Сверхрегенеративный приемник своими руками
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 18.09.2024
автор: В. АРТЕМЕНКО, UT5UDJ
Использование барьерного режима работы транзисторов позволяет конструировать очень простые устройства. Так, на основе общих принципов работы транзисторов в таком режиме удалось создать принципиально новые схемы LC-генераторов . В статье рассмотрена еще одна перспективная область применения барьерного режима - совершенствование схемотехники простых приемников.
Автор предлагает сверх регенеративный приемник, вся ВЧ часть которого выполнена на транзисторах, работающих в барьерном режиме. Отдельные узлы такого приемника могут быть независимо использованы и в других схемах подобных ВЧ устройств. Автор иллюстрирует особенности применения барьерного режима работы транзисторов именно в таком приемнике по нескольким причинам. Во-первых, сверх регенераторы являются очень простыми приемниками, изготовить и настроить которые сможет даже начинающий радиолюбитель. Во-вторых, подавляющее большинство схем сверхрегенеративных приемников работают неустойчиво и имеют низкую чувствительность (около половины милливольта, т.е. приблизительно 500 мкВ). Поэтому демонстрация возможностей барьерного режима работы транзисторов для повышения параметров работы этих приемников является весьма впечатляющей. Теоретические основы работы сверхрегенераторов достаточно подробно рассмотрены в [3]. В [4], по сути, анализируются особенности барьерного режима работы транзисторов. Показано, что германиевые (Ge) транзисторы в схемах с барьерным режимом не работают, что подтверждается и опытными данными автора. Несмотря на широкое использование сверхрегенераторов, до настоящего времени в литературе отсутствует концепция принципов работы схем подобных устройств. В этой связи предлагаются общие принципы конструирования сверх регенеративных приемников.
1. Поскольку транзисторный сверхрегенеративный детектор в малогабаритном исполнении практически всегда имеет чувствительность около 500 мкВ, то для получения чувствительности, например, 5 мкВ, нужно использовать достаточно "сильный" УРЧ (+40 дБU или 100 раз по напряжению).
2. Использование, в свою очередь, УРЧ с высоким KU диктует необходимость наличия на входе приемника весьма качественного полосового (входного) фильтра для предотвращения возможности перегрузки УРЧ вне-полосными сигналами.
3. Желательно иметь плавный аттенюатор (0. 40дБ или даже 0. 60 дБ), включенный между антенной и входным фильтром приемника.
4. В приемнике лучше всего использовать блочную 50-омную схемотехнику, что позволяет легко производить замену одних блоков другими и использовать типовые узлы. При использовании 50-омной схемотехники легко реализуется взаимная экранировка блоков приемника друг от друга, а все межблочные соединения выполняются 50-омным коаксиальным кабелем. Становится легко производить измерения параметров отдельных блоков и всего приемника в целом.
5. В качестве УРЧ наиболее просто использовать включенные последовательно 50-омные ШПУ с известным КU (например, +10 дБ, +20 дБ. ). Отметим, что по мере роста КU для УРЧ предельная чувствительность приемника вначале возрастает, а затем уменьшается. Такая зависимость становится вполне понятной, если учесть, что УРЧ обладает собственными шумами. Поэтому опытным путем следует найти оптимальное значение КUдля УРЧ приемника, - ведь и избыток, и недостаток усиления (KU) УРЧ по сравнению с оптимальным значением КU ухудшает работу приемника. Операцию подбора усиления УРЧ необходимо производить только для конкретно изготовленного сверхрегенеративного детектора вследствие возможности сильного взаимного разброса параметров пороговой чувствительности даже однотипных детекторов. Однако применение в качестве УРЧ приемника ШПУ с дискретными значениями КU не является наилучшим вариантом. С точки зрения оптимизации предельной чувствительности приемника значительно удобнее использовать ШПУ с плавной регулировкой величины KU.
6. Для самого сверхрегенеративного детектора (с самогашением) необходимо осуществить 50-омный вход по ВЧ и высококачественную стабилизацию напряжения питания детектора, иметь возможность плавной регулировки режима сверхрегенеративного детектора, и как можно лучше отделить собственно детектор от УНЧ (как по ВЧ, так и по НЧ). Следует также установить буферный каскад между ВЧ входом (50-омным) сверхрегенеративного детектора и выходом УРЧ (также 50-омным) в том случае, если используется УРЧ со слабой развязкой входа и выхода. Такая мера предотвращает уход частоты настройки и срыв работы сверхрегенеративного детектора при изменении параметров антенны (изменение импеданса антенны, например, в случае прикосновения к ней рукой и т.п.).
7. Использование барьерного режима работы транзисторов в сверхрегенеративном детекторе также несколько увеличивает устойчивость работы приемника по сравнению с обычными (классическими) схемами.
8. Желательно в сверхрегенеративном детекторе (как, впрочем, и в других узлах приемника) использовать кремниевые (Si) транзисторы вместо германиевых (Ge) транзисторов, что также повышает устойчивость работы приемника. Данная схема приемника (рис. 1) выполнена с учетом большинства вышеперечисленных требований (см. п.п. 1 . 8). Приемник рассчитан на работу в диапазоне 27. 30 МГц с AM. Чувствительность приемника составляет около 5 мкВ.
