Разделы сайта
Наш опрос
Как вам этот сайт?
Полезные материалы
10  
Метки и теги

Новости сайта
Спаммерские атаки
  • 16 июнь
  • Здравствуйте, уважаемые! Нас долгое время не было, а тут такое... Спаммеры, коих мильёны, дошли и до нас. Наплодили кучу профилей с ссылками.
    В новом году мы будем больше!
  • 2 январь
  • В 2011 году планируется залить на сайт несколько тысяч книг и журналов, тысячи радиолюбительских схем и конструкций, кучу полезных программ и прочего!
    С Новым годом!
  • 1 январь
  • Дорогие читатели, с Новым годом вас! Всех благ и успехов во всех начинаниях! Ура!!! Будем радовать вас максимум полезной информации!
    Журналы Радио
  • 29 декабрь
  • На сайте началась загрузка журналов "Радио" от 1946 года до 2010. Каждый пост будет содержать журналы за конкретный год.
    Наполняемся мало помалу...
  • 23 декабрь
  • Первым делом я решил залить на сайт научно-технической периодической литературы (журналы и книги).
    Архив новостей
    Поиск даташитов
    Например TDA7294

    ЭЛЕМЕНТЫ И БЛОКИ ПРИЕМНИКА (часть 1)

    Сначала — коротко о самой сущности радиопередачи и приема сигна­лов радиовещательных станций. Для многих это, вероятно, будет сжатым пе­ресказом истин, известных из школьного курса физики.

    То, что мы слышим из громкоговорителя радиоприемника, происходит в это время за сотни и тысячи километров от нас. Голос диктора или певца, звуки музыкальных инструментов преобразуются на передающей радиовещательной станции микрофоном в электрические колебания звуковой частоты. После уси­ления эти колебания попадают в специальное радиоустройство — модулятор — и управляют поступающими туда же от специального генератора колебаниями высокой частоты, называемыми несущими колебаниями радиочастоты. В ре­зультате воздействия колебаний звуковой частоты высокочастотные колебания модулируются. Другими словами, если до поступления в модулятор они имели неизменную (постоянную) амплитуду, то в модуляторе их амплитуда изменяет­ся в такт с колебаниями звуковой частоты. Модулированные колебания радио­частоты поступают в антенну радиостанции и излучаются ею в пространство в виде радиоволн.

    Радиоволны представляют собой периодически изменяющееся электромаг­нитное поле, в котором неразрывно связаны электрическое и магнитное поля. Эти поля — составляющие радиоволн.

    Достигая антенны приемника, радиоволны пересекают ее провод и индуци­руют (наводят, возбуждают) в нем очень слабые модулированные колебания радиочастоты. Поскольку в приемной антенне с одинаковым успехом наводят­ся колебания несущей частоты многих радиостанций, то, очевидно, самым пер­вым элементом приемника должно быть устройство, с помощью которого мож­но из всех принятых сигналов выделить нужный. Таким селективным (избира­тельным) устройством является колебательный контур.

    Задача других элементов приемника заключается в том, чтобы усилить при­нятый сигнал радиостанции, выделить из него колебания звуковой частоты, усилить их и преобразовать в звуковые колебания. Первую из этих функций выполняет усилитель радиочастоты, вторую — детектор, третью — усилитель ко­лебаний звуковой частоты, четвертую — динамическая головка прямого излуче­ния приемника. По существу в радиоприемнике происходят процессы, обрат­ные процессам в радиопередатчике.

    Различают два принципиально разных вида радиовещательных приемников: приемники прямого усиления, в которых принятый сигнал до детектора только усиливается, и супергетеродинные приемники, в которых принятый сигнал вна­чале преобразуется в сигнал более низкой, так называемой промежуточной ча­стоты, который усиливается и только после этого поступает на детектор.

    По схеме, конструкции и налаживанию приемники прямого усиления пре­ще супергетеродинных. Именно поэтому первыми любительскими конструкци­ями и бывают обычно приемники прямого усиления. Супергетеродины сложнее, зато они обладают значительно лучшими, чем приемники прямого усиления, чувствительностью (способностью принимать слабые сигналы радиостанций) ю селективностью (способностью отстраиваться от соседних по частоте радиостан­ций). Супергетероднн является как бы вторым этапом творчества радиолюбите­ля-конструктора приемной аппаратуры.

    Конструкция приемника, описываемого в этой книжке, позволяет простой заменой некоторых его блоков преобразовывать приемник одного вида в дру­гой, сравнивать их работу и делать соответствующие выводы.

