подобные. Правда обнаружились  несколько полевых транзисторов КП303 и КП306 и даже один КП327, что стоял в ТВ селекторе старого телевизора. Также было несколько неработающих приемников и пара телевизоров 3УСЦ из которых можно было выпаять кое что. В общем стандартный набор деталей 30-летней давности.

Дальше идет процесс сходный с решением «головоломки», т.е. имеем в наличии разрозненные кубики и из них нужно составить конкретную фигуру, поэтому тех, кто головоломки решать не любит, просьба дальше не читать, а приемник, если нужен, просто купить.

И так, решаем головоломку. Решил начать с КВ приемника. Какие частоты он должен принимать я сначала и не решил, поэтому стал придумывать универсальную плату, что бы к ней можно было припаять катушки на нужные частоты и при этом в самой схеме ничего не менять.

Даже с моим скудным набором деталей, вариантов получалось много, хотя был дефицит каркасов для изготовления катушек, поэтому их количество решил  минимизировать.

Исходя из всего этого, т.е. дефицит деталей и комплектующих, стал составлять схему. Первый вопрос, что в таких случаях возникает, это какой сделать смеситель. Первое, что в голову пришло, это сделать смеситель на двухзатворном полевом транзисторе.

 

 

Но оказалось, что без LC контура в цепи стока он имеет очень уж посредственные параметры, поэтому я вспомнил статью их ж. Радио и решил сделать смеситель по схеме из той статьи.

 

 

На первый взгляд тут много наворочено, но на самом деле здесь все просто. Вот сам смеситель.

 

 

Т.к. входное сопротивление у него по входам низкое, то там на входах стоят еще эмиттерные  повторители. Проверил его на частотах до 25 МГц и оказалось, что работает он довольно прилично, только вот обычный эмиттерный повторитель выше 1 МГц начинает уже плохо работать, поэтому на сигнальном входе решил поставить такой.

 

 

Ему на входе можно поставит любой колебательный контур на частоты до 30 МГц.

Теперь решим с гетеродином. Оказалось, что смеситель работает даже с таким гетеродином.

 

 

Но недостаток такого гетеродина в том, что при изменении частоты работы, т.е. при изменении катушки, приходится менять емкости конденсаторов С1 и С2, а я же хотел сделать универсальный гетеродин, что бы при переходе на другой диапазон можно было бы просто поменять катушку и все. Поэтому пошел на усложнение схемы. За основу взял генератор на двух транзисторах, в котором транзисторы работают в барьерном режиме. В нем только заменой катушки можно заставить его работать от сотен килогерц, до сотни мегагерц. Его недостаток в низкой нагрузочной способности, поэтому на его выходе поставил усилитель слабо связанный с генератором через конденсатор маленькой емкости С*.

 

 

Перестройку сделал варикапом. С* подобрал так, что бы напряжение ВЧ на выходе было порядка 0,5 вольта. Это оказалось оптимальное напряжение, при котором работает смеситель. Если будет больше или меньше, то уменьшается коэффициент преобразования.

Первые два транзистора можно поставит и структуры n-p-n. Нужно просто схему перевернуть.

Теперь нужно решить со схемой АРУ. Вариантов тоже много. Самая простая, это сделать каскад с общим эмиттером и менять на нем смещение, но данная схема нормально работает только если нагрузкой каскада является или ВЧ трансформатор или дроссель или колебательный контур. Я взял последний вариант, да и хотя бы один колебательный контур в УПЧ не помешает, т.к. керамические фильтры имеют хорошие характеристики только вблизи своей рабочей частоты, а вдали не очень. Одиночный же колебательный контур наоборот и комбинация керамического фильтра и колебательного контура улучшит характеристики приемника.

 

 

Теперь с входными и гетеродинными контурами. Вот имеем такую таблицу с частотами радиовещательных КВ диапазонов.

 

 

Я сделал только те, что обведены красным. Почему, будет понятно ниже. Если хотим какой то один диапазон, то просто на входе ставим контур настроенный на среднюю частоту диапазона, а в гетеродине ставим катушку, что бы он генерировал на частоте больше или меньше, чем промежуточная частота. У меня она 465 кгц. Это зависит от примененных керамических фильтров. Можно поставить например на 455 кгц. Если делать на один диапазон или на два соседних, то и гетеродин можно упростить, как писал выше и сделать его на паре транзисторов. Конденсаторы со звездочками зависят от выбранного диапазона, если их частоты сильно различаются, а если например взять два соседних диапазона, то можно конденсаторы не менять. Для частот 5 — 7 МГц они порядка 250 – 300 пф.

 

 

И еще один момент. На частотах ниже 7 МГц, на входе достаточно поставить одиночный колебательный контур. На частотах выше, один контур уже плохо подавляет зеркальный канал и желательно на входе поставить два связанных контура, что я и сделал.

Можно конечно сделать приемник с двойным преобразованием, что кстати я тоже делал. Если хватит терпения, то схему нарисую, но в принципе его работа практически мало отличался от того, что если на входе поставить два связанных контура.

Т.к. делал приемник просто для интереса, то не хотелось связываться с переключателями, хотя переключать можно релюшками, но я пошел по другому пути. Входную часть сделал такую.

 

 

КПЕ вытащил из сломанного китайского приемника. На шкале сделал риски по диапазонам.