Сигнал с таким уровнем отлично разбираем: глубина АМ>30%. Конструктивно приемник состоит из 5 блоков (рис. 1).
Блок 2 и блок 3
Однотипные широкополосные усилители (ШПУ). Совместно эти блоки образуют ШПУ РЧ.
Параметры блоков:
KU дБ ≈ KP дБ ≈ +20 дБ;
RIN = ROUT = 50 Ом
Дf = 1. 24МГц,
КU дБ (КP дБ) - коэффициент усиления по напряжению (по мощности) при условии, что сопротивление генератора и нагрузки чисто активные и составляют 50 Ом;
RIN (ROUT) - входное (выходное) сопротивление усилителя;
Дf - полоса частот, в которой примерно выполняются условия равенства коэффициентов усиления величине +20 дБ, а входное и выходное сопротивления отдельного усилителя близки к величине 50 Ом (полоса частот, в которой усилитель ведет себя, как ШПУ).
Автор перевел этот усилитель-прототип в барьерный режим работы, значительно упростив при этом его схему. Токопотребление блока 2 определяется сопротивлением резистора R4 и составляет в данном случае около 1 мА, токопотребление блока 3 - соответственно резистором R9, составляет ту же величину. Отметим, что для расчета токопотребления (или тока через транзистор) этих блоков используются соотношения, приведенные в [1]. Автор полагает, что расчетные соотношения для исходного ШПУ - прототипа [5] в основном пригодны и для ШПУ, переведенного в барьерный режим. Использование барьерного режима позволяет в данном случае построить простую схему ШПУ с небольшим количеством деталей и практически не нуждающуюся в настройке, получая при этом очень экономичные схемы ШПУ (потребляются малые мощности от источника питания). Вместе с тем динамические характеристики таких усилителей получаются весьма низкими, поэтому они не должны использоваться в аппаратуре с высокой динамикой.
Блок 4 - сверхрегенеративный детектор
Сам сверхрегенеративный детектор имеет крайне низкие динамические характеристики и избирательность, что, собственно, является характерной чертой таких детекторов любых типов. Поэтому вполне допустимо, как было указано выше, использовать слабодинамичные блоки 2 и 3 при наличии на входе приемника полосового фильтра. Собственно сверхрегенеративный детектор выполнен на основе генератора ВЧ на двух транзисторах (VT3 и VT4), работающих в барьерном режиме и с прерывистой генерацией (сверхрегенеративный детектор с самогашением). Прерывистая генерация в данной схеме реализуется с помощью цепи самогашения L5, С18*, R12, R15*. Дроссель L5 служит для развязки по ВЧ, так как непосредственное подключение конденсатора С18* к эмиттерам транзисторов VT3 и VT4 делает генерацию невозможной. Использование конденсатора С17* достаточно малой емкости и резистора R11 с сопротивлением, близким к 50 Ом, является компромиссным вариантом и позволяет получить 50-омный вход блока 4 по ВЧ. Это дает возможность подключать выход УРЧ (также 50-омный) к входу сверхрегенеративного детектора. Наиболее оптимальный режим работы сверхрегенеративного детектора достигается подбором величины емкости конденсатора С18* (в процессе налаживания приемника) и сопротивления резистора R15* (при его эксплуатации). Подбирая номиналы С18* и R15* опытным путем, можно достичь наибольшей чувствительности приемника. Цепочка блока 4 R13, C21, R14 и конденсатор С25 блока 5 образуют фильтр нижних частот (ФНЧ). С помощью такого ФНЧ из пакетов ВЧ вспышек сверхрегенератора выделяется НЧ составляющая, примерно соответствующая огибающей ВЧ сигнала, поступающего на антенну приемника (как при детектировании AM сигнала с помощью диода). Далее этот НЧ сигнал поступает на вход высокочувствительного малошумящего УНЧ с большим коэффициентом усиления. Более подробно о принципах работы сверхрегенеративного детектора с самогашением можно найти, например, в [6].
Блок 5 - телефонный УНЧ
Телефонный УНЧ выполнен на двух биполярных транзисторах VT5 и VT6 с непосредственной связью. Транзистор VT5 работает при малом коллекторном токе и напряжении. При таком режиме работы транзистора VT5 достигается малый уровень шума при большом коэффициенте усиления по напряжению. Транзистор VT6 работает в оконечной ступени усиления данного усилителя. Конденсаторы С25, С26, С28 и С30 включены для устранения возможности паразитного самовозбуждения усилителя из-за его большого усиления по напряжению и использования в схеме ВЧ транзисторов. Для этой же цели служит цепочка развязки по питанию транзистора VT5 (R18, С26, С28).
