Транзисторный сверэкономичный радиоприемник ДВ диапазона (3В, 50мкА)

Описанные в радиолюбительской литературе экономичные приёмники, работающие на громкоговорители, имеют мощность, потребляемую в режиме молчания, от нескольких до десятков милливатт. Максимальная выходная мощность экономичных приёмников обычно не ниже 50 мВт.

Однако существует возможность конструирования приёмников, потребляющих мощность порядка 100 мкВт. Такие приёмники могут озвучивать небольшие комнаты (меньше 20 метров квадратных) при небольшом уровне шумов. Несмотря на то что конструирование сверхэкономичных приёмников не получило развития, можно найти примеры таких приёмников.

Это прежде всего громкоговорящие приёмники, питающиеся от энергии поля близко расположенной радиостанции. Хорошим примером сверхэкономичного приёмника, работающего на телефонный капсюль, является малогабаритный приёмник, описанный в [1].

Какая же мощность необходима для прослушивании радиопередач в небольшой комнате? Экспериментально было установлено, что в зависимости от условий прослушивания, в комнате с площадью около 16 м2, радиопередачи можно слушать при минимальной мощности, подводимой к громкоговорителю, порядка 10...1000 мкВт. В громкоговорителе были установлены две головки типа 1 ГД-40.

Уровень сигнала оценивался визуальное с помощью осциллографа, подключённого параллельно громкоговорителю. Мощность, необходимая для прослушивания, зависит в основном от наличия шумов и потоков воздуха, а также от расстояния между слушателем и громкоговорителем. Естественно, эти оценки субъективны, но дают представление о том, с какими мощностями мы имеем дело при негромком прослушивании передач в небольшой комнате.

При разработке описываемого приёмника была поставлена цель сделать приёмник прямого усиления с минимальной потребляемой мощностью. Были разработаны два варианта. Первый - с ферритовой антенной и резонансным УВЧ (3 транзистора). Недостатком этого варианта является узкая полоса пропускания УВЧ на длинных волнах. Второй вариант - приёмник без УВЧ.

Но с рамочной антенной с площадью около 1 м, качество приёма в этом случае улучшилось.

Принципиальная схема радиоприемника

Схема второго варианта приёмника представлена на рис. 1. Ток покоя приёмника - 20 мкА, при средней громкости потребляемый ток находится в пределах 35...60 мкА. При среднем потребляемом токе 50 мкА пиковая мощность на громкоговорителе достигает 100...120 мкВт.

Напряжение питания - 2.5...3 В. При испытаниях приёмник обеспечивал прием трёх станций ДВ-диапазона, ближайшая из которых находилась на расстоянии 120 км.

Рис. 1. Принципиальная схема сверхэкономичного радиоприемника.

Полосовой фильтр, образованный элементами WA1, C1, С2, L1, С3, обеспечивает приёмнику хорошую избирательность и достаточную полосу пропускания. На входе транзисторного детектора уровень ВЧ сигнала достигает 10...15 мВ, AM детектор на транзисторе VT1 по схеме В.Полякова [2] достаточно хорошо работает при токах в несколько микроампер.

Предварительное усиление сигнала НЧ происходит в каскаде на транзисторах VT2, VT3, VT4, VT5. Используемая схема со встречной динамической нагрузкой позволяет регулировать потребляемый ток всего одним резистором R7. Конденсаторы С9 и C11 предназначены для подъёма верхних частот НЧ сигнала.

Выходной каскад на транзисторах VT6, VT7, VT8, VT9 работает в режиме класса АВ.

При правильной установке тока покоя VT8, VT9 такой каскад обеспечивает достаточно хорошее качество звучания. Коэффициент усиления каскада по напряжению находится в пределах 4...6. Трансформатор T1 необходим для согласования выходного каскада УЗЧ и головок громкоговорителя ВА1, ВА2.

Сопротивление нагрузки УЗЧ сверхэкономичного приёмника может быть в пределах от сотен ом до десятков килоом. Максимальная выходная мощность УЗЧ - около 120 мкВт.

Транзисторы VT2..VT5, VT8, VT9 подобраны с коэффициентом передачи по току 120..200. Рамочная антенна имеет 15 витков площадью около 1 м. Провод - ПЭВ 0,35. Катушка L1 намотана на стандартном ферритовом стержне длиной 160 мм. содержит 200 витков с отводом от 60-го витка.

В качестве трансформатора Т1 использован перемотанный трансформатор ТВ31-9 (от ламповых телевизоров). В первичной обмотке - 2200+600 витков, во вторичной - 130 витков (ПЭВ 0,4). Головки громкоговорителя 1ГД-40Р установлены в небольшой ящик без задней стенки. Диффузоры открыты.

Наладка применика

Наладку приёмника целесообразно начать с настройки контуров WA1, C2 и L1, С3 на частоту радиостанции. Это можно сделать с помощью осциллографа или милливольтметра. Напряжение сигнала на отводе катушки L1 должно быть 5..20 мВ.

При больших значениях возможны искажения в детекторе. Подстроенными резисторами R1, R7 устанавливают оптимальные токи потребления детектора и предварительного о каскада УЗЧ.

После настройки их можно заменить постоянными резисторами. Наладка выходного каскада сводится к установке тока покоя транзисторов VT8, VT9 подстроечным резистором R10. Для достижения наименьших значений потребляемого тока ток покоя устанавливают равным 5..10 мкА. При изменении напряжения питания ток покоя придётся подстраивать, по очень редко, возможно - раз в несколько месяцев.

Если же подстройка нежелательна, можно рекомендовать установку тока покоя в пределах 100...150мкА.

В дополнение

Эксперименты с описываемым приёмником показали, что в качестве источника питания можно использовать батарею из старых, отработанных гальванических элементов Была составлена батарея из четырёх старых элементов типа 316 с общим напряжением 3 В. От такого источника приёмник работал около двух месяцев без выключения питания: примерно по 8 часов в день - при средней громкости, а остальное время - в режиме молчания.

От заряженного до 3 В ионистора ёмкостью 1 Ф приёмник работал более 6 часов по расчётам, от двух свежих элементов типа 316 приёмник должен работать около 10000 часов, т.е элементы питания можно менять раз в несколько лет.

Рис. 2. Схема подключения трансформатора от радиоприемника "Альпинист 405".

Необходимо ещё раз напомнить, что описываемый приёмник предназначен для эксплуатации в условиях небольшой комнаты при отсутствии шумов Не надо думать, что приёмник выдаёт звуки на пороге слышимости. Громкость такая, что хорошая разборчивость передач сохраняется при удалении от громкоговорителя на 5..6 м.

При необходимости выходную мощность можно увеличить. В качестве трансформатора Т1 был испытан выходной трансформатор от приёмника "Альпинист 405". Схема его подключения показана на рис.2. В этом случае ток покоя выходных транзисторов пришлось увеличить до 80..100 мкА.

Средний потребляемый ток приёмника был в пределах 300..600 мкА в зависимости от громкости выходная мощность увеличивалась до 1,8..2 мВт.

В описываемом приёмнике ещё не достигнут предел экономичности. Каков этот предел? Кто возьмётся за разработку приёмника с рекордной экономичностью?

Литература:

1. Малшиевский И. Малогабаритный радиовещательный приёмник. - Радио, 1989. №1;
2. Поляков В. Чувствительный амплитудный детектор - Радио, 1994, №7.

Автор: И.ГИЛЬМАНОВ, Башкортостан, г. Стерлитамак.
Источник: Журнал Радиолюбитель, 1998 год, ;№ 2. "Сверхэкономичный приемник".