Приемник 2-V-0 на двух транзисторах

Приемник предназначен для работы в одном из радиовещательных диапазонов — ДВ или СВ — либо при частичном их перекрытии. Для прослушивания программ используют головные телефоны. Приемник обеспечивает уверенный прием сигналов радиостанций, удаленных на расстояние не более 150...300 км. Питать приемник можно от гальванической батареи напряжением 4,5 или 9 В. Потребляемый ток не превышает 1,2 мА.

Срок службы комплекта питания не менее 400 ч. В приемнике могут быть использованы высокочастотные полевые транзисторы малой мощности с n- и p-каналом и высокочастотные биполярные структуры n-р-n и р-n-р. Малогабаритная магнитная антенна размещена в корпусе приемника. При указанных на рисунке размерах масса приемника не превышает 200 г.

Принципиальная схема

Приемник состоит из магнитной антенны W1 (рис. 1), двухступенного усилителя ВЧ, амплитудного детектора на германиевых диодах, головного телефона В1 и батареи питания GB1.

Первый вариант схемы относится к случаю применения полевого транзистора с р-каналом и германиевого биполярного транзистора р-n-р.  Номинальные значения резисторов на принципиальная схема, указанные в скобках, соответствуют напряжению питания 9 В. Для включения питания служит включатель S1. Настраивают приемник на выбранную станцию конденсатором переменной емкости С1.

Рис. 1. Принципиальная схема приемника с полевым транзистором.

Из сравнения схем видно, что изменение в структуре применяемых транзисторов приводит к изменению полярности включения источника питания GB1, диодов детектора V3 и V4, оксидного (электролитического) конденсатора Сб.

Головные телефоны подключаются к гнезду XI. Это — гнездовая часть стандартного телефонного разъема, рассчитанная на подключение большинства головных телефонов. Можно также использовать стандартное унифицированное гнездо СГ-3 или СГ-5. Удобство применения стандартных гнезд заключается в том, что в случае необходимости выход приемника может быть подключен к входу любого готового усилителя НЧ стандартным соединительным кабелем, и тем самым будет обеспечен громкоговорящий высококачественный прием.

Принцип действия приемника

Рассмотрим кратко принцип действия приемника. Радиоволны, излучаемые передающей радиостанцией, пересекают витки катушки магнитной антенны W1, наводят в ней высокочастотное напряжение.

Благодаря селективным свойствам резонансного контура L1C1 из всех колебаний, наведенных в антенне радиоволнами различных станций, наибольшее напряжение наведет радиоволна лишь той, частота излучения которой совпадет с частотой настройки резонансного контура. Меняя емкость конденсатора С1, можно перестраивать приемник с одной станции на другую в пределах выбранного диапазона.

Высокочастотный сигнал, выделенный резонансным контуром магнитной антенны W1, поступает на вход первой ступени усилителя ВЧ, собранной на полевом транзисторе VI. Здесь сигнал увеличивается по мощности примерно в 1000 раз.

Усиленный сигнал поступает на вход второй ступени, выполненной на биполярном транзисторе V2, которая усиливает мощность сигнала еще примерно в 1000 раз при напряжении питания 4,5 В и в 5000 раз — при напряжении питания 9 В. Таким образом, общее усиление мощности сигнала с Магнитной антенны 1...5 миллионов раз.

Этого усиления достаточно, чтобы очень слабый сигнал, принятый магнитной антенной, стал достаточно мощным для нормальной работы детектора, собранного на диодах V3 и V4. Детектор выделяет из высокочастотного сигнала радиостанции колебания НЧ, которые поступают для воспроизведения звука на головные телефоны В1.

Магнитная антенна предназначена для преобразования энергии электромагнитных колебаний радиоволн в энергию электрических сигналов ВЧ. Магнитной антенна называется потому, что она реагирует только на магнитную составляющую электромагнитного поля. Этим она отличается от электрических антенн, например  наружных Г- и Г-образных, которые реагируют только на электрическую составляющую поля. К электрическим относятся также штыревые телескопические антекны.

Конструкция

Конструктивно магнитная антенна представляет собой стержень из магнито-диэлектрика или феррита с начальной магнитной проницаемостью около 400. Поэтому магнитную антенну иногда называют ферритовой.

На этот стержень надет подвижный каркас из пластмассы или картона, на котором намотана катушка индуктивности, содержащая от нескольких десятков до нескольких сотен витков. Число витков зависит от диапазона принимаемых волн: чем длиннее волна принимаемой радиостанции (или ниже ее частота), тем больше витков должна иметь катушка магнитной антенны. Катушка магнитной антенны входит в состав входного резонансного контура L1C1 приемника.

Рис. 2. Конструкция магнитной антенны.

Стандартные ферритовые стержни магнитных антенн имеют прямоугольную или цилиндрическую форму (рис. 2). Обе антенны имеют примерно одинаковые приемные свойства, но прямоугольный магнитопровод более компактен, что и определяет более частое его применение в карманных конструкциях.

Антенны с цилиндрическим магнитопроводом применяют главным образом в переносных приемниках. Наличие ферритового стержня внутри контурной катушки позволяет локализовать (сгустить) магнитные силовые линии, что равнозначно многократному увеличению диаметра катушки без магнитопровода.

Наружная антенна

Приемные свойства антенны принято оценивать так называемой действующей высотой, выражаемой в метрах и служащей коэффициентом пропорциональности между напряжением- сигнала, наведенным в антенне полем радиостанции, и напряженностью поля этой радиостанции в месте приема.

И чем больше действующая высота антенны, тем большее напряжение сигнала наводится в антенне, тем громче и чище звучит приемник. Обычно наружные проволочные антенны имеют действующую высоту, численно равную примерно 70% высоты их подвески над поверхностью земли или крыши дома.