Катушки намотал на сердечниках диаметром 8 мм, что стояли в УПЧ телевизора 3УСЦ. В них вворачиваются сердечники СЦР. Вытащил из телевизора 3УСЦ. Намотано по 22 витка провода диаметром 0,2 мм. Катушка связи с антенной намотана поверх и имеет 5 витков. Расстояние между осями катушек 10 мм. Перестройка этой входной цепи получилась в пределах 6 – 16 МГц. Вот поэтому я и взял только те диапазоны, что обвел в таблице красным цветом.

Гетеродинные катушки для каждого диапазона лучше сделать отдельные, но я для начала просто сделал катушку с отводами и подключал эти отводы в зависимости от диапазона. Намотал на сердечнике диаметром 6 мм. Провод 0,2 мм, витков 70 с отводом от 15+15+10+10+10+10. Недостаток в том, что при переключении диапазона приходится подстраивать частоту генерации еще и сердечником, поэтому с отдельными катушкам будет удобнее. Почему не стал делать отдельные катушки, напишу ниже.

Все. Основные узлы выбраны и можно рисовать полную схему.

 

 

УНЧ не рисовал. Он может быть по любой схеме. У меня стоит mc34119, и слушал на наушники. Элементы, что нарисованы красным нужно будет подобрать.

R23 подобрать так, что бы на коллекторе VT12 было около половины питания.

R11 подобрать так, что бы на эмиттере VT9 тоже было около половины питания.

С5 подобрать так, что бы ВЧ напряжение на выходе гетеродина было около 0,5 вольт.

Схема кажется громоздкой, но на самом деле она состоит из элементарных блоков, которые разобрали выше. VТ11, VT12 это УПЧ. Схема стандартная. С помощью R22 можно менять его усиление, но у меня движок стоит в самом верху, поэтому этот резистор можно поставить постоянный. Детектор обычный на германиевых транзисторах. Его можно сделать и на кремниевых, например на КД522.

 

 

Падение напряжения на VD* немного приоткрывают диоды детектора VD1 и VD2, что увеличивает  чувствительность детектора.

На VT13 сделан усилитель АРУ. При увеличении уровня сигнала с детектора он открывается и уменьшает ток транзистора VT10, что приводит к снижению усиления УПЧ. Выше про это писал.

Про катушки выше тоже уже писал кроме L4, L5. Это просто контур на 465 кГц. Мотать можно на любом каркасе и при этом необходимости помещать её в экран нет. Я взял 4-х секционный каркас.

L4 содержит 160 витков провода 0,15 мм. Отвод от середины. Частоту грубо можно подстроить подборкой конденсатора С10, а точно с помощью сердечника из феррита.

L5 содержит 60 витков такого же провода. Контур настраивается по максимуму сигнала.

Т.е. контур совершенно не критичен. Его можно даже без отвода намотать. Главное, что бы его можно было настроить на промежуточную частоту при величине конденсатора С10 в пределах 500 – 2000 пф.

Катушки L2 и L3 я настраивал с помощью простейшей приставки ГКЧ к осциллографу. Можно поступить проще используя просто генератор. Просто сделать самодельный на частоту порядка 7 МГц. Этот сигнал подать на вход приемника. При этом катушку L6 в гетеродине не подключать. Раздвинуть катушки L2 и L3 на расстояние 15 – 20 мм. К эмиттеру VT3 подключить ВЧ пробник на диоде.

 

 

Вращая КПЕ найти максимум. Потом вращая сердечники катушек добиться максимальных показаний. После этого сдвинуть катушки и сделать расстояние между ними порядка 2 мм. При этом ширина пропускания входной части получается в пределах 500 кГц. У меня при раздвинутых катушках получалось так.

 

 

А когда сдвинул, то получилось так.

 

 

А вот отградуировать КПЕ без приборов уже сложнее. Нужно иметь хотя бы частотомер и генератор, хотя бы самодельный.

Я хотел к этому приемнику приделать еще детектор SSB, Но послушав его, бросил эту затею. Антенна у меня где то 4 метра растянута в комнате. Первое, что я услышал, это ужасные помехи от бытовых приборов, которые сейчас напиханы электроникой, хотя ночью на частотах 7 МГц можно кое что услышать. Днем нормально слышно в диапазоне 25 метров и довольно хорошо на 19 метров. Позвонил другу и попросил его проверить на магазинный приемник и оказалось, что днем он вообще на КВ ничего кроме промышленных помех не услышал, а у меня хотя бы китайцев можно услышать.

После этого я разочаровался в КВ приемнике, забросил его и перешел на УКВ.

 

Первая проблема, которая возникает при выборе схемы УКВ приемника, это какой в приемнике будет ЧМ детектор. Понятно можно взять микросхему однокристального УКВ приемника и спаять за несколько часов.

 

 

Или  хотя бы микросхему ЧМ детектора К174УР3, К174ХА6, К174УР1, но на даче у меня ничего этого не было. Выпаивать из 3УСЦ микросхему К174УР1 мне не захотелось, да и не интересно это. Хотя на основе К174УР1 или К174УР3 можно сделать ЧМ детектор с ФАПЧ и он работает намного лучше, чем включение данных микросхем по стандартной схеме. Но это уж отдельный разговор, хотя на паое микросхем К174ПС1 и К174УР3 получается довольно сносный УКВ приемник с минимумом катушек. Это я сам проверял. Можно конечно также сделать какой нибудь дробный детектор, но это будет множество катушек, да еще их нужно помещать в экраны и тут я вспомнил, что читал в книжке про счетный ЧМ детектор.

