Регенеративные усилители вч и пч.

Усилитель собран на транзисторах VT1-VT3, гальванически связанных между собой. Ток покоя всех трех транзисторов устанавливается автоматически и зависит от сопротивления резистора R3. Любые изменения режима одного из транзисторов (например, при колебаниях температуры) немедленно приводят к изменению режима остальных, и ток покоя возвращается к прежнему значению.

Как видно, на входе усилителя включен параллельный колебательный контур L1C2, а в цепь эмиттера VT3 - последовательный контур L3C7. Нагрузкой служит кольцевой балансный смеситель на диодах VD1-VD4. Согласование входного сопротивления последнего с выходным сопротивлением усилителя осуществляется трансформатором Т1. Цепь R5C5 защищает устройство от помех по цепи питания.

Puc.2

При необходимости в устройство нетрудно ввести регулировку усиления, воспользовавшись, например, схемой, показанной на рис. 2 (нумерация деталей на нем и последующих рисунках продолжает начатую на рис. 1). В этом случае верхний (по схеме) вывод резистора R1 отсоединяют от цепи питания и подключают к коллектору транзистора VT4. Усиление регулируют переменным резистором R11. Микроамперметр РА1 используют в качестве S-метра. При подаче на нижний (по рис. 2) вывод резистора R16 напряжения +12 В усилитель закрывается (коэффициент усиления стремится к нулю). Необходимость в этом возникает во время передачи при использовании его в трансивере.

Катушки L1-L3 наматывают внавал на пластмассовых каркасах диаметром 5 мм с подстроечниками из карбонильного железа от броневых магни-топроводов СБ-9а. Для ПЧ, равной 500 кГц, катушки L1 и L3 должны содержать по 70 витков провода ПЭЛ 0,24, a L2 - 20 витков того же провода, намотанного поверх L1. В качестве магнитопровода РЧ трансформатора Т1 используют ферритовый (600НН) кольцевой магнитопровод типоразмера К10х6х4. Его обмотки I (45 витков) и II (15 витков) наматывают проводом ПЭЛШО 0,24.

Настраивают усилитель в отсутствие входного сигнала подбором резистора R3 до получения тока эмиттера транзистора VT1, равного 0,5 мА. Затем на вход подают сигнал частотой 501 кГц и, изменяя индуктивность катушек L1 и L3 перемещением подстроечников, добиваются максимального сигнала 3Ч на выходе.

Усилитель можно использовать и при других значениях ПЧ. Так, при ПЧ, равной 5 МГц, катушки L1, L3 и L2 должны содержать соответственно 31, 31 и 5 витков провода ПЭЛ 0,24, обмотки I и II трансформатора Т1 - 15 и 5 витков ПЭЛШО 0,24. Емкость конденсаторов С2, С7 в этом случае должна быть равна 100, С4 - 1200 пф, а С3-0,015мкФ.

Puc.3

На рис. 3, а показана схема подключения к описанному усилителю амплитудного детектора. При ПЧ 500 кГц номиналы конденсаторов С7 и С 16 должны быть соответственно равны 5100 и 2700, при ПЧ 5 МГц - 1200 и 270 пФ.

Для получения требуемой АЧХ вместо конденсатора С7 используют последовательные цепи R18C18 (рис. 3,б) и L3C7 (рис. 3, в). Подбирая параметры входящих в них элементов, можно изменять резонансную характеристику усилителя в широких пределах. Полосу пропускания (и одновременно коэффициент усиления) регулируют подбором резистора R6 . При этом суммарное сопротивление резисторов R6" и R6 должно оставаться равным 1 кОм.

При замене контура L3C7 конденсатором емкостью 0,033 мкф и исключении L1 С2 усилитель становится широкополосным с небольшим подъемом АЧХ в области 500 кГц. При замене С4 и контура L3C7 конденсаторами емкостью 1200 пФ небольшой подъем АЧХ наблюдается в области 5 МГц.

Puc.4

Для получения других характеристик вместо резистора R6 (а при необходимости и R2) можно использовать цепи, схемы которых приведены на рис. 4. Например, цепь по схеме на рис. 4,6 поможет сформировать двугорбую характеристику с небольшим провалом в середине. Для этого одну такую цепь (с номиналами конденсаторов С18" и С18", указанными вне скобок) включают вместо R2, а другую (с номиналами, указанными в скобках) - вместо R6 и одновременно исключают элементы С4, L3 и С7. Полоса пропускания усилителя с такой доработкой - 25...40 МГц. Изменяя номиналы элементов введенных цепей, "резонансную" характеристику усилителя можно сдвигать в полосе частот от 100кГцдо120МГц.

При использовании цепи, выполненной по схеме на рис. 4,в, АЧХ усилителя определяется частотой квазирезонанса двойного Т-образного моста R19C19C19"R20R21C19"". Частоту квазирезонанса f рассчитывают по формуле: f = 1/2пRC, где R - сопротивление резисторов R20, R21 (1 кОм); R19=0,5R =510 Ом; С - емкость конденсаторов С19 , С19", С19"=2С.

Цепь R18С18 играет роль дополнительного селективного элемента, корректирующего общую АЧХ усилителя.

При соответствующем подборе элементов корректирующих цепей усилитель способен работать в широком диапазоне частот - от нескольких десятков килогерц до 150 МГц (естественно, при использовании соответствующих транзисторов). Ширина полосы пропускания при использовании LC-контуров - от 10 кГц (минимальное значение), при использовании RC-цепей - до 100 МГц (максимальное значение).

Владимир Рубцов (UN7BV)

(РАДИО N1, 1999)

Усилитель промежуточной частоты.
Полосовой усилитель АМ тракта.
В качестве усилителя промежуточной частоты чаще всего применяется усилитель с полосовым фильтром (рис.4-20). На практике наиболее распространены полосовые фильтры из двух индуктивно связанных колебательных контуров. Подстройка контуров обычно осуществляется высокочастотными сердечниками. Связь между контурами можно изменить, раздвинув или сблизив катушки, что в некоторых полосовых фильтрах умышленно предусматривается для регулирования связи в целях изменения ширины полосы пропускаемых частот (рис. 4-21,а).

Рис. 4-20. Схема усилителя промежуточной частоты с полосовым фильтром (данные схемы см. в табл. 4-3 и 4-4)

С этой же целью применяют иногда полосовые фильтры с емкостной связью, в которых степень связи регулируется изменением емкости конденсатора Ссв, осуществляющего связь между двумя экранированными друг от друга колебательными контурами (рис. 4-21,6).

Расширение полосы пропускаемых частот может быть достигнуто также путем увеличения затухания контуров, для чего достаточно шунтировать их сопротивлениями (рис. 4-21,в). Этот способ применяют, например, в усилителях промежуточной частоты видеоканала телевизионного приемника.

Рис. 4-21. Методы регулирования в усилителях промежуточной частоты полосы пропускаемых частот.

Вообще ширина полосы пропускаемых частот прямо пропорциональна величине промежуточной частоты, обратно пропорциональна добротности контуров и кроме того зависит от коэффициента связи. В однокаскадном усилителе полоса пропускаемых им частот равна полосе частот, пропускаемых включенным в анодную цепь полосовым фильтром. При увеличении числа каскадов эта полоса dFn несколько сужается, но еще в большеЙ мере возрастает избирательность по соседним частотам, лежащим выше и ниже полосы dFn, так как становятся все более крутыми срезы резонансной кривой на крайних частотах (рис. 4-22).



Рис. 4-22. Кривые избирательности усилителя промежуточной частоты с полосовыми фильтрами.
1- одного каскада; 2 - двух каскадов.

Коэффициент усиления усилителей с полосовыми фильтрами зависит от степени связи контуров и в радиовещательных приемниках он составляет 0,4-0,5 значения, рассчитанного по формуле (4-1), если в качестве Za подставить резонансное сопротивление первого контура, вычисленное в отсутствие второго контура по формуле (3-67) или (3.66, б).

Рис. 4-23. Одноконтурный усилитель промежуточной частоты (данные схемы см. табл. 4-3 и 4-4)

Резонансный усилитель с одиночным контуром. Одноконтурный усилитель (рис. 4-23) обладает тем преимуществом в сравнении с полосовым, что он дает несколько большее усиление. Поэтому он находит применение в батарейных приемниках, в дешевых сетевых, а также в приемниках, снабженных малочувствительной антенной (рамочной, ферритовой или штыревой), где необходимо особенно большое усиление. Однако избирательность и равномерность усиления боковых частот у него меньше, чем у усилителя с полосовым фильтром.
Увеличение числа каскадов с одиночными контурами (если не создать искусственного затухания или не расстроить их один относительно другого) приводит к резкому сужению полосы частот, что в радиовещательных приемниках нежелательно. Кроме того, случайная расстройка одного из контуров, например при смене ламп, в одноконтурном усилителе оказывает значительно большее влияние на резонансную кривую усилителя в целом, чем при применении полосовых фильтров.

Повышение чувствительности радиоприёмников.

Всё началось с того, что коллега по работе, устроив дома ремонт, решила избавиться от ставших ей не нужных вещей. Среди кандидатов на выброс оказалась магнитола "National RX-C39F" (одно из подразделений "Matsushita", известное в дальнейшем, как "Panasonic"), купленная в рассвет "застоя", в гремевшем на всей страну, магазине "Берёзка". Аппарат был в идеальном состоянии, ну разве что, облеплен вкладышами от жевательных резинок. У меня сжалось сердце, от того, что мечта многих граждан времен моей юности, вот так, бесславно исчезнет в мусорном баке:
Принеся домой, первым делом я отмыл аппарат от наклеек; в результате вот что получилось:

Собственно меня, в большей степени, интересовал встроенный УКВ - тюнер магнитолы. Я живу на границе уверенного приёма, и часть радиостанций, хорошо ловившихся в областном центре, у меня принимались не устойчиво. Правда и пользовался я магнитолкой, прямо скажем, с посредственным тюнером, построенным на одной из недорогих специализированных микросхем (не помню какой).
Поэтому на этот аппарат возлагались определённые надежды, которые, впрочем, в основном оправдались. Магнитола, действительно, ловила гораздо больше станций, но при приёме некоторых были повышенные шумы при приёме в стерео режиме. В результате, после анализа прилагавшейся схемы было принято решение повысить чувствительность тюнера.
УКВ-тюнер магнитолы не имеет каких либо особенностей, однако построен по вполне качественной схеме. Усиление и выделение сигнала ПЧ возложено на специализированную микросхему производства "Toshiba" TA7358. Это позволило улучшить чувствительность и избирательность, по сравнению с тюнерами, построенными по принципу "всё в одном" (например, как в широко распространённой микросхемы CXA1238S). Далее, сигнал поступает на однокаскадный усилитель ПЧ, выполненный на транзисторе Q1, полосовой фильтр CF (10,7мГц) и на микросхему DA2 (AN7220). Последняя микросхема, помимо обработки ПЧ-ЧМ, включает в себя полный АМ-тракт. На ней построен средне-коротковолновый тракт магнитолы.

На рисунке 2 показан участок схемы с усилителем промежуточной частоты тракта ЧМ (выделен красным прямоугольником). Его наличие навело на мысль о повышении чувствительности всего тракта простым способом- заменой штатного однокаскадного усилителя на новый - двухкаскадный. К тому же практически все, качественные УКВ приемники советского производства имеют, такие каскады.
После анализа схемотехники приёмников, были выбраны наиболее "интересные" варианты решений усилителей ПЧ.
На рисунке 3 представлен обычный двухкаскадный усилитель ПЧ:

Как видно никаких особенностей схема не имеет, однако отличается хорошей повторяемостью и стабильностью работы. В промышленных конструкциях он применялся в различных вариантах. Конденсаторы С2 и С3 служат для повышения усиления на рабочих частотах. По этому при избытке усиления их можно включить последовательно с резисторами или вообще не ставить.
Этот вариант и был выбран для модернизации магнитолы.
Кроме этого усилителя, хочется порекомендовать ещё несколько вариантов. Например вот этот:

Как видно на рисунке 4, усилитель представляет собой двухкаскадный усилитель с транзисторами включенными по схеме ОЭ-ОБ. Такое построение усилительного каскада известна как каскодная схема включения. Она обладает высокими входными и выходными сопротивлениями (по этому необходим согласующий трансформатор на выходе), большим коэффициентом усиления по мощности и самое главное - большой широкополосностью и линейностью. Широкополосность усилителя получена благодаря малому сопротивлению нагрузки VT1 и малой проходной ёмкости VT2.

Усилитель, показанный на рисунке 5 построен по схеме ОК-ОБ (дифференциальный каскад). Он обладает существенно более линейной ВАХ, по этому и используется, чаще всего, в аппаратах 0-1 групп сложности (данная схема применялась в магнитоле "Арго-006"). Поскольку входной каскад имеет меньшую крутизну характеристики, в усилителе применён второй каскад на транзисторе VT1, включенный по схеме ОЭ. Между первым и вторым каскадам установлен дополнительный керамический фильтр (10,7 мГц), что повышает избирательность всего УКВ-тракта.

И на последок хотелось бы отметить ещё один усилитель, использовавшийся в тракте ПЧ радиоприёмников (рис.6). Его особенность - интегральное исполнение. По своим характеристикам и внутренней структуре он аналогичен усилителю, показанному на рисунке 3. Изменена только схема выходного каскада (установлен согласующий трансформатор).

Все схемы, показанные на рисунках вполне работоспособны. Они применяются в промышленных магнитолах и радиоприёмниках. Кроме представленных, достаточно часто используется усилитель ПЧ на одном транзисторе (подобно показанном на рисунке 2). В силу простоты схемотехники он не рассматривался.
Указанные усилители, как уже указывалось, могут заменить штатный, заключённый в красный квадрат, на рисунке 2. Правда, необходимо учитывать мелкие особенности: при включении усилителя по схеме на рисунке 4, необходимо применить согласующий трансформатор. Такой узел можно изъять из старых плат зарубежных УКВ приёмников. Они уже настроены на частоту ПЧ. При использовании российских аналогов, необходимо установить параллельно первичной обмотке конденсатор, и настроить контур на частоту 10,7 мГц.
Вход усилителя показанного на рисунке 5 подключен к выводам согласующего трансформатора. В иностранных же радиоприёмниках нижний вывод трансформатора, обычно, подключен к массе, либо к плюсу питания. По этому, при подключении, необходимо будет перерезать токопроводящие дорожки на плате.
Во всех схемах можно применять транзисторы КТ368, КТ347, КТ346, КТ339, КТ306, КТ3127 либо их зарубежные аналоги. В некоторых схемах применялись транзисторы КТ3102, КТ3107 и даже КТ315, КТ361. Однако я такие транзисторы не применял, посему ничего хорошего о них сказать не могу.
Кроме того использовались транзисторные сборки К159НТ1 и микросхема К118УН1.
В заключении отмечу, что показанная на рисунке 2 промышленная схема (с усилителем ПЧ) мне встречалась не часто, а в переносной технике, так вообще, в первый раз. Обычно выход ПЧ-ЧМ входного модуля соединяется напрямую со входом ПЧ- ЧМ демодулятора (через керамический фильтр). Усиления ПЧ сигнала, возложено на входной каскад демодулятора. Как правило, он справляется с этой задачей только в зоне уверенного приёма (в условиях прямой видимости антенны). В таких схемах применение усилителя ПЧ очень желательно.

Регенеративные усилители ВЧ и ПЧ

По материалам зарубежных журналов

Для улучшения чувствительности и избирательности любительских и устаревших связных КВ приемников можно применить регенеративные усилители, включаемые в каскады УВЧ и УПЧ.

Практика показала, что такие приставки работают хорошо и радиотехническая промышленность многих зарубежных стран организовала их массовый выпуск, причем не только для связных КВ приемников, собранным по морально устаревшим схемам, но и для современных приемников.

Регенеративные усилители ВЧ

Одна из схем усилителя ВЧ на двойном триоде 6Н8С или 6Н1П приведена на рис.1. Малое напряжение собственных шумов триодов дает известные преимущества в получении предельно высокой чувствительности усилителя. Эффективность такого усилителя особенно показательна при подключении его к КВ приемнику, не имеющему усилителя ВЧ.

Рис.1

Применение регенеративного усилителя ВЧ полностью устраняет помехи "зеркального" канала, чего не всегда удается достигнуть даже с помощью двух резонансных УВЧ при промежуточной частоте 460 кГц.

Следует учитывать особенности обращения с регенеративным усилителем. Если сопротивление R1 установить в положение, близкое к порогу генерации, то, благодаря высокой добротности контура, его настройка будет очень острой и при малейшей расстройке сигналы принимаемой станции могут ослабеть и пропасть. Поэтому при большой емкости конденсатора С1 он должен иметь хороший верньер, или следует применять подстроечный конденсатор С2 емкостью не более 10...15 пФ.

Контурные катушки могут быть самые различные. При С1 250...300 пФ L1 и L2 могут представлять собой одно целое с двумя отводами и простым тумблером для переключения диапазона. Если L1 имеет индуктивность 1 мкГн, а минимальная емкость контура не более 25 пФ, то начальная частота будет порядка 30 МГц.

Доведя усилитель до генерации и включив второй гетеродин приемника, можно легко определить пределы перекрытия настройки контура. При конденсаторе С1макс 250 пФ перекрывается диапазон порядка 10...30 м при L1 и при Lобщ = L1L2 диапазон 30...90 м.

Индуктивность катушки L2 нужно подобрать таким образом, чтобы в зависимости от емкости конденсатора С1 получить желаемое перекрытие на более длинном участке диапазона. Отвод к катоду лампы Л2 переключать не приходится, он берется от второго-третьего витка катушки L1 (считая от заземленного конца). Связь с антенной может быть индуктивной или емкостной.

Катушка L3 содержит 8...12 витков провода ПЭЛ 0,1...0,3, намотанных виток к витку под катушкой L1. Расстояние между катушками L1 и L2 подбирается с таким расчетом, чтобы при максимально близком расположении катушек не было провалов генерации, которая должна возникать и срываться на данной частоте при определенном положении ручки сопротивления R1 без "затягивания". Прием станции ведется перед порогом генерации, следовательно, помех другим приемникам такой усилитель не создает.

Изменяя емкость конденсаторов С1 и С2, легко убедиться по изменению силы шумов приемника и сигналов станций, что избирательность и чувствительность будут тем лучше, чем ближе усилитель к порогу генерации. Включив второй гетеродин приемника и вольтметр переменного тока на выход его, можно сравнить силу сигналов с приставкой и без нее (АРУ приемника должна быть при проверке выключена, а усиление по ПЧ уменьшено).

Регенеративный усилитель, собранный на триод-пентоде, опубликован в "Радио" №9/1960 г.

Регенеративные усилители по ПЧ

Применение усилителей (в зарубежной литературе они называются "множителями добротности") в трактах ПЧ представляет особый интерес в связи с возможностью получения повышенной чувствительности и избирательности в приемниках, не имеющих кварцевых или электромеханических фильтров.

Иногда в приемниках даже после каскадов с ЭМФ имеется такой множитель добротности (Q-multiplier). В чехословацком журнале "Amaterske Radio" были опубликованы схемы отдельных узлов приемника, в которых три усилителя ПЧ выполнены на триод-гептодах ЕСН-81. Гептодные части используются как усилители, а триодные включены как "независимые генераторы" для получения высокой добротности контуров ПЧ.

На рис.2 показан последний из трех каскадов усиления ПЧ с "множителем добротности". Регулировка усиления и режима работы осуществляется двумя общими сопротивлениями R1 и R4.

Рис.2

Несмотря на то, что промежуточная частота в приемнике 1,6 МГц, качественные показатели его находятся на уровне требований к приемникам высшего класса.

В польском журнале "Radioamator" "множителям добротности" была посвящена статья В.Высоцкого (SP2DX), в которой рассмотрена схема множителя добротности типа QF-1, выпускаемая промышленностью США в качестве приставки к связным приемникам старых типов (рис.3) .

Рис.3. С2=500 пФ; R9=10 кОм

Такая приставка подключается к аноду первого усилителя ПЧ приемника посредством отрезка коаксиального кабеля длиной до 0,5 м (в приемнике никаких переделок не производится).

По принципу действия "множитель добротности" отличается от действия обычных усилителей ПЧ с положительной обратной связью. В частности, он может работать как фильтр усиления и как фильтр ослабления более узкого спектра частот в полосе пропускания приемника. Усиление или ослабление, как говорится в статье и рекламных объявлениях, достигает 50...60 дБ!

На рис.4 показана резонансная кривая тракта ПЧ при выключенном множителе (рис.4а) и при включенном (рис.4б).

Рис.4а

На рис.4а множитель работает как усилитель, а на рис.4б, - как подавитель узкого спектра частот.

Рис.4б

В схеме, изображенной на рис.3, применен 3-х платный переключатель П на четыре положения.

Положение 1 - множитель выключен. Затем, для настройки в режиме усиления переключатель ставят в положение 3. Катушка L1 (120...150 мкГн) при промежуточной частоте 460 кГц имеет добротность порядка 200. Ручкой R8 подводят усилитель к порогу генерации, причем добротность возростает до 4000 и более.

Положение 2 - избирательные и усилительные свойства будут несколько меньше, так как между резонансным контуром и анодом лампы оказывается включенным сопротивление R4. Меняя емкость конденсатора С7, можно перемещать спектр усиливаемых частот (при положении 2 и 3).

Положение 4 - сказывается роль триода Л1 фазопереворачивающего каскада, что позволяет подавлять нежелательный спектр с помощью конденсатора С7. В положении 4 производится регулировка сопротивлением R9 на максимальное подавление сигнала.

В дальнейшем, при работе с "множителем добротности" режим его меняется лишь с помощью переключателя и конденсатора С7. Роль конденсатора С4 емкостью 10...100 пФ заключается в подстройке системы при налаживании "множителя добротности", при настройке контура ПЧ приемника. Действие "множителя добротности" рассматривается, как влияние параллельного элемента с высоким Q, включенным между двумя усилителями ПЧ.