    Блоки приемника. Структурные схемы приемника прямого усиления и су­пергетеродина изображены на рис. 1. Детекторы V как бы делят их на две ча­стн: радиочастотную и звуковой частоты.

    Радиочастотную часть приемника прямого усиления образуют блок вход­ных цепей, с помощью которого осуществляется настройка приемника на сиг­налы радиостанций, и усилитель радиочастоты (РЧ). Радиочастотная часть су­пергетеродина состоит из такого же, как в приемнике прямого усиления, блока входных цепей, преобразователя частоты, состоящего из смесителя и гетероди­на, и усилителя промежуточной частоты (ПЧ). Детекторы в обоих приемниках преобразуют модулированные колебания радиочастоты в колебания звуковой частоты, которые усиливаются до необходимого уровня усилителями звуковой частоты и преобразуются динамическими головками (В) в звуковые колебания воздуха.

    ЭЛЕМЕНТЫ И БЛОКИ ПРИЕМНИКА (часть 1)

    Рис. 1. Структурные схемы приемника прямого усиления (а) и су пергетеродина (б)

     

    Таким образом, принципиальное различие между приемником прямого уси­ления и супергетеродином заключается в основном в их радиочастотных трактах.

    В описываемом приемнике детали входных цепей и динамическую головку, являющиеся общими, будем называть общим блоком. Обозначим его блоком 1. Усилитель радиочастоты и детектор приемника прямого усиления, а также пре­образователь частоты супергетеродина с усилителем промежуточной частоты к детектором представляют собой единые блоки. Первый из них будем называть блоком 2, второй — блоком 3.

    Усилители звуковой частоты — сменные. Их в приемнике три, и отличают­ся они друг от друга своими параметрами. Первый из них (блок 4) — усили­тель с однотактным выходным каскадом, второй (блок 5) — усилитель с двух­тактным трансформаторным выходным каскадом, третий (блок 6) — усилитель с двухтактным бестрансформаторным выходным каскадом. Первый из этих бло­ков проще, второй и третий сложнее. С точки зрения расхода электроэнергии два последних усилителя экономичнее первого. Этим и объясняется тот факт, что выходные каскады усилителей звуковой частоты переносных транзисторных приемников делают чаще всего двухтактными.

    Любой транзисторный приемник, в том числе и малогабаритный, можно пи-тгть как от батареи гальванических элементов или аккумуляторов, так и от се­ти переменного тока. Во втором случае «ужен выпрямитель. Чтобы наш прием­ник можно было питать от разных источников тока, в него входят два блока питания: сетевой (блок 7) и батарейный (блок 8).

    Рис. 2. Внешний вид приемника

     

    Итого восемь блоков. Один из них (блок 1) общий для любого варианта приемника. Остальные семь блоков сменные. Заменяя их, можно составить семь разных по сложности и питанию вариантов- приемника. Так, например, блоки 2, 4 и 7 вместе с блоком 1 образуют сетевой вариант приемника прямого уси­ления, а с блоком 3 вместо блока 2 — супергетеродин. Чтобы приемник стал батарейным, надо лишь блок 4 заменить более экономичным блоком 5, а сете­вой блок питания 7 — батарейным блоком питания 8. Каждый из блоков уси­ления колебаний звуковой частоты приемника может быть использован для вос­произведения грамзаписи. Из блоков можно собрать и малогабаритный поход­ный приемник.

    При напряжении питания 9 В выходная мощность приемника с блоком 4 составляет 0,4 ... 0,5 В-А, с блоками 5 и 6 — около 0,15 В-А (150 мВ-А).

     

    Рис. 3. Схемы колебательных контуров

     

    Внешний вид блочного приемника показан на рис. 2. Основным несущим элементом конструкции является передняя (лицевая) стенка корпуса. На ней смонтированы детали входных цепей, динамическая головка и планка с пружи­нящими контактами для подключения сменных блоков.

    Прежде чем перейти к подробному описанию блоков, следует остановиться на основных свойствах колебательного контура, на устройстве и работе полу­проводниковых диодов и биполярных транзисторов, являющихся активными элементами приемника.

    Электрический колебательный контур является селективным элементом. Для настройки приемника на сигналы станций, работающих на разных, но постоян­ных для них радиочастотах, для выделения колебаний несущей частоты и пе­редачи их из одних электрических цепей в другие используют селективные свой­ства колебательных контуров.