 

 

Т.е. делаем низкую промежуточную частоту. Взял среднюю 150 кГц. При стандартной девиации 75 кГц она будет меняться в пределах 75 – 225 кГц.

Эту полосу частот сначала хотел выделить RC фильтрами на двойных Т-мостах, но в результате экспериментов оказалось, что достаточно на выходе смесителя поставить ФНЧ с частотой среза порядка 250 кГц, а частоты ниже 75 кГц и так не получаются, т.к. при частоте гетеродина ближе 70 кГц к частоте сигнала, происходит захват частоты гетеродина сигналом и на выходе смесителя получить частоты ниже 70 кГц и без фильтрации, уже невозможно.

Т.е. получаем низкую промежуточную частоту, усиливаем, получаем прямоугольные импульсы с частотой 75 – 225 кГц  и подам на счетный детектор.

Начал пробовать. Сначала решил попробовать получить импульсы с помощью триггера Шмидта, а потом поставил просто транзисторный ключ. Оказалось, что его вполне достаточно.

 

 

Смеситель сделал простейший. Входной контур и контур гетеродина стоят рядом, и вследствии этого сигнал гетеродина поступает на вход смесителя.

 

 

Гетеродин сделал по схеме индуктивной трехточки. Она все таки стабильнее работает при больших перестройках по частоте. Варикап КВС111, но можно поставить любой другой с начальной емкостью порядка 30 пф. Главное обеспечить нужную перестройку. Кстати я делал диапазон 100 – 108 МГц, т.к. ниже по частоте у нас ничего не вещают, да и главная задача была проверить работу подобного ЧМ детектора. Все это позволило входной контур сделать не перестраиваемым. В окончательной схеме я на входе еще УВЧ поставил, хотя местные станции принимаются и без него, но попробовать же надо.

Электролит на входе смесителя играет большую роль, т.к. нам нужно вход приемника замкнуть на коротко для промежуточной частоты, иначе будут проникать промышленные помехи, которые очень сильны в диапазоне частот в сотни килогерц. Понятно, что гетеродин можно сделать и на транзисторе структуры n-p-n.

Дальше, понятно идет УПЧ. Для построения УПЧ воспользовался этой статьей.

Г.УТОЧКИН г.Рязань, И. ГОНЧАРЕНКО (RC2AV) г.Минск (РЛ 7/91)

 

 

Понятно, что АМ детектор там убираем, а выход УПЧ подаем на ключ, что бы получить импульсы, которые подаем на счетный детектор.

Принцип работы счетного детектора довольно прост. Сигнал, частота которого меняется в пределах 75 – 225 кГц подали на ключ. Получили импульсы разной длительности и разной частоты.

 

 

Дифференцируем эти импульсы и получаем импульсы одинаковой длительности, но разной частоты, т.е. теперь меняется только скважность импульсов. Эти импульсы интегрируем и на выходе интегратора получаем напряжение, величина которого зависит только от частоты на входе ЧД. Т.е. получили частотный детектор без всяких катушек.

А теперь, как все это выглядит в железе.

 

 

На VT1 построен ключ. С3, R3 это дифференцирующая цепочка. На VT2, VT3 построен интегратор. Сигнал НЧ снимается с эмиттера VT3.

Вот так выглядит реальная характеристика подобного ЧМ детектора.

 

 

Картинка опять же получена с применением приставки ГКЧ к осциллографу.

Все узлы разобрали и теперь можно составить полную схему.

 

 

В принципе все узлы уже знакомые. Единственно, о чем не говорил, это цепь АПЧ. Дело в том, что у данного приемника совсем нет избирательности по зеркальному каналу и станция принимается на частоте Fсигн ±150 кГц, т.е. два раза рядышком.

Что бы избавится от этого и ввел АПЧ. Ввел всего лишь цепочку R30, C18, R16. АПЧ также упрощает настройку на станцию и позволяет поставить резистор настройки R13 обычный, а не многооборотный.

В схему можно ввести простейший индикатор настройки. По сути это примитивный двухпороговый компаратор. Подключается он к выходу частотного детектора.

 

 

Работает очень просто. Напряжение с выхода ЧД интегрируется цепочкой R1, С1. При точной настройке на станцию напряжение на конденсаторе порядка 2 вольта. Это можно проверить при настройке. Настройка индикатора тоже простая. Предположим, что определили, что при точной настройке напряжение С1 у нас 2 вольта. R5 устанавливаем в нижнее положение. Подаем на вход индикатора напряжение на 0,5 вольт меньше, т.е. 1,5 вольта. Крутим R5, R6 и добываемся, что бы транзистор VT3 был почти закрыт. Само собой светодиод гореть не будет, т.к.  VT2 и VT3 закрыты. После этого подаем на вход индикатора 2 вольта и резистором R6 добиваемся, что бы транзистор VT3 открылся. Светодиод будет светиться. Теперь подаем на вход 2,5 вольта и резистором R5 добиваемся, что бы VT2 открылся. Светодиод погаснет, т.к. оба транзистора и VT2 и VT3 будут открыты. Т.о. у нас получается, что светодиод будет гореть только при напряжении на входе 2 вольта. Если это напряжение выше или ниже, то светодиод гаснет. Светодиод лучше поставить сверхяркий, т.к. токи там маленькие. Я из зажигалки вытащил. Хотя работает даже с АЛ307, но не так четко.