Практически действующая высота таких антенн равна 7...10 м. Комнатные антенны имеют действующую высоту не более 1,5.. .2 м. Еще меньше высота у антенн портативных приемников. Например, штыревая антенна приемников «Спидола», «Россия» и им подобных имеет действующую высоту 0,2.. .0,3 м, а магнитная антенна переносных и карманных приемников 0,1.. .0,3 м.

Таким образом, наружная антенна с высотой подвески 10. ..15 м позволяет получить напряжение сигнала в 5. ..10 раз большее, чем комнатная, в 25. ..50 раз большее, чем штыревая, и в 30.. .10(0 раз большее, чем магнитная. Поэтому приемники с магнитной антенной должны обязательно иметь усилители мощности ВЧ. От приемных свойств антенны и усиления по высокой частоте зависит такая важная характеристика приемника, как чувствительность.

Характеристики приемника

Чувствительность характеризует способность приемника работать с заданной громкостью при приеме слабых сигналов. Обычно чувствительность приемника оценивают минимальной напряженностью поля радиостанции в месте приема, при которой он обеспечивает требуемый уровень сигнала на выходе.

Для нормальной работы амплитудного детектора приемника прямого усиления необходимо, чтобы ВЧ напряжение сигнала на входе детектора было не менее 100 мВ. В этом случае напряжение НЧ, действующее на головных телефонах, будет около 20 мВ, что достаточно для разборчивого приема.

Из практики радиовещания известно, что в непосредственной близости от передающей станции напряженность поля равна 50.. .100 мВ/м. Поэтому с учетом действующей высоты магнитной антенны, равной 0,1...0,3 м, для обеспечения нормального режима работы детектора потребуется усилитель ВЧ с коэффициентом усиления напряжения сигнала не менее 3...0. Такое усиление можно получить от одной ступени на полевом или биполярном транзисторе.

Но если слушатель находится на значительном удалении от радиостанции, где напряженность поля не превышает 10.. ..30 мВ/м, требуемое усиление может обеспечить только двуступенный усилитель ВЧ. Дальние и маломощные радиостанции создают напряженность поля всего 0,5.. .5 мВ/м.

Прием в таких условиях возможен при использовании усилителя ВЧ на двух тщательно отобранных транзисторах или трех транзисторах без предварительного отбора по параметрам, что предпочтительнее.

От магнитной антенны, а точнее, от качества резонансного контура, в который она входит, зависит другой очень важный параметр приемника - селективность. Она характеризует способность высокочастотного тракта радиоприемника обеспечивать разборчивый прием сигналов станции в условиях помех со стороны других станций, работающих на соседних частотах.

Селективность (раньше этот параметр чаще называли избирательностью) по соседнему каналу количественно оценивают ослабление самой близкой по частоте станции по сравнению с сигналом станции, на которую настроен приемник. Ослабление выражают в относительных единицах разах или децибелах.

Децибел равен двадцати десятичным логарифмам от относительного ослабления напряжения соседней станции или, напомним, десяти логарифмам по мощности. По действующему международному соглашению ближайшая соседняя по частоте станция может отстоять на 9 кГц ниже и выше частоты сигнала.

На рис. 3,а показана резонансная характеристика входного контура приемника с указанием полос частот f_вс — f_не, занимаемых полезным основным каналом (рК) и станцией, работающей в соседнем канале (СК) (f_OK и f_ск — частоты основного и соседнего каналов; f_вс и f_НC — верхняя и нижняя частоты спектра сигнала; f_вк и f_нк — верхняя и нижняя частоты полосы пропускания контура). На рис. 11, 6 изображены кривые, по которым можно быстро определить ослабление сигнала соседней станции по известным параметрам входного контура.

Резонансная или, как ее еще называют, амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) контура показывает, как изменяется относительное ослабление сигнала при его расстройке по частоте относительно резонансной частоты контура. На рис. 11,о резонансная частота соответствует максимуму резонансной кривой и совпадает с несущей частотой f_ок принимаемого сигнала.

Полезный сигнал, так же как и сигнал соседней станции, может занимать полосу f_вс — f_нс не более 9 кГц (заштриховано). Полосой пропускания контура f_вк — f_нк называют полосу частот вблизи резонансной частоты контура, где ослабление не превышает 30% максимума на резонансной, т. е. не опускается ниже уровня 0,7 или 3 дБ. Как видно из рис. 11,а, чем дальше отстоит частота f_ск соседнего канала от частоты f_oк основного канала, тем больше относительное ослабление сигнала.

Рис. 3. Резонансная характеристика входного контура приемника.

Ослабление зависит также от такого параметра контура, как добротность, обозначаемая символом Q. Добротность показывает, во сколько раз резонансная частота больше его полосы пропускания. Чем больше добротность контура, тем острее и выше выглядит резонансный пик АЧХ контура. В любительских условиях применяют контуры, имеющие добротность от 10 до 300.

Следует различать добротность контура без нагрузки, или собственную добротность, и добротность нагруженного контура. Добротность ненагруженного контура приемника по схеме на рисунке 1 равна примерно 80. Это значит, что если частота сигнала равна 800 кГц, резонансная частота контура точно совмещена с частотой сигнала, то полоса пропускания контура равна 10 кГц.

К сожалению, добротность нагруженного контура, т. е. когда к нему подключен вход первой ступени усиления ВЧ, снижается. В результате этого расширяется полоса пропускания и ухудшается селективность.

Количественно ослабление по соседнему каналу в разах или децибелах легко оценить по графику на рис. 11,6 для любой частоты настройки контура в диапазонах ДВ, СВ и КВ. Как это сделать, покажем на примере. Пусть частота настройки равна 1 МГц, длина волны 300 м, добротность нагруженного контура 60.