КОНСТРУКЦИЯ ПРИЕМНИКА И ЕГО НАСТРОЙКА
Приемник выполнен на пяти печатных платах. Отдельные платы блоков помещены в экраны из луженой жести. При этом каждая плата экранируется со всех сторон, кроме ее верха и низа. Только ПФ (блок 1), как исключение, экранируется также и изнутри. Корпус приемника проще всего изготовить из одностороннего фольгированного стеклотекстолита, который рекомендуется предварительно аккуратно облудить. После настройки каждой платы ее экран соединяют с другими экранами уже настроенных ранее плат. Коаксиальные кабели и шины питания находятся сверху плат (со стороны деталей). В итоге получаем компактную сотовую конструкцию, которую после проверки общей работоспособности и окончательной настройки помещаем в корпус из фольгированного стеклотекстолита и припаиваем ко дну этого корпуса. Таким образом, неэкранированным остается только верх сотовой конструкции. Такое оформление за счет взаимной экранировки отдельных узлов и очень хорошей "земли" значительно повышает устойчивость работы изготовленного приемника. Все узлы соединяют между собой 50-омным ВЧ коаксиальным кабелем минимально возможной длины. Допустимо также использовать и кабели с другим волновым сопротивлением (например, 75 или 100 Ом), что не приводит к значительным ухудшениям работы приемника, поскольку длина коаксиального кабеля будет даже в наихудшем случае меньше, чем 0,1 л, самой высокой частоты, используемой в приемнике (диапазон приемника л = 10 м). Провода (шины) питания можно выполнять обычным (неэкранированным) проводом в хорошей изоляции.
Расположение деталей на платах и взаимное расположение блоков в авторском варианте конструкции приемника полностью соответствовало принципиальной схеме (рис. 1). Полосовой фильтр (блок 1) настраивают по общепринятой методике [7]. Наименьшее затухание в полосе пропускания фильтра должно иметь величину не более 6 дБ. Широкополосные усилители (блоки 2 и 3) собственно в настройке не нуждаются. Необходимо только убедиться, что токопотребление каждого из этих блоков в отдельности составляет величину около 1 мА (при напряжении источника питания +12 В). Возможно, также следует проконтролировать усилительные свойства этих блоков (как каждого в отдельности, так и соединенных последовательно). Далее соединяем блоки 1, 2 и 3 согласно принципиальной схеме и подаем питание на блоки 2 и 3. Следует убедиться в отсутствии самовозбуждения этой системы из последовательно соединенных блоков. Отметим, что резисторы R1*, R5*, R6* и R10* как раз и выполняют в данной схеме роль антипаразитных элементов, препятствуя возникновению паразитных самовозбуждений. В случае отсутствия самовозбуждения в схеме резисторы R5* и R10* могут не устанавливаться. Если самовозбуждение все же имеет место даже при всех установленных анти паразитных резисторах, необходимо несколько уменьшить номиналы всех этих четырех резисторов. Опытным путем находим такие значения номиналов, при которых самовозбуждение будет отсутствовать. Заметим, что самовозбуждение системы из этих трех блоков должно отсутствовать как при разомкнутом антенном входе приемника, так и при короткозамкнутом входе, а также при подключении 50-омного резистора к этому антенному входу. Отсутствие самовозбуждения контролируется на правой по схеме обкладке конденсатора С16 высокоомным игольчатым ВЧ вольтметром, не подключая при этом соединительный коаксиальный кабель к выходу блока 3. Затем контролируем отсутствие самовозбуждения на концах соединительного кабеля, подключаемого одним своим концом к выходу блока 3, а другим концом - к 50-омному безындукционному резистору.
В ходе выполнения этой операции также используется высокоомный игольчатый ВЧ вольтметр. Затем подключаем к блокам 1, 2 и 3 блок 4. Вначале напряжение питания подаем только на блоки 2 и 3. С помощью игольчатого ВЧ вольтметра контролируем отсутствие самовозбуждения на резисторе R11 блока 4 при различных нагрузках на антенном входе приемника. Основная настройка блока 4 производится при окончательном налаживании приемника (см. ниже). Настройка блока 5 сводится к установке режимов обоих транзисторов по постоянному току. С этой целью подбираем номинал резистора R16* до получения напряжения +4. 8 В на коллекторе транзистора VT6 (при напряжении питания +12 В). Далее присоединяем к блокам 1. 4 блок 5 с помощью соединительного коаксиального кабеля и подаем питание на блоки 2. 5 приемника. Перемещая движок резистора R15*, который выводим на переднюю панель приемника в его окончательном варианте, добиваемся появления наибольшей громкости (интенсивности) "суперного" шума сверхрегенератора. Эту операцию обычно производят "на слух". Возможно также попробовать при окончательной настройке (как было указано выше) подобрать опытным путем емкость конденсатора C18* и номинал резистора R15* для достижения наилучшей работы приемника (R15* может быть с максимальным сопротивлением 47 кОм и т. д.). Затем к антенному входу приемника присоединяем сигнальный выход 50-омного ГСС. Частота ГСС устанавливается равной той частоте, на которую мы собираемся настроить приемник. Амплитуда выходного напряжения ГСС устанавливается примерно равной 50. 100 мкВ. Тип модуляции ГСС - AM с глубиной модуляции 30%. Изменяя емкость конденсатора С20 (настройка приемника), стараемся принять сигнал ГСС с максимальной громкостью. При этом, возможно, будет необходимо подобрать и емкость конденсатора С19* и/или индуктивность L6. Изменение индуктивности L6 можно производить в некоторых пределах, путем сжатия или растяжения этой катушки (в длину). В процессе настройки приемника необходимо все время регулировать положение движка резистора R15* до получения максимальной громкости принимаемого сигнала. Затем, одновременно подстраивая емкость конденсатора С20 и перемещая движок резистора R15*, добиваемся максимальной громкости приема сигналов ГСС со все меньшей и меньшей амплитудой (при этом постепенно уменьшая уровень выходного сигнала ГСС). Правильно настроенный приемник должен хорошо принимать сигналы с уровнем 5 мкВ и удовлетворительно сигналы с уровнем 2 мкВ (данные приведены для приемника, настроенного на одну из частот в диапазоне 27. 30 МГц). При этом также подстраиваем и входной фильтр приемника (на самом конечном этапе настройки). Отметим, что питание приемника +12 В должно быть хорошо стабилизированным. Катушки L1, L2 и L6 - бескаркасные, их наматывают виток к витку проводом диаметром около 0,7 мм в изоляции (например, ПЭЛ). Намотку легко производить, например, на хвостике сверла диаметром 6 мм. Дроссель L5 использован фабричного производства. ШПТ(Л) L3 и L4 наматывают на кольцах К10x6x4 (м = 600. 2000 НН). Намотку производят "витой парой", которая изготавливается из двух изолированных проводников диаметром около 0,3 мм, и имеющую четыре скрутки на 1 см длины. На кольцо наматывают 6 витков "витой пары", равномерно распределяя витки по кольцу. Фазировку обмоток ШПТ(Л) выполняют согласно принципиальной схемы. На основе приведенной схемы приемника можно построить радиостанцию, имеющую достаточно большой радиус действия даже при использовании маломощного передатчика.