Уже писал, что местные станции у меня принимаются даже без УВЧ, но я решил сделать и его. УВЧ можно конечно сделать и на n-p-n транзисторе, например КТ368.

 

 

Гетеродин можно сделать и по схеме емкостной трехточки, но её тяжелее настраивать если хотите диапазон 88 – 108 МГц. У меня диапазон 100 – 108 МГц и в принципе эта схема тоже работает стабильно.

 

 

Теперь посмотрим, что поручается, если на вход приемника подать сигнал с ГКЧ. Это конечно смело сказано, что ГКЧ. Просто я сделал генератор на частоту 100 МГц с варикапом. На варикап подал пилу и её же подал на вход «Х» осциллографа.

Видим АЧХ нашего приемника после ФНЧ и видим так же, что у него отсутствует избирательность по зеркальному каналу.

 

 

А это, как уже показывал, характеристика частотного детектора. Я здесь полосу качания уменьшил, что бы было лучше видно. Левее находится такая же картинка, только она зеркальная. У нас же избирательность по зеркальному каналу отсутствует, т.е. то же самое, что и в приемниках серии TDA70**

 

 

Как видно, характеристика ЧД довольно линейная. Главное точно настроиться на станцию и тогда искажений совершенно нет.

Катушки намотаны на каркасах диаметром 5,5 мм с сердечниками из карбонильного железа. Можно ВЧ феррит.

L1 – 5 витков. Провод 0,4 мм. Шаг намотки 2 мм

L2 – 2 витка. Намотана поверх. Провод 0,15 мм

L2 – 2+3 витка. Провод 0,4 мм. Шаг намотки 2 мм

Не забыть, что катушки L1, L2 и L3 расположены рядом на расстоянии 7,5 – 8 мм.

Настройка.

Резистор R13 на максимум напряжения. Вращая сердечник катушки L3. устанавливаем частоту генерации 108.5 МГц. Крутим R13 и устанавливаем нижнюю частоту приема. Я установил 99,5 МГц. Измеряем напряжение на среднем выводе R13 и по результатам рассчитываем величину резистора R17.

Настраиваемся на станцию в середине диапазона и крутим подстроечник С8. Настраиваем по максимуму сигнала. Его можно контролировать подключив осциллограф к коллектору VT8. При сильном сигнале там может быть ограничение. Можно уменьшить длину антенны и подкрутить.

В общем, качество звучания местных станций довольно приличное, но захотел улучшить избирательность по зеркальному каналу, а заодно и по соседнему. Для того, что бы увеличить чувствительность по зеркальному каналу нужно увеличивать величину промежуточной частоты. В приемнике по данной схеме это сделать невозможно, но можно сделать приемник с двойным преобразованием. Первую промежуточную частоту взять несколько мегагерц, а потом сделать такую же схему, что и выше. Я вытащил из телевизора керамический фильтр на 5,5 МГц с полосой пропускания где то 200 кгц и решил попробовать сделать с ним. Подобный фильтр в ТВ стоит в тракте УПЧЗ. Т.е. первая промежуточная частота будет 5,5 МГц. Частота гетеродина соответственно на сотни килогерц  выше или ниже. У меня нашелся кварц на частоту 5,25 МГц. Вот его я и поставил в гетеродин. Это значит, что вторая промежуточная частота будет 250 кГц. В принципе гетеродин на частоту 5,25 – 5,35 МГц или на частоту 5,65 – 5,75 МГц можно сделать и без кварца, но если есть кварц, то лучше на нем.

Т.о. блок-схема приемника будет такая.

 

 

То, что красным обвел, практически такая же схема, что уже делали выше, только входная частота 5,5 МГц и гетеродин не перестраиваемый, а на фиксированную частоту в пределах 5,25 – 5,35 МГц или 5,65 – 5,75 МГц. Только нужно учесть, что если частота второго гетеродина будет в пределах 5,65 – 5,75 МГц, то нужно АПЧ сделать так, как это сделано в последней версии приемника. Ниже будет видно.

УВЧ точно такой же, как и выше, только т.к. частоту перестройки приемника сделал 88 – 108 МГц, то и контур в УВЧ тоже сделал перестраиваемый с помощью варикапа.

«Смеситель1» и Гетеродин1 тоже как и в схеме первого УКВ приемника. Различие только, что гетеродин перестраивается в пределах 93,7 – 113,5 МГц. Ну это понятно, т.к. сейчас у нас первая промежуточная частота 5,5 МГц.

После «Смеситель1» стоит керамический фильтр из телевизора на 5,5 МГц. Можно поставить на 6,5 МГц и даже на 10,7 МГц. Нужно просто скорректировать частоту второго гетеродина и частоту перестройки первого гетеродина. Дальше, все такое же, как и в приемнике выше, только УПЧ2 сделан по другой, более простой схеме, т.к. усиление от него в данной схеме можно сделать меньше, чем в первом приемнике.