По вертикали, исходящей из отметки 1 МГц, поднимаемся вверх до пересечения с кривой Q=60 и находим, что относительное ослабление равно 4 дБ или 2,5 раза по напряжению. Это немного, если учесть, что современные карманные приемники имеют селективность по соседнему каналу не менее 20 дБ, т. е. 100 раз и более по мощности.

Из рис. 3 видно, что ослабление сигнала соседнего канала можно увеличить, если увеличить добротность контура. Однако здесь есть предел — минимальная полоса пропускания входного контура, необходимая для неискаженного приема сигнала. Так, для воспроизведения человеческого голоса требуется полоса не уже 7 кГц, а музыки 9 кГц. На рис. 11,6 приведена пунктирная кривая, выше которой полоса пропускания менее 9 кГц.

Таким образом, даже в самом лучшем случае в диапазонах ДВ и СВ одиночный резонансный контур не может дать ослабление соседнего канала более чем на 7.. .9 дБ, т. е. всего в 5.. .8 раз по мощности. Но для этого требуется, чтобы добротность нагруженного контура находилась в пределах 20. ..100. Причем в диапазоне ДВ она может быть в пределах 20.. .60, а в диапазоне СВ 60.. .100. О том, как этого можно добиться, рассказывается ниже.

Усилитель ВЧ предназначен для усиления мощности высокочастотного электрического сигнала, наведенного в антенне. К входу усилителя подключают магнитную антенну, а к выходу — вход детектора (см. схему 1).

Из теории резонансных контуров известно, что входное сопротивление усилителя подключаемого к контуру, должно быть по крайней мере не менее резонансного сопротивления этого контура, иначе подключение усилителя слишком сильно ухудшит добротность контура. Сопротивление контура магнитной антенны при резонансе в диапазонах СВ и ДВ весьма велико — сотни килоом.

Поэтому при непосредственном подключении усилителя к магнитной антенне усилитель должен иметь высокоомный вход. Легче всего этого можно добиться применением первой ступени усиления на полевом транзисторе, включенном по схеме с общим истоком или общим стоком.

Усиление ступени по схеме с общим истоком настолько велико, что усилитель может оказаться склонным к самовозбуждению. В этом отношении ступень по схеме с общим стоком хотя и имеет меньшее усиление, но зато более устойчива. По этой причине первая ступень усилителя ВЧ на транзисторе VI выполнена по схеме с общим стоком, которую называют иначе истоковым повторителем.

Такое название эта ступень получила из-за того, что выходное напряжение на истоке транзистора VI почти полностью повторяет напряжение сигнала на его затворе. Другими словами, коэффициент передачи первой ступени по переменному напряжению близок к единице.

Но зато усиление по переменному току очень велико, ведь входное сопротивление полевого транзистора на частоте диапазонов СВ и ДВ 0,5.. .МОм, а выходное в 1000 раз меньше Значит при практически одном и том же значении напряжения сигнала на входе и выходе истокового повторителя выходной ток в 1000 раз больше входного.

Контур L1C1 магнитной антенны подключен к затвору полевого транзистора VI через резистор R1, что необходимо для повышения устойчивости усилителя ВЧ Нагрузкой транзистора по постоянному току служит резистор R2, одновременно играющий роль стабилизатора рабочей точки транзистора VI и начального смещения транзистора V2. Коллекторный ток транзистора V2 стабилизирован резисторами R4. Нагрузкой транзистора V2 по-постоянному току является резистор R3, а по переменному — детектор на диодах V3 vV4.

Особенностью включения биполярного транзистора V2 является то, что база его подключена непосредственно к истоку транзистора VI. Ток истока создает на резисторе R2 постоянное напряжение, служащее начальным смещением для транзистора V2 Но так как это напряжение большее того, что требуется для нормальной работы транзистора V2 (0,5 В вместо 0,2 В для ГТ308Б и 1 В вместо 06В для КТ315Б), излишек гасит резистор R4, включенный в цепь эмиттера. Сопротивление этого резистора определяется путем деления излишнею напряжения (соответственно 0,3 и 0,4 В) на ток эмиттера, равный примерно 0,5 мА.

Для того чтобы стабилизирующий резистор R4 не снижал усиления ступени по переменному току, он зашунтирован конденсатором СЗ. Его емкость выбрана таким образом, чтобы влиянием резистора R4 на усиление в диапазонах ДВ и СВ можно было пренебречь. Входное сопротивление биполярного транзистора, как ранее было сказано, невелико - всего 1...2 кОм, а поэтому, естественно, базу транзистора нельзя подключать непосредственно к резонансному контуру. Но наличие истокового повторителя с его высоким входным сопротивлением эту трудность снимает, а низкое выходное сопротивление истокового повторителя позволяет хорошо согласовать его со ступенью на биполярном транзисторе.

Напряжение питания поступает к усилителю ВЧ через развязывающий фильтр, состоящий из резистора R5 и конденсатора С2. Фильтр позволяет сохранить устойчивость усилителя ВЧ при увеличении внутреннего сопротивления батареи GB1 в процессе ее разрядки. Резистор R5, кроме того, играет роль ограничителя тока короткого замыкания до уровня 15.. .30 мА в случае замыкания цепей усилителя.

Наличие развязывающего фильтра в цепи питания является обязательным в том случае, когда усилитель ВЧ питается от общего источника с усилителем НЧ. Если же приемник не предполагается в дальнейшем оснастить усилителем НЧ, то резистор R5 после налаживания можно исключить.

Усилитель ВЧ по схеме на рис. 1 усиливает напряжение сигнала магнитной антенны не менее чем в 30.. .70 раз. Меньшее значение соответствует напряжению питания 4,5, большее 9 В. В связи с этим чувствительность приемника при напряжении питания 4,5 В не хуже 20.. .40 мВ/м, при напряжении питания 9 В 8.. .15 мВ/м.

