УСИЛИТЕЛЬНЫЙ БЛОК ТРАНЗИСТОРНОГО ПРИЕМНИКА

И. ВАСИЛЬКЕВИЧ, Радио №6/1966, ст.26

В большинстве современных транзисторных приемников функции усиления и избирательности раз­делены. Основное усиление обеспе­чивается сравнительно широкополос­ным усилителем ПЧ, а избиратель­ность по соседнему каналу — фильт­ром сосредоточенной селекции (ФСС), включенным в коллекторную цепь преобразователя частоты.

Усилительный блок (см. вкладку) может быть использован в радиове­щательных и связных приемниках AM сигналов, а также в некоторых изме­рительных устройствах. В него вхо­дят усилители промежуточной и низ­кой частот, а также система автомати­ческой регулировки усиления, кон­структивно выполненные на одной печатной плате.

Основные технические данные [1]

[1] При нагрузке на громкоговори­тель 0,5 ГД14 (R_H = 27 ом). В этом режиме в детекторе сигнала не ис­пользуется параллельная отрица­тельная обратная связь по напря­жению и отключена система автома­тического симметрирования постоян­ного напряжения на транзисторах усилителя мощности.

Выходная мощность усилителя НЧ Рвых= 120—150 мвт при коэффи­циенте нелинейных искажений не бо­лее 5%. Чувствительность усилителя ПЧ со входа (при полной мощности на выходе) U_вх= 10— 15мкв, промежу­точная частота f_пр=465 кгц, полоса пропускания по промежуточной час­тоте (на уровне 0,7) порядка 40 кгц.

Система АРУ срабатывает при вход­ном сигнале U_вх=25 мкв. При уве­личении сигнала на входе от 25 мкв до 20 мв (в 800 раз) напряжение на выходе усилителя ПЧ увеличивается не более чем на 6%.

Полоса пропускания по низкой частоте 180—4000 гц (на уровне 0,7). Линейность модуляционной харак­теристики сохраняется при увеличе­нии сигнала на входе вплоть до 10 мв и коэффициенте модуляции m=60%.

Напряжение источника питания U_п = 9 в. Потребляемый ток при от­сутствии сигнала на входе — 8 ма, при максимальной мощности на вы­ходе — 40—50 ма.

Усилитель промежуточной частоты

Оба каскада усиления напряжения ПЧ собраны на транзисторах T1, Т₂ и T₃, T₄ по каскодной схеме с после­довательным питанием. Такая схема позволила практически исключить самовозбуждение усилителя из-за внутренних связей в транзисторах и получить значительное усиление по промежуточной частоте, слабо за­висящее от разброса их параметров.

Система АРУ основана на прин­ципе управляемого делителя (см. «Радио», 1964, № 3, стр. 38—40). Для максимального уменьшения воз­можности самовозбуждения через систему АРУ цепочка управляемого делителя включена между каскадами усилителя ПЧ, а не на входе. Так как первый каскад (транзисторы T1, Т₂) не охвачен цепью АРУ, его амп­литудная характеристика должна быть возможно более широкой. С этой целью его режим по постоянному току выбран таким образом, что напряже­ние между коллектором и эмиттером транзистора T1 в 4 раза больше, чем напряжение между теми же электро­дами транзистора Т₂. Сравнительно небольшое напряжение между кол­лектором и эмиттером транзистора Т₂ способствует значительному умень­шению шумов усилителя. Расшире­ние амплитудной характеристики до­стигается также при частичном вклю­чении контура L₁С₃ в коллекторную цепь транзистора T1.

Со второго каскада усилителя ПЧ (T₃, T₄) сигнал поступает на детек­торы сигнала и АРУ. Для эффектив­ного детектирования сигнала ток коллектора транзистора T6 выбран не­большим, порядка 0,3—0,5 ма. В кол­лекторную цепь этого транзистора включен фильтр верхних частот C19R23C21- Верхняя частота моду­ляции, пропускаемая этим фильтром (по уровню 0,7), составляет 4000 гц.

Применение в детекторе сигнала отрицательной обратной связи по напряжению (через сопротивление R20 (включенное между коллектором и базой транзистора T₆) позволяет получить хорошую частотную харак­теристику в области низших звуковых частот (нижняя граничная частота модуляции около 20 гц).

Если усилитель мощности нагру­жен на громкоговоритель, имеющий частоту механического резонанса бо­лее 150 гц, вводить обратную связь для улучшения частотной характе­ристики детектора в области низших частот модуляции не имеет смысла. В подобных случаях целесообразно, исключив обратную связь, повысить коэффициент передачи детектора (в 2—4 раза), для этого достаточно при­соединить вывод резистора R₂о, подключенный к коллектору транзисто­ра Т₆, к минусовой цепи источника питания (см. вкладку).

Резистор R16, включенный между базой транзистора T₆ и катушкой связи L₄, служит для температурной стабилизации и одновременно для увеличения входного сопротивления детектора. Подобное включение ре­зистора R_1б позволяет уменьшить де­модуляцию сигнала в контуре L₃C_l0 которая имеет место вследствие из­менения входного сопротивления транзистора T₆ за период модуляции.

Для предотвращения возбуждения по низкой частоте между детектором сигнала и усилителем НЧ включен фиЛЬТр R25C20.

С катушки связи L₅ напряжение ПЧ поступает на детектор АРУ, собран­ный на транзисторе Т5. Поскольку че­рез резистор R₁₇ и катушку L₅ база и эмиттер последнего связаны по постоянному току, то при отсутствии сигнала на входе транзистор Т₅ за­крыт. Величина задержки опреде­ляется вольтамперной характеристи­кой транзистора и составляет 200—< 300 мв. Как только величина сиг­нала на входе превысит напряжение задержки, транзистор Т₅ откроется и на его эмиттере возникнет постоян­ное напряжение, которое создается на резисторе R₁₈ при прохождении по нему тока эмиттера. Через рези­сторы R₁₅, R₆ и R₉ это напряжение подается на диоды Д1 и Д₂. Пока на­пряжение сигнала не превысив ве­личины задержки детектора АРУ„ эти диоды открыты протекающим че­рез них токам. Величина этого тока (Iд=100 мка) устанавливается при соответствующем выборе сопротивле­ний R₇, R₈. При срабатывании системы АРУ диоды запираются и сиг­нал, поступающий с катушки L₃ перераспределяется между резисто­рами R₇, R₈ и входным сопротивле­нием второго каскада усилителя ПЧ (T₃, T4).

Применение в управляемом дели­теле диодов типа Д223 позволяет получить наименьшее ослабление по­лезного сигнала до начала срабаты­вания АРУ, наибольший диапазон ре­гулирования и наименьшие габа­риты. Однако близкие результаты можно получить и используя более распространенные диоды типа Д202— Д205, Д207-Д209.

Следует отметить, что электроли­тический конденсатор на частотах выше 20—30 кгц ведет себя не как емкость, а как индуктивность. По­этому для развязки по высокой час­тоте электролитические конденсаторы С12, С₁₇ и С₂о шунтируют керамиче­скими конденсаторами С₁₄, С₁₅ и С₁₈ (типа КМ и другими). Последние, обладая большим затуханием, пре­пятствуют возникновению паразит­ных колебаний в усилителе ПЧ.

Усилитель НЧ с бестрансформаторным выходом рассчитан на нагрузку сопротивлением 27 ом (громкогово­ритель 0,5 ГД14). При напряжении питания 9 в усилитель отдает в на­грузку мощность 120—150 мвт при к.п.д. около 50%, потребляя в ре­жиме покоя ток 3 ма. Усилитель мощ­ности (транзисторы Т10 Т11)  работает в режиме класса АВ, что полностью исключает переходные искажения. В выходном каскаде целесообразно использовать транзисторы с близ­кими переходными характеристика­ми. Резисторы R₃₀ и R₃₁ служат для сглаживания различий во входных характеристиках транзисторов Т₈ и Т₉. Известно, что наибольшую вели­чину неискаженной мощности в на­грузке можно получить, если посто­янные напряжения между коллекто­ром и эмиттером транзисторов T₁₀ п Т₁₁ выходного каскада равны между собой. При изменении напряжения источника питания симметрия этих напряжений устанавливается систе­мой автоматического регулирования по постоянному току. Для этого сме­щение на базу транзистора Т₇ по­дается с точки А (см. схему). Измене­ние напряжения в этой точке вызы­вает изменение тока коллектора тран­зистора T₇, что, в свою очередь, приводит к перераспределению на­пряжения коллектор— эмиттер тран­зисторов T₁₀ и T₁₁. Так как наряду с постоянным на базу транзистора Т₇ через резистор подается и пере­менное напряжение, усилитель охва­чен параллельной отрицательной об­ратной связью по напряжению. По­следняя расширяет его частотную ха­рактеристику, уменьшает нелиней­ные искажения, а также снижает влияние разброса параметров тран­зисторов на электрические характе­ристики. Однако входное сопротив­ление усилителя НЧ вследствие дей­ствия обратной связи сравнительно невелико (около 300 ом).

В случаях, когда первостепенное значение имеет коэффициент усиле­ния, а указанные выше факторы — второстепенное, входное сопротивле­ние усилителя можно повысить, исключив параллельную обратную связь по напряжению. Для этого достаточно вывод резистора R₂₄, под­ключенный к точке А, соединить с минусовой цепью источника питания (показано на схеме пунктиром), со­ответственно изменив величины со­противлений базового делителя (R*₂₄—51 ком, R*₂₆=6,2 ком). Чув­ствительность со входа услителя НЧ при этом по снижается, входное со­противление возрастает до 3—4 ком, а полоса пропускания сужается до 180 гц — 15 кгц (по уровню 0,7). Повышение входного сопротивления усилителя НЧ дает возможность зна­чительно поднять (в 3—5 раз) коэф­фициент передачи детектора.