Теперь рисуем принципиальную схему.

 

 

Опять на первый взгляд схема кажется сложной, но на самом деле здесь все просто. На схеме видим обычный приемник с двойным преобразованием частоты. УВЧ, СМ1, Гетеродин1 это первое преобразование. В результате его получаем постоянную частоту 5,5 МГц, которую выделяем керамическим фильтром. Эта часть схемы обеспечивает избирательность по зеркальному каналу и в какой то мере по соседнему каналу. Также она усиливает где то раз в десять. Дальше идет ЧМ приемник на фиксированную частоту 5,5 МГц со второй промежуточной частотой 250 кГц. Эта часть схемы мало отличается от схемы приемника, что делал выше. Вполне возможно там и ФНЧ можно не ставить, но я поставил. В схеме минимальное количество катушек. В принципе можно было бы даже в УПЧ1 катушку не ставить, но параметры тогда немного ухудшаться. Посмотрел опять с помощью своего примитивного ГКЧ. Это видим перед вторым смесителем.

 

 

Понятно, что зеркального канала сейчас уже не видно. Вид АЧХ полностью зависит от керамического фильтра.

А это характеристика частотного детектора. Она на вид такая же, что и в первом приемнике.

 

 

Катушки L1 – L3 такие же, что и в первом приемнике. Не забыть, что катушки L1, L2 и L3 расположены рядом на расстоянии 7,5 – 8 мм.

Катушка L4 намотана на таком же каркасе. Содержит 40 витков провода 0,15 мм.

L5 намотана поверх. Содержит 8 витков такого же провода.

Настройка.

L4 настраивается на максимум. Как это делается, написано при настройке первого приемника. Ч настраивал с помощью своего примитивного ГКЧ.

Входную катушку L1 можно тоже настроить с помощью ГКЧ, а можно и по генератору на частоты 80 – 120 МГц. Генератор можно самодельный на одном-двух транзисторах или даже принимая станции. Во всяком случае я её настроил только на верхней частоте. Принял сигнал на частоте в районе 108 МГц. Сердечником настроился на максимум. Максимум проверял на выходе ФНЧ. Ширина пропускания входного контура довольно большая и более точной настройки не потребовалось.

В принципе, все приемники настраиваются одинаково и если останется время, то подробнее я напишу на примере третьего приемника.

Приемник получился довольно чувствительный, но у него все таки недостаточный динамический диапазон, поэтому решил спаять более совершенный приемник по этому же принципу, но в котором улучшены динамические свойства приемника, что позволит с наружной антенной принимать и дальние станции. В приемнике УВЧ сделан на полевых транзисторах КП303Е по каскодной схеме. Можно применить и другие транзисторы, например КП307 и понятно УВЧ можно сделать на одном двухзатворном полевом транзисторе, но я решил сделать так. Первый смеситель сделан на двухзатворном транзисторе КП306А. Просто он у меня был. Можно и другие поставить, например КП350, а лучше КП327. Он хотя бы статики не боится. Также в тракте УПЧ1 поставил два фильтра на 10,7 МГц.

Т.о. у данного приемника лучше динамические свойства и он не перегружается при подключении внешней антенны, лучше избирательность по зеркальному каналу в виду применения фильтров на более высокую частоту, а также лучше избирательность по соседнему каналу, т.к. в нем стоит уже два керамических фильтра.

Второй смеситель тоже сделал на полевых транзисторах, хотя думаю можно и другой. Например такой же, что и первый смеситель и даже на биполярном транзисторе, т.е. как в КВ приемнике. Кстати схема смесителя отличается от смесителя КВ приемника только в том, что вместо биполярных транзисторов, поставил полевые. Это по причине, что хотел сделать побольше динамический диапазон данного приемника.

 

 

Схему полностью пока не стал рисовать, т.к. часть схемы начиная с точки «к ФНЧ» ничем не отличается от схемы первого приемника. По сути я просто сюда и припаял свой первый приемник убрав в нем смеситель и гетеродин. На VD1 сделана АПЧ. Здесь конечно лучше поставить варикап с маленькой емкостью, но я такого не нашел и в качестве подобного варикапа поставил выпрямительный диод КД102. В принципе можно и другой. Например КД104. Другие я просто не пробовал.

Вот я эту часть красным обвел. Питал эту часть прямо от 9 вольт через фильтр по питанию состоящего из резистора 100 Ом и конденсатора 220 мкф без всякой переделки.

 

 

Про УНЧ уже писал. Он может быть любой. Уровень звукового напряжения на выходе ЧД довольно большой и достигает 0,5 вольта. Тот, что у меня нарисован, вполне нормально работает при большой громкости. В случае применения наушников, он мало подходит, т.к. при малой громкости сказывается влияние «ступеньки», поэтому для наушников применял УНЧ на mc34119 и конечно сейчас это уже смешно, УНЧ на германиевых транзисторах в выходном каскаде, т.е. то, что было под рукой. Можно конечно вместо R42 поставить диод КД522. При этом увеличится начальный ток, но мне не понравилось, что при этом выходные транзисторы стали греться. В общем, как говорил УНЧ можно любой и внимания я на нем не заострял. Пробовал К174УН4. Если из него не выжимать максимальную мощность, то тоже довольно прилично работает, а других микросхем УНЧ у меня просто не было.

