Приемник на одном транзисторе
С сущностью работы однотранзисторного приемника ты уже познакомился. В самом деле: детекторный приемник с однокаскадным усилителем НЧ, соединенные вместе, образуют, по существу, однотранзисторный приемник.
На этом практикуме разговор пойдет о нескольких вариантах однотранзисторного приемника, в том числе и о рефлексном, в котором один и тот же транзистор выполняет несколько функций.
Для исходного варианта приемника потребуются: маломощный высокочастотный транзистор серий П401, П402, П403, П416, П422, ГТ308 со статическим коэффициентом передачи тока (h21Э) не менее 50, электромагнитные головные телефоны, круглый или плоский ферри-товый стержень марки 4QQHH или 600НН, батарея «Крона» или две батареи ЗЗЗбЛ и некоторые другие детали и материалы.
Принципиальная электрическая схема простейшего варианта приемника изображена на рис. 44. Входной колебательный контур, с помощью которого приемник можно настроить на волну (частоту) местной или отдаленной мощной радиовещательной станции, образуют катушка индуктивности L1 с ферритовым стержнем, конденсатор С2 и подключенные к ним антенна W1 и заземление. Грубая настройка контура на волну радиостанции достигается подбором емкости конденсатора С2 (обозначено звездочкой), а точная — изменением индуктивности катушки LI (обозначено косой линией со стрелкой) путем перемещения ее по ферритовому стержню. Когда катушка находится в средней части стержня, ее индуктивность наибольшая. А чем больше индуктивность катушки и емкость конденсатора контура, тем на большей длины радиоволну может быть настроен приемник. Колебательный контур, как ты уже знаешь, является селективным, то есть избирательным органом приемника. Модулированные колебания высокой частоты, на которую он настроен в резонанс, через катушку связи L2, находящуюся «на том же ферритовом стержне, что и контурная катушка LI, поступают на базу транзистора, включенного по схеме с.общим эмиттером. На этот же электрод транзистора через резистор R1 подается отри-дательное напряжение смещения, но несколько меньшее, чем в опытном усилителе -НЧ пятого практикума. В таком режиме транзистор выполняет одновременно две функции: детектирует высокочастотный модулированный сигнал радиовещательной станции и одновременно усиливает колебания НЧ, выделяемые в процессе детектирования. Телефоны В1, включенные непосредственное коллекторную цепь транзистора, преобразуют колебания НЧ в звук.
Какова роль конденсаторов СЗ и С4? Конденсатор СЗ, как и конденсатор Сраз на входе простейшего усили-теля НЧ, разделительный: свободно пропуская к базе колебания высокой частоты, он преграждает путь постоянному-току между базой и эмиттером транзистора через катушку связи L2. А конденсатор С4, блокирующий телефоны, пропускает через себя наивысшие колебания звуковой частоты, облегчает тем самым условия работы телефонов и предотвращая самовозбуждение приёмника.
Так работает этот приемник. А теперь — за дело! На ферритовом стержне, используя его как болванку, склей из бумаги две гильзы: длиной 25...30 мм — для контурной катушки L1 и длиной 8...10 мм — для катушки L2. Но прежде .чем наматывать контурную катушку, уточни, в каком диапазоне работает радиостанция, передачи которой хорошо слышны в вашей местности. Если эта станция работает в диапазоне средних волн, катушка L1 должна содержать 70 — 80 витков провода ПЭВ-1 или ПЭЛ 0,15... 0,2, намотанных на гильзу виток к витку, а если в диапазоне длинных волн, то 220...240 витков такого же провода, но намотанных тремя-четырьмя секциями по равному числу витков в каждой секции. Катушку связи намотай таким же проводом, уложив на гильзу 10... 15 витков. Крайние витки катушек закрепи на гильзах клеем БФ-2, резиновыми или отрезанными от поливинилхлорид-ной трубки колечками.
