Транзисторный супергетеродин

Принципиальная схема.
Супергетеродин содержит магнитную антенну (рис. 2), преобразователь частоты на транзисторе Т1 усилитель ПЧ на транзисторах Т2 и Т3, детектор на диоде Д1 усилитель НЧ на транзисторах Т1—Т6 и громкоговоритель Гр. Магнитная антенна настраивается на волну желаемой станции с помощью конденсатора переменной емкости С1. Параллельно ему включены подстроечный конденсатор С3 и конденсатор постоянной емкости С2, ограничивающие диапазон принимаемых волн. Преобразователь частоты осуществляет преобразование частоты ВЧ колебаний принятого сигнала в частоту 465 кгц. Выполнен преобразователь частоты по наиболее простой схеме на одном транзисторе Т7, который работает одновременно и в смесителе, и в гетеродине. Часть катушки контура гетеродина L3 включена в цепь эмиттера транзистора Т7. Частота генерации определяется индуктивностью этой катушки и результирующей емкостью конденсаторов С4, С5, С6. Входной сигнал с катушки связи L2 магнитной антенны поступает в цепь базы транзистора Т1 эмиттер которого по частоте входного сигнала зашунтирован конденсатором С8. Одновременно в эту же цепь поступает напряжение от гетеродина. В результате смешения в цепи коллектора транзистора Т1 возникает ток, частота которого 465 кгц равна разности частот. Сопряжение контуров магнитной антенны и гетеродина производится с помощью конденсаторов С2, C10 постоянной емкости и подстроечного конденсатора С3, кроме того, соответствующим образом выбирается индуктивность катушки L3.

Большинство высокочастотных транзисторов хорошо работают в преобразователе частоты по схеме на рис. 2 при постоянном напряжении между коллектором и эмиттером, равном 3—8 в, и постоянном токе коллектора 0,6—1,0 ма. Если ток и напряжение меньше, то генерация будет слабой, либо вовсе не возникнет, а усиление, даваемое преобразователем частоты, может оказаться незначительным. Стабилизация режима работы транзисторов, в особенности при батарейном питании, не простое дело, что обусловлено разбросом параметров транзисторов и изменением напряжения питания. В описываемом приемнике с помощью простейшего диодного стабилизатора поддерживается постоянное значение коллекторных токов всех транзисторов. В качестве стабилизирующих элементов использованы последовательно включенные в проводящем направлении три диода Д2—Д4. При постоянном токе через диоды более 0,5 ма величина падения напряжения на них почти не зависит от величины тока. Вследствие этого при уменьшении напряжения батареи с 9 до 4,5 в, т. е. вдвое, величина напряжения на базе транзистора Т1 изменяется только на 0,2 в (от —1,1 до —0,9 в относительно положительного полюса батареи). В результате и величина тока коллектора мало изменяется. Обратите внимание на особенность описываемой схемы: стабилизированное смещение подано на общий («заземленный») провод, поэтому положительный полюс батареи не «заземлен».
Фильтр сосредоточенной селекции.
Ток коллектора транзистора кроме колебаний промежуточной частоты, содержит составляющие с частотами гетеродина и входного сигнала, а также с частотами станций, работающих на близких волнах. Поэтому необходимо подавить в выходном сигнале преобразователя все мешающие составляющие. Делается это с помощью фильтра сосредоточенной селекции, состоящего из резонансных контуров L11C10 и L10C12, связанных между собой конденсатором малой емкости СП и настроенных на частоту 465 кгц. Связь фильтра с преобразователем частоты осуществляется катушкой L4. Отфильтрованный сигнал промежуточной частоты подается в цепь базы транзистора Т2 усилителя ПЧ с катушки связи L7. Во избежание паразитных наводок катушки фильтров заключены в экраны. Преобразователь частоты не только изменяет частоту сигнала, но дает усиление, напряжение ПЧ на выходе преобразователя (на катушке L7) в 10—15 раз больше вызвавшего его напряжения сигнала (на катушке L2). Усилитель ПЧ.
Выходной сигнал УПЧ выделяется на резонансном контуре L8С14, включенном в цепь коллектора транзистора Т3 и настроенном на частоту 465 кгц. Действие отрицательной обратной связи по ВЧ через резистор R4 устраняет конденсатор С15, соединяющий эмиттер транзистора Т3 с «землей». Для подавления паразитных связей между каскадами усилителей ПЧ и НЧ напряжение питания на коллекторы транзисторов Т1—Т3 подается через развязывающий фильтр L6С7С17. Усилитель ПЧ дает усиление по напряжению примерно в 1500—2ООО раз, а общее усиление от магнитной антенны до детектора равно 20—30 тыс. Это и дает возможность принимать с достаточной громкостью сигналы дальних радиовещательных станций. Детектор содержит всего три элемента: диод потенциометр R5 и конденсатор С11. Диод Д1 выпрямляет переменное напряжение ПЧ. Конденсатор С16 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Потенциометр R5 служит одновременно нагрузкой детектора и регулятором громкости. Напряжение ПЧ, поступающее па детектор, при котором приемник будет работать с достаточной громкостью, должно составлять около 40—60 мв. Следовательно, с учетом усиления преобразователя частоты и усилителя ПЧ напряжение сигнала на базе транзистора Т1 или на катушке L2 должно быть не менее 2—3 мкв. Такое напряжение будет тогда, когда поле радиостанции наводит в катушке магнитной антенны э. д. с. величиной примерно 50 мкв. При магнитной антенне с приводимыми ниже конструктивными данными это соответствует чувствительности приемника около 1—3 мв/м.
Автоматическое регулирование громкости.
Во избежание перегрузки транзисторов усилителя ПЧ при приеме передач мощных близко расположенных радиовещательных станций осуществляется автоматическое регулирование усиления (АРУ), при увеличении напряжения принимаемого сигнала усиление тракта ПЧ автоматически уменьшается. С этой целью нижний по схеме на рис. 2 вывод резистора R2 соединен с верхним по схеме выводом резистора R6. По мере увеличения напряжения сигнала на входе приемника увеличивается постоянная составляющая выпрямленного напряжения на выходе детектора, которое уменьшает отрицательное смещение на базе транзистора Т2. В результате коллекторные токи транзисторов Т2 и Т3 уменьшаются и усиление УПЧ падает. Введение АРУ существенно улучшает качество звуковоспроизведения при приеме близко расположенных мощных станций.
Усилитель НЧ.
С выхода детектора сигнал подается на вход усилителя через конденсатор С18. В коллекторную цепь предварительного каскада УНЧ на транзисторе T4 включена первичная обмотка согласующего трансформатора Тр1, концы его вторичной обмотки подключены к базам транзисторов Т1 и Т2. Необходимое начальное смещение на их базах ( 0,11-0,15 в) создается за счет соединения среднего вывода вторичной обмотки с общей точкой резисторов R8 и R9, по которым проходит ток эмиттера транзистора Т4. Постоянное напряжение на коллекторы транзисторов Т5 и Т6 поступает через первичную обмотку трансформатора Тр2 средняя точка которого соединена с отрицательным полюсом батареи. При отсутствии сигнала НЧ коллекторные токи транзисторов Т5 и Т6 оконечного каскада усилителя НЧ определяются начальным смещением на их базах и составляют в среднем по 2 ма.
Детали.
Транзисторы Т1—Т3 типа П422, П423, П401—П403 либо ГТ309А—ГТ309Е; T4—Т6 типа МП39 — МП42 или П13 — П16. Внутренние шумы усилителя НЧ уменьшаются, если в его первом каскаде использовать транзистор МП39Б (П13Б). Диоды Д1—Д4 точечные германиевые типа Д9Б—Д9Д. Резисторы типа ВС-0,125, МЛТ-0,25 или МЛТ-0,5 с допустимым отклонением от номинала не более ±10%. Потенциометр регулятора громкости R5, совмещенный с выключателем питания В типа СПЗ-За или СПЗ-Зе, сопротивлением 4,7—10 ком. Конденсаторы постоянной емкости С7, С8, С13, С15, С16, С20 типа КДС или КЛС (можно применить конденсаторы типа БМ-2), емкость конденсаторов С1 и С8 должна быть не менее 6800 пф, а конденсаторов С13, С15, С16 и С20 не менее 0,02 мкф. Конденсаторы С8, С9, С10, С12, С11 должны иметь отклонение от номинальной емкости не более ±10%, пригодны конденсаторы типа КСО-1, КТ, ПМ-1, в крайнем случае КСО-2 и КЛС. Конденсаторы С2, С6, С4 могут быть типа КТ-1a. В зависимости от диапазона волн конденсаторы контуров магнитной антенны и гетеродина должны иметь следующие номинальные емкости в пикофарадах.

Электролитические конденсаторы типа К50-3, К50-6, ЭМ, ЭМ-Н или фирмы «Тесла» на номинальное напряжение 10—12в (С4 С22 могут быть на 4—6 в). Подстроечный конденсатор С3 типа КПК-М с максимальной емкостью 25—30 пф. Двухсекционный блок конденсаторов переменной емкости (КПЕ) фирмы «Тесла». Трансформаторы НЧ от приемника «Сокол». Они выполнены на Ш-образных сердечниках Ш6,4х6 из пермаллоя. Имея одинаковый внешний вид, они различаются буквенными индексами, нанесенными на защитной обертке каркаса: С — согласующий (Тр1), В — выходной (Тр2). Можно использовать аналогичные трансформаторы от карманных приемников «Мир», «Планета» и др. либо изготовить самостоятельно по данным.
Громкоговоритель Гр с номинальной мощностью 0,1—0,2 ва и с сопротивлением звуковой катушки 6—10 ом, наиболее желательно применение громкоговорителя типа ОДГД-6 или 0ДГД-8 (последний отличается малыми размерами и весом). Можно применить громкоговоритель типа ОДГД-З или 0,2ГД-1, но их чувствительности несколько меньше, чем первых двух. Катушка гетеродина L3 — самодельная. Если приемник рассчитывается на диапазон СВ или ДВ, то для ее изготовления используется унифицированный двухсекционный каркас с подстроечным сердечником из феррита марки 600НН (рис. 3, а). Такие каркасы, в частности, применены в ФПЧ ламповых приемников «Волна», «Муромец» и др. Можно также использовать броневой сердечник из карбонильного железа типа СБ-12а, намоточные данные катушки L3 при этом не изменяются. Катушка L3 для KB диапазона наматывается на пластмассовом каркасе диаметром 7,5 мм с подстроечным сердечником типа СЦР-1 (рис. 3, б). Такие каркасы с сердечниками применяются в тракте ПЧ телевизоров «Рубин», «Волна» и др. В этом случае катушка L8 должна содержать 1,5 + 3 + 5,5 витков провода ПЭЛШО диаметром 0,3—0,41 мм Катушки ФПЧ — готовые, от приемника «Селга». Продаются они в сборе в экранах с подстроечными сердечниками (рис. 3, в); имеют различные цветные метки, нанесенные у горловины пластмассового каркаса. Катушки ФПЧ можно изготовить самостоятельно, используя аналогичные по конструкции ФПЧ приемшша «Сокол», «Нева», «Нева-2», «Чайка» и т. п. Магнитная антенна (рис. 4) выполняется на плоском стержне размером 3x20x115 мм из феррита марки 400HП. По сравнению с аналогичным по длине цилиндрическим такой сердечник обладает главным для карманного приемника преимуществом — малой толщиной, благодаря чему хорошо используется объем корпуса приемника.

Для диапазона СВ или ДВ катушки L1 и L2 наматываются на подвижном бумажном каркасе, свободно перемещающемся по ферритовому стержню. Катушки магнитной антенны для KB диапазона намотаны проводом марки ПЭЛШО или ПЭЛ диаметром 0,30—0,41 мм на каркасе, склеенном из органического стекла L2 2 витка. Длина намотки L2 на самом конце стержня.

Монтажная плата приемника изготовляется из текстолита или гетинакса толщиной 1,5—2,0 мм (рис. 5 и 6). На ней размещают все детали приемника, за исключением громкоговорителя, закрепляемого на лицевой панели корпуса, и батареи, подключаемой с помощью гибких проводников, снабженных на конце контактной парой от отслужившей свой срок батареи «Крона». Монтаж деталей односторонний с использованием пустотелых заклепок, изготовленных из жести или листовой латуни. Соединения между ними осуществляются с помощью собственных выводов деталей и дополнительных проводников. Выводы ФПЧ включены в схему с помощью вспомогательных проводников (см. рис. 3). Сделано это для того, чтобы избежать повреждения каркасов катушек и их выводов при перепайках ФПЧ, которые могут потребоваться при устранении допущенных ошибок при монтаже. Если выводы ФПЧ впаивать в заклепки непосредственно, то при перепайке ФПЧ может выйти из строя. Стержень магнитной антенны укрепляется на двух кронштейнах суровыми нитками или на клею. Экраны ПЧ вставляются в соответствующие вырезы монтажной платы и фиксируются с помощью клея (например, «суперцемент»).

Верньер (рис. 7). В качестве ведущей оси верньера используется ось со втулкой от переменного резистора типа C11 или ТК. Ведомым является шкив из органического стекла толщиной 3—4 мм, имеющий центральный фигурный вырез (под полуось КПЕ) и желобок по окружности. Передача осуществляется крученой шелковой или капроновой ниткой, закрепленной на шкиве одним концом жестко, а другим на пружине. Движущаяся нить перемещает также указатель по шкале настройки. Шкала вычерчивается на белой плотной бумаге и наклеивается на подшкальник, закрепляемый на плате с помощью клея или винта. Снаружи шкала защищается вставкой из прозрачного органического стекла. Корпус приемника лучше всего склеить из цветного непрозрачного органического стекла толщиной 2,5—3,0 мм. Лицевую решетку под громкоговоритель можно выпилить из имеющегося в продажу пластмассового обрамления телевизора «Рекорд», «Темп-6» и т. п. Внешний вид приемника выиграет, если лицевую панель изготовить из анодированной металлической панели, как в приемнике «Селга», «ВЭФ-10» или «Спидола». В качестве рукоятки настройки рекомендуется применить пластмассовую ручку регулятора громкости или тембра от одного из радиовещательных приемников.
Налаживание.
Прежде чем приступить к налаживанию приемника, необходимо внимательно проверить все монтажные соединения на плате и вне ее, обращая особое внимание на правильность включения выводов транзисторов и катушек, а так-же полярность диодов, электролитических конденсаторов и батареи питания. После устранения дефектов можно включить питание. Для этого ручку регулятора громкости нужно повернуть до упора по часовой стрелке. Если детали исправны и соединения сделаны правильно, то в громкоговорителе должно