книги из ГПНТБ / Комаров Е.Ф. Учебное пособие радиотелемастера

почти постоянным по величине. Стабильность работы схемы возрастает.

Эффективно действующим средством увеличения стабиль­ ности работы каскада является применение в нем отрица­ тельной обратной связи. В отличие от рассмотренных ранее схем обратной связи по переменным токам здесь имеется в виду отрицательная обратная связь п о п о с т о я н н о ­ м у т о к у . Это означает, что с выхода схемы на ее вход будут подаваться медленные изменения напряжения, спо­ собствующие стабилизации постоянных токов, протекаю­ щих в схеме каскада. Существует несколько схем стабилиза­ ции при помощи отрицательной обратной связи. Рассмотрим наиболее распространенную схему, когда в цепь эмиттера включается резистор R s, зашунтированный конденсатором большой емкости (рис. 94,г).

При повышении температуры окружающей среды и са­ мого транзистора его эмиттерный и коллекторный токи воз­ растают. Протекая через резистор R 3, эмиттерный ток соз­ дает на нем возрастающее по величине падение напряжения. Из рисунка видно, что это напряжение включено по отноше­ нию к напряжению, действующему на базе, последовательно и навстречу. Следовательно, результирующее напряжение, действующее между эмиттером и базой транзистора и рав­ ное разности напряжений на базе и на резисторе R 3, также будет уменьшаться, что приведет к уменьшению величины эмиттерного, а стало быть, и коллекторного тока. Работа каскада стабилизируется.

При введении в схему резистора R3 потенциал эмиттера изменится и соотношение плеч делителя R&1, R $ станет иным. Оно выбирается с таким расчетом, чтобы напряжение смещения между эмиттером и базой транзистора получи­ лось нужной величины. Если желательно в дополнение к отрицательной обратной связи по постоянному току ввес­ ти в схему обратную связь по переменному току, то конден­ сатор Сэ нужно из схемы удалить.

Вусилителях низкой частоты на транзисторах так же, как

ив ламповых схемах, весьма часто используется отрица­ тельная обратная связь по переменному току, при помощи которой стабилизируется коэффициент усиления схемы и уменьшаются искажения. Существует несколько вариантов схем обратной связи, но независимо от выбранного варианта кольцом обратной связи в транзисторном усилителе охва­ тывается не более двух каскадов. Это объясняется тем, что

160

в каскаде из-за собственных, внутренних, емкостей тран­ зистора происходит дополнительный сдвиг фаз, который может быть настолько большим, что обратная связь из от­ рицательной превратится в положительную и усилитель начнет генерировать собственные колебания. Нормальная работа усилителя будет нарушена. На рис. 95 приведена

тельной обратной связи напряжение с коллектора транзис­ тора Т2 подается в цепь эмиттера первого транзистора через резистор Rax и конденсатор С0.0.

ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ ЧАСТЬ ПРИЕМНИКА

Ранее было показано, что всякий радиоприемник со­ стоит из четырех основных узлов: усилителя высокочастот­ ного модулированного напряжения (УМН), детектора сигна­ лов, усилителя низкой частоты (УНЧ) и громкоговорителя. Перейдем после изучения схем УНЧ и громкоговори­ теля к рассмотрению первого, главного и наиболее слож­ ного узла приемника — блока УМН. Основные функции этого узла в приемнике сводятся к тому, чтобы выделить полезный сигнал принимаемой частоты, а затем усилить его до требуемой величины. Из основ радиотехники извест­ но, что такими свойствами обладает обычный колебательный контур. При помощи колебательного контура можно за счет его резонансных свойств выделить сигнал принимаемой частоты и усилить его. Очевидно, что в самом простейшем случае роль первого узла приемника — УМН может сыграть

колебательный контур и схема приемника будет иметь сле­ дующий вид (см. рис. 96).