    Простейший колебательный контур (рис. 3,а) состоит из катушки индук­тивности lk и конденсатора Ск. Называют его колебательным потому, что в нем под действием внешних сил могут возбуждаться (возникать) электрические колебания, частота и амплитуда которых зависит от его собственной резонанс­ной частоты. Источником энергии, возбуждающим колебания в контуре входной цепи приемников, являются колебания несущей частоты радиостанции, приня­той антенной радиоприемника. Резонансная частота колебательного контура за­висит от входящих в него индуктивности катушки и емкости конденсатора. Чем они больше, тем меньше резонансная частота контура и, следовательно, тем больше длина волны радиостанции, на которую он может быть настроен и, наоборот, чем они меньше, тем больше резонансная частота контура, тем коро­че длина волны принимаемой радиостанции. Если к контуру подключить антен­ну — отрезок провода, в котором радиоволны индуцируют различные по часто­те электрические колебания, в контуре с наибольшей амплитудой возбудятся лишь колебания, совпадающие по частоте с собственной резонансной частотой,, т. е. колебания той частоты, на которую контур окажется настроенным в резо­нанс. В этом и заключаются селективные свойства колебательного контур-а. Чтобы его настроить на другую частоту, надо изменить либо индуктивность катушки, либо емкость конденсатора, либо параметры обоих этих элементов контура.

    На несущую частоту принимаемой радиостанции контур настраивают обыч­но с помощью конденсатора переменной емкости, как показано на рис. 3,6. С увеличением емкости этого конденсатора резонансная частота контура умень­шается, с уменьшением — увеличивается.

    Диапазон частот, который может быть перекрыт контуром, перестраива­емым конденсатором переменной емкости (КПЕ), зависит от отношения его максимальной емкости к минимальной. Чем больше это отношение, тем шире диапазон. В реальном контуре, помимо емкости КПЕ, присутствуют еще и па­разитные емкости — собственная емкость катушки, емкость монтажных провод­ников и т. д. В результате диапазон перекрываемых частот несколько сужается.

    Для того чтобы принимать радиостанции, работающие в разных диапазо­нах (длинноволновом, средневолновом), катушку индуктивности делают смен­ной или с отводами, позволяющими включать в контур различное число витков и тем самым скачкообразно переключать его с одного радиовещательного диа­пазона на другой. Приемник, описываемый в этой книге, однодиапазонный, что сделано исключительно с целью упрощения его входных цепей. Выбор же ди­апазона волн зависит от местных условий.

    На схеме, показанной на рис. 3,6, между антенной W и контуром LKCK включен конденсатор Са. Он необходим для того, чтобы ослабить влияние антен­ны на настройку контура. Дело в том, что антенна, роль которой может вы­полнять любой проводник тока, тоже обладает некоторой емкостью. Емкость наружной антенны (провода длиной 15... 20 м, поднятого над землей на высо­ту 8... 10 м) может достигать 150 ...200 пФ (пикофарад). Для настройки вход­ных контуров используют КПЕ, емкость которых изменяется от 8... 10 до 350... 510 пФ. Если конденсатора Са не будет, то емкость антенны окажется подключенной параллельно контурному конденсатору Ск, общая емкость контура (и минимальная, и максимальная) увеличится, и в результате он уже не сможет перекрывать тот диапазон волн, на который рассчитан. При этом ухуд-шаются и его селективные свойства.

    При включении в цепь антенны конденсатора емкость, вносимая антенной в контур, уменьшается. И чем меньше емкость этого конденсатора, тем мень­ше антенна будет влиять на настройку контура.

    Для транзисторных приемников обычно используют встроенные в них маг­нитные антенны. Магнитными их называют потому, что колебания радиочасто­ты в таких антеннах возбуждаются в основном магнитной составляющей поля радиоволн. Но это не исключает использования внешних антенн в виде про­водов, являющихся электрическими антеннами, реагирующими главным обра­зом на электрическую составляющую радиоволн. Внешняя антенна улучшает .прием отдаленных радиостанций.

    Магнитная антенна, примененная в описываемом приемнике, представля­ет собой ферритовый стержень (на схемах его обозначают утолщенной лини­ей) круглого или прямоугольного сечения с находящейся на нем катушкой ин­дуктивности LK. Катушка магнитной антенны и конденсатор переменной ем-жости Ск образуют входной настраиваемый колебательный контур приемника (рис. 4,а). Индуктивность катушки будет наибольшей, когда она находится на середине ферритового стержня, и уменьшается, когда она сдвинута к одному из его концов. Таким образом, смещая катушку по стержню, можно в неболь­ших пределах изменять ее индуктивность, что и делают при налаживании при­емника.