Питание 9 вольт стабилизировано, хотя стабильное питание важно только для питания гетеродинов и варикапов. Можно 9 вольт не стабилизировать, а сделать стабильное питание порядка 6 вольт для питания гетеродинов. В принципе этого стабильного напряжения хватит и для питания варикапов, хотя и с натяжкой. В общем свободы довольно много. Можно например варикапы запитать через преобразователь напряжения, что кстати я для интереса тоже попробовал.

 

 

Можно применить любые КМОП инверторы. Я ставил К561ЛА9. В принципе третий инвертор даже лишний, но куда его было девать? Поэтому поставил. Транзисторы VT1 и VT2 играют роль стабилитронов. Напряжение стабилизации подобного стабилитрона порядка 7 вольт. Они хороши в данном случае в том, что у них очень режим стабилизации наступает при токах в десятки микроампер. При работе с этим преобразователем, резистор настройки нужно увеличить до 100 кОм.

Немного о конструкции.

Т.к. все это делалось только для проверки своих мыслей, то печаток не делал, да и возможности не было. Все делалось на макетке. Вернее на пластине из пластмассы. Использовал корпуса от картриджей лазерного принтера. С обратной стороны была медная фольга, которая являлась общим проводом. В принципе вместо медной, можно взять любую другую. Главное, что бы она паялась. Расположение катушек в первых двух приемниках произвольное, просто по месту. Экранировать их необязательно, а вот в последнем приемнике контур L3, L4 желательно поместить в экран, хотя у меня без экранов. Просто я L1, L2 установил горизонтально, а L3, L4 вертикально. Расстояние между контурами получилось 25 мм. В принципе работает стабильно, хотя опасался, что может возникнуть самовозбуждение.

Теперь про катушки. У меня намотаны на каркасах диаметром 5,5 мм. В них можно ввернуть или сердечники из карбонильного железа или из латуни. Латунные сердечники Дедал из латунных винтов. Купил в мебельном магазине. Очень удобно. Мотаешь катушку «на глазок». Если получилась индуктивность мала, то вворачиваешь сердечник из карбонильного железа иди ВЧ феррита. Если велика, то просто берешь сердечник латунный.

В этом приемнике катушки получились.

L1 и L4 — 2 витка. Провод 0,15 мм.

L 2 и L3 -4 витка с шагом 2 мм. Провод 0,4 мм

L1, L4 намотаны поверх L2, L3

L7 2+3 витка. Провод 0,4 мм. Шаг 2 мм

L5 25 витков. Провод 0,2 мм. Намотка рядовая.

L6 8 витков. Провод 0,15 мм. Намотана поверх L5.

L8 20 витков. Провод 0,2 мм.

 

Теперь настройка на примере этого приемника. Что бы было удобнее, нарисовал схему полностью, правда без УНЧ.

 

 

Хотя на схеме много нарисовано, но если приглядеться, то все блоки уже знакомые.

В первую очередь проверяем гетеродины. Жалко, что у меня не было кварцев на 10,5 или на 10,9 МГц для второго гетеродина. Пришлось его делаnь на LC. Покрутил сердечник L8 и установил частоту 10,9 МГц, т.е. на 200 кгц выше первой промежуточной частоты. Можно было поставить 10,5 МГц, т.е. на 200 кгц ниже. При этом АПЧ бы упростилось и не нужно было для неё вводить дополнительный варикап на VD1, т.е. сделать как в приемниках, что описывал выше, но я решил для разнообразия сделать так.

Дальше первый гетеродин. Как говорил, варикапы можно питать от 9 вольт, но иногда, но иногда при этом срывается генерация на максимальной частоте и приходится подбирать режимы работы генератора по постоянному току, что бы это устранить, поэтому я питаю варикапы от преобразователя напряжения, который описывал выше. Там где то 14 вольт получается. Для начала нужно закоротить R24 и на варикапах установить максимальное напряжение и выставить частоту 108+10,7=118,7 МГц. Я с запасом поставил 119 МГц. Само собой для этого крутим сердечник L7. Теперь уменьшаем напряжение на варикапах и устанавливаем частоту генерации 88+10,7=98,7 МГц. С запасом будет 98 МГц. Смотрим напряжение на среднем движке резистора настройки и вычисляем величину резистора R24. У меня напряжение получилось 2,5 вольта, а значит резистор R 24 у меня 20 кОм.

Теперь настроим контура. Есть много способов настройки приемников и у каждого есть свои достоинства и недостатки, но мне нравиться с помощью ГКЧ. Фабричного у меня нет, но я за пару часом прямо на макетке делаю приставку на любые частоты. Точнее я её уже сделал, когда настраивал КВ приемник и в ней пришлось только заменить генератор ВЧ. Если там был на единицы мегагерц, то сейчас я там в ней просто поставил генератор на сотню мегагерц. Подобных приставок в Интернете много есть и на любой вкус. Я сделал такую.