1. Стасенко В. Барьерный режим работы транзистора. - Радиолюбитель, 1996, №1,с. 15. 17.
2. Артеменко В. Барьерные генераторы ВЧ на биполярных транзисторах. - Радиолюбитель, 2001, №7, с. 27.
3. Жеребцов И. П. Радиотехника. - М.: Связьиздат, 1963, с. 587. 594.
4. Прохоров И. С. Работа транзистора при малом напряжении питания. - Радиотехника, 1972, №2, с. 80. 83.
5. Ред Э. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике. - М.: Мир, 1990.
6. Миль Г Электронное дистанционное управление моделями. - М: ДОСААФ CCCR 1980.
7. Бунин С. Г., Яйленко Л. П. Справочник радиолюбителя- коротковолновика. - Киев, Технiка, 1984.
Сверхрегенеративные приемники отличаются высокой чувствительностью и большим усилением при исключительной простоте схемы и конструкции. Радиолюбители обычно конструируют сверхрегенераторы с самогашением, иногда капризные в настройке. Лучшими параметрами и стабильностью в работе отличаются сверхрегенераторы с внешним источником гасящих колебаний. Именно такая конструкция и предлагается в публикуемой статье.
Известно, что чувствительность сверхрегенеративных приемников ограничивается собственными шумами регенеративного каскада [1], которые в значительной степени определяются шумовыми свойствами используемого транзистора. Несмотря на то, что полевые транзисторы являются менее шумящими, чем биполярные, в литературе практически не встречаются схемы сверхрегенераторов на базе полевых транзисторов. Вниманию радиолюбителей предлагается вариант именно такого приемника. Существенными его достоинствами являются высокая чувствительность (0,5 мкВ при глубине модуляции 0,9 и отношении сигнал/шум 12 дБ), малый ток потребления (1,4 мА при напряжении питания 4 В), широкий диапазон питающих напряжений (3. 9 В), малое паразитное излучение (собственно сверхрегенератор потребляет ток 80 мкА).
Внешняя суперизация существенно упрощает настройку приемника и повышает устойчивость его работы. Приемник с успехом может быть использован в традиционных для сверхрегенератора областях применения (в аппаратуре радиоуправления, простейших радиостанциях, радиоохранных устройствах и т. п.).
Рис.1. Принципиальная схема приемника
Сверхрегенеративный детектор собран на малошумящем транзисторе VT1. Каскад представляет собой автогенератор с автотрансформаторной обратной связью.
Частота генерации определяется параметрами колебательного контура L1C2, настроенного на 27,12 МГц.
Применение двухзатворного транзистора значительно упрощает реализацию режима внешней суперизации.
Известно, что значение крутизны характеристики по первому затвору зависит от напряжения на втором затворе. Когда это напряжение равно нулю, крутизна меньше критической и генерация отсутствует. На второй затвор через потенциометр R3 подается напряжение суперизации частотой 60. 70 кГц от генератора, собранного на элементах DD1.1 и DD1.2.
Конденсатор С5 соединяет второй затвор с общим проводом по высокой частоте и, кроме того, придает импульсам суперизации форму, близкую к треугольной. Регулировка амплитуды импульсов суперизации с помощью потенциометра R3 позволяет плавно изменять время, в течение которого крутизна превышает критическое значение, а значит, и длительность высокочастотных вспышек в контуре L1С2.
Тем самым можно изменять режим работы сверхрегенератора, устанавливая либо линейный, при котором достигается максимальная чувствительность, либо нелинейный, при котором наиболее эффективно реализуется АРУ.
Нагрузкой сверхрегенеративного детектора является низкочастотный фильтр R6C6. Полезный сигнал амплитудой порядка 1 . 3 мВ с этого фильтра через конденсатор С9 подается на УНЧ, в качестве которого использованы два оставшихся элемента микросхемы DD1. Отрицательная обратная связь по постоянному току через элементы R5, R7, СЮ обеспечивает работу цифровой микросхемы в линейном режиме [2]. Элементы С12, С13, R8 устанавливают частоту среза АЧХ усилителя около 3 кГц.