В зависимости от длины волны радиостанции емкость контурного конденсатора С2 может быть в пределах от 50 до 450...500 пФ. Поэтому надо иметь несколько конденсаторов разных емкостей. Желательно, чтобы эти конденсаторы были керамическими или слюдяными. Конденсаторы СЗ, С4 и резистор R1 могут быть любыми. Роль выключателя питания может выполнять тумблер. Детали приемника соедини так, как показано на рис. 45. Конденсатор С2 пока не включай в контур, Сверь все соединения, деталей по принципиальной схеме. Особенно внимательно проверь правильность подключения выводов транзистора: его крайний вывод возле метки на корпусе является эмиттером, рядом с ним — коллектор, другой крайний — база.
Как только включишь питание, в телефонах должен появиться заметный на слух шум — первый признак работы транзистора. Второй признак — появление в телефонах слабого гула, именуемого фоном переменного тока, при касании пальцем вывода базы транзистора. Если все будет именно так, то подключи к приемнику антенну и заземление, а затем, включая в колебательный контур конденсаторы разной емкости, начиная с самой небольшой, и перемещая контурную катушку по стержню, добейся наиболее громкого приема сигналов радиостанции. Настройка контура на волну радиостанции будет точной, когда незначительный сдвиг катушки на стержне в любую сторону снизит уровень громкости звучания телефонов.
Теперь опытным путем найди такое положение катушки связи на ферритовом стержне, когда прием идет без искажения звука. Если искажения наблюдаются Даже при максимальном удалении катушки связи от контурной, значит, надо уменьшить число ее витков.
И это еще не все. Надо проверить и установить коллекторный ток транзистора (Iк), при котором он работает с наибольшей эффективностью. Для этого включи в разрыв коллекторной цепи (или параллельно разомкнутым контактам выключателя питания) миллиамперметр и подбери базовый резистор R1 такого сопротивления, При котором миллиамперметр показывал бы ток 0,6...0,8 мА. Это наиболее вьггодный режим-работы транзистора как детектора и усилителя колебаний низкой частоты.
Установить такой режим работы транзистора можно также по громкости и качеству звука в телефонах. Делай это так. В цепь базы вместо резистора R1 включи соединенные последовательно переменный резистор сопротивлением около 1 МОм и постоянный резистор сопротивлением 200...120 к0м (рис. 46). Постоянный резистор будет ограничивать ток в этой цепи при наименьшем сопротивлений переменного резистора. Изменяя сопротивление переменного резистора, Добейся наиболее громкой и качественной работы приемника. Затем, выключив питание, отключи эту цепочку резисторов от базы транзистора, измерь омметром их общее сопротивление и включи в цепь базы постоянный резистор такого же номинала.
В том случае, если приему мешают сигналы другой, близкой по длине волны, радиостанции, включи между антенной и входным контуром конденсатор емкостью 47 — 68 пФ ,(на рис. 44 показанный штриховыми линиями конденсатор С1). При этом, правда, немного снизится громкость звучания телефонов, но зато улучшится селективность приемника — он лучше станет выделять сигмалы той станции, на частоту которой настроен колебательный контур. Можно ли этот приемник питать от одной батареи 3336Л? Можно, если уменьшить .сопротивление базового резистора R1 так, чтобы коллекторный шк транзистора был в тех же пределах (0,6...0,8 мА), Но при этом громкость приема несколько уменьшится.
Приемник, собранный по схеме рис. 44, рассчитан на прослушивание программ только одной радиовещательной станции - той, на волну которой настроен его входной контур. Точно таким же способом его можно настроить на волну какой-то другой станции. А если контур дополнить переключателем, с помощью которого можно будет включить в него подобранные конденсаторы, то подучится приемник с двумя постоянными, или фиксированными, настройками на две станции.
