Генератор качающейся частоты на транзисторах
Качественные характеристики радиовещательного приемника во многом зависят от правильной настройки его УПЧ. Так, например, при узкой полосе пропускания не будут воспроизводиться высокие частоты модулирующих колебаний, а при широкой полосе существенно ухудшается избирательность по соседнему каналу.
Используемый в радиолюбительской практике метод настройки многозвенных фильтров ПЧ генератором высоких частот (ГВЧ) и вольтметром достаточно трудоемкий. Применение генератора качающихся частот (ГКЧ) позволяет упростить процесс настройки, так как делает его визуальным. Но ГКЧ, построенные с использованием варикапов, не имеют частотных меток, что снижает удобство работы с таким прибором.
Хороший способ получения меток в ГКЧ методом нулевых биений применяется при конструировании устройств для работы в телевизионных диапазонах. Однако для частоты 465 кГц такой метод непригоден, так как меіки получаются растянутыми, особенно на фронтах и спадах частотных характеристик. В этом случае потребуется осциллограф с электронно-лучевой трубкой, имеющей длительное послесвечение, а частота развертки должна быть 1...2 Гц.
Предлагаемый ГКЧ предназначен для настройки УПЧ приемников, а также для просмотра на экране осциллографа частотных характеристик усилителей звуковых частот. ГКЧ работает совместно с осциллографом, имеющим выход пилообразного напряжения горизонтальной развертки (автор использовал осциллограф С1-67). При работе на линии развертки осциллографа просматриваются 13 меток: одна центральная (мигающая) и 12 боковых, расположенных по 6 меток справа и слева от центральной.
Частотный интервал между метками от центральной до четвертой (с каждой стороны)—2 кГц, а от четвертой до шестой — 4 кГц. Максимальное выходное напряжение сигнала — 0,1 В Амплитуда напряжения равномерна при девиации частоты 25 кГц. Максимальное выходное напряжение звуковой частоты — 2 В.
Синусоидальное напряжение качающейся звуковой частоты получено путем выделения биений частот образцового и качающегося генераторов. Амплитуда выходного напряжения равномерна в диапазоне
50..,20 ООО Гц. Для получения меток используется верхняя часть характеристики колебательных контуров, настроенных на различные ЗЧ. Принципиальная схема устройства приведена на рис. 1.
На транзисторах ѴТ1, ѴТ2 собран генератор качающейся частоты. За основу была взята разработка лаборатории журнала «Радио» [Л]. Применение составного транзистора позволяет применять осциллографы, имеющие выходное пилообразное напряжение 3,5... 5 В Качание частоты осуществляется путем подачи пилообразного напряжения на базу транзистора ѴТ1 через разъем XS1, частота пилообразного напряжения не должна превышать 15 Гц. Переключатель длительности развертки осциллографа должен быть установлен в положение 5 мс. Резистором R3 осуществляют регулировку полосы качания. Средняя частота выбирается конденсатором С4. Резистор R6 производит регулировку линейности меток. Каскад на транзисторе ѴТЗ — буферный. Выходное напряжение генератора с эмиттерной нагрузки резистора R15 поступает на гнездо XS4. Уровень выходного напряжения устанавливается резистором R17.
На транзисторах VT4 и VT5 собран смеситель. В целях избежания наложения напряжения образцового генератора на выходной сигнал напряжение на смеситель подано из коллекторной цепи транзистора ѴТЗ. На базу транзистора ѴТ5 подан сигнал от образцового генератора или ГВЧ. Напряжение звуковой частоты выделяется на конденсаторе С13. Дроссель L2 препятствует прохождению высокочастотных составляющих.
На транзисторах ѴТ6 — ѴТ10 собран усилитель мощности звуковой частоты.
Образцовый генератор выполнен на транзисторе ѴТ12, он генерирует частоту колебаний 232,5 кГц. На транзисторе ѴТ11 и колебательных контурах L3C18 и L4C21 выполнен удвоитель частоты, и на смеситель сигнал поступает частотой 465 кГц. Установка частоты образцового генератора производится резистором R51. Контроль частоты возможен на гнезде XS3 частотомером или генератором высоких частот, подключаемым к гнезду XS2 по нулевым биениям, наблюдаемым на экране осциллографа при выключенном тумблере SA1. При настройке УПЧ образцовый генератор тумблером SA2 можно отключить, а на гнездо XS2 подать сигнал от ГВЧ с амплитудой 0,1...0,3 В.