Резистор R1 служит для образования на первом затворе отрицательного (по отношению к истоку) напряжения смещения, обеспечивающего исходное значение крутизны транзистора VT1 меньше критического. Весьма существенна вторая функция этого резистора. Его сопротивление определяет исходное значение постоянной составляющей тока через транзистор, а значит, и уровень собственных шумов. При указанных на схеме значениях элементов этот ток составляет всего 80. 90 мкА, что, помимо прочего, делает весьма малым паразитное излучение сверхрегенератора, поскольку вся потребляемая им от источника питания мощность не превышает 0,5 мВт.
Конденсатор СЗ выбран значительной емкости, поскольку он должен шунтировать резистор R1 как на несущей частоте, так и на частотах суперизации и огибающей принятого сигнала.
Основные характеристики приемника приведены в таблицах 1 и 2. защиты их от статического электричества при монтаже.
С незначительным ухудшением характеристик приемника в качестве VT1 можно применять отечественные транзисторы серий КП350 или КП306, принимая меры защиты их от статического электричества при монтаже.
Следует иметь в виду, что транзисторы серии КП327 выпускаются с очень большим процентом брака, но исправные использовать можно. Конденсатор СЗ должен быть керамическим.
Его допустимо заменить на любой емкостью, не менее указанной на схеме, при условии подключения параллельно керамического конденсатора 1000 пф. Для обеспечения стабильной частоты суперизации конденсатор С8 должен быть с малым ТКЕ. Остальные детали могут быть любого типа. Контурная катушка намотана на каркасе диаметром 5 мм и содержит 9 витков провода диаметром 0,35—0,5 мм. Отвод сделан от третьего снизу по схеме витка. В каркас ввинчивается сердечник из карбонильного железа.
Поскольку нагрузочная способность микросхемы К561ЛЕ5А невелика, устройство, подключаемое к выходу приемника, должно иметь входное сопротивление не менее 30 кОм.
В качестве усилителя низкой частоты вместо элементов DD1.3, DD1.4 можно использовать УНЧ любой конструкции с коэффициентом усиления не менее 1000. При напряжениях питания более 5 В хорошие результаты дает, например, экономичный ОУ К140УД1208.
Суммарный ток потребления при напряжении питания 9 В не превышает при этом 1,5 мА. Мультивибратор вспомогательных колебаний может быть собран и на транзисторах по любой известной схеме. Важно лишь выдержать требуемую частоту и форму гасящих импульсов.
Настройку приемника начинают с проверки правильности монтажа. Затем следует установить движок переменного резистора R3 в левое по схеме положение, включить питание (номинальным является напряжение 4 В) и убедиться, что постоянное напряжение на резисторе R1 лежит в пределах 0,6. 0,7 В.
В противном случае транзистор неисправен и его нужно заменить. Подключив осциллограф к выводу 10 DD1.2, проверяют наличие прямоугольных импульсов частотой 60. 70 кГц. При необходимости уточняют частоту подбором сопротивления резистора R4. Переключив осциллограф на выход приемника и плавно поворачивая движок потенциометра R3, добиваются появления на экране низкочастотных шумов.
Теперь можно подключить к антенному входу генератор стандартных сигналов, установив на его выходе колебания частотой 27,12 МГц, амплитудой 100 мкВ и глубиной модуляции 0,9. Вращением сердечника катушки настраивают контур в резонанс по максимуму амплитуды на экране осциллографа.
Вернув движок потенциометра R3 в исходное положение (колебания на выходе приемника при этом исчезнут), следует плавным вращением движка восстановить эти колебания и найти такое его положение, при котором амплитуда напряжения на выходе приемника перестанет нарастать.
Уменьшив входное напряжение до 1 мкВ (при необходимости уточняя настройку контура), контролируют правильность положения движка переменного резистора. Такая настройка соответствует нелинейному режиму сверхрегенератора.
Дальнейшее увеличение с помощью R3 напряжения суперизации нецелесообразно, поскольку полезный сигнал увеличивается незначительно, шумы же возрастают существенно.
Если теперь движок R3 поворачивать в обратном направлении, установится линейный режим, при котором отношение сигнал/шум незначительно улучшается, однако амплитуда выходного сигнала падает. Следует иметь в виду, что хотя интервал питающих напряжений, при котором сохраняются основные параметры приемника, указан 3—9 В, для каждого конкретно выбранного напряжения необходимо уточнять оптимальное положение движка переменного резистора R3 по вышеприведенной методике.
При отсутствии ГСС можно воспользоваться передатчиком, с которым предполагается работа приемника, располагая его на таком удалении от приемника, при котором выходной сигнал еще не ограничивается.
В заключение нужно отметить, что, как и у любого сверхрегенератора, помехоустойчивость приемника и его избирательность невелики, поскольку полоса пропускания, численно равная нескольким частотам суперизации [1], составляет 120. 140 кГц.
Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.
Последние посетители 0 пользователей онлайн
Топ авторов темы
SAU 20 постов
ПАПА 40 постов
Asteriy 52 постов
Rostslava 53 постов
Изображения в теме
@Mandein. Схему из Моделиста осилил? 25лет назад тоже прыгал от одной схемы к другой, пока не сделал на компараторе. Похоже не можешь рисовать П.П. Могу выслать в личку П.П. под утюг. Правда этого не делал. П.П. рисовал на миллиметровке, потом на диаграммной бумаге.