Однако вместо двух конденсаторов постоянной емкости и переключателя в контур можно включить конденсатор переменной емкости — получится лдноднапаэояный приемник с плавной настройкой. Конденсатор переменной емкости может быть кик с твердым, так и с воздушным диэлектриком, в том иисле от любого ныне устаревшего приемника., с максимальной емкостью 480...500 пФ. Чтобы однотранзисторному однодиапазонному приемнику с плавной настройкой конденсатором переменной емкости придать конструктивный вид, смонтируй его на плате из листового гетинакса, .текстолита иди винипласта толщиной 1,5...2 мм (рис. 47), Примерные размеры платы: ширина .80...65 мм, длина 120... 150 мм. Свободное место на пяате в дальнейшем займут детали усилителя НЧ. В качестве монтажных стоек резистора и конденсаторов используй отрезки проволоки диаметром 1...1,5 и длиной 8...10 мм, вбивая их в отверстия в плате (рис. 48). Соединения между монтажными стойками делай проводниками снизу платы и обязательно пропаивай: надежность контактов в местах соединений обеспечивается только пайкой.
Закончив монтаж, проверь (по принципиальной схеме приемника), нет ли ошибок, ненадежных контактов, замыканий между оголенными проводниками. Вели все в порядке, то подключи антенну и заземление, включи питение и прослушав весь диаиазон волн, перекрываемый приемником.
Рефлексный l-V-1. Значительно повысить чувствительность однотранзисторного приемника можно путём превращения его в рефлексный приемник ,1-V-1. Подобной условной формулой принято характеризовать структурные схемы приемников прямого усиления, то есть радиоприемников, в которых происходит только одно преобразование модулированный колебаний высокой чaстoты» — детектирование. Детектор, будь он- диодный или транзисторный — безразлична-, обозначают латинской буквой V. Цифрой, стоящей перед этой буквой, указывают число каскадов усиления колебаний высокой частоты, а цифрой, стоящей- после нее,- число каскадов усиления колебаний низкой частоты: Таким образам, 1-V-1 означает, что приемник прямого усиления по такой oхеме имеет кроме детектора один каскад усиления модулированных колебаний высокой частоты и один каскад усиления колебаний низкой частоты.
Однотранзисторный приемник, о котором шел разговор на этом практикуме, был приемником 0-V-0, то есть приемником, в котором был всего один каскад — детекторный. Но он может стать приемником 1-V-1, если транзистор использовать еще для усиления модулированных колебаний высокой частоты, поступающих к нему с входного контура, и усиления колебаний низкой частоты, поступающих с детектора. Приемники, в которых одни и те же транзисторы (или радиолампы) используют подобным образом, называют рефлексными.
Принцип работы рефлексного приемника иллюстрирует схема, показанная на рис. 49. Высокочастотный модулированный сигнал радиостанции усиливается транзисторным (или ламповым) одно-, двухкаскадным усилителем (на структурных схемах усилитель, каким бы он ни был, обозначают треугольником) и детектируется диодом V. После детектирования колебаний низкой частоты подаются на вход того же усилителя, усиливаются им и затем преобразуются телефонами (или головкой громкоговорителя) в звуковые колебания.
Принципиальная схема возможного варианта рефлексного приемника 1-V-1, предлагаемого тебе для продолжения экспериментов с однотранзисторным приемником, показана на рис. 50. Входная часть приемника осталась прежней. Транзистор VI включен по схеме с общими эмиттером, но работает в режиме усиления. Ток покоя в его коллекторной цепи увеличен до 2...4 мА.
В коллекторной цепи транзистора две нагрузки: высокочастотный дроссель L3 — для модулированных колебаний высокой частоты, и телефоны Eft — аля колебаний низкой частоты. С дросселя L3 высокочастотный сигнал радиостанции, усиленный транзистором, через разделительный конденсатор С5 поступает на диод V2 и детектируется им. С резистора R3, являющегося нагрузкой детектора, колебания низкой частоты через электролитический конденсатор €6, резистор R2 и катушку связи L2 подаются на базу транзистора и вместе с высокочастотным сигналом, поступающим сюда с входного контура приемника, усиливаются. В коллекторной цепи транзистора усиленные колебания разделяются: высокочастотные идут к детектору, а низкочастотные — через дроссель L3, который им не оказывает заметного сопротивления, к телефонам и преобразуются ими в звуковые колебания.