 

 

Подробно описывать уже нет времени, поэтому кратко. Основа, это два стабилизатора. Стабилизатор 12 вольт для питания генератора пилы. Стабилизатор 5 вольт для питания генератора ВЧ. Схемы стабилизаторов могут быть любые. Я сделал на транзисторах. Дальше, обведено красным, это генератор аилы. Выдает пилу амплитудой порядка 10 вольт. Схема генератора пилы тоже может быть другая. Пила подается на вход «Х» осциллографа и на варикап, что стоит в генераторе ВЧ. Можно использовать не вход «Х» осциллографа, а внешнюю синхронизацию. Сигнал на внешнюю синхронизацию я там на схеме нарисовал, но удобнее как у меня. Кстати генератор ВЧ можно тоже по другой схеме. Я часто использую схему, что в гетеродине КВ приемника. Она удобна тем, что в ней, для изменения диапазона нужно менять только катушку, а остальные элементы не трогать. Она работает с любыми катушками. В данном случае частоту я меняю сердечником, что вворачивается в катушку. Для получения частот больше 100 МГц использую латунный сердечник. Когда нужно настроиться на более низкие частоты,  то вворачиваю сердечник из карбонильного железа. Делать что либо законченное у меня не было ни времени, ни желания. Теперь собственно настройка.

Замыкаю катушку L8 или убираю со второго гетеродина питание, что бы пока он нам не мешал.

Выход ГКЧ через емкость в несколько пикофарад, соединяю со входом приемника.

Осциллограф к выходу второго керамического фильтра.

 

 

Это по сути АЧХ нашего приемника по первой промежуточной частоте.

Крутим сердечник L5 и добиваемся максимума.

Все. Больше её не трогаем.

Теперь катушки L2 и L3.

Устанавливаю частоту ГКЧ в районе 108 МГц.

Настройкой приемника нахожу картинку, что выше.

Кручу сердечник L3 и нахожу максимум.

Кручу сердечник L2 и нахожу максимум.

Устанавливаю на ГКЧ частоту в районе 88 МГц

Настройкой приемника нахожу картинку, что выше.

Немного вращая сердечники катушек L3 и L2 определяю, много ли нужно их подкрутить, что бы найти максимум.

У меня этого не потребовалось. Дело в том, что полоса УПЧ1 порядка 200 кгц, а полоса пропускания УВЧ несколько мегагерц, поэтому особо точно настраивать катушки L3 и L2 не требуется. Можно  конечно, если максимумы отличаются намного, найти что то среднее, т.е. найти компромисс, но у меня даже этого не потребовалось.

Катушку L2 есть смысл еще потом подстроить с реальной антенной.

Теперь осциллограф на выход частотного детектора, т.е. к эмиттеру VT12. Видим частотную характеристику ЧД, так называемую S- кривую. Её вид зависит от параметров дифференцирующей цепочки С27, R37. При желании можно изменить величину С27, но в данном случае я ничего не делал. 

 

 

В принципе больше настраивать нечего. Можно подключить антенну, поймать какую либо радиостанцию, осциллограф подключить к коллектору VT10, где сигнал еще не ограничивается и подкрутить по максимуму катушку L2.

Насчет примененных транзисторов.

В УПЧ можно ставить ЛЮБЫЕ транзисторы малой мощности с Fт более 150 МГц с h31 начиная от 80 и больше. Я хотя и писал КТ315, но ставил какие попадались, например КТ312, КТ342, КТ3102 и т.д.

Все, ссылка моя закончилась и мне в принципе понравилось время проведенное в ней, хотя приемники я и не слушал. Проверил, что работает и шел дальше. Просто мне был интересен сам процесс. Не знаю, хорошо это или плохо, но мне нравится, а если кто то скажет, что я занимаюсь ерундой, то это всего лишь их мнение и пожалуй после приемников я займусь передатчиками. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Трансивер «Клопик»: технические характеристики

Очень простой с точки зрения конструкции трансивер «Клопик» выполняется исключительно на элементах дискретного типа. Он идеально подходит для работы в радиолюбительских диапазонах в режимах CW, SSB и QRP (ключом). В нем имеется функция, которая называется PSK. С ее помощью можно трансивер запустить в качестве стационарного передающего аппарата, соединив его с персональным компьютером. Можно сказать даже, что получится своеобразный СДР-трансивер.

Особенности трансивера

В конструкции достаточно малое число элементов, это можно назвать основным достоинством аппарата. И нужно отметить, что в устройстве отсутствуют микросхемы, все построено на транзисторных каскадах. А это дает огромный плюс – можно без проблем вмешаться в практически любую часть схемы и заменить один-два транзистора, чтобы повысить мощность устройства.

Изготовить трансивер «Клопик» своими руками сможет даже начинающий радиолюбитель. Более того, он рекомендован к повторению всем, кто пытается познать прелести радиодела. Минимальное количество намоточных элементов, которые требуют настройки, облегчает эксплуатацию устройства. Коммутация режимов приема и передачи упрощена до максимума, используется всего одно реле. Впрочем, можно и его исключить, установить кнопку или педаль.

Особенности схемы трансивера

Очень высокая степень энергосбережения – устройство может работать даже при падении напряжения питания до 6 В. Правда, только приемный тракт сможет функционировать нормально. Но все равно это огромный плюс при использовании трансивера в походном режиме. Схема трансивера выполнена с одной промежуточной частотой. Существует несколько видов схем, можно использовать в конструкции узлы с иными элементами, нет необходимости придерживаться эталона.