Как оказалось - то что я изобразил не совсем схема защиты Жуковского, а какая-то вариация на тему. Скачал самый-самый оригинал и будем посмотреть. Не подскажете - какой максимально близкий ОУ к 157уд2 можно применить в симуляции? Склоняюсь к TL084.
18650 - это литий - иононные аккумуляторы, а литий -полимерные (LiPo) - это призматики, которые продаются там, где и всё остальное для RC игрушек. У них очень большой разрядный ток, 100С и выше.
Блин.. а я ведь тоже об этом слышал. Но не знал в какую тему об этом сообщить. ЗЫ: Андрюха. поделись опытом. Расскажи, как ты вышел на эту тему-то. Т.е. последовательность действий и ход мыслей. Ты сразу начал искать тему с названием начинающимся на "не понимаю", "не знаю" и при её прочтении вдруг вспомнил про 155ЛА3, или вначале вспомнил про 155ЛА3 и только потом начал искать подходящую тему.
Не могу выбрать - уже голова кругом идёт! Предполагаю использовать сборку из 18650 LiPo для использования на RC дронах. Там самое главное - способность отдавать сильный ток, для запитки мощных двигателей. Пытаюсь искать по разным продавцам/производителям, но непонятно - чему верить. В описании говорится, что "высокотоковый", а смотришь даташит, там внутреннее сопротивление - 30 мО. Какой же это высокотоковый ?! У меня нет возможности купить три десятка разных, а потом для каждого измерить внутреннее сопротивление. Но, может быть, кто-то занимался подобным анализом? Или знает, где есть такие сводные таблицы..
В работах [1, 2] были рассмотрены практические схемы барьерных генераторов ВЧ. Однако при этом оставалась без внимания еще одна перспективная область применения таких генераторов - использование их в качестве сверхрегенеративных детекторов (приемников).
Из теории сверхрегенерации известно, что генератор ВЧ, работающий в режиме прерывистой генерации (и при выполнении также ряда других требований), может служить и в качестве сверхрегенеративного детектора (приемника).
Таким образом, используя однотранзисторный барьерный генератор ВЧ, можно построить очень простой сверхрегенеративный приемник. Режим прерывистой генерации с целью получения сверхрегенеративного детектора наиболее просто реализуется с помощью установки интегрирующей RC-цепи по цепи питания барьерного генератора ВЧ. Для этого постоянная времени данной RC-цепи должна быть больше, чем время нарастания амплитуды колебаний ВЧ в схеме генератора. Собственно, такая идея не нова и уже неоднократно реализовывалась. Например, одна их схем сверхрегенеративного приемника, использующая гашение за счет RC-цепи, рассмотрена в [3]. В принципе, для построения сверхрегенеративного приемника можно использовать практически любую схему барьерных генераторов ВЧ из приведенных в [1, 2].
Такое успешное осуществление режима самогашения (прерывистой генерации или автосуперизации) за счет интегрирующей RC-цепи, установленной по цепи питания барьерного генератора ВЧ, в основном оказывается возможным благодаря характерному свойству барьерных генераторов.
Так, при относительно низком напряжении на конденсаторе RC-цепи генератор не возбуждается, и при этом он представляет для постоянного тока очень высокое сопротивление. Поэтому "заторможенный" генератор и не мешает заряду (зарядке) конденсатора через сопротивление. При достижении напряжения на конденсаторе некоторого уровня (примерно 0,6 В), барьерный генератор ВЧ начинает генерировать электрические колебания. В этом случае генератор представляет для постоянного тока уже достаточно низкое сопротивление!
В этой связи конденсатор RC-цепи достаточно быстро разряжается через работающий барьерный генератор. Напряжение на конденсаторе быстро уменьшается, и в результате чего генератор перестает генерировать и переходит в "заторможенный" режим, где имеет уже снова очень большое сопротивление постоянному току (но, не мешая при этом процессу зарядки конденсатора через резистор).
Такой процесс автосуперизации повторяется снова и снова.
Особенности осуществления процесса приема в приемнике с самогашением (автосуперизацией) рассмотрены [4].
Таким образом, весьма важным условием возможности осуществления автосуперизации с помощью интегрирующей RC-цепи, установленной по цепи питания барьерного генератора ВЧ, является его большое сопротивление по постоянному току в "заторможенном" состоянии и относительно низкое сопротивление по постоянному току в режиме генерации.
Если бы сопротивление генератора по постоянному току не изменялось бы при переходе генератора от "заторможенного" состояния к генерирующему (или от генерирующего состояния к "заторможенному"), то практически осуществить автосупериэацию (и тем самым фактически превратить генератор в приемник) не удалось бы!
Вот почему, например, на германиевых транзисторах, которые характеризуются значительными токами утечки, такой приемник изготовить нельзя (данные экспериментов автора).
Другим важным условием, необходимым для возможности осуществления автосуперизации генератора с помощью интегрирующей цепи, установленной по цепи питания генератора, является гистерезис при переходе от "заторможенного" состояния к генерирующему, и, наоборот, - при переходе от генерирующего состояния к "заторможенному".
Поскольку это свойство характерно для любых генераторов (а не только для барьерных), это свойство не является все же достаточным для получения (реализации) автосуперизации.
