АРУ ТРАНЗИСТОРНЫХ ПРИЕМНИКОВ

А. БУДЕННЫЙ, Радио №6/1966, ст.34

Сигналы во входных контурах радиоприемника резко разли­чаются по величине. При при­еме дальних станций сигнал изме­ряется микровольтами, при приеме в непосредственной близости от мощ­ных станций — долями вольта. Диа­пазон изменения величины сигнала может колебаться в пределах 10 000— 100 000 раз. Задача АРУ — автомати­чески уменьшать усиление при боль­шом сигнале таким образом, чтобы поддержать уровень несущей на де­текторе неизменным. При определен­ном уровне входного сигнала высо­кой частоты, называемом порогом вступления АРУ, и ниже этого уров­ня система АРУ не влияет на вели­чину усиления тракта. В этом случае выходной сигнал на детекторе изме­няется пропорционально уровню входного сигнала.

Хорошая система АРУ обеспе­чивает работу всех каскадов приемни­ка без перегрузок, особенно неблаго­приятно влияющих на работу выход­ного каскада ПЧ и детектора. Прак­тика показывает, что основные иска­жения в транзисторном приемнике возникают из-за перегрузки или не­догрузки детектора.

Эффективная система АРУ зна­чительно уменьшает влияние зами­раний на коротких волнах и снижает эффект направленности приемной магнитной антенны.

В настоящее время предложено зна­чительное количество схем автомати­ческой регулировки усиления. На рис. 1 приведена схема усили­теля ПЧ с детектором и АРУ. Уси­литель имеет два апериодических каскада на транзисторах Т₁ и Т₂ и третий резонансный каскад на транзисторе Т₃ с сильно шунтированным контуром. Детектор выполнен на транзисторе Т₄ по схеме эмиттерного детектора для сигнала звуковой час­тоты. Эта схема обеспечивает работу усилителя при небольших нелинейных искажениях. Сигнал АРУ (постоян­ная составляющая) снимается с кол­лектора транзистора Т₄ и через фильтр подается на базу первого кас­када усилителя ПЧ. При отсутствии на входе усилителя напряжения ПЧ транзистор Т₄ почти закрыт, падение напряжения на его коллекторном со­противлении невелико и на базе тран­зистора Т1 имеется значительное от­рицательное смещение. Транзистор Т1 открыт, коэффициент усиления его максимален (20-50 в зависимости от качества транзисторов Т1 и Т₂). При появлении на входе сигнала ПЧ он усиливается, детектор на транзисто­ре Т₄ отпирается, напряжение на коллекторе этого транзистора ста­новится менее отрица­тельным, смещение на базу транзистора Т₁ уменьшается, поэтому он ж частично запирается и усиление его резко па­дает (в 100—500 раз) и при достаточном запира­нии становится меньше единицы. Таким обра­зом, коэффициент управ­ления регулируемого элемента АРУ (отноше­ние максимального уси­ления к минимальному) достигает 5 000-25 000.

На рис. 2 (кривая «а») приведена характеристика усилителя ПЧ (рис. 1), где вы­ходным напряжением считается пере­менное напряжение на входе детек­тора. При изменении входного сиг­нала от 10 до 10 000 мкв выходной сигнал изменяется меньше чем в два раза.

На рис. 3 показана схема усилите­ля ПЧ, где регулируемыми являются два каскада — Т₁ и Т₂. Характери­стика схемы АРУ усилителя показа­на на кривой «б» рис. 2. Казалось бы, что при двух регулируемых каскадах (T1, T₂) система АРУ этого усилителя должна быть лучше, чем система АРУ первого усилителя. Однако в результате изменения величин со­противлений базовых и эмиттерных делителей и сопротивления в коллек­торе транзистора Т₄ система АРУ вто­рого усилителя становится несколько хуже системы АРУ первого усили­теля.

Усилители по схемам рис. 1 и 3 рассчитаны на небольшой входной сигнал: первый из них — до 10 мв, второй — до 30 мв.

При больших величинах входного сигнала могут воз­никнуть искажения. На рис. 4 приведена схема усили­теля ПЧ с системой АРУ, работа­ющей на принципе насыщения тран­зисторов T1 и Т₂. При появлении на входе усилителя сигнала напря­жение на коллекторе транзистора Т₄ становится менее отрицательным и коллекторные напряжения транзисто­ров Т₁ и Т₂ уменьшаются, транзисто­ры входят в режим насыщения, входные и выходные сопротивления их падают и усиление уменьшается. Каждый каскад имеет коэффициент управления порядка 300. Чтобы не шунтировать колебательный контур ФСС, с которого подается сигнал на усилитель ПЧ, необходимо включать его через достаточно малую емкость (не более 5% от емкости контура). Малая емкость также улучшает эф­фективность системы АРУ. Харак­теристика усилителя ПЧ с насыща­ющимися транзисторами приведена на рис. 2 (кривая «б»). Усилитель может работать нормально при вход­ном сигнале до 100—200 мв.

Описанные выше схемы основаны на изменении коэффициента усиления транзисторов при изменении их ре­жима по постоянному току. Возможно также изменять коэффициент усиле­ния регулированием величины отри­цательной обратной связи, охваты­вающей каскад. На рис. 5 показана схема усилителя ПЧ, в котором тран­зисторы Т₁ и Т₂ охвачены отрица­тельной обратной связью по напря­жению параллельного типа через регулируемые диоды, уменьшающей входное и выходное сопротивления каскадов и их коэффициент усиле­ния. При уменьшении отрицательного напряжения на коллекторе тран­зистора Т₄ диоды отпираются, их динамическая емкость и проводи­мость увеличиваются, усиление кас­кадов на транзисторах Т1 и Т₂ па­дает. Характеристика АРУ этого уси­лителя приведена на рис. 2 (кривая «г»). Как видно из характеристики, параметры этого усилителя хуже по сравнению с параметрами предыду­щих усилителей.

Возможно применение диодов и в цепях отрицательной обратной связи по току, но коэффициент управления при этом получается не более 20 на каскад, и создание АРУ на такой основе затруднено.

Применение диодов в цепях регу­лируемых делителей может быть ос­новой для создания систем АРУ и описано в литературе. У этих сис­тем АРУ имеется недостаток, выте­кающий из того, что все элементы ре­гулировки в них сосредоточены в одном узле. Из-за паразитной емкости монтажа происходит просачивание сигнала ПЧ помимо делителя, поэто­му получение коэффициента управ­ления более 100 затруднено. Рацио­нальнее разносить делители, как это сделано в схеме усилителя, приведен­ной на рис. 6. Кроме того, в этом случае возможно подавать на вход сигналы напряжением до 1 в (и даже более, если потребуется) без перегруз­ки и искажений.

В схеме рис. 6 при появлении сиг­нала ток через диоды уменьшается, а затем они и вовсе запираются и коэффициент усиления усилителя па­дает. Одновременно уменьшаются то­ки транзисторов T1 и Т₂ что улуч­шает регулирование. Характери­стика этого усилителя приведена на рис. 7 (кривая «а») для германиевых диодов типа Д9А и кремниевых дио­дов типа Д102. С германиевыми дио­дами система работает лучше, что связано с их меньшим прямым сопро­тивлением. При изменении входного сигнала от 30 мкв до 1 в, то есть в 30 000 раз, выходной сигнал изме­няется лишь в 1,5 раза.

На рис. 8 приведена схема усили­теля ПЧ с комбинированной системой АРУ. Регулируемый делитель с дио­дом на входе усилителя и второй кас­кад на транзисторе Т₂ обеспечивают отличные характери­стики АРУ при срав­нительно несложной схеме. Характеристи­ка усилителя приве­дена на рис. 7 (кри­вая «б») для двух типов диодов, причем лучшие параметры обеспечивает, как и в первом случае, гер­маниевый диод. Эк­сперименты показы­вают, что специаль­ные микросплавные кремниевые диоды типа Д223 обеспечи­вают еще лучшее качество системы АРУ, однако из-за дороговизны применять их нецелесо­образно, тем более что и с диодами типа Д9А система АРУ работает достаточно хорошо.

Во всех описанных усилителях ПЧ могут быть применены транзисторы типа П401—П403 и аналогичные с ними, причем подбирать транзисторы по коэффициентам В и I_К0 не требует­ся. В усилителях рис. 5, 6 и 8 могут быть применены диоды типа серии Д9, а также любые другие германие­вые точечные диоды.

В заключение необходимо отме­тить, что результаты исследований регулируемых элементов АРУ на за­пираемом транзисторе, на насыщаю­щемся транзисторе, на управляемом делителе с диодом, на диоде в цепи параллельной обратной связи позво­ляют разрабатывать высококачествен­ные усилители ПЧ и системы АРУ, не требующие подбора ни одного из элементов схем и устойчиво работа­ющие при изменении температуры окружающей среды.

Из приведенных в статье схем уси­лителей ПЧ для радиолюбителей могут быть рекомендованы схемы с одним запираемым транзистором (рис. 1) — для простых приемников; с управляемыми делителями (рис. 6) и с комбинированной системой АРУ (рис. 8) — для самых высококачест­венных приемников.