Вот, собственно, то основное, что можно сказать о принципе работы однотранзисторного рефлексного приемника 1-V-1. Если параллельно диоду V2 с его нагрузочным резистором R3 подключить такой же диод VЗ, но в обратной полярности, как показано на рис. 50 штриховыми линиями, то чувствительность приемника несколько повысится, так как в этом случае напряжение низкочастотного сигнала на выходе детектора увеличится почти вдвое.
Не возникают ли взаимные помехи при одновременном усилении одним и тем же транзистором колебаний высокой и низкой частот? Если низкочастотный сигнал, поступающий с нагрузки детектора на вход транзистора, хорошо «очищен» от высокочастотной составляющей, взаимных помех не будет. В нашем приемнике роль такого фильтра выполняют резистор R2 и конденсатор СЗ. Если фильтрация сигнала отсутствует или она недостаточна, приемник из-за положительной обратной связи по высокой частоте между выходом и входом транзистора обязательно самовозбудится.
Чтобы приемник 0-V-0 превратить в рефлексный 1-V-1, надо, руководствуясь принципиальной схемой (см. рис. 50), смонтировать на его плате дополнительные детали (рис. 51). Катушки L1 и L2 остаются без изменений. Для плавной настройки входного контура использовая тот же малогабаритный конденсатор переменной емкости; V2 и V3 — любые тоечечные диоды. Электролитический конденсатор С6 типа К50-6 (К50-3, ЭМ) на номинальное напряжение 6...10 В.
Дроссель L3 самодельный. Его сердечником служит кольцо из феррита марки 600НН диаметром 8 мм. На него надо намотать 150...200 витков провода ПЭВ или ПЭЛ 0,1...0,12 (практически до заполнения отверстия кольца), пользуясь для удобства намотки «челноком», спаянным из двух отрезков медного провода.
Основное при налаживании приемника — это установка режима работы транзистора, при котором он бы одинаково хорошо усиливал колебания высокой и низкой частот. Если коллекторный ток транзистора значительно отличается от рекомендуемого (2...4 мА), установи его соответствующим подбором резистора R1 — так же, как при налаживании первого варианта приемника.
Чтобы лучше ощутить эффект работы рефлексного каскада, необходимо сначала телефоны подключить параллельно резистору R3, соединив верхний (по схеме) - вывод дросселя L3 непосредственно с минусом источника питания, а конденсатор C6 отключить от детекторной цепи. Получится приемник 1-V-0. Он должен работать примерно так же, как однотранзисторный 0-V-0. После этого, не расстраивая входной контур, восстанови сое£и-нение конденсатора С6 с детекторной цепью, а телефоны включи в коллекторную цепь транзистора. Получается яриемнмк 1-V-1. При этом громкость звучании телефонов долшма заметно возрасти. Затем подключи к диоду V2 второй диод V3. Приемник, как видишь, стал работать еще громче.
А теперь вроведи такой опыт: телефоны вместе с блокировочным конденсатором С4 включи в эмиттерную цель транзистора (между эмиттером -и «заземленными проводником), а высокочастотный дроссель L3 соедмни непосредственно с отрицательным проводником питаний. В этом случае транзистор для низкочастотного сигнала окажется включенным по схеме с общим коллектором. Сравни громкость работы приемника при раз-дачных способах включение низкочастотной нагрузки и сделай соответствуюищий вывод.
Один-два каскада усиления низкой частоты, подключенные к приемнику, существенно повышают громкость его работы, о чем и пойдет разговор на следующем практикуме.
Литература: Борисов В. Г. Практикум начинающего радиолюбителя.2-е изд., перераб. и доп. — М.: ДОСААФ, 1984. 144 с., ил. 55к.