Однако такая схема весьма несовершенна и не может быть использована на практике по двум основным причинам:

работы подается положительное напряжение на анод, отрицательное напряжение смещения—

на управляющую сетку и положительное напряжение — на экранирующую сетку. Для этого в схему введены цепочки CKRK и СэЯэ. Так же, как и ранее, входное напряжение подводится к промежутку сетка — катод, а выходное

162

напряжение снимается с промежутка анод — катод лампы усилителя.

Однако есть и различие, которое заключается в том, что в анодной цепи включен колебательный контур, являющий­ ся нагрузкой лампы каскада УВЧ.

Колебательный контур L1C1 не относится к каскаду УВЧ и представляет собой входную цепь. Входной цепью называется устройство, соединяющее антенну со входом первой лампы приемника. Как правило, входная цепь со­ стоит из одного или нескольких колебательных контуров, причем в последнем случае они образуют систему связанных контуров (полосовой фильтр).

Рассмотрим работу каскада УВЧ. В проводнике при­ емной антенны приходящими электромагнитными колеба­ ниями индуктируются переменные э.д.с. самых различных частот, под действием которых во входной цепи возникают переменные токи этих частот. В данной схеме антенна пред­ ставляет собой внешний источник переменного тока, при помощи которого в контуре возбуждается колебательный процесс и создается режим вынужденных колебаний. Бла­ годаря своим резонансным свойствам контур входной цепи выделяет из всего спектра частот некоторую область, вели­ чина которой определяется полосой пропускания контура. Изменяя емкость конденсатора С1, контур настраивают в резонанс с частотой принимаемого сигнала.

С контура входной цепи напряжение подается на вход лампы УВЧ и управляет ее анодным током. Вследствие этого анодный ток начинает изменяться, т. е. пульсиро­ вать с частотой приходящего сигнала. Постоянная состав­ ляющая тока протекает через катушку L2 и обеспечивает определенный режим работы лампы УВЧ. При протекании через контур переменной составляющей анодного тока лам­ пы в нем выделяется полезный сигнал, а остальные сиг­ налы ослабляются. Для получения большего усиления и

В результате работы схемы на контуре выделяется на­ пряжение, которое для каскада УВЧ будет выходным на­ пряжением. Это напряжение будет в несколько десятков раз больше напряжения, приложенного ко входу лампы. Таким образом, здесь имеет место усиление напряжения вы­

сокой частоты (сравнить с работой каскада напряжения низ­ кой частоты).

Напряжение с контура УВЧ через обычную переходную цепочку СсЯ0 подается на вход следующего каскада УВЧ или на вход детектора.

На схеме рис. 97 роторные пластины переменного конден­ сатора С1 заземлены, а конденсатора С2 соединены с ано­ дом лампы, положительный потенциал которой достигает нескольких сотен вольт. Это означает, что подвижные плас­ тины данных конденсаторов нельзя закрепить на одной оси

вать оба контура на частоту принимаемого сигнала. Для того чтобы получить такую возможность и облегчить тем самым управление приемником, применяется другая схема УВЧ (рис. 98). В этой схеме постоянная составлющая анод­ ного тока лампы протекает через обмотку дросселя Д р высо­ кой частоты, не попадая в контур L2C2. Переменная состав­ ляющая, как и ранее, протекает через контур, и он работает в режиме вынужденных колебаний. Подвижные пластины конденсатора контура УВЧ в данной схеме, как и в контуре входной цепи, заземлены. Следовательно, роторы обоих конденсаторов можно закрепить на одной оси и настра­ ивать приемник вращением одной ручки.

Иногда используется схема УВЧ с трансформаторным включением контура (рис. 99). Здесь передача энергии от лампы в колебательный контур происходит за счет взаимо­ индукции между катушкой La, включенной в анодную цепь лампы, и катушкой контура L2. В остальном схема работает так же, как и обе предыдущие схемы.

