Приемник для радиоуправления на полевом транзисторе с внешней суперизацией
Многофункциональность сверхрегенеративного каскада усложняет его настройку и уменьшает устойчивость работы в процессе эксплуатации. В значительной степени эти недостатки устраняются применением внешней суперизации в каскаде. Вариант схемы такого приемника приведен на рисунке.
При напряжении питания +5 В приемник потребляет ток 1,6 мА. Его чувствительность при отношении «сигнал/шум» = 4 и глубине модуляции т = 90 % составляет 1—2 мкВ. Частота настройки— 27,12 МГц (28—28,2 МГц). Приемник предназначен для работы с импульсными сигналами.
Первый каскад отличается от рассмотренного в предыдущем параграфе отсутствием RC-цепи, обеспечивавшей режим пре-
рывистой генерации. Теперь такой режим реализован за счет того, что питание на каскад подается через электронный ключ, собранный на транзисторе VT3. Управляется ключ подачей в базу импульсов суперизации со специального генератора, реализованного на элементах DD1.1, DD1.2.
Форма вырабатываемых колебаний в контрольной точке Кт2 изображена на рис. 5.26, а. Частота суперизации устанавливается подбором величины R6. Интегрирующая цепочка R2C2 преобразует прямоугольные импульсы в экспоненциальные, форма которых в Кт1 приведена на рис. 5.26, б.
Параметры положительной обратной связи в каскаде подобраны таким образом, что условия самовозбуждения выполняются при напряжении на стоке транзистора, примерно равном UCKр = 1 В (горизонтальная линия на рис. 5.26, б). На интервале времени, в течение которого напряжение на стоке превышает критическое значение, в контуре возникают нарастающие по амплитуде высокочастотные колебания. На это же время напряжение на стоке транзистора получает дополнительный прирост. При внимательном рассмотрении графика на рис. 5.26, б это хорошо заметно.
По окончании упомянутого интервала колебания в контуре затухают по экспоненте с постоянной времени, определяемой добротностью контура (рис. 5.26, в). Существенным является тот факт, что величина прироста напряжения на стоке, а точнее площадь треугольной области стоковых импульсов, находящейся над уровнем UC K , зависит от амплитуды высокочастотных вспышек.
При наличии в контуре напряжения полезного сигнала, амплитуда и площадь высокочастотных вспышек будет изменяться во времени по закону изменения огибающей этого сигнала, аналогично будут меняться и площади упомянутых треугольных областей. Это означает, что в спектре стоковых импульсов содержатся гармоники огибающей принимаемого сигнала.
Выделить их можно с помощью фильтра нижних частот, роль которого в схеме играют элементы Rl, С6, R3, С7. Конденсатор С5 предотвращает попадание постоянной составляющей стокового напряжения на базу транзистора VT2. На этом транзисторе собран усилитель низкой частоты, доводящий уровень выходного сигнала до 0,15—0,2 В.
К нагрузке усилителя (резистор R9) непосредственно подключен логический элемент DD1.3, выполняющий функции компаратора. Графики на рис. 5.27 поясняют работу этого устройства. Напряжение в контрольной точке КтЗ (рис. 5.27, а) представляет собой сумму постоянного напряжения С/Кт3, принятого сигнала в виде отрицательных импульсов и напряжения шумов. Известно, что входное напряжение С/пор, при котором происходит переключение логического элемента, для микросхем 561-й серии составляет величину, примерно равную половине напряжения питания. С помощью потенциометра R5 устанавливается такое исходное напряжение в КтЗ, при котором пороговый уровень пересекается только отрицательными сигнальными импульсами (рис. 5.27, а). На выходе приемника при этом формируются положительные импульсы стандартной амплитуды 5 В (рис. 5.27, б).
Детали и конструкция
Печатная плата приемника изображена на рис. 5.28 и никаких особенностей не имеет. В правом верхнем углу платы предусмотрено место для установки, при необходимости, интегрального стабилизатора напряжения типа КР1170ЕН5. Все детали сверхрегенеративного каскада такие же, как и в предыдущем варианте приемника.