Налаживание усилителя сводится к установке симметрии плеч транзи­сторов усилителя мощности Т₁₀ и Т₁₁ и их начального тока (тока покоя). В правильно налаженном усилителе постоянное напряжение в точке А и на коллекторах транзисторов T₁₀ и Т₁₁ (относительно «земли») должно быть равно половине напряжения ис­точника питания. Грубая подгонка этого напряжения производится ре­зистором R24 (при фиксированной ве­личине резистора R₂₆)? ^а более точ­ная—резистором R26- Чтобы избежать грубых ошибок при регулировке, це­лесообразно сначала ориентировоч­но установить режим транзистора Т₇ при отключенных транзисторах Т₈, T9 Т₁₀, Т₁₁.

Установка начального тока через транзисторы T₁₀ и T₁₁ производится резистором R29- С увеличением со­противления этого резистора на­чальный ток возрастает.

Детали и конструкция Усилительный блок размещен на плате с печатным монтажом и имеет размеры 120x100X25мм (см. вкладку и рис.1 в тексте). Печатная плата изготавливается методом химического травления (фотохими­ческий способ) фольгированного гетинакса марки ГФ-1 толщиной 1,5 мм. Пистоны монтажных отвер­стий выполнены гальванохимическим методом. Монтажная схема усилительного блока приведена на вкладке.

Катушки трансформаторов T_P1 — Тр₂ размещены в сердечниках типа СБ-1a. Катушка L₁ содержит 180 витков провода ПЭВ-2 0,1 с отво­дом от 60-го витка, а L₂— 50 вит­ков провода ПЭВ-2 0,12. Обе ка­тушки наматывают равномерно в трех секциях каркаса сердечника, снизу — катушка L₂, а сверху — L₁. Катушка L₃ содержит 160 вит­ков провода ПЭВ-2 0,1, L4 — 50 витков провода ПЭЛ 0,2, a L4— 70 витков того же провода. Все катушки равномерно наматывают в трех секциях каркаса, сначала катушку L₅, затем L₄ и послед­ней L₃. Подгонка индуктивности катушек производится при сред­нем положении подстроечных сер­дечников изменением числа вит­ков катушек L₁ и L₃.

В блоке могут быть нспользованы высокочастотные германиевые транзисторы T1-Т₆ с проводимостью типа р-п-р, имеющие граничную частоту f₇=60—120 Мгц’, низкочастот­ные транзисторы с проводимостью типа р-п-р (T₇, T₈, T₁₁) и типа п-р-п (T₉, T10), ^с граничной частотой 1—2 Мгц и мощностью рассеяния Р к доп. = 100—150 мвт.

Резисторы можно использовать тппа УЛМ-0,12; МЛТ — 0,25, а так­же других типов, имеющих близкие габаритные размеры. Конденсато­ры С₃ и С₁₀ типа КТК, КСО, К Л Г, КЛС; С₁, С₂, С₄ — С₉, С₁₁—С₁₂, C14—C16, С₁₈—С₁₉, C21 типа КМ, К Л Г, КЛС или другие керамиче­ские конденсаторы, имеющие близкие габариты.

Конструкция усилительного блока предусматривает применение двух ти­поразмеров электролитических кон­денсаторов фирмы «Tesla» или ЭТО-1 и К53 (размещение показано на мон­тажной схеме стрелкой с индексом С*). Емкости C₂₁ п С25 составляют из трех параллельно включенных конденсаторов типа ЭТО-1 или К53 (50 мкф х 15 в и 80 мкф X 6 в соот­ветственно) или одного конденсатора типа «Tesla» (250 мкфХ15 в).

Конструкция усилительного бло­ка позволяет использовать детектор сигнала как с обратной связью по напряжению, так и без нее (место включения сопротивления для пер­вого случая показано на монтажной схеме жирной линией, для второго — стрелкой с индексом R₂₀). Кроме того, можно использовать или исключить систему автоматического симметри­рования постоянного напряжения на транзисторах усилителя мощности (место включения резистора R₂₄ и R₂₅ для первого случая показано жирной линией, для второго — стрел­ками с индексами R*₂₄ и R*₂₅ соответ­ственно).

В зависимости от необходимости предусматривается полное и частич­ное включение колебательного кон­тура L₃С₁₀ в цепь коллектора тран­зистора Т₃. Подключать катушку L₃ к коллектору транзистора Т₃ следует перемычкой (на монтажной схеме она показана пунктиром для случая пол­ного включения контура).