Детектор приемника предназначен для выделения из ВЧ сигнала низкочастотной модулирующей составляющей. Ток низкой частоты с выхода детектора поступает на головные телефоны и вызывает колебания их мембраны, воспроизводя передаваемое радиостанцией сообщение.

Рис. 4. диаграммами напряжения сигнала.

Высокочастотная составляющая тока, также присутствующая на выходе детектора, замыкается практически накоротко конденсатором С5. Емкость его выбирают таким образом, чтобы емкостное сопротивление на высокой частоте было значительно меньшим сопротивления телефонов.

При слишком малой емкости С5 ухудшается фильтрация токов высокой частоты, что может вызвать неустойчивую работу усилителя из-за паразитной обратной связи между выходом детектора и входом усилителя или магнитной антенной.

Работу детектора можно пояснить временными диаграммами напряжения сигнала в различных точках, показанными на рис. 4. Напряжение на входе детектора U« представляет собой амплитудно-модули-рованные колебания ВЧ. После диода V3, на конденсаторе С5 действует выпрямленное и сглаженное напряжение Ucs.

Оно успевает «следить» за изменением амплитуды входного ВЧ сигнала, сглаживая частые пульсации, являющиеся следствием выпрямления напряжения высокой частоты. Выпрямленное напряжение имеет две составляющие: постоянную (или среднее значение) и переменную низкочастотную. Постоянная составляющая действует только на резисторе R6. Переменная же составляющая поступает в катушки головных телефонов.

Телефоны подключены к выходу детектора не непосредственно, а через переходной конденсатор Сб. Емкость этого конденсатора выбрана таким образом, чтобы через него практически без потерь проходили токи с частотой выше 50... 100 Гц. Сделано это для того, чтобы, с одной стороны, беспрепятственно пропустить на головные телефоны составляющие полезного сигнала, имеющие самые низкие частоты звукового спектра, а с другой — наилучшим образом согласовать детектор с нагрузкой.

Детектор этого и последующего вариантов приемника называют двояко — детектором с закрытым входом и детекто ром с удвоением напряжения. Первое название связано с тем, что напряжение ВЧ подается на вход детектора через конденсатор, не пропускающий постоянный ток.

Для постоянного тока вход данного детектора закрыт. Второе название указывает на то, что выходное напряжение детектора примерно вдвое больше, чем одно диодного, поскольку он использует обе полуволны высокочастотного напряжения. Для объяснения сути обратимся к рис. 5, где показана работа детектора при действии на его входе ВЧ гармонического напряжения с амплитудной модуляцией. Здесь диоды V3 и V4 изображены условно в виде ключей SV3 и SV4, которые находятся в открытом или закрытом состоянии в зависимости от полярности входного напряжения ВЧ.

Для отрицательного входного напряжения диод V3 открыт, a V4 закрыт, поэтому переходной конденсатор С4 быстро заряжается до максимального напряжения. При смене знака полупериода диод V3 закрыт, а V4 открыт. Теперь заряжается конденсатор нагрузки детектора С5. Но в этом случае конденсатор С5 заряжается от двух последовательно соединенных источников — входного напряжения и конденсатора С4, на котором накоплен заряд от предыдущего отрицательного полупериода. Происходит сложение (удвоение) напряжения положительной полярности на входе детектора. А это, конечно же, приводит к увеличению выходного напряжения детектора. Конденсатор С4 при этом разряжается.

Рис. 5. Работа детектора при действии на его входе ВЧ гармонического напряжения с АМ.

Как видно из рисунка 1, диоды детектора одного приемника включены взаимно-обратно по отношению к диодам другого. Вообще говоря, от изменения полярности включения диодов работа детектора никак не изменяется, меняется лишь полярность напряжения на конденсаторе С5, что влечет за собой изменение полярности включения конденсатора Сб.

На работе телефонов это тоже не отражается. Но вместе с тем в простых транзисторных приемниках прямого усиления желательно, чтобы полярность выходного напряжения детектора относительно общего провода была противоположной полярности подключения источника питания. В этом случае значительно улучшается устойчивость усилителя ВЧ к самовозбуждению, уменьшаются искажения звука при приеме сигналов мощных радиостанций.

Именно по этой причине во всех описываемых приемниках полярность включения диодов детектора заменяется на обратную при изменении полярности батареи питания.

Для изготовления приемника потребуются в основном готовые детали и узлы, за исключением катушки магнитной антенны, монтажной платы, на которой размещают детали, и корпус. Возможно сокращение даже этого небольшого числа самодельных деталей, если применить готовые катушку магнитной антенны и корпус от какого-либо серийного приемника.

Детали

Катушка L1 состоит из бумажного каркаса и обмотки. Для ее изготовления нужно склеить из бумаги каркас так, чтобы он перемещался по ферритовому стержню. Длина каркаса 30.. .40 мм, толщина стенок 0,3.. .0,5 мм. Для склеивания лучше всего использовать обычную писчую бумагу и нитроклей. Возможно применение канцелярского казеинового клея. Широко распространенный клей БФ-2 может ухудшить добротность будущего контура.

Для обмотки годится медный гибкий провод диаметром 0,12.. .0,17 мм в эмалевой (или эмалевой и шелковой) изоляции или многожильный эмалированный провод. Этот провод свивается из большого числа (до 20) медных изолированных проводников. Диаметр каждого из них около 0,06 мм. Такой многожильный провод применяют в основном для высококачественных контурных катушек диапазона средних волн с собственной добротностью до 300.

Провода в эмалевой изоляции имеют обозначения ПЭЛ, ПЭВ-1, ПЭВ-2, в эмалево-шелковой — ПЭЛШО; многожильный — ЛЭШО. Диаметр провода указывают в миллиметрах вслед за его маркой. Например, условное обозначение ПЭВ-1 0,12 говорит о том, что это провод в однослойной винифлексной изоляции диаметром по меди 0,12 мм; ЛЭШО 6X0,6 — провод, свитый из шести эмалированных проводников каждый диаметром 0,06 мм, снаружи провод изолирован однослойной обмоткой из шелковой пряжи.