На транзисторах ѴТ13 — ѴТ16 выполнен формирователь меток. Смещение на базу транзистора ѴТ16 подано через стабилитрон VD12. В исходном положении этот стабилитрон закрыт, закрыт и транзистор, напряжение на резисторе R78 и на выходе устройства (XS7) отсутствует. При поступлении напряжения качающейся звуковой частоты на колебательные контуры L6C26, L7C27, L8C28, L9C29, L10C30, L11C31 на частотах, равных их резонансным частотам, сигнал детектируется соответствующими диодами VD5 — VD10 и заряжает конденсатор С32. Напряжение с него подается на усилитель постоянного тока ѴТ14, ѴТ15. Напряжение на эмиттере ѴТ15 уменьшается и стабилитрон VD12 открывается, открывается и транзистор ѴТ16. На экране осциллографа формируются метки, амплитуда которых регулируется ступенчато переключателем SA4 и плавно резистором R78. Резистором R70 регулируют ширину меток. Частотное расстояние между метками определяется настройкой колебательных контуров: L11C31 — 16 кГц, L10C30 — 12 кГц, L9C29 — 8 кГц, L6C26 — 6 кГц, L7C27 и L8C28 — 4 кГц. При настройке L8C28 на частоту 2 кГц не удается сформировать метку на коротком временном отрезке развертки луча, она получается неустойчивой. Поэтому контур L8C28 настроен на частоту 4 кГц, а частота подводимого напряжения удвоена диодами VD3, VD4 и трансформатором Т1.
В момент, когда частоты и фазы колебаний генератора качающейся частоты и образцового генератора совпадают, на конденсаторе С34 образуется импульс отрицательной полярности (положительный гасится диодом VD11), который подается на базу транзистора ѴТ13, усиливается и инвертируется. Положительный импульс с переменного резистора R68 подается на усилитель постоянного тока.
При открывании транзистора VT16 формируется центральная мигающая метка. Ее ширина регулируется резистором R68. Принцип формирования центральной мигающей метки пояснен на рис. 2. Эпюры напряжений группы а представляют процесс «качания» колебаний звуковых частот. Эпюры группы б показывают напряжение на конденсаторе С34 при подходе к нулевым биениям (ряд 1), в момент нулевых биений (ряд 2) и после (ряд 3). Порог открывания транзистора VT16, определяемый резистором R70, формирует центральную метку, формирование метки происходит только в одном из указанных случаев при неоднократном пробеге луча развертки — ее мигании (частотные метки формируются при каждом пробеге луча развертки и они постоянно высвечиваются).
Питание устройства осуществлено от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц через стабилизированный выпрямитель (рис. 3) с выходным напряжением 4“ 9 В, потребляемый ток 40 мА.
Катушки L1, L3 — L5 намотаны на полистироловых каркасах диаметром 8 мм с подстроечниками (такие каркасы применяются в стационарных телевизионных приемниках). Намотка производится равномерно в двух секциях шириной 5 мм и выполняется проводом ПЭЛШО 0,15. Катушки содержат: L1 — 200, L3 и L4 — 170 + 30, L5 — 350 витков. Все названные катушки на плате расположены в алюминиевых экранах. Катушка L2 намотана на таком же каркасе без подстроечника, ширина секции 12 мм, провод ПЭЛШО 0,15, количество витков — 2000.
Катушки L6 — L11 выполнены в броневых магнитопрово-дах типа БЗО из феррита марки 2000НМ1. Между внутренними выступами половинок магнитопровода необходимо применить прокладку из диэлектрического материала толщиной 0,3 мм. Все катушки намотаны проводом ПЭВ 0,25 L7 и L8 имеют по 260 + 60, L6 — 245 + 45, L9 — 195 + 35 L10 и L11 — 145 + 25 витков.
В качестве трансформатора Т1 возможно использование выходного трансформатора от любого транзисторного радио вещательного приемника. В таком трансформаторе следует использовать только первичную обмотку.