164

Обычно радиовещательный приемник работает не в од­ ном, а в нескольких диапазонах волн. Перестройка кон­ тура с одной частоты на другую внутри диапазона осуще­ ствляется при помощи изменения емкости переменного кон­ денсатора, общего для всех диапазонов. Тогда очевидно, что переход с одного диапазона на другой нужно произво­ дить путем замены в каждом контуре катушек индуктив­ ности.

Для этой цели в приемнике имеется устройство, которое носит название переключателя диапазонов.

Рис. 100. Схема трехдиапазонного усилителя высокой частоты

На рис. 100 показана схема трехдиапазонного УВЧ. Для каждого диапазона как во входной цепи, так и в УВЧ имеется своя система катушек, которые подключаются к оп­ ределенным точкам схемы при помощи переключателя диапазонов В. Если переключатель стоит в положении /, то в схему включены катушки LI, L4, L7, L10 и приемник будет работать в диапазоне коротких волн; если в положе­ нии 2, то в схему будут включены катушки L2, L5, L8, L11 и прием сигналов осуществляется в диапазоне средних волн. Наконец, если переключатель поставить в положение 3, то в схему будут включены катушки L3, L6, L9, L12 и при­ емник будет работать в диапазоне длинных волн.

В данном случае во входной цепи используется специаль­ ная катушка связи с антенной, благодаря которой настройка контура входной цепи практически не зависит от размеров антенны, что позволяет получить точное соответствие на­ строек контуров УВЧ и входной цепи. Точного соответствия настроек контуров УВЧ и входного добиваются подгонкой

165

собственных частот контуров в двух точках каждого из рабочих диапазонов (в начале диапазона и в конце).

Подгонка настроек контуров в низкочастотной части диапазона производится с помощью подстроечных сердеч­ ников катушек индуктивности, в высокочастотной — с помо­ щью подстроечных конденсаторов.

Коэффициент усиления каскада УВЧ так же, как и коэф­ фициент усиления каскада усилителя напряжения низкой частоты, зависит от крутизны характеристики лампы и ве­ личины сопротивления нагрузки. Так как сопротивлением нагрузки здесь служит резонансное сопротивление кон­ тура, Т О /Сувч = S R o e (61).

Практически коэффициент усиления каскада УВЧ до­ стигает величины 20—30 (в зависимости от типа лампы и качества контура).

Схема каскада УВЧ на транзисторах, по существу, та­ кая же, как и транзисторная схема УНЧ. Отличается она тем, что роль нагрузки в схеме УВЧ играет не активное сопротивление, а колебательный контур. Избирательные свойства контура зависят от его добротности и будут тем выше, чем больше добротность. В схеме транзисторного УВЧ параллельно контуру обычно подключается весьма малое по величине входное сопротивление последующего каскада, поэтому добротность контура резко уменьшается, полоса пропускания возрастает и избирательные свойства становятся настолько плохими, что каскад перестает выпол­ нять свои функции. Именно поэтому полное включение кон­ тура в цепь коллектора транзистора на практике использу­ ется редко. Для уменьшения влияния подключаемых к контуру входного и выходного сопротивлений каскадов катушку контура включают в схему не полностью, а только частично.

ДЕТЕКТИРОВАНИЕ

Ко входу лампы каскада УВЧ подводится амплитудномодулированное напряжение высокой частоты (рис. 101). С выхода УВЧ снимается напряжение такой же формы, но увеличенное по амплитуде, и подводится ко входу следую­ щего узла приемника, который носит название д е т е к ­ т о р а . Задача детектора состоит в том, чтобы из модули­ рованного напряжения высокой частоты выделить напря­ жение модуляции, т. е напряжение низкой частоты. Для

166

того чтобы осуществить такое проеобразование, в состав детектора должен входить прибор, обладающий свойством односторонней проводимости. Таким прибором является кри­

импульсов, чередующихся паузами, а будет изменяться по некоторой кривой, весьма близкой по форме к огибающей амплитуды высокочастотного напряжения (см. рис. 101).