Перед пайкой эмалированных проводов их концы нужно тщательно зачистить до меди. Чаще всего эту операцию делают лезвием безопасной бритвы после отжига конца провода над огнем спички. Для того чтобы хорошо зачистить конец тонкого провода, необходимо приобрести навык. Особенно трудно зачищать провода ЛЭШО, тем более, что нельзя оставить непропаянным хоть один проводник — это резко ухудшит добротность контура.

Длина выводов катушки L1 не должна быть менее 40 мм. Число витков катушки зависит от формы и размеров магнитопровода, марки феррита, максимальной емкости конденсатора переменной емкости С1, а также максимальной длины волны, которую должен принимать приемник. Следует отметить, что расчет числа витков катушки магнитной антенны довольно сложен.

Поэтому на практике радиолюбители, и не только начинающие, стремятся пользоваться уже готовыми намоточными характеристиками или даже готовыми катушками. Удобнее всего использовать блок КПЕ и магнитную антенну в сборе от какого-либо готового приемника, лучше промышленного изготовления. Если такой возможности нет, то катушку изготавливают самостоятельно в соответствии с помещенными ниже рекомендациями.

Конденсаторы переменной емкости (КПЕ) в настоящее время применяют главным образом двухсекционные. Наибольшее распространение среди радиолюбителей получили конденсаторы переменной емкости от карманных приемников «Сокол» (КПЕ-5), «Орбита» (КПТМ-1), «Селга» (КПТМ), «Кварц» (КП-4) и др. Главной характеристикой блока КПЕ являются пределы изменения емкости каждой секции. В зависимости от типа она может меняться от 5. ..10 до 180.. .500 пФ.

Конструктивно КПЕ бывают с твердым и воздушным диэлектриком. В описанных в этой книге приемниках рекомендуется использовать КПЕ с твердым диэлектриком, как самые доступные, малогабаритные и прочные. На рис. 6 даны установочные размеры распространенных в любительской практике КПЕ. Высота (осевая длина) корпуса блоков соответственно равна 24,25 и 18 мм.

Рис. 5. размеры распространенных в любительской практике КПЕ.

Общий вывод, соединенный с ротором секций блока, обычно подключают к общему проводу. В блоках «Тесла» и КПЕ-5 выводы от неподвижных пластин секций плоские, а в КПТМ — проволочные. Особенность блока КПТМ состоит в том, что на его стороне, противоположной ручке, размещены четыре подстроеч-ных конденсатора, ленточные выводы от их неподвижных пластин размещены по периметру корпуса.

В табл. 1 указаны намоточные характеристики контурной катушки L1 для стержня антенны длиной 70.. .75 мм при использовании блока КПЕ от отечественных карманных и переносных приемников.

Невозможность перекрытия с одной катушкой индуктивности сразу обоих диапазонов полностью объясняется тем, что коэффициент перекрытия блока КПЕ по частоте (или длине волны) не превосходит трех, т. е., отношение максимальной длины принимаемой волны к минимальной менее трех, тогда как отношение максимальной длины волны диапазона ДВ (2000 м) к минимальной СВ (200 м) равно 10.

Таблица 1. Блоки КПЕ и намоточные характеристики контурной катушки магнитной антенны.

В приемниках промышленного производства и в относительно сложных любительских конструкциях требуемого перекрытия добиваются применением переключателя диапазонов, коммутирующего несколько контурных катушек или их отводов. Для начинающего радиолюбителя изготовление многодиапазонных приемников пока еще сложно, а поэтому в книге они не описаны.

В случае необходимости таблтце 1 может быть использована для определения числа витков при иной длине ферритового стержня. При этом можно пользоваться следующим приближенным правилом. Если длина стержня равна не 70.. .75, а 100.. .120 мм, то число витков нужно уменьшить на 10%, при длине стержня 140...160 мм — уменьшить на 20%. Например, если при длине стержня 65 мм катушка должна содержать 88 витков, то при 100 мм — 80 витков, а при 140 мм — всего 70.

Конденсаторы постоянной емкости (или просто конденсаторы) являются непременными элементами всех приемников и усилителей. Промышленность выпускает очень широкий ассортимент типов конденсаторов для использования в различных цепях аппаратуры при различных значениях напряжения и формы тока.

В качестве переходных и шунтирующих конденсаторов усилителя ВЧ (С2, СЗ. С4. рис. 8 « 9) я емкостной нагрузки детектора (С5) лучше всего использовать керамические и металлобумажные конденсаторы КД-2 (бывшие КДС), КЛС-1, МБМ, БМ-2. При этом следует иметь в виду, что в транзисторных приемниках целесообразно применять только низковольтные бумажные конденсаторы. Конденсаторы на большое напряжение тоже можно применять, но они очень громоздки.

Конденсаторы имеют следующие распространенные в приемниках номиналы МБМ — 0,05, 0,1 мкФ; БМ-2 — 0,01, 0,015, 0,022, 0,03, 0,033, 005 мкФ- КД-2 -1000, 2200, 3300, 4700, 6800 пФ; КЛС-1 — 4700, 6800 пФ, 0,01, 0,015, 0022 0,033 мкФ.

Емкость конденсаторов С2, СЗ, С4, С5 без ухудшения параметров приемника может быть значительно изменена в обе стороны.   Например, конденсатор СЗ мо^; жет иметь емкость 0,022 и 0,05 мкФ. Емкость конденсатора С2 может быть увеличена в 5... 10 раз против указанной на схеме. Несколько уже рамки для С4 и С5-6800 и 0,015 мкФ.

Переходной конденсатор С6 относится к группе оксидных (или, как их раньше называли, электролитических) конденсаторов. Он должен обладать емкостью в пределах 5... 20 мкФ. При меньшей емкости ухудшается воспроизведение низших частот, при большей — возникают неприятные искажения звука при резких изменениях громкости.

Радиолюбители чаще других используют оксидные конденсаторы К50-3 и К50-6. Оксидные конденсаторы могут нормально работать только при наличии на них постоянного напряжения, поэтому необходимо следить за полярностью их включения. Полярность обычно указывается на корпусе оксидных конденсаторов.

Основными параметрами оксидного конденсатора являются номинальное напряжение и номинальная емкость. И если значение номинальной емкости выбирают исходя из условий работы ступени по переменному току, то выбор по номинальному напряжению должен обеспечить надежную работу конденсатора и ступени в целом.

Для этого номинальное напряжение конденсатора чаще всего не должно быть меньше напряжения питания приемника. Исключением могут быть шунтирующие конденсаторы в эмиттерной цепи транзисторов; напряжение этих конденсаторов может быть меньше питающего напряжения.

При этом следует иметь в виду, что чем больше номинальное напряжение оксидного конденсатора, тем больше его габаритные размеры при одной и той же номинальной емкости. Для оценки возможностей применения конденсаторов К50-6 на различные номинальное напряжение и емкость можно пользоваться таблице 2, где представлены основные сведения о некоторых из них.

Особую группу составляют конденсаторы, входящие в состав резонансных контуров и ВЧ цепей (кроме КПЕ). Это конденсаторы слюдяные КСО-1 (120, 180, 330 пФ), КСО-2 (300, 390 пФ); полистироловые малогабаритные ПМ-1 (100, 300, 510, 750, 1000, 1100, 1500 пФ); керамические трубчатые конденсаторы КТ-1 (от 1 до 1500 пФ).

Все упомянутые здесь конденсаторы включены в прейскурант Центральной базы Посылторга. В случае необходимости возможно использование конденсаторов других типов, если их номинальные значения емкости и напряжения удовлетворяют указанным выше требованиям.

Например, в качестве переходных и шунтирующих в усилителях высокой частоты можно использовать керамические малогабаритные конденсаторы КМ-4, имеющие емкость от 1,6 пФ до 0,047 мкФ; КМ-5 — от 16 пФ до 0,15 мкФ; КМ-6 — от 120 пФ до 2,2 мкФ. Эти конденсаторы имеют существенный разброс емкости и большую температурную нестабильность, поэтому применять их в резонансных контурах не рекомендуется.

 Таблица 2. Конденсаторы К50-6.

Таблица 3. Германиевые детекторные диоды.

О транзисторах уже было рассказано выше, поэтому ограничимся только рекомендациями по их замене. Для этого можно пользоваться табл. 3. Транзистор ГТ308Б может быть заменен очень многими транзисторами — до нескольких десятков транзисторов, например П416Б, ГТ322Б, ГТ313Б. Транзисторы КПЗОЗБ и КТ315Б можно в крайнем случае заменить сборкой БС-1 (используя два из четырех транзисторов).

Роль детекторных диодов заключается в том, чтобы выпрямить высокочастотное напряжение сигнала, выделить полезную низкочастотную переменную составляющую его. В основе детектирования лежит свойство полупроводниковых диодов пропускать ток только в одном направлении к не пропускать в другом. На рисунке 7 показан внешний вид наиболее распространенных в любительской практике диодов серий Д9, Д104, Д22С, ГД403 и других, а также самого старого, но все еще широко применяемого радиолюбителями диода серии Д2.

Если к аноду относительно катода приложить положительное напряжение, то чеоёз диод потечет прямой ток. В этом случае говорят, что диод открыт. Значение прямого тока зависит от приложенного напряжения.

Например, для большинства детекторных диодов этот ток может достигать 30... 100 мА и более при напряжении всего в 1 В. Если значение прямого тока превысит предельно допустимое для диода, его кристалл перегреется и выйдет из строя — наступит необратимый тепловой пробой.

Рис. 7. Внешний вид наиболее распространенных в любительской практике диодов.

Если изменить полярность приложенного напряжения на обратную, как говорят, подать обратное напряжение, то через диод потечет чрезвычайно малый ток, называемый обратным током диода. В подобных случаях говорят, что диод закрыт. Например, при обратном напряжении 10 В ток обычно не превышает нескольких микроампер (миллионных долей ампера). Поэтому при расчетах часто считают обратный ток диодов, особенно кремниевых, равным нулю.

Для того чтобы полупроводниковый диод проявил свое выпрямляющее свойство, необходимо, чтобы входное ВЧ напряжение было более некоторого минимального значения, определяемого полупроводниковым материалом, ,из которого сделан кристалл диода. Например, для германиевых диодов это напряжение невелико — всего 30... 50 мВ. Для кремниевых диодов и диодов из селена оно значительно больше — до 0,6... 0,7 В.

Поэтому для детектора приемника можно рекомендовать только германиевые диоды, причем те из них, которые обеспечивают наибольший прямой ток при минимальном напряжении. Обычно детекторные дио-дьифавнивают по значению прямого тока при напряжении 1 В: чем больше прямой ток, тем лучше будет работать детектор приемника с таким диодом.

Детекторные диоды очень надежны в работе, если не превышаются предельно допустимые значения прямого тока и обратного напряжения. В транзисторном приемнике выход из строя диодов возможен лишь при случайной подаче на них напряжения источника питания.

Ток через диод обычно не превосходит десятых долей миллиампера. Поэтому в таких приемниках можно применять практически все германиевые детекторные диоды, но одни из них будут работать лучше, другие хуже — это зависит от их способности пропускать прямой ток.