Трансформатор питания выполнен на Ш-образном магнитопроводе сечением 6 см2 Сетевая обмотка содержи-1760 витков, провод ПЭВ-2 0,2. Понижающая обмотка име ет 112 + 8+8+8 витков (отводы, которые удобны для подбора требуемого значения напряжения, на схеме не показаны), провод ПЭВ 0,51.
В приборе применены постоянные резисторы МЛТ-0,125, МЛТ-0,25. Конденсаторы С1 С2, С14, С23 — К50-12 с рабо чим напряжением 25 В, С34, С35 — 100 В,С15, С17 — К53-21. Транзисторы ѴТ1 и ѴТ2 отобраны с наибольшим статическим коэффициентом передачи тока базы.
Монтаж устройства выполнен на трех печатных платах — плата генератора качающейся частоты, детектора и усилителя звуковой частоты (рис. 4); плата образцового генератора и формирователя меток (рис. 5); плата колебательных контуров (рис. 6). Плате ГКЧ, детектора и УЗЧ установлена на шасси вертикальне справа транзистором ѴТ1 к лицевой панели. Плата колебательных контуров расположена вертикально слева, подстроечными резисторами вверх. Напротив осей резисторов в кожухе просверлить отверстия для регулировки. Плата формирователя меток установлена горизонтально в центре. Для доступа к элементам печатного монтажа в шасси следует вырезать окна.
Межплатные соединения выполнены тонкими экранированными проводниками, а высокочастотных цепей — тонким коаксиальным кабелем.
Габариты прибора — 300 X 200 X 130 мм.
Налаживание генератора производят по узлам.
Регулировка формирователя меток состоит в подборе резистора R71. Его следует выбрать такой величины, чтобы при нижнем положении R70 транзистор VT16 был бы открыт, а при повороте ручки резистора R70 примерно на 15° в сторону увеличения сопротивления транзистор VT16 должен закрыться.
Настройку резонансных контуров с катушками L6 — L11 производят при отключенном питании. Подстроечные резисторы R52, R54, R56, R59, R60 и R62 установить в средние положения, к конденсатору С32 подключить вольтметр постоянного тока, на вход (к конденсатору СЗЗ) подать сигнал от генератора звуковых частот (ГЗЧ) величиной 2 В. Настроить контуры на указанные выше частоты. При настройке контура L8 напряжение от ГЗЧ следует подавать частотой 2 кГц. Окончательную настройку произвести после того, как будут получены и отрегулированы метки.
Зашунтировать катушку L5 конденсатором большой емкости, чтобы сорвать колебания образцового генератора. На базу транзистора VT11 подать сигнал от ГВЧ, настроить контуры L3C18 и L4C21 на частоту 465 кГц. Установить ручку резистора R51 в среднее положение, Отключить от катушки L5 шунтирующий конденсатор и настроить контур L5C24C25 на частоту 465 кГц.
Налаживание усилителя ЗЧ на транзисторах VT6 — VT10 состоит в подборе резистора R29 до получения на коллекторе VT10 указанного напряжения. При этом транзисторы VT9, VT10 желательно подобрать с одинаковыми статическими коэффициентами передачи тока базы. Для проверки частотной характеристики усилителя сигнал от ГЗЧ через конденсатор 10 мкф и резистор 1 кОм следует подать на базу транзистора VT6. Окончательная регулировка АЧХ усилителя, после того как будет получен и отрегулирован режим «качания» звуковых частот, производится конденсатором С13. Если потребуется подъем АЧХ в области высоких частот, то емкость конденсатора С13 следует уменьшить.
Выходное напряжение на конденсаторе С17 должно быть 2,5 В. Его установка осуществляется резистором R27.
Проверка генератора качаю щихся частот. Включить тумблер SA1 (SA2 отключен), установить резистор R6 и конденсатор С4 в средние положе ния. Осциллограф подключить к разъему XS4 и проверить наличие генерации колебании.