Рассмотрим практическую схему такого сверхрегенеративного приемника (рис. 1).
Рис. 1. Схема электрическая принципиальная сверхрегенеративного приемника
Собственно, сам сверхрегенеративный детектор выполнен на основе барьерного генератора ВЧ с ОБ [2]. Прерывистая генерация (автосуперизация) в данной схеме реализуется с помощью упомянутой выше интегрирующей RC-цепи, включающей в себя конденсатор С4* и последовательно соединенные резисторы R2 и R3*. Дроссель L2 необходим исключительно для развязки по ВЧ, поскольку непосредственное подключение С4* к эмиттеру транзистора VT1 делает генерацию невозможной.
Бескаркасная катушка L1 содержит 11 витков провода диаметром 0,8 мм. Намотка произведена "виток к витку" (для удобства выполнялась на хвостике сверла диаметром 5,5 мм).
Использование конденсатора С1 с небольшой емкостью и резистора R1 с сопротивлением, близким к 50 Ом, как и в конструкции [3], позволяет получить входное сопротивление по ВЧ, близкое к 50 Ом. Оптимальный режим работы сверхрегенеративного детектора (в частности, средняя частота автосуперизации) достигается подбором емкости конденсатора С4* и сопротивления резистора R3*. Подбором величины конденсатора С3* регулируют величину ПОС.
Величина емкости конденсатора С3* при работе генератора в качестве сверхрегенеративного детектора должна быть значительно больше, чем это необходимо для возникновения устойчивой генерации (как если бы данная схема использовалась просто как генератор).
По-видимому, это явление связано с уменьшением сопротивления по постоянному току (при увеличении емкости конденсатора С3*) в режиме генерации и, возможно, с увеличением гистерезисных явлений с ростом этой емкости С3*.
Конденсатор С3* следует подбирать при настройке приемника. В целом методика настройки приемника практически не отличается от приведенной в [3].
Чувствительность данного сверхрегенеративного детектора такая же, как и у схемы [3] - примерно 500 мкВ/50 Ом.
При номиналах деталей, указанных на рисунке, возможна перестройка приемника в пределах 25. 40 МГц (примерные границы перестройки по частоте).
Из-за низкой селективности использовать данный приемник на вещательных диапазонах (имеется в виду KB, AM) нерационально. Лучше эксплуатировать его на УКВ (ЧМ), уменьшив число витков катушки L1 в 2. 3 раза и соответственно подбирая элементы С1 и С3*.
В. Артеменко, UT5UDJ, 01021, г. Киев-21, а/я 16
1. Артеменко В. Барьерные генераторы ВЧ на биполярных транзисторах. - Радиолюбитель, 2001, №7, с. 27.
2. Артеменко В. Барьерный LC-генератор. - Радиолюбитель. КВ и УКВ, 2004, №2, с. 34.
3. Артеменко В. Сверхрегенеративный приемник с барьерным режимом работы транзисторов. - Радиолюбитель. KB и УКВ, 2002, №11, с. 36. 39.
4. Жеребцов И. П. Радиотехника. - М.: Связьиздат, 1963.
Классический сверхрегенератор с "автосуперизацией" (рис.1), неоднократно публиковавшийся начиная с 60-х годов [1. 3], имеет устоявшиеся области применения в автоматике и телемеханике, охранной сигнализации, в радиопереговорных устройствах малого радиуса действия. Иногда он применяется как приемное устройство речевых и музыкальных программ с невысоким качеством воспроизведения звука. Такое приемное устройство отличается довольно высокой чувствительностью, простотой схемы, малыми массогабаритами и легкостью повторения. Поэтому радиолюбители и применяют его в своих конструкциях.
Однажды при настройке такого "строптивого" сверхрегенератора автором был получен высококачественный прием радиовещательных станций с частотной модуляцией. Этот эффект встречался и ранее, но не вызывал интереса, и поэтому не был определен механизм приема. Но в этот раз были тщательно проанализированы такие признаки как отсутствие сверхрегенеративных шумов, зависимость уровня принимаемого сигнала от значения положительной обратной связи и от уровня смещения на базе транзистора и, соответственно, от тока коллектора, который в рабочем режиме был равен 0,2. 0,3 мА. Это в 3. 4 раза меньше, чем в нормальном рабочем режиме у сверхрегенеративного детектора. По этим признакам удалось определить режим регенерации. Механизм приема частотной модуляции (ЧМ) в таком приемнике заключается в преобразовании ЧМ в амплитудную модуляцию (AM) на одном из скатов резонансной характеристики контура, и детектировании AM эмиттерным переходом транзистора. Наличие преобразования ЧМ в AM подтверждается присутствием "провала" в уровне сигнала при центральной настройке контура и большей громкостью сигнала при настройке на верхнем скате резонансной характеристики контура (верхний скат всегда круче, чем нижний, а значит, и выше коэффициент преобразования).
К удивлению автора, чувствительность и селективность такого сверхрегенератора оказались достаточными для довольно качественного приема в диапазоне 100. 108 МГц. Основные недостатки такого приемника:
- невысокая селективность, выражающаяся в наличии в паузах передач слабых сигналов от мощных и близко по частоте расположенных станций, которые можно устранить повышением степени регенерации;
- подверженность наводкам от сети переменного тока;
- необходимость дополнительного органа управления режимом регенерации.
