Ключевые детекторы в детекторных радиоприемниках
Значительный «прорыв» в области усовершенствования AM детекторов сделали М. Балашов и В. Беляков]. Они совсем отказались от диодов, заменив их управляемыми транзисторными ключами. Схема ключевого транзисторного детектора показана на рис. 1а. Она напоминает схему преобразователя напряжения, включенного «наоборот»: высокочастотный сигнал подается на выход преобразователя, а продетектированный снимается с его входа.
Для управления транзисторами имеются вспомогательные обмотки связи III и IV, напряжения на которых поочередно открывают транзисторы VI и V2. Через открытые переходы коллектор - эмиттер полуволны сигнала со вторичной обмотки ВЧ трансформатора Т1 передаются в нагрузку. При наличии конденсатора напряжение на нагрузке сглажено, но, вероятно, появляются значительные коммутационные токи через транзисторы.
Тем не менее ключевой транзисторный детектор имеет ряд преимуществ сравнительно с диодным двухполупериодным детектором. Его амплитудная характеристика (кривая 1 на рис. 16) более линейна, чем у диодного детектора (кривая 3), и имеет большую крутизну.
Рис.1. Ключевой транзисторный детектор а - схема, б - амплитудные характеристики
При инверсном включении транзисторов, когда выводы эмиттера и коллектора меняются местами, наблюдается дальнейшее повышение крутизны характеристики и увеличение ее линейности. Эти преимущества объясняются тем, что сопротивление перехода коллектор-эмиттер меньше прямого сопротивления диода при тех же значениях входного напряжения.
При испытаниях ключевого детектора использовался трансформатор Т1 на двух сложенных вместе кольцах типоразмера К7х4х2 из феррита 600НН. Обмотка I содержала 75 витков провода ПЭВ 0,11, обмотка II - 2x45, обмотки III и IV - по 15 витков того же провода. Двухполупериодный детектор на диодах Д9Б (для сравнения) подключался к обмотке И. В ключевом детекторе, хорошо работают транзисторы ГТ108Г, ГТ109В, ГТ109Г, ГТ115В-Д и другие германиевые с коэффициентом передачи тока 100-200.
Рис.2. Принципиальная схема приемника с ключевым детектором.
Практическая схема приемника дана на рис. 2. В антенной цепи установлен переключатель S1, позволяющий переходить с последовательной схемы настройки на параллельную, для перестройки по частоте служит КПЕ С1. Катушки неподвижно закреплены на ферритовом стержне от магнитной антенны радиоприемника «Альпинист-405», причем секции обмотки I размещены ближе к краям, а обмотки II—IV в середине стержня. Индуктивность контурной катушки (обмотка I) можно изменять скачками, переключателем S2. Число витков изменяется от 17 до 125. Обмотка II содержит 2x15 витков, базовые обмотки - по 10 витков провода ПЭВ 0,18-0,44. Точками на схеме обозначены начала обмоток, все они наматываются в одну сторону. Полярность включения существенна по самому принципу работы детектора.
Выходной трансформатор намотан на пермаллоевом сердечнике 1118x10. Обмотка I содержит 1650 витков ПЭВ 0,1, обмотка II - 165 витков ПЭВ 0,59. Гнезда ХЗ служат для подключения телефонов при приеме удаленных станций. Весь приемник собран в корпусе трансляционного громкоговорителя, автор рекомендует головки ЗГД-Э8Е, 4ГД-8Е, 4ГД-35. Приемник обеспечивал громкоговорящий прием радиостанции на частоте 173 кГц в 60 км от Москвы с антенной длиной 20 м и высотой подвеса около 18 м.
Анализируя полученные авторами результаты, заметим, что детектор работает при очень низком сопротивлении нагрузки (470 Ом), а следовательно, и при низком входном сопротивлении детектора. В этих условиях ключевой детектор, действительно, должен давать значительный выигрыш в коэффициенте передачи мощности, то есть в КПД. Оценим, примерно, уровень мощности сигнала, при котором снимались характеристики рис. 1. При максимальном выходном напряжении 0,3 В и сопротивлении нагрузки 470 Ом ток составит 0,64 мА и мощность 0,2 мВт. Этого едва достаточно для громкоговорящего приема.
Диодный детектор лучше работает при высоких сопротивлениях нагрузки, малых токах и значительных напряжениях. Ту же мощность можно получить при напряжении, скажем, 2 В, токе 0,1 мА и сопротивлении нагрузки 20 кОм. В этих условиях амплитудная характеристика диодного детектора достаточно линейна, а прямое сопротивление диода не превосходит 0,5-1 кОм, что дает и небольшие потери. При больших уровнях мощности потери в диодном детекторе еще меньше - вспомните про выпрямители, работающие с КПД почти 100%.
Тем не менее автор вовсе не является категорическим сторонником диодных детекторов, немало экспериментов было проведено и с транзисторами. Одна из удачных схем транзисторного детектора приведена на рис. 3.
Рис.3. Приемник с детектором на транзисторе.
Работает детектор следующим образом: положительные полуволны сигнала с катушки связи L2 открывают переход база - эмиттер транзистора и создают на базе, благодаря цепочке R1C1, небольшое положительное смещение. Теперь транзистор работает в режиме отсечки, открываясь лишь на вершинах положительных полуволн сигнала.
В приемниках с транзисторными детекторами использовалась ДВ катушка магнитной антенны транзисторного приемника (около 250 витков). Катушка связи L2 имеет 40-60 витков на отдельном каркасе, чтобы его передвижением по ферритовому стержню можно было регулировать связь.Коллектор при этом оказывается под отрицательным напряжением относительно базы и эмиттера, и практически весь импульс эмиттерного тока передается в коллекторную цепь. Там он сглаживается конденсатором С2, и продетектированный ток питает первичную обмотку выходного трансформатора.
Рис. 4. Характеристики транзистора при малых токах базы.
Чтобы выяснить, какая же именно часть эмиттерного тока ответвляется в коллекторную цепь, были сняты характеристики этого транзистора при малых токах базы (рис. 4). Оказалось, что даже при очень малых токах базы, коэффициент передачи тока Вст в схеме с ОЭ не падает ниже 20, а это означает, что 95% тока эмиттера поступает в коллекторную цепь, что и обеспечивает хороший КПД при детектировании. В экспериментах выяснилось, что при слабых сигналах транзистор может работать и без смещения, при замкнутой цепочке R1C1.
Источник: Поляков В. Т. - Техника радиоприема, простые приемники АМ сигналов.