Для сравнения различных диодов по их возможностям можно воспользоваться табл. 3, где даны основные характеристики самых распространенных и-доступных германиевых детекторных диодов. Из таблицы видно, что диод Д9Б является наиболее подходящим для детекторного приемника, тогда как его диоды серии Д2 — наименее. Диоды Д310 — Д312 с различными буквенными индексами предпочтительны, но они в несколько раз дороже, чем диоды серии Д9.

В таблице указана также цветная маркировка диодов серий Д2 и Д9. Ближняя к выводу точка или полоса — обычно она красная — указывает вывод анода. Вторая полоса (или точка) указывает на буквенный индекс в обозначении. В ряде случаев, ставят только одну точку (или полосу) вблизи вывода анода, цвет которой и определяет буквенный индекс.

Полярность включения диодов серии Д2 и буквенный индекс выштампованы на ленточном выводе в виде условного изображения диода, но иногда буквенный индекс указывают дополнительно цветной меткой. Наиболее удобна маркировка диодов Д18, Д20, Д104 и серий Д220, ГД403, у которых и тин, и полярность включения указаны на корпусе.

Внимание! Диоды очень чувствительны к перегреву, поэтому паять их надо быстро и осторожно, малогабаритным паяльником.

Резисторы — самый распространенный элемент приемника. Резисторы применяют для формирования необходимых значений напряжения на электродах других элементов, для ограничения тока, в качестве элементов связи между ступенями. Резисторы разделяются на постоянные и переменные.

В любительских приемниках чаще всего применяются постоянные резисторы МЛТ-0,25, МЛТ-0,5, ВС-0,125. Цифры в обозначении указывают мощность в ваттах, которую способны рассеивать транзисторы без опасности выхода из строя. Номинальное значение сопротивления, указываемое на корпусе резистора, может находиться в следующих пределах: для МЛТ-0,25 — 51 Ом...З МОм; для МЛТ-0,5 — 51 Ом... 5,1 МОм; для ВС-0,125 — 27 Ом ... 820 кОм.

Для резисторов разработана сетка стандартных номиналов, облегчающая их изготовление и подборку при производстве аппаратуры. Один из наиболее употребимых рядов этой сетки представляет собой последовательность увеличивающихся значений, причем каждое последующее больше предыдущего на 10%. Есть также и 5- и 20%-ные ряды. Кроме стандартизованных промышленность выпускает небольшими сериями резисторы с номиналами, не укладывающимися в стандартную сетку.

Точность, с которой истинное сопротивление резистора соответствует номиналу, обычно указывают на корпусе резистора либо цифрами, либо другими знаками. В практике конструирования довольно редко бывают необходимы резисторы с точностью 5% и менее. В большинстве случаев вместо указанного на схеме вполне можно применять резисторы соседнего номинала из 10%-ного ряда, а нередко и из 20%-ного.

От качества головных телефонов зависит работа всего приемника. Основным требованием к телефонам является возможно большее омическое сопротивление его катушек.

Поэтому лучше всего подходят головные телефоны ТОН-2, имеющие сопротивление каждого капсюля 1,6 и 2,2 кОм. Следовательно, гарнитура с двумя капсюлями будет иметь сопротивление 3,2 или 4,4 кОм. Здесь специально оговаривается, что сопротивление измеряют на постоянном токе.

На звуковых частотах вследствие индуктивности катушек капсюлей сопротивление головных телефонов в 5... 10 раз больше их омического сопротивления. Можно применять малогабаритные телефоны ТМ-2 и ТМ-4, но их сопротивление постоянному току не превышает 60... 80 Ом. Громкость их звучания будет недостаточной, поэтому такие телефоны лучше всего подключать через дополнительный усилитель НЧ с мощностью 10 ...20 мВт.

Для работы приемника потребуется источник питания. Приемники на транзисторах и микросхемах питают главным образом от батареи гальванических элементов, или аккумуляторов.

Гальванические элементы и батареи из них доступны, недороги, но они одноразового действия. Отработав положенный срок, они выходят из строя и требуется заменить их новыми. Аккумуляторы в этом отношении удобнее. Они выдерживают несколько сотен циклов «зарядка — разрядка» и при аккуратном обращении могут служить до десятка лет.

В любительской практике находят широкое применение гальванические элементы и батареи нескольких типов, перечисленных в табл. 4. В таблице указан измерительный ток, при котором проверяют запас энергии элементов и батарей.

Если разделить значение начальной емкости в ампер-часах на измерительный ток, то должно получиться время в часах, в течение которого эта емкость будет исчерпана. Средний ток — это наибольшее значение тока, при котором емкость источника можно использовать на 90%. И, наконец, максимальный ток — это тот предел, превышение которого считают недопустимым, вызывающим преждевременный выход из строя.

Таблица 4. Гальванические элементы и батареи.

Как видно из таблицы, чем больше электрическая емкость источника, тем большие размеры и массу он имеет. Очевидно, что в карманный приемник нельзя поместить несколько элементов 373; их место — в переносных приемниках. А вот батарея «Крона-ВЦ», элементы 316, 343 наиболее пригодны для карманных приемников.

В таблице 5 сведены характеристики распространенных среди радиолюбителей никель-кадмиевых аккумуляторных элементов и батарей группы Д (дисковых). Следующее за буквой Д число — номинальная емкость в ампер-часах. Удобна батарея 7Д-0.1, содержащая семь аккумуляторов Д-0,1, соединенных последовательно. По размерам она близка к «Кроне-ВЦ».

Одним из достоинств приемников без усилителя НЧ является экономичность питания. Например, приемник 2-V-0 потребляет ток от 1,5 до 5 мА. При таком малом потребляемом токе элементы 373 могут непрерывно работать до 1000 ч, 343 — до 500 ч, т. е. по крайней мере в 10 раз дольше, чем в супергетеродинном приемнике с усилителем НЧ. В связи с этим оказывается целесообразным применять самые миниатюрные элементы, например 316 или 312.