Нормальная работа детектора зависит от величины ем­ кости конденсатора С'. Если его емкость

Дмала, то процесс разряда будет происходить

чрезмерно быстро, напряжение на сопро­ тивлении нагрузки будет сильно пульсиро­ вать, и коэффициент передачи детектора уменьшится. При оптимальной емкости конденсатора С' форма напряжения на вы­ ходе детектора будет наиболее приближать­ ся к форме огибающей и работа детектора окажется наиболее эффективной. При чрез­ мерно большой емкости конденсатора С' он

не будет успевать разряжаться до нужного напряжения за время между импульсами и форма выходного напряжения детектора сильно исказится.

Следовательно, для нормальной работы детектора вели­ чину емкости конденсатора С \ а также сопротивление ре-

167

зистора R нужно выбирать определенным образом, с учетом получения наименьших искажений сигнала, с одной сто­ роны, и обеспечения возможно большего коэффициента передачи по напряжению, с другой. Одновременно с этим следует учесть, что диодный детектор имеет входное сопро­ тивление, величина которого оказывается прямо пропор­ циональной сопротивлению резистора R. Если сопротив­ ление резистора R будет мало, то малым будет и входное сопротивление детектора, контур окажется сильно зашунтированным и избирательность приемника может заметно уменьшиться. Обычно в практических схемах сопротивле­ ние резистора R имеет величину порядка 200—500 ком, а емкость конденсатора С' = 50—100 пф.

Существуют другие схемы детекторов, работающие на более сложных, многоэлектродных лампах (сеточный де­ тектор, анодный и катодный детекторы). Однако все они уступают диодному детектору с точки зрения получения наименьших искажений входного сигнала.

Благодаря малым искажениям колебаний низкой час­ тоты, а также простоте схемы диодный детектор получил самое широкое распространение. Он применяется в подав­ ляющем большинстве современных приемников.

ПРИЕМНИК ПРЯМОГО УСИЛЕНИЯ

Соединим все ранее изученные узлы (входную цепь, УВЧ, детектор, УНЧ и громкоговоритель) в одну общую схему приемника и рассмотрим кратко ее действие.

От антенны ко входу приемника подводятся напряже­ ния различных частот, созданные сигналами различных радиостанций. Контур входной цепи настраивается на час­ тоту принимаемого сигнала и выделяет его из всех сиг­ налов, действующих на входе приемника. Напряжение при­ нимаемой частоты поступает на вход каскада УВЧ, усили­ вается им, а затем подается на вход детектора. С выхода детектора напряжение подается на вход УНЧ. После усиле­ ния в первом каскада усилителя напряжение поступает на вход второго каскада — усилителя мощности. К выходу последнего каскада подключен (через согласующий выход­ ной трансформатор) динамический громкоговоритель, ко­ торый преобразует электрические колебания в колебания звука.

168

Такие приемники, в которых высокочастотный сигнал усиливается на принимаемой частоте, называются п р и е м ­ н и к а м и п р я м о г о у с и л е н и я (рис. 103).

т

ПОНЯТИЕ О ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ И ИЗБИРАТЕЛЬНОСТИ

п р и е м н и к а

Качество любого радиоприемника характеризуется не­ которыми общими показателями, к которым относятся чувствительность, избирательность, выходная мощность, диапазон принимаемых частот, коэффициент амплитудных и частотных искажений. Однако наиболее важными из них, в наибольшей степени определяющими схему и конструк­ цию всего приемника, являются чувствительность и избира­ тельность.

Ко входу приемника от антенны наряду с сильными сиг­ налами, созданными близко расположенными и мощными радиостанциями, подводятся и слабые сигналы дальних ма­ ломощных станций. Приемник должен обеспечить нормаль­ ную работу выходного устройства, т. е. громкоговорителя, как при приеме сильных, так и при приеме слабых сигна­ лов. Если добиться определенной громкости звучания на вы­ ходе приемника при приеме сильных сигналов легко, то получение такой же громкости при приеме слабых сигналов ограничивается способностью приемника к приему таких

169