    Под действием электромагнитного поля в контуре магнитной антенны воз­буждаются модулированные колебания радиочастоты, которые через катушку связи lcd, находящуюся на том же ферритовом стержне, подаются на вход усилителя радиочастоты.

    Магнитная антенна обладает направленными свойствами, зависящими от ее положения относительно принимаемой станции (рис. 4,6). Наиболее сильные колебания в контуре, а значит, и громкость работы приемника бывают в том случае, если ферритовый стержень магнитной антенны находится в. горизон­тальном положении и его ось перпендикулярна направлению на радиостан­цию, а наиболее слабые — когда ось ферритового стержня направлена на нее. Поэтому магнитную антенну необходимо ориентировать в пространстве, пере­мещая .приемник или наворачивая антенну в горизонтальной плоскости внутри приемника. В нашем приемнике применен второй из этих способов.

    ЭЛЕМЕНТЫ И БЛОКИ ПРИЕМНИКА (часть 1)

    Рис. 4. Устройство и схематическое обозначение магнитной ан­тенны

    ЭЛЕМЕНТЫ И БЛОКИ ПРИЕМНИКА (часть 1)

    Рис. 5. Схематическое устройство (а) и принцип действия (б, в) полупроводникового сплавного диода

    Детектором радиовещательного приемника служит обычно полупроводни­ковый диод — прибор с резко выраженной односторонней проводимостью тока: он хорошо пропускает ток в одном направлении и плохо — в другом. Это свой­ство диодов и используют для детектирования модулированных колебаний ра­диочастоты, выпрямления переменного тока электросети и других целей.

    Схематически устройство полупроводникового диода показано на рис. 5,а. Он представляет собой небольшую пластинку германия или кремния, одна об­ласть (часть объема) которой обладает электропроводностью n-типа, т. е. электронной, другая — электропроводностью р-типа, т. е. «дырочной». Слой ме­жду этими областями называют р-n переходом. Здесь п — начальная буква ла-~ тинского слова negative (негатив), что значит «отрицательный», р-начальная буква латинского слова positive (позитив), что означает «положительный». Область р-типа является анодом, т. е. положительным электродом, область я-типа — катодом, т. е. отрицательным электродом диода.

    Если к диоду через лампу накаливания Н (от карманного фонаря) под­ключить батарею GB, например 3336Л, так, чтобы положительный полюс ба­тареи был соединен с областью р-типа, а отрицательный с областью п-типа (рис. 5,6), то в образовавшейся цепи потечет ток (загорится лампа .накалива­ния), значение которого зависит от свойств диода и поданного на него на­пряжения. Такое состояние диода называют открытым, ток, текущий через не­го, — прямым током IПр, а поданное на него напряжение, благодаря которому диод открывается, — прямым напряжением Uпр. Если полюсы батареи поме­нять местами,, как показано на рис. 5,в, то р-п переход как бы расширится, об­разуя зону, обедненную электрическими зарядами и оказывающую току боль­шое сопротивление. Небольшой ток через р-п переход все же пойдет, и о он будет во много раз меньше прямого тока. Его называют обратным током Iобр, а напряжение, создающее этот ток, — обратным напряжением U0бр.

    Работу диода как преобразователя переменного тока в ток одного направ­ления иллюстрируют графики, показанные на рис. 6. При положительных полу­периодах переменного напряжения U„ на аноде диод открывается, и через не­го, а значит, и во всей цепи, в которую он включен, течет прямой ток IПр. При отрицательных полупериодах на аноде диод закрывается. :В эти моменты в цепи течет небольшой обратный ток IОбр. Диод как бы «отсекает» большую часть отрицательных полуволн переменного тока. Если пренебречь малым обратным током, что и делают на практике, то можно считать, что в цепи, в ко­торую включен диод, течет пульсирующий ток — ток одного направления, но изменяющийся по значению с частотой переменного тока. Это и есть выпрям­ление переменного тока.

    ЭЛЕМЕНТЫ И БЛОКИ ПРИЕМНИКА (часть 1)

    Рис. 6. Графики, иллюстрирующие работу диода как выпрямителя переменного тока

     

    Так устроены и работают, например, сплавные кремниевые диоды серии Д226„ которые будут использованы в выпрямителе сетевого блока питания. Принци­пиально так же устроены и работают точечные диоды, например серии Д9, Д2, применяемые для детектирования модулированных колебаний радиочастоты. Только у них площади р-п переходов значительно меньше, чем у плоскостных сплавных диодов.



    Другие статьи по теме: