ЭКОНОМИЧНЫЙ ПРИЁМНИК ПРЯМОГО УСИЛЕНИЯ

Радио, 2001 №8

Неослабевающий интерес начинающих радиолюбителей к постройке простых приёмников прямого усиления заставил автора взяться за разработку ещё одного экономичного средневолнового приёмника, работающего на низкоомные головные телефоны. Естественно, что в конструкции использованы и прежние его разработки, в частности, чувствительный амплитудный детектор, описанный в "Радио", 1994, № 7, с. 10. Оказалось, что этот детектор позволяет достаточно просто ввести в усилитель радиочастоты (УРЧ) приёмника систему автоматической регулировки усиления (АРУ), причём она действует лишь при достаточно сильных сигналах, т. е. получилась "АРУ с задержкой".

Приём ведётся на магнитную антенну WA1 (см рисунок) Входной контур образован катушкой и и конденсатором переменной ёмкости (КПЕ) С1. Поскольку в УРЧ приёмника использованы биполярные транзисторы, заметно нагружающие входной контур, применена редко используемая схема последовательного подключения к контуру входа первого каскада, выполненного на транзисторе VT1 по схеме с общей базой (ОБ). Она же позволила отказаться от катушки связи

MW radio receiver with low energy consumption circuit diagram

Рассмотрим подробнее работу входной цепи. Как известно, входное сопротивление каскада с ОБ невелико и составляет десятки, максимум сотни Ом, увеличиваясь с уменьшением тока через транзистор. Включив это сопротивление r последовательно с входным контуром, получим его добротность, приближённо равную X/r, где X - реактивное сопротивление катушки или конденсатора контура (на резонансной частоте они равны). Собственным активным сопротивлением катушки пренебрегаем, поскольку при качественном изготовлении оно намного меньше r. При перестройке контура вверх по частоте реактивное сопротивление возрастает линейно и добротность Q увеличивается пропорционально частоте f.

В то же время полоса пропускания контура равна f/Q. Следовательно, она должна оставаться постоянной при перестройке по диапазону, что устраняет основной недостаток приёмников прямого усиления - весьма узкую полосу пропускания на низкочастотном краю диапазона и излишне широкую - на высокочастотном.

Произведём ориентировочный расчёт. На частоте 500 кГц ёмкость КПЕ максимальна (180 пФ) и его реактивное сопротивление составляет 1.7 кОм. Приняв входное сопротивление каскада вместе с параллельно подключённым резистором R1 r - 50 Ом, получаем Q = 35 и полосу пропускания 15 кГц. На высокочастотном краю диапазона частота возрастает втрое (1500 кГц), реактивное сопротивление - до 5 кОм, а добротность - до 100.

При этом полоса пропускания остаётся прежней (15 кГц).

Чтобы это так и было в действительности, собственная (конструктивная) добротность контура, практически определяемая добротностью катушки должна быть высокой, не менее 250. При недостаточной собственной добротности контура можно сохранить указанные зависимости, ослабляя связь с контуром при повышении частоты, чего можно добиться при шунтировании резистора R1 конденсатором, который подбирают при налаживании. Правда, это связано с некоторой потерей чувствительности на высокочастотном краю диапазона.

УРЧ приёмника двухкаскадный, выполненный на транзисторах VT1, VT2 разной структуры, с непосредственной связью между каскадами по постоянному току. Основное усиление по напряжению обеспечивает первый каскад, второй включён эмиттерным повторителем и усиливает лишь ток сигнала. С выхода УРЧ сигнал поступает на амплитудный детектор, собранный на транзисторе VT3 и диодах VD1, VD2.

В отсутствие сигнала напряжение на коллекторе транзистора VT3 равно примерно 1 В. на базе - 0.5 В Диод VD1 открыт небольшим током базы, т. е рабочая точка находится на участке характеристики с максимальной кривизной, соответствующей пороговому напряжению кремниевых полупроводниковых приборов около 0.5 В.

Отрицательные полуволны входного сигнала не могут закрыть транзистор поскольку этому препятствует возрастающий ток через диод VD 1. Положительные полуволны открывают транзистор, и напряжение на его коллекторе падает. Диод закрывается, на коллекторе транзистора выделяются отрицательные полуволны продетектированного сигнала. Через диод VD2 фильтрующий конденсатор С5 разряжается этими полуволнами, и на выходе детектора появляется продетектированное напряжение.

В зависимости от амплитуды сигнала это напряжение уменьшается от 1.5 В (при отсутствии сигнала) до -0.5 В (максимальный сигнал) С выхода детектора напряжение смещения подаётся через цепочку VD3R4 на транзисторы УРЧ. Диод VD3 "съедает" около 0.5 В, поэтому при максимальном сигнале ток смещения уменьшается практически до 0 и транзисторы УРЧ закрываются.

Так действует система АРУ, которая позволила отказаться от использования в приёмнике регулятора громкости. Конденсаторы С2 и С3 фильтруют напряжение АРУ, замыкая звуковые частоты и пропуская к базе только постоянную составляющую. Необходимая ёмкость обеспечивается оксидным конденсатором С3, но поскольку он может иметь заметное сопротивление на высоких частотах, необходим ещё и керамический конденсатор С2. Оба конденсатора можно заменить одним керамическим ёмкостью 0,15...0,68 мкф.

Кроме уменьшения усиления, в данном устройстве происходит и ещё одно благоприятное явление: входное сопротивление первого каскада УРЧ при сильных сигналах увеличивается, поскольку он закрывается и уменьшается ток эмиттера транзистора VT1. Это снижает добротность входного контура и расширяет его полосу пропускания, что полезно при приёме местных станций - улучшается воспроизведение высших частот звукового спектра

Теперь рассмотрим вопрос об уровнях сигнала в различных местах радиочастотного тракта приёмника. Не слишком мощная средневолновая радиостанция создаёт на расстоянии в несколько сотен километров напряжённость поля примерно 10 мВ/м. Действующая высота магнитной антенны - около 0.01 м. В итоге во входном контуре действует напряжение сигнала, приблизительно равное 100 мкВ. Именно оно и будет приложено к эмиттеру первого транзистора УРЧ (напряжение на катушке L1 или на конденсаторе С1 в Q раз больше, но в данной разработке этот факт не используется). Коэффициент усиления первого транзистора по напряжению примерно 100, а второго - близок к единице. Значит, на детектор будет поступать напряжение сигнала около 10 мВ, чего вполне достаточно для его нормальной работы. Амплитуда продетектированного сигнала ЗЧ при этом достигает десятых долей вольта.

Для работы низкоомных телефонов такого напряжения вполне достаточно, а вот ток выхода детектора нужно значительно усилить. По этой причине усилитель ЗЧ выполнен по схеме составного эмиттерного повторителя на транзисторах VT3, VT4 разной структуры. Необходимый ток смещения получается не от источника питания, а с выхода детектора, где имеется стабильное и мало зависящее от степени разрядки батареи напряжение 1.5 В, несколько уменьшающееся с увеличением уровня сигнала. Этой цели служит цепочка R7C6 Резистор R7 влияет на начальный ток транзисторов усилителя ЗЧ, а конденсатор С6 обеспечивает беспрепятственное прохождение сигналов ЗЧ.

Для того чтобы работа приёмника не ухудшалась при использовании сильно разряженных гальванических элементов с повышенным внутренним сопротивлением, источник питания зашунтирован конденсаторами С7 и С8. Первый обеспечивает низкое сопротивление на радиочастотах, а второй - на звуковых. Головные телефоны включают в разъём X1.

Немного о деталях. Магнитную антенну лучше намотать на большом стержневом магнитопроводе, например диаметром 10 и длиной 200 мм из феррита 400НН или 600НН. Катушка L1 в этом случае содержит 75 витков провода ЛЭШО (литцендрат) 21x0,07. Наматывают провод виток к витку, в один слои на бумажном пропарафинированном каркасе. Можно использовать готовую магнитную антенну средневолнового диапазона от устаревших транзисторных приёмников. Обычно на ней имеется и катушка связи, которую лучше удалить либо включить последовательно с контурной, чтобы она не создавала паразитных резонансов на высоких частотах, открывая тем самым путь помехам.

КПЕ С1 с твёрдым диэлектриком использован от детского радиолюбительского набора. С равным успехом подойдёт любой КПЕ от транзисторных приёмников. Если имеется блок КПЕ, то обе его секции целесообразно включить параллельно для расширения диапазона перестройки КПЕ с воздушным диэлектриком ничуть не хуже, но он значительно больших габаритов.

Транзисторы указанных на схеме серий могут быть с любыми буквенными индексами. Диоды VD1-VD3 - любые кремниевые, маломощные высокочастотные или импульсные, например серий КД520 - КД522. Резисторы и конденсаторы - любого типа. Керамические конденсаторы С2, С4, С6, С7 и С9 могут иметь ёмкость от 0,01 до 0,15 мкФ, оксидный конденсатор С3 - от 0,15 до 2 мкФ, С8 - от 20 мкФ и выше.

Низкоомные головные телефоны - ТМ-2, ТМ-4 или от импортных плейеров. В последнем варианте пару стереотелефонов можно соединить параллельно, перемкнув соответствующие контакты на разъёме, а лучше - последовательно для повышения их сопротивления, что позволяет "сэкономить" ток УЗЧ при равной громкости. В этом случае, правда, придётся переключить выводы одного из телефонов так. чтобы они работали синфазно.

Монтируют приёмник на печатной плате, на перфорированной гетинаксовой пластине или на толстой картонке с отверстиями под выводы деталей. Детали детектора желательно не располагать в непосредственной близости от магнитной антенны и КПЕ во избежание паразитных связей и самовозбуждения УРЧ. Плату размешают в любом подходящем по габаритам корпусе.

Налаживание приёмника начинают с установки тока покоя УЗЧ (2 2 5 мА) с подключёнными телефонами подбором резистора R7. Ток измеряют миллиамперметром, подключённым параллельно разомкнутым контактам выключателя SA1. На время измерений УРЧ целесообразно "обесточить", включив проволочную перемычку между базой транзистора VT1 и общим проводом. Затем отсоединяют перемычку и по возрастанию потребляемого тока определяют ток УРЧ (примерно 0,7 мА). Более точно режим УРЧ устанавливают подбором резистора R4, измеряя напряжение на эмиттере транзистора VT2 - оно должно составлять около половины напряжения питания.

Последняя операция - установка границ принимаемого диапазона подбором числа витков и положения катушки L1 на стержне магнитной антенны. Удобно ориентироваться по мошной радиостанции "Маяк" на частоте 549 кГц - она должна приниматься при ёмкости КПЕ, близкой к максимальной.

Правильно собранный и налаженный приёмник достаточно экономичен, потребляя ток около 3 мА от батареи из двух "пальчиковых" элементов (типа 316 или АА), соединённых последовательно. В пределах Московской области он обеспечивал уверенный приём практически всех центральных радиостанций, вещающих в диапазоне СВ.

В. Поляков, г. Москва

BACKHOME