Подключить осциллограф к конденсатору C14 или к выходу УЗЧ (XS5). Подать на вход XS2 сигнал от ГВЧ напряжением 0,1...0,3 В частотой 465 кГц. На экране осциллографа будут видны колебания разностной частоты. Подстраивая катушку L1 по нулевым биениям, установить частоту 465 кГц генератора качающейся частоты. Отключить ГВЧ и подбором резисторов R11 и R14 установить на разъеме XS4 напряжение колебаний 0,1 В, а в точке соединения резистора R16 и конденсатора С9 — 0,3 В.
Затем установить вместо резисторов R18 и R21 переменные резисторы по 47 кОм с последовательно подключенными резисторами 33 кОм. Резистор R42 заменить переменным. Включить тумблер SA2, осциллограф подключить к конденсатору С14 и регулировкой трех переменных резисторов добиться максимальной амплитуды колебаний звуковых частот при минимальных искажениях. Изменением емкости конденсатора С4 от минимума до максимума просмотреть частотную характеристику в диапазоне 50...20 000 Гц. После проведения проверки частотной характеристики установить постоянные резисторы R18, R21, R42 подобранной величины.
Соединить разъем XS7 с вертикальным входом осциллографа. На гнездо XS1 подать пилообразное напряжение, добиться появления меток. Переменными резисторами R52, R54, R56, R58, R60, R62, R68 установить одинаковую ширину меток.
Если крайние метки не одинаковы по ширине и расстояние между ними й соседними неодинаково, то линейность меток отрегулировать подстроечным резистором R6 и подстроечником катушки L1. Если линейности не удается добиться, то следует подобрать транзисторы VT1, VT2 и емкость конденсатора С5.
Работа с прибором. Проверить частоту 465 кГц образцового генератора частоме-ром или с помощью ГВЧ. Для совмещения меток с АЧХ УПЧ необходимо переключатель SA5 установить в положение «ПЧ». Гнездо XS7 соединить с вертикальным входом осциллографа. Вход осциллографа должен быть открытым, переключатель длительности развертки установлен в положение 5 мс. Подать на гнездо XS1 пилообразное напряжение. Отрегулировать метки. Конденсатором С4 установить мигающую метку в центре экрана осциллографа. Резистором R3 установить необходимую полосу качания и произвести повторную регулировку меток.
От гнезда XS4 подать сигнал ПЧ на смеситель приемника, колебания частоты гетеродина сорвать. Гнездо XS6 «Вх. ЗЧ, ПЧ» через детекторную головку (рис. 7) соединить с детектором приемника, диоды детекторной головки должны быть отключены. Уровень сигнала ПЧ следует установить таким, чтобы не наблюдалось сжатие АЧХ в верхней части. Подключать детекторную головку к контурам следует через резистор 10... 15 кОм. При проверке АЧХ УПЧ образцовым генератором можно не пользоваться, если ГВЧ имеет выходной сигнал 0,1...0,3 В.
Для проверки АЧХ УЗЧ переключатель SA5 поставить в положение «ЗЧ». Гнездо XS6 «Вх. ПЧ, ЗЧ» соединить с нагрузкой проверяемого УЗЧ. Детекторная головка не используется. Гнездо XS5 «Вых. ЗЧ» через разделительный конденсатор соединить с входом проверяемого усилителя. Частотная характеристика конденсатором С4 смещается влево. Если будет наблюдаться покачивание изображения низких частот, то характеристику следует переместить вправо. Тогда низкие частоты ЗЧ будут расположены справа, а высокие — слева. При проверке АЧХ УЗЧ центральная метка отсутствует. Началом отсчета служит интервал, возникающий в момент нулевых биений частот.
В осциллографе, не имеющем выхода пилообразного на пряжения, следует установить гнездо, соединив его через резистор 120...150 кОм с одной из горизонтальных отклоняющих пластин электронно-лучевой трубки. Для определения требуемой пластины нужно одну из них через резистор 150 кОм соединить с входом вертикального усилителя осциллографа. Если при этом правая часть линии развертки поднимется вверх, то эту пластину и следует соединить с гнездом. В этом случае конденсатор С1 ГКЧ следует заменить на бумажный емкостью 4 мкФ (рабочее напряжение не менее 250 В).
А. Бурцев. г. Белово Кемеровской обл. ЛИТЕРАТУРА: Б. Степанов. Простой ГКЧ.— Радио, 1980, № 1, с. 33, 34.