В описываемой конртрукции источник питания состоит из трех элементов 316 для получения начального напряжения 4,5 В и шести таких же элементов для 9 В. Нужно учитывать, что по мере разрядки батареи снижается ее напряжение. Простые приемники прямого усиления могут нормально работать при снижении напряжения, даваемого одним элементом, с 1,5 до 1 В. Полностью разряженным элемент считают при снижении его напряжения до 0,7 В.

Таблица 5. Миниатюрные аккумуляторы и батареи.

*7Д-0,1 — батарея аккумуляторов.

Монтаж приемника

Монтажная плата предназначена для размещения и электрического соединения деталей приемника. Ее выполняют из листового текстолита или гетинак-са толщиной 1,5... 2 мм по чертежу, представленному на рис. 8. Плата рассчитана на применение магнитной антенны укороченной и обычной. В первом случае длина стержня антенны не должна превышать 75, во втором 140 мм. Четыре отверстия диаметром 4 мм служат для установки платы в корпусе винтами МЗ.

Для установки на плату надо изготовить 58 пустотелых пистонов. Их делают в виде трубок из мягкой листовой латуни толщиной около 0,1 мм. Трубки вставляют в отверстия так, чтобы с обеих сторон платы выступали их концы по 0,5... 0,7 мм. Затем посредством кернера, молотка и наковальни пистоны аккуратно расклепывают.

Отверстие в пистоне не должно быть диаметром менее 1,5 мм. Если для изготовления пистонов был использован материал толще, чем 0,1 мм, или предполагается применение деталей с относительно толстыми выводами, то рекомендуется увеличить диаметр отверстий е плате под пистоны до 2,5... 3 мм,

Монтаж деталей на пистонах принято относить к навесному, Все деталк к соединительные проводники располагают по одну сторону платы, а распаивают концы выводов в пистонах — с другой. Такой монтаж позволяет сохранить на монтажной плате схемную наглядность, а также предотвратить повреждение деталей при работе с горячим паяльником.

Рекомендуется следующая последовательность монтажа. Сначала раскладываются соединительные проводники, выполненные из луженой медной проволоки диаметром 0,3... 0,5 мм в виниловой изоляции, желательно разных цветов: для плюсовой цепи питания — красный, для минусовой — черный, для сигнальных цепей — белый и т. д. Такой цветной «код» помогает как при изготовлении, так и при ремонте приемника.

Рис. 8. Монтажная плата приемника.

Затем на плате устанавливают постоянные конденсаторы и резисторы, транзисторы и диоды, блок конденсаторов переменной емкости. Необходимо внимательно следить за соблюдением полярности включения деталей. В последнюю очередь размещают магнитную антенну, чтобу случайно не оборвать выводов катушки.

Ферритовый стержень закрепляют на монтажной плате несколькими витками крепкой нити. Не следует крепить стержень проводом — в таком бандаже могут оказаться короткозамкнутые витки, ухудшающие качество резонансного контура антенны.

Выводы деталей и соединительные проводники паяют электрическим паяльником мощностью 20... 40 Вт с применением оловянно-свинцового припоя ПОС-60 и канифольного флюса.

Размещение деталей на плате показано на рис. 9. Если не удалось приобрести оксидный конденсатор К50-6 (С6), можно на плату установить конденсатор К50-3 с торцевыми выводами, для чего на ней предусмотрены дополнительные пистоны.

Рис. 9. Размещение деталей на плате приемника. 

Налаживание приемника

После окончания монтажа необходимо тщательно проверить правильность установки и надежность соединений всех деталей и узлов, устранить найденные ошибки. Желательно повторить эту операцию дважды — сначала от антенны к телефону, а потом в обратном направлении. Затем убеждаются в правильности полярности включения источника питания.

Включают питание включателем S1 к, надев телефоны, медленно вращают ручку КПЕ до появления сигнала любой станции. Если станцию принять не удалось, следует изменить положение магнитной антенны в горизонтальной плоскости. Максимум громкости принятого сигнала соответствует случаю, когда стержень расположен горизонтально и составляет прямой угол с направлением на станцию.

Если в распоряжении радиолюбителя есть авометр, то рекомендуется проверить режим работы транзисторов по постоянному току. Постоянное напряжение измеряю- относительно общего провода питания, а потребляемый ток либо в разрыве цепи питания (на схеме показано крестом), либо подключив вход миллиамперметра прибора параллельно разомкнутым контактам выключателя S1 питания. Если отклонения от указанных на схеме значений превышает 15%; то рекомендуется скорректировать режим — для полевого транзистора подборкой резистора R2, для биполярного — R4. Как правило, обычно требуется подобрать только R2.

Собранную плату приемника помещают в фанерный или пластмассовый корпус. Учитывая, что ручка блока КПЕ имеет небольшую длину, возможно, придется установить его на внутренней стороне верхней панели корпуса двумя винтами.

Эксплуатация приемника показала, что его чувствительности вполне достаточно для приема местных и удаленных мощных станций в диапазонах СВ и ДВ, особенно в вечернее время, когда улучшается прохождение радиоволн. Прием отличается высокой чистотой звука.

Описанный приемник с полевым транзистором очень хорошо повторяется в любительских условиях; в большинстве случаев даже не требуется подбирать резисторы R2 и R4. Малый потребляемый ток позволяет эксплуатировать приемник с одним комплектом питания практически в течение года. Отсутствие в приемнике усилителя мощности НЧ не исключает возможности использовать, если это необходимо, внешний усилитель для громкоговорящего приема. Качество воспроизведения музыкальных радиопередач при этом получается очень хорошим.

Литература: Васильев В.А. Приемники начинающего радиолюбителя (МРБ 1072).