Кроме того, все регенеративные приемники имеют зависимость порога генерации и предпорогового усиления от настройки на частоту, а также зависимость всех этих параметров от напряжения питания. На указанных рабочих частотах сильна зависимость настройки контура и порога генерации от вносимых окружающими предметами емкостей. Поэтому требуется экранировка регенеративного детектора.
При всем при этом, простота схемы и настройки такого приемника позволяют, на мой взгляд, найти ему применение в радиолюбительской практике, например для радиовещательного приема в виде эфирной радиоточки или с перестройкой на несколько станций, а также для приема звукового сопровождения телевидения в метровом диапазоне волн.
Принципиальная схема регенеративного детектора приведена на рис.2. Она представляет собой автогенератор по схеме емкостной трехточки, используемый в недовозбужденном режиме. R1 и RP1 образуют регулируемый делитель напряжения смещения на базе транзистора. От величины смещения зависит ток коллектора и, соответственно, коэффициент усиления транзистора. Этот эффект позволяет регулировать уровень регенерации практически без изменения положительной обратной связи.
Напряжение питания для этого делителя и всего детектора стабилизируется стабилитроном VD1. При питании от гальванических батарей или от высококачественного стабилизатора его можно исключить. При этом уменьшается расход энергии, но возрастает зависимость режима работы от напряжения питания.
База транзистора заблокирована на общий провод электролитическим конденсатором С2. Это обеспечивает малый уровень низкочастотных шумов на выходе детектора. Параллельно ему включен конденсатор С4, блокирующий базу по высокой частоте. На резисторе R3 присутствуют как ВЧ-, так и НЧ-сигналы, и тем самым определяется наличие отрицательной обратной связи и по НЧ, и по ВЧ. Наличие отрицательной обратной связи по ВЧ стабилизирует регенерацию настолько сильно, что общеизвестный гистерезис порога генерации в регенераторах становится практически необнаружимым. Поэтому порог генерации при регулировке RP1 сохраняет свое положение и при прямом, и при обратном ходе ручки регулировки.
Подстроечный конденсатор С6 обеспечивает положительную обратную связь, величина которой устанавливается при первичной настройке. R4, С7 образуют фильтр низких частот, выделяющий звуковой сигнал. В данном случае частота среза фильтра - 100 кГц, что позволяет подключать стереодекодер для стереофонического приема, как например в [4].
Усилитель звуковой частоты может быть собран по любой схеме, лишь бы обеспечивал достаточную громкость приема.
Данная схема регенеративного детектора испытывалась на макете, собранном навесным монтажом на пластине стеклотекстолита с применением опорных точек, по методу Жутяева [5]. Монтаж некритичен. Однако начинающим радиолюбителям при повторении схемы следует обратить внимание на цепи,связанные с эмиттером и коллектором транзистора. Монтаж этих цепей должен быть очень компактным, и выводы элементов должны быть как можно короче. Эти же требования предъявляются и к цепи верхней (по схеме) части колебательного контура. Конденсатор С1 должен быть подключен между контуром и общим проводом связями минимальной длины. Если регенеративный детектор будет использоваться для приема, а не для экспериментов, его следует поместить в экран.
Конденсаторы С1, С4, С7 - обязательно керамические. Их емкости некритичны. С2, СЗ - электролитические, любого типа. Транзистор VT1 также можно заменить на другой, но с предельной частотой усиления, как минимум в два раза большей чем рабочая частота. Можно использовать транзисторы р-п-р типа, изменив полярность источника питания и электролитических конденсаторов, а также, кроме кремниевых, могут быть использованы германиевые транзисторы.
Для диапазона частот 100. 108 МГц катушка L1 представляет собой полувиток диаметром 30 мм с линейной частью 20 мм. Провод - диаметром 1 мм. L2 при этом имеет 2. 3 витка диаметром 15 мм из провода диаметром 0,7 мм, расположенных внутри полувитка.
Для диапазона 66. 73 МГц L1 имеет 5 витков диаметром 5 мм из провода диаметром 0,7 мм с шагом 1 . 2 мм. L2 при этом имеет 2. 3 витка того же диаметра из того же провода. Катушки - бескаркасные и расположены параллельно друг другу.
Настройка регенеративного детектора заключается в установке пределов регулировки смещения на базе транзистора подбором R1. Ток коллектора не должен превышать 0,5 мА. Кроме того, конденсатором С6 устанавливается положительная обратная связь такой величины, чтобы при средних положениях ручки настройки и регулировки регенерации достигался порог генерации. Это обнаруживается как глухой щелчок с последующим шумом и, возможно, фоном переменного тока. И последнее - это настройка контура на требуемый диапазон частот.
Такой приемник может работать в зонах с достаточно большим уровнем сигнала. Это, в основном, большие города и местности вокруг них. Для повышения чувствительности может быть использован одно- или двухкаскадный усилитель высокой частоты. При этом будут устранены возможные излучения в антенну.
Проведенные исследования схемы позволяют предположить возможность использования подобного приемника для приема звукового сопровождения телевидения в дециметровом диапазоне.
1. Транзисторный приемник для радиоуправляемых моделей. - Радио, 1963, N10, С.60.
2. Касьянов В. Восьмикомандная аппаратура: приемник. - Радио, 1971, N5, С.35-37.
Читайте также: