Высококачественный усилитель пч звука.

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.

Для приема звукового сопровождения выпускаемые в настоящее время телевизоры строят по так называемой одноканальной схеме. В них колебания промежуточной несущей частоты изображения (38 МГц) используются в качестве гетеродинных для выделения сигнала второй промежуточной частоты звукового сопровождения (6,5 МГц). При таком построении тракта частотная характеристика усилителя ПЧ изображения (УПЧИ) обычно оптимальна для сигнала изображения, а не звука. Из-за этого качество звукового сигнала иногда оказывается невысоким. Кроме того, при пропадании сигнала изображения невозможен прием и звукового сопровождения.

Однако известен и другой способ построения радиотрактов телевизоров - двухканальный. Кроме УПЧИ, они в этом случае содержат усилитель первой ПЧ (31,5 МГц) звукового сопровождения (УПЧЗ). На этой же частоте и детектируется принимаемый частотно-модулированный сигнал (без преобразования на вторую промежуточную).

Разделение каналов изображения и звука позволяет спроектировать их оптимально, исключить взаимное влияние, а следовательно, улучшить качество звукового сопровождения. Кроме того, при использовании в телевизоре всеволнового селектора, например, СК-В-1, становится возможным прием радиовещательных программ на УКВ, а при подключении стереодекодера и выключении цепи коррекции предыскажений - стереофонических передач. Причем, если необходимо, управляющее напряжение для устройства автоматической подстройки частоты гетеродина (АПЧГ) можно снимать с УПЧЗ, а само устройство сможет работать при меньших уровнях входных сигналов, чем при одноканальном приеме.

Основные технические характеристики
Реальная чувствительность при отношении сигнал/шум 26 дБ, измеренная с цепью коррекции предыскажений при девиации частоты ±15 кГц и частоте модуляции 1 кГц. мкВ......... 20
Отношение сигнал/шум, измеренное с цепью коррекции предыскажении при девиации частоты ±50 кГц, частоте модуляций 1 кГц и входном напряжении 1 мВ. дБ..... 64
Коэффициент гармоник. % .... 0,6
Выходное напряжение при девиации частоты ±50 кГц,-мВ..... 250
Напряжение питания, В..... 12
Потребляемый ток. мА...... 28

Принципиальная схема УПЧЗ, предлагаемого для двухканального приема, приведена на рис. 1.

Сигнал промежуточной частоты 31,5 МГц усиливается и ограничивается в каскадах, выполненных по каскодной схеме на транзисторах VT1-VT4, и в микросхеме DA1. Применение каскодных усилителей на полевых и биполярных транзисторах позволило получить необходимое высокое и устойчивое усиление. Хотя микросхема К174УРЗ (DA1) и рассчитана для работы на промежуточной частоте 10,7 МГц, она. как оказалось, сохраняет удовлетворительные характеристики и при работе на частоте 31.5 МГц.

Частотную селекцию в УПЧЗ обеспечивают двухконтурные полосовые фильтры L1С6L2C7 и L4C13L5C14L6. Полоса пропускания УПЧЗ на уровне -6 дБ - около 600 кГц.

Для автоматической полстройки частоты (АПЧ) и фазосдвигающий контур детектора микросхемы DA1 включена варикапная матрица VD1. При изменении частоты сигнала в пределах полосы пропускания УПЧЗ контур L7C23C24VD1 подстраивается так, что детектирование происходит на центральном, наиболее линейном участке S-кривой. Это обеспечивает минимальные нелинейные искажения. Кроме того, полоса перестройки гетеродина телевизора, в которой обеспечивается хорошее качество изображения и звукового сопровождения, расширяется.

Предварительный усилитель 3Ч собран на транзисторах VT5 и VT6.

Напряжение АПЧ на селектор каналов можно снять с вывода 8 пли 10 микросхемы DA1 в зависимости от необходимой полярности управляющего сигнала.

Катушки L1, L2, L4, L5, L7 намотаны проводом ПЭВ-1 0,38 па полистироловых каркасах диаметром 5 и длиной 10 мм. Первые четыре из них содержат по 11, последняя - 14 витков. Катушка 1.6 (2 витка провода ПЭВ-1 0,1) намотана между витками катушки L5. Все катушки снабжены подстроечниками диаметром 4 и длиной 8 мм из феррита 9ВН и заключены в экраны, припаянные к фольге со стороны детален. Для обеспечения связи между катушками L1, L2 и L4 - L6 в прилегающих стенках их экранов проделаны отверстия (рис. 2). Дроссель L3 намотан на резисторе МЛТ (1 кОм, 0.25 Вт) проводом ПЭВ-1 0,1 и содержит 60 витков. В усилителе применены резисторы МЛТ, конденсаторы К50-6 (К50-16), К10-7В и КД.

Рис. 2

УПЧЗ смонтирован на плате из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Чертеж платы и размещение деталей на ней показаны на рис. 3 , внешний вид собранного устройства - на рис. 4.

Фольга со стороны установки деталей соединена с общим проводом платы, для чего выводы деталей, подключаемые к общему проводу, припаяны к фольге с обеих сторон (отверстия для других выводов раззенкованы со стороны деталей). Плату желательно поместить в металлический экран.

Рис. 4

При налаживании токи через транзисторы каскодных усилителей устанавливают равными 4...6 мА подбором резисторов R2 и R8. Для настройки УПЧЗ потребуется измеритель АЧХ. например X1-48. Вначале, до установки катушек L4 - L6, выводы 13 и 12 микросхемы DA1 соединяют через резистор сопротивлением 75 Ом. На вывод 13 через конденсатор емкостью 0,01 мкФ подают выходной сигнал X1-48, а его низкочастотный вход подключают к выходу УПЧЗ. Вращая подстроечник катушки L7, добиваются того, чтобы середина S-кривой совпадала с частотой 31,5 МГц. Затем, установив на место катушки L4-L6, полают сигнал с X1-48 на вход УПЧЗ, детекторную головку прибора подключают к выводу 13 микросхемы DA1 и, изменяя индуктивность катушек L1, L2 и L4-L6, добиваются максимума усиления на частоте 31,5 МГц. Окончательно настраивают УПЧЗ, подавая сигнал с генератора частотно-модулированного сигнала, например Г4-70.

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)

Усилители промежуточной частоты (УПЧ)

УПЧ предназначены для усиления входного сигнала (сигнала промежуточной частоты) до величины, обеспечивающий нормальную работу детектора и создания необходимой избирательности приёмника по соседнему каналу. Как и в других типах усилителей, частотные искажения сигналов, вносимые усилителем не должны превышать допустимых пределов. С этой точки зрения идеальным является каскад с прямоугольной АЧХ, что реально не представляется возможным. Применение в качестве нагрузки специальных полосовых фильтров позволяет приблизить АЧХ к прямоугольной форме. В зависимости от назначения приёмника полосовые усилители (УПЧ) могут иметь полосу пропускания от сотен Гц до десятков МГц с коэффициентом усиления (80-120)дб или 10-10.

Основными показателями при оценке УПЧ являются:

Практически находит применение большое разнообразие схем УПЧ, среди которых усилители с нагрузкой в виде связанных контуров. УПЧ с нагрузкой в виде фильтров сосредоточенной селекцией, которые применяются в приёмниках с относительно узкой полосой пропускания и малым числом каскадов. В качестве фильтра используется цепочка из нескольких одинаково настроенных контуров с равными параметрами связи между ними. Для повышения избирательности усилителей интерес представляют электромехенические фильтры сосредоточенной селекции, в которых вместо контуров используются системы связанных механических резонаторов. Упрощенная схема такого фильтра включает преобразователь электрических колебаний в механические, механические резонаторы и обратный преобразователь. Отличительной особенностью механических колебательных систем, является их высокая добротность. В зависимости от материала Q =2х10до 10х10, что позволяет создать фильтры с коэффициентом прямоугольности резонансной кривой близкой к 1 и относительной полосой пропускания порядка 0,1%.

Для получения полос пропускания в пределах сотен Гц применяются УПЧ с нагрузкой в виде кварцевых фильтров. Однако он может обеспечить избирательность по соседнему каналу. Резонансная характеристика такого фильтра в первом приближении соответствует характеристике одиночного контура высоким коэффициентом прямоугольности.

U пр U пр

При необходимости получения достаточно большого усиления сигнала ПЧ используют широкополосные усилители, к которым относятся:

Усилитель с одноконтурными каскадами, настроенными на три частоты. Три соединенных каскада настраиваются следующим образом.

Один настроен на среднюю частоту полосы пропускания усилителя f пр, два других образуют симметрично расстроенную пару.

При сравнительной оценке различных схем УПЧ можно сделать следующий вывод:

простейшими УПЧ по конструкции и по обеспечению настройки являются резонансные усилители. Но эти схемы обладают весьма низкой избирательностью и малым предельным значением произведения коэффициента усиления на полосу пропускания.

С точки зрения избирательности предпочтительнее каскады с фильтром сосредоточенной селекции, но это в свою очередь связано с необходимостью существенного увеличения добротности контуров.

В случае, когда основной задачей усилителя является обеспечение высокого коэффициента усиления, а требования по избирательности сравнительно невелики, целесообразно применять схемы с расстроенными тройками и двойками каскадов.

Высокая избирательность при малом числе каскадов может быть обеспечена при использовании фильтров сосредоточенной селекции или системы двух связанных контуров.

Если к усилению предъявляются жесткие требования по линейности и стабильности фазовых характеристик целесообразно применять резонансный усилитель.

Аналогичный УВЧ с фиксированной настройкой. Для построения одноконтурных УПЧ широко применяются интегральные схемы.

УПЧ с фильтром сосредоточенной селекции (ФСС) на LC элементах. Ряд контуров связан между собой индуктивной или ёмкостной связью. Связь со следующим каскадом может быть трансформаторной или автотрансформаторной. Степень связи с ФСС выбирается исходя из согласования R вх следующего каскада.

ФСС на основе электромеханических фильтров преобразуются электрические колебания в механические и, наоборот, с помощью магнитострикционных электромеханических преобразователей. Преобразователь состоит из катушки индуктивности с магнитострикционным стержнем. При прохождении потока через катушку, при наличии постоянного магнитного поля, в стержне возникают продольные механические колебания, передаваемые в механические резонаторы (шайбы с упругими связями). Второй преобразователь,

аналогичный первому, преобразует механические колебания в электрические сигналы.

Разновидностью ФСС являются кварцевые фильтры и как их разновидность монолитные КФ (решетка из электродов попарно осажденных на поверхности кварцевой подложки). Эти пары действуют как резонаторы, а участки между ними – как элементы связи.

Фильтры на поверхностных акустических волнах, пьезокерамические фильтры. Последние аналогичные КФ решетки наносится на поверхность пьезокерамической подложки.

Детекторы сигналов

Детектирование- это процесс преобразования модулированных электрических колебаний высокой частоты в напряжении или ток, изменяющийся по закону модуляции. Таким образом, детектирование – процесс обратный модуляции, так как в детекторе происходит выделение полезного сообщения и устранение несущего высокочастотного колебания. В соответствии с видом модуляции, детектируемые сигналы можно разделить на три группы:

Непрерывные гармонические сигналы, в которых передаваемое сообщение заложено в изменение амплитуды, частоты или фазы. В этом случае детектирование осуществляется амплитудными, частотными или фазовыми детекторами.

Импульсные сигналы, в которых информация передается за счет модуляции пикового напряжения, частоты, длительности импульса, времени начала импульса и т.д. При этом виде сигналов применяют детекторы радиоимпульсов.

Видеоимпульсы, соответственно используются в детекторы видеоимпульсов.

В независимости от вида детектируемого сигнала, спектр, входного колебания детектора лежит в низкочастотной области, в отличие от спектра U вх. Такая трансформация спектра возможна в устройствах с нелинейным или параметрическим элементом. Обычно в качестве таких элементов используются полупроводниковые диоды, реже биполярные транзисторы или полевые транзисторы. Выделение низких частот модуляции и устранение высокочастотных составляющих спектра, осуществляется фильтрами низких частот (RC или RLC ). Основным показателем работы детектора является его детекторная характеристика, представляющая собой статическую зависимость выходного напряжения от информационного параметра входного сигнала. Процесс детектирования неизбежно связан с частотными, фазовыми и нелинейными искажениями, которые характеризуются соответственно амплитудно-частотной, фазово-частотной характеристиками и линейностью детекторной

характеристики.

Кроме перечисленных характеристик, работу детектора определяют ряд параметров:

Искажение полезного сигнала. Степень частотных искажений детектора определяется формой его частотной характеристики. Которая представляет собой зависимость коэффициента передачи детектора от частоты модуляции входного сигнала. При постоянной несущей частоте и постоянном коэффициенте модуляции.

Степень нелинейных искажений оценивается коэффициентом гармоник. Степень фазовых искажений определяется линейностью фазово-частотной характеристики, которая определяет зависимость фазового

сдвига выходного напряжения по отношению к огибающей входного сигнала от частоты модуляции.

В любой реальной схеме детектора, качественные показатели зависят от амплитуды входного сигнала, и в этой связи существует её оптимальное значение, которое надо учитывать при проектировании. В этой связи основным видом детектора следует считать амплитудный, который имеет не только самостоятельное значение как детектор АМ – сигналов, но и входит в состав других детекторов.

Детектирование амплитудно-модулированных сигналов.

Этот процесс может осуществляться как с помощью нелинейных элементов, так и с помощью линейных с переменными параметрами (синхронное детектирование). Детектор на основе нелинейного элемента может быть представлен в виде нелинейного четырехполюстника с нагрузкой .

Детектируемое напряжение U вх= Um о(1+ mcos
t ) cost . При отсутствии нелинейных искажений в детекторе на его выходе будет U вых= Umcos
t . Таким образом, в результате детектирования происходит перенос спектра полезного сигнала в низкочастотную область.

Предположим, что нелинейный элемент детектора обладает следующий ВАХ .

При воздействии на вход детектора амплетудно-моделированных колебаний, его выходной ток представляет собой высокочастотные импульсы с огибающей. Спектр входного тока включает в себя составляющие несущей частоты и её гармоники, постоянную составляющую и

составляющие частоты модуляции. Усредненное по периоду высокой частоты, значение тока нелинейного элемента изменяется по закону модуляции. Значит для выделения сигнала, изменяющегося по закону передаваемого сообщения достаточно провести усреднение выходного тока, или напряжения.

Процесс усреднения входного напряжения детектора, осуществляется с помощью нагрузки в виде RC цепочки. Постоянная времени этой цепочки выбирается из условия То  RC  Т, где То- период модулируемого высокого напряжения, Т- период модулирующего низкого напряжения. Выполнение этого неравенства делает этот детектор безинерционным, а значит, и обеспечивать минимум искажений огибающей.

В зависимости от включения нелинейного элемента относительно нагрузки схемы детекторов подразделяются на последовательные и параллельные. Рассмотрим принцип работы детектора на примере последовательной схемы .

Временная трактовка принципа работы детектора заключается в следующем. На вход детектора подается гармоническое напряжение с медленно меняющейся амплитудой. U вх= U с cos  с T .

При положительной фазе напряжения диод открывается и конденсатор нагрузки начинает заряжаться. Постоянная времени заряда Сн определяется ёмкостью конденсатора и малым внутренним сопротивлением диода  з=Сн Ri . По мере заряда конденсатора напряжение на выходе растет и в момент t , диод заряжается, так как U вых  U вх и конденсатор начинает разряжаться через резистор нагрузки. Постоянная времени разряда  р=Сн R н значительно больше постоянной времени заряда  р  з, так как R н  Ri д, и разряд происходит медленнее. В момент времени t 2 диод вновь открывается и конденсатор начинает подзаряжаться. В результате серии зарядов и разрядов на выходе детектора создается продетектированное напряжение U вых, пульсирующее с частотой сигнала. Однако с учетом того, что  р значительно больше периода высокочастотного сигнала уровень пульсаций U вых мал.

В связи с шунтированием детектором источника входного сигнала существенное значение имеет входное сопротивление детектора. Под R вх следует понимать такое эквивалентное сопротивление, которое, будучи подключенное к источнику сигнала, потребляет ту же мощность, что и детектор. Ток диода представляется суммой прямой и обратной составляющей, он описывается периодической функцией и его можно разложить в ряд Фурье.

i д =I до +Im1cost+Im2cos2t

Мощность, потребляемая от источника сигнала, детектором определяется составляющей тока и его первой гармоникой.

Рн=

В этом случае R вх= U вх/ Im 2 и при отсутствии начального смещения R вх=0,5 R н. Зависимость R вх от R н обусловлена тем, что источник сигнала шунтируется самим диодом, который открыт часть периода напряжения сигнала. С ростом R н возрастает падение напряжения на нем, уменьшая угол отсечки и время открытого состояния диода, что приводит к увеличению R вх и к уменьшению тем самым шунтирования.

Параллельный диодный детектор.

Принцип работы параллельного детектора аналогичен последовательному, однако, при определении R вх необходимо учитывать, что первая гармоника входного тока в данной схеме протекает как через диод, так и через резистор нагрузки R н. В этом случае R вх параллельного

детектора будет меньше, чем у последовательного R вх пар, что определяет его большее шунтирование сигнала. Помимо продетектированного напряжения на выходе детектора может быть переменное напряжение с частотой сигнала. Для выделения полезного сигнала в этом случае ставиться фильтр.

Параллельное детектирование целесообразно использовать в тех случаях, когда на входе кроме полезного сигнала имеется постоянное напряжение (коллекторное питание предыдущего каскада).

Реальная характеристика диода, а значит и характеристика детектора отлична от прямолинейной, особенно на начальном её участке. Если минимальное напряжение сигнала на входе детектора меньше напряжения, определяющего нелинейный участок характеристики, то коэфициент передачи детектора будет зависеть от значения U вх. При этом форма продетектированного сигнала будет отличаться от формы огибающей входного сигнала. Искажений из-за нелинейности ВАХ диода будут незначительны, если

U вх мин= U н(1- m ) U нел., т.е. U н 

Ранее было отмечено, что выходное напряжение детектора создаётся в результате серии зарядов и разрядов конденсатора нагрузки Сн. Однако, при большом значении  р=Сн R н, напряжение на Сн в интервале между двумя колебаниями высокочастотного напряжения изменяется медлено чем амплитуда U вх. Это приводит к дополнительным не линейным искажениям. Для уменьшения этих искажений необходимо выполнить условие

р

т.е. постоянная времени разряда должно быть тем меньше, чем больше высшая частота модуляции F и коэфициент модуляции m .

Если f н  F или  н  , то при правильно выбранной величине  р., выходное напряжение детектора повторяет огибающую U вх.

Детектор амплитудно-модулированного сигнала связан с последовательным каскадом (усилителем напряжения) разделительной цепью Ср R вх., которая устраняет постоянную

составляющую U вых детектора. Постоянная времени разделительной цепи  р=Ср R вх достаточно велика и больше периода модулирующего колебания Т  .Разделительный конденсатор заряжается до напряжения U до и тем самым становиться источником постоянного напряжения. При уменьшении U вх за счет модуляции до U вх мин, напряжение на R н не уменьшается до этой величины, т.к. практически образует внешнее напряжение смещения не позволяющее уменьшиться напряжению и искажающее тем самым выходное напряжение детектора.

U см=

В этом случае необходимо, чтобы U вх мин  U до или U н(1- m )
, или

(1- m ) 
.

С учетом того, что R н и m задаются, для уменьшения влияния этой цепочки, надо выбирать значение R вх.

R вх= mR н /(R н +R вх)

Возможно использование схемы с разделительной нагрузкой, когда R н= R н1+ R н2

Напряжение смещения создается на резисторе R н2 за счет разряда разделительного конденсатора Ср, но величина его будет меньше. Однако деление нагрузки приведет к уменьшению коэффициента передачи детектора, т.е. продетектированное напряжение снимается с части нагрузки. Так как конденсатор фильтрации C н состоит из двух частей C н1 и C н2 улучшается фильтрация промежуточной частоты.

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.