На рисунке показана схема трансивера «Клопик». Печатная плата может изготавливаться как вручную, так и посредством программ для персонального компьютера. На схеме присутствуют обозначения таких узлов:

1. Основной реверсивный тракт (включает в себя УПЧ-1, УПЧ-2, УРЧ).
2. Усилитель звуковой частоты.
3. ПДФ.
4. Автоматическая регулировка усиления.
5. Микрофонный усилитель.
6. Телеграфный ключ.
7. ОГ и VOX.

Глядя на схему, можно увидеть, что в конструкции имеется несколько микросхем, но все они установлены в блоке УНЧ.

Намоточные данные катушек и трансформаторов

Немного о намоточных элементах:

1. Трансформаторы широкополосного типа Т1, Т2, Т8 мотаются проводом ПЭВ-0,15 на кольцах из феррита с 600 Н размерами К7х4х2. Провода немного скручены – не более трех скруток на каждый сантиметр. Суммарное количество витков – 15..18.
2. Т7 на кольце К10х6х5 таким же проводом, но проницаемость от 1000 Н. Провод укладывается в один слой и заполняется все пространство.
3. Т3-Т6 выполняются на таких же кольцах, как и Т1, Т2, Т8. Тоже максимум 18 витков, но нужно сделать средний вывод – начало одной обмотки соединить с концом второй.
4. L1 – мотается 25 витков провода марки ПЭЛ-0,1. Каркас 5 мм, сердечник подстроечный типа СБ-9 (броневой), резьба М3. Обязательно используется экран из алюминия.

Режим приема

На выходе полосовых фильтров появляется сигнал, который подается на смеситель, собранный на диодах. На второй вход этого смесителя поступает сигнал от ГПД. Для трансивера «Клопик» использованы только классические схемы узлов. Затем сигнал подается на УПЧ, который строится на двух транзисторах – VT1 и VT2. В качестве нагрузки каскада применяется кварцевый фильтр. С его помощью обеспечивается селективность приемной части по соседним каналам.

Затем сигнал поступает на второй каскад УПЧ, который выполняется тоже на двух транзисторах – VT3 и VT4. В качестве нагрузки применяется второй кварц. Затем усиленный сигнал поступает еще на один каскад УПЧ, который выполнен на транзисторах VT5 и VT6. И только после него на кольцевой смеситель, построенный на диодах. На этот же смеситель поступает сигнал, который вырабатывается опорным кварцевым генератором (собран на транзисторе VT10).

АРУ и УНЧ

С выхода смесителя снимается уже сигнал низкой частоты (звуковой). И он через реле подается на УЗЧ, который в классической схеме собран на микросхеме типа LM386. Это распространенная микросхема, которая используется в различной усилительной аппаратуре. У нее очень хорошая чувствительность, низкий уровень шумов, высокий коэффициент усиления. Для регулировки громкости на входе усилителя установлен резистор R32.

На выходе устанавливается простая гарнитура для персонального компьютера с двумя динамиками. Схема автоматической регулировки усиления построена на:

1. Конденсаторах C24 и С28.
2. Диодах VD9 и VD10.
3. Резисторе R26.
4. Транзисторе VT9.

Схема АРУ очень простая, но у нее высокая эффективность, она позволяет достаточно комфортно прослушивать сигналы радиостанций при уровне эфирного шума вплоть до +40 dB (если судить по S-метру).

АРУ начинает работать только сигналов с силой более 7. Даже слабые радиостанции без труда «читаются». В конструкции S-метра применен усилитель тока, выполненный на транзисторе VT11 – к выходу его подключается микроамперметр, у которого ток наибольшего отклонения 200 мкА.

Режим передачи

Обратите внимание на то, что для изготовления можно приобрести специальный набор. Трансивер «Клопик» имеет одну особенность – все каскады УПЧ, которые имеются в нем, являются реверсивными. Они работают в режиме как приема, так и передачи. В оригинальной конструкции используется три электромагнитных реле, обозначенных на схеме К1-К3. Контакты реле К1.1 изменяют направление движения сигнала по каскадам УПЧ.

А вот контактная группа К3.1 подает напряжение на усилитель микрофона. При этом отключается УПТ, УНЧ и S-метр. Теперь сигнал двигается по такой цепочке:

1. От микрофонного усилителя, который собран на транзисторах VT7 и VT8 по контактам реле К2.1 на смеситель кольцевого типа, собранный на полупроводниковых диодах. При этом смеситель работает как балансный модулятор.
2. Далее сигнал, у которого подавлена несущая, проходит по трем каскадам УПЧ. При помощи двух кварцев происходит выделение необходимой боковой полосы. Это означает, что происходит формирование SSB-сигнала.
3. При помощи смесителя, выполненного на полупроводниковых диодах VD1-VD4, происходит перенос сигнала на несущую частоту. ДПФ, используемые при приеме и передаче, используются одни и те же.

Несущая может подавляться в балансном модуляторе при помощи подстроечного резистора R20. Иногда для глубокого подавления устанавливаются дополнительно конденсаторы подстроечного типа (параллельно к уже смонтированным).

В статье было приведено изображение печатной платы трансивера «Клопик», его принципиальная схема рассмотрена максимально детально. Нужно отметить, что транзисторы в высокочастотной части можно применять более мощные, чтобы добиться максимальной дальности радиосвязи.