Транзистор VT2 типа КТ315Б, VT2 — любой транзистор п-р-п структуры. Микросхема DDI может быть либо K561JIA7, либо К561ЛЕ5. Подстроенный резистор R5 марки СПЗ-Э8Б либо любой другой (при изменении рисунка печатной платы).
Настройка приемника. После проверки правильности монтажа подать на схему напряжение 5 ±0,2 В. Подключить осциллограф к контрольной точке Кт2 и подбором величины резистора R6 установить частоту наблюдаемых прямоугольных импульсов (рис. 5.26, а) в пределах 40—44 кГц. Убедится, что форма импульсов в Кт1 соответствует рис. 5.26, б. Подключить осциллограф или высокоомный вольтметр к контрольной точке КтЗ и движком потенциометра R5 установить уровень постоянного напряжения в ней равным 2,5 В.
От генератора стандартных сигналов подать на вход приемника высокочастотное напряжение на предполагаемой частоте работы приемника. Амплитуду установить 10 мкВ, глубину модуляции— 90 %. Вращением сердечника катушки L1 добиться появления на экране осциллографа, подключенного к КтЗ, синусоидального сигнала на частоте 1кГц амплитудой 100—300 мВ (огибающая испытательного сигнала).
Отсутствие этого сигнала, а также шумовой дорожки на экране осциллографа свидетельствуют об отсутствии генерации в первом каскаде приемника. Дело в том, что питающим напряжением для каскада являются экспоненциальные импульсы (рис. 5.26, б) и, с учетом разброса параметров транзисторов, их амплитуды может оказаться недостаточно для самовозбуждения каскада. В этом случае следует временно заменить резистор R2 подстроечным на 3,3—6,8 кОм, и вращением его ротора не только добиться появления сигнала в контрольной точке КтЗ, но и сделать амплитуду этого сигнала максимальной.
Полезно иметь в виду, что чувствительность приемника зависит от длительности интервала времени, в течение которого выполняются условия самовозбуждения (рис. 5.26, б). Чем меньше эта длительность, тем выше чувствительность, поэтому необходимо тщательно подобрать величину резистора R2, чтобы амплитуда импульсов на стоке транзистора превышала порог UCKр на небольшую величину. Однако чрезмерно малая величина превышения приводит к неустойчивой работе каскада из-за действия различных дестабилизирующих факторов. Требуется отыскать разумный компромисс между устойчивостью и чувствительностью.
Заключительный этап настройки лучше проводить по сигналам передатчика, совместно с которым планируется использовать приемник. Включив передатчик, расположенный на расстоянии 3—4 м от приемника, необходимо, контролируя сигнал в КтЗ, уточнить положение сердечника катушки L1, добиваясь настройки в резонанс. Затем необходимо уменьшить уровень выходного сигнала в КтЗ до величины, при которой он будет превышать уровень шумов в 4—5 раз (рис. 5.27, а). Уменьшение сигнала достигается отключением антенны от передатчика, помещением его в металлический сосуд (например кастрюлю), увеличением расстояния до него и т. д. После этого осциллограф переключить на выход приемника и отыскать такое положение движка потенциометра R5, вращая его в небольших пределах вокруг ранее установленной точки, при котором выходные импульсы будут образовываться только отрицательными импульсами сигнала, а срабатывание от шумовых выбросов будет отсутствовать.
Необходимо иметь в виду, что потенциометр R5 определяет величину постоянного напряжения UKt3. Чрезмерно большая величина зазора £/Кт3—t/nop приведет к снижению чувствительности приемника, так как сигнал небольшой амплитуды не будет вызывать срабатывания компаратора. Малая же величина зазора приведет, как это видно из рис. 5.28, а, к срабатыванию компаратора от шумовых выбросов. Необходимо выбрать разумный компромисс.
В заключение отметим, что при отсутствии входного сигнала (передатчик выключен) амплитуда шумов в КтЗ возрастает и на выходе приемника появляются хаотические импульсы. Если это недопустимо, то порог нужно устанавливать именно в таком положении, добиваясь пропадания ложных срабатываний. Величину его при этом приходится увеличивать, и чувствительность приемника падает до 4—5 мкВ.
Днищенко В. А. 500 схем для радиолюбителей. Дистанционное управление моделями. СПб.: Наука и техника, 2007. — 464 е.: ил.