Приемник на четырех транзисторах

И. ВАСИЛЬКЕВИЧ, Радио №10/1966, ст.38

Описываемый супергетеродин предназначен для приема радио­станций в диапазоне длинных (150—415 кгц) и средних (520— 1600кгц) волн. Относительная просто­та настройки и широкое применение стандартных узлов и радиодеталей делают возможным его повторение да­же начинающими радиолюбителями. Чувствительность приемника в лю­бом из диапазонов при полной вы­ходной мощности не хуже 4 мв/м. Промежуточная частота 465 кгц. Полоса частот, воспроизводимых уси­лителем НЧ,— 300—3500 гц. Вы­ходная мощность его 3 мет при нагрузке на капсюль слухового ап­парата с сопротивлением обмотки 80 ом и коэффициенте нелинейных искажений не более 5%. Напряже­ние источника питания (батарея «Крона») E_n=8 в. Потребляемый ток (при E_n=8 в) 8,5 ма.

Работоспособность приемника со­храняется при уменьшении питающе­го напряжения до 3 в. Чувствитель­ность при этом ухудшается до 20 мв/м, выходная мощность снижается до 0,5 мет. Обычно в транзисторных прием­никах заземляют положительный по­люс батареи, но в описываемом при­емнике заземлен отрицательный по­люс. Это позволило уменьшить коли­чество цепей развязок без ущерба для качества работы приемника.

Принципиальная схема. Приемник состоит из преобразователя (Т1), однокаскадного усилителя ПЧ (Т2), транзисторного детектора (Т₃) и усилителя мощности (Т₄) (Рис. 1.).

Прием ведется на внутреннюю магнитную антенну. Обмотки кату­шек входного контура и связи на­мотаны на ферритовом стержне маг­нитной антенны (Ф-600) длиной 160мм и диаметром 8 мм. Входной контур каждого поддиапазона выполнен в виде двух последовательно включен­ных катушек (L₁ L₂— СВ; L₃, L₄— ДВ). Индуктивность контура зависит как от числа витков катушек, так и от расстояния между ними (при сближении катушек индуктивность увеличивается и наоборот). Послед­нее обстоятельство используется для подстройки входных цепей при со­пряжении.

При работе в длинноволновом диа­пазоне катушки L₁—L₄ включаются последовательно, а в средневолно­вом — катушки L₃, L₄ закорачива­ются. Катушка связи L₅ использу­ется при работе на длинных волнах, L₆— на средних.

Входные контуры настраивают од­ной из секций конденсатора пере­менной емкости (C1). В приемнике применен стандартный конденсатор переменной емкости с твердым ди­электриком (4—220 пф). Однако можно использовать и другие ана­логичные конденсаторы (например, типа «Tesla»).

Гетеродин преобразовательного каскада собран по схеме с автотранс­форматорной связью. В его контуре при работе на длинных волнах используются катушки L₉, L₁₀; на средних — L₇, L₈. Контуры гетеро­дина настраиваются второй секцией конденсатора переменной емкости C₄. Транзистор преобразователя Т₁ для входного сигнала, подводимого к его базе с одной из катушек связи (L₅ на ДВ и L6 на СВ), включен по схеме с общим эмиттером, а для напряжения гетеродина, поступа­ющего через конденсатор С₁₁ на его эмиттер,— но схеме с заземлен­ной базой. Напряжения сигнала и гетеродина подаются на разные элект­роды транзистора T1, чтобы ослабить связь между входными и гетеродин­ными контурами.

Следует отметить, что в преобра­зователях на одном транзисторе не­возможно подобрать режим одина­ково оптимальный и для генериро­вания, и для преобразования. По­этому они менее стабильны в работе, имеют меньший коэффициент усиле­ния и более высокий уровень нели­нейных искажений, чем преобразо­ватели с отдельным гетеродином. Экспериментально было установлено, что в диапазоне длинных и средних волн наиболее высокая стабильность генерирующего преобразователя при достаточно высоком коэффициенте усиления получается при токе кол­лектора I_к=0,75—0,85 ма и напря­жении коллектор — эмиттер U_кэ= 4—5 в. Коэффициент усиления по напряжению в этом случае равен 10—20, причем его величина мало зависит от частоты сигнала.

В гетеродине использованы ка­тушки от радиоприемника «Гауя». Индуктивность и намоточные данные всех катушек приемника сведены в табл. 1. Можно использовать также катушки других карманных приемников с аналогичным конден­сатором переменной емкости или изготовить их самостоятельно.

В коллекторную цепь преобразо­вателя включен двухконтурный по­лосовой фильтр с емкостной связью, настроенный на промежуточную ча­стоту. Контуры фильтра слабо свя­заны между собой и с транзисторами T1 и T2, чем достигается хорошая избирательность по промежуточной частоте при сравнительно узкой по­лосе пропускания (по уровню 0,7 2дf=9 кгц). Связь между контурами можно регулировать, изменяя в не­которых пределах емкость конден­сатора С₁₃.

Катушки фильтра L₁₁ и L₁₂ на­мотаны в броневых сердечниках типа СБ-1a и помещены в латунный экран. Во всех фильтрах ПЧ, имеющих емкостную связь, отдельные катушки контуров экранируют, чтобы ис­ключить индуктивную связь между ними. Вместо указанного фильтра можно использовать ФСС от любого карманного или переносного при­емника на транзисторах, промежу­точная частота которого 465±2 кгц.

Напряжение ПЧ с выхода фильтра (отвод от части витков катушки L₁₂) подается на резистивный уси­литель ПЧ (транзистор T₂ типа П403), нагрузкой которого является детектор, собранный на транзисторе T₃ (П403). Входное сопротивление последнего достаточно велико, что позволило получить значительное усиление по промежуточной частоте (около 37) от каскада усилителя ПЧ (Т₂).

Усиление этого каскада можно регулировать, изменяя в некоторых пределах ток /_к или сопротивление резистора R₆. При увеличении I_К и усиление возрастает и наобо­рот. Следует помнить, однако, что транзистор Т₂ должен работать в линейном режиме. Поэтому умень­шать /_к менее чем до 1 ма нецеле­сообразно.

Детектор на транзисторе одновре­менно с детектированием и усили­вает сигнал. Схема детектора, по существу, не отличается от обычной схемы усилителя ПЧ с трансформа­торной нагрузкой в коллекторной цепи. Отличаются они лишь режи­мами транзистора, который для эф­фективного детектирования должен быть резко нелинейным. Сигнал де­тектируется из-за нелинейной за­висимости тока коллектора от напря­жения между базой и эмиттером при малых токах /_к (0,5—0,6 ма). С этой целью с делителя R₉, R₁₀ подается небольшое отрицательное относительно эмиттера (примерно 0,1 в) напряжение смещения на базу транзистора T₃, в результате чего рабочая точка попадает на участок большей крутизны характеристики. Для повышения коэффициента пере­дачи детектора применена трансфор­маторная связь с усилителем мощ­ности. Конденсатор С₁₉, включенный в коллекторную цепь транзистора T₃, замыкает цепь тока промежуточной частоты.

Усилитель мощности (транзистор T₄) работает в режиме класса А (/_к=4 ма) и имеет трансформаторную связь с нагрузкой. Уровень гром­кости можно регулировать потен­циометром R₁₄, включенным в цепь базового делителя транзистора T₄.

Конденсатор С₂₂ подключен к од­ному из выводов вторичной обмотки Tр_1, средняя точка которой зазем­лена. Первичная обмотка Тр₂ пол­ностью включена в коллекторную цепь транзистора T₄.

При отсутствии трансформаторов указанного типа можно использо­вать другие аналогичные трансфор­маторы.

Налаживание. Сначала проверяют режим всех транзисторов по постоян­ному току. Если монтаж выполнен правильно и все радиодетали исправ­ны, режимы транзисторов по посто­янному току должны быть близки к указанным в табл. 3. Значительные расхождения режима какого-либо каскада с табличными данными сви­детельствуют о неправильном монта­же цепей, влияющих на режим этого транзистора, или о неисправности последнего.

Если необходимо изменить (подо­гнать) режим с помощью резисторов R₃, R₇, R11 R₁₅, можно грубо из­менить ток коллектора транзисторов T1 T4 (^ПР^И увеличении их /_к умень­шается, и наоборот), а с помощью резисторов R1, R4, R₁₀, R₁₄— плавно (увеличение последних вызывает рост I_К, и наоборот).

Далее проверяют усиление кас­кадов по переменному току (ориен­тировочные значения напряжения усиливаемого сигнала различных кас­кадов приведены на принципиальной схеме). Для этого к выходу прием­ника параллельно телефонам подключают индикатор выхода и осциллограф. Движок потенциометра R₁₄ устанавливают в положение, соответствующее наибольшей гром­кости.

В первую очередь определяют ра­ботоспособность каскадов на тран­зисторах T₄ и Т₃. Для этого на базу транзистора Т₃ подается от ГСС модулированное напряжение про­межуточной частоты (глубина моду­ляции 30%) порядка 10 мв через конденсатор емкостью 0,01—0,05 мф. Если при этом напряжение НЧ на нагрузке составляет 150—250 мв, каскады работают нормально. Увеличивая напряжение ГСС, замечают, когда начинается ограничение сигна­ла на выходе. Обычно оно наступает при напряжении на выходе примерно 500 мв, что соответствует выходной мощности 3 мВт (действующее зна­чение).

Напряжение сигнала на базах тран­зисторов Т₃ и T₄ должно быть близко к значениям, указанным на рис. 1.                 

При настройке полосового фильтра входные цепи приемника отключают, ГСС подключают к контакту 2 пере­ключателя диапазонов, а вывод кон­денсатора C₁₁ соединенный с кон­тактом 5 переключателя, соединяют с корпусом.

Изменением положения подстро­ечных сердечников катушек L₁₁ L₁₂ добиваются максимального напря­жения на выходе при достаточно слабых входных сигналах (Uвх=10-15 мкв), При проверке гетеродинной части преобразователя изменяют на­пряжение гетеродина на эмиттере транзистора Т₁. Удовлетворительным считается режим, при котором вели­чина этого напряжения в пределах каждого поддиапазона составляет 80—150 мв.

Отсутствие генерации означает, что при монтаже цепей гетеродина допущена ошибка или же что обрат­ная связь слаба. Напротив, слишком большое напряжение гетеродина на эмиттере Т₁ говорит о слишком глубокой обратной связи. Для регу­лировки глубины обратной связи гетеродинной части преобразовате­ля можно изменять соотношение числа витков частей катушек L₈ (СВ) и L₁₀ (ДВ). Генерацию можно счи­тать достаточно устойчивой, если при поднесении пальца к эмиттеру T1 колебания не срываются.

Сопряжение контуров гетеродина и входных цепей необходимо в диа­пазоне ДВ на частотах 150, 250 и 415 кгц и в диапазоне СВ — на ча­стотах 520, 910 и 1600 кгц.

Чтобы избежать грубых ошибок при сопряжении, надо настроить входные цепи и гетеродин таким образом, чтобы заданная верхняя граница поддиапазона соответство­вала минимальной, а нижняя — максимальной емкости конденсатора переменной емкости.

С этой целью входные цепи и гете­родин предварительно подстраивают.

При подстройке входных цепей питание приемника выключают. Ин­дикатор резонанса (милливольтметр, осциллограф) подключают к катушке связи (контакт 2 переключателя). Для уменьшения влияния ГСС на настройку его не присоединяют не­посредственно к магнитной антенне, а поступают следующим образом. К выходу «1 в» ГСС подключают отрезок провода длиной 10—15 см и приближают последний на неко­торое расстояние к магнитной ан­тенне. Подстраивают поочередно то на нижней частоте поддиапазонов (изменяя взаимное положение ка­тушек L₁, L₂ для СВ и L₃,L₄ для ДВ), то на верхней (подстроечными кон­денсаторами С2 для СВ и С₃ для ДВ).

При настройке гетеродина милли­вольтметр и осциллограф подклю­чают к нагрузке приемника. Как и ранее, к выходу ГСС подключается провод длиной 10—15 см, располо­женный на некотором расстоянии от магнитной антенны. Однако выход­ное напряжение ГСС должно быть небольшим (единицы — десятки мил­ливольт), чтобы не перегружать при­емник (в процессе подстройки и сопряжения напряжение на нагруз­ке приемника не должно превышать 300—400 мв).

Рекомендуется следующий поря­док подстройки. Ротор конденсатора переменной емкости С₄ устанавли­вается в положение, соответствую­щее максимальной емкости (нижняя частота поддиапазона). Сердечни­ками катушек L₉ и L₇ подстра­ивают частоту гетеродина таким образом, чтобы соответствующая ей частота сигнала равнялась 150 кгц для диапазона ДВ и 520 кгц для СВ.

Затем ротор конденсатора С₄ уста­навливают в положение, соответст­вующее минимальной емкости, и описанным выше способом находят частоту сигнала, соответствующую верхней границе поддиапазона. Если она отличается соответственно от 415 кгц (ДВ) и 1600 кгц (СВ), под­страивают гетеродин с помощью подстроечных конденсаторов С₁₀ (ДВ) и С₉ (СВ).

Сопряжение. Прежде чем присту­пить к сопряжению, следует еще раз убедиться в правильности предва­рительной настройки, проверить мон­таж всех цепей приемника (особенно входных контуров и гетеродина).

Сопряжение проводится на ниж­ней частоте поддиапазона. Для этого ГСС настраивается на частоту 150 кгц (ДВ) или 520 кгц (СВ). Роторы кон­денсаторов С₁.C4 устанавливают в положение, соответствующее наиболь­шей емкости. Сердечниками катушек L₉ (ДВ) или L₇ (СВ) подстраивают частоту гетеродина, добиваясь мак­симального напряжения сигнала на выходе.

Выходной контур подстраивают по максимуму напряжения на нагрузке изменением расстояния между ка­тушками L₃—L₄ (ДВ) и L₁—L₂ (СВ). Если в процессе настройки выход­ное напряжение превысит 300—400 мв следует несколько уменьшить на­пряжение на выходе ГСС.

В процессе сопряжения на верх­ней частоте поддиапазона ГСС пере­страивают соответственно на частоты 415 кгц (ДВ) или 1600 кгц (СВ), а роторы конденсаторов C₁ С4 уста­навливают в положение минимальной емкости. Подстраивают гетеродин с помощью подстроечных конденса­торов С₉ (СВ) и С₁₀ (ДВ), а входной контур — соответственно с помощью С₂ и С₃.

При сопряжении в середине под­диапазона на шкале ГСС устанавли­вают частоту сопряжения (в диапа­зоне ДВ — 250 кгц; в диапазоне СВ — 910 кгц).

Изменяя емкость конденсатора С₁, входной контур настраивают на ча­стоту сопряжения. При этом источ­ник питания отключают. Критерием правильной настройки является мак­симальное напряжение на базе тран­зистора T₁ (контакт 2 переключа­теля). Индикатором резонанса слу­жит милливольтметр (или осцилло­граф), подключаемый во время на­стройки к базе транзистора T₁. По окончании ее прибор вновь присое­диняют параллельно нагрузке при­емника и включают питание.

Изменяя в некоторых пределах емкость конденсатора С₆ (ДВ) или С₇ (СВ), добиваются максимального напряжения на нагрузке.

При сопряжении на каждой из частот изменяют в некоторых пре­делах индуктивность или емкость как входного, так и гетеродинного контуров. Поэтому все описанные операции следует проделать несколь­ко раз (3—4), соблюдая при этом порядок настройки: 150 кгц, 415 кгц, 250 кгц, 150 кгц и т. д. на длинных волнах и 520 кгц, 1600 кгц, 910 кгц, 520 кгц и т. д. на средних волнах.

Сопряжения можно добиться толь­ко в крайних точках поддиапазонов. Чувствительность приемника при этом может несколько понизиться ,- однако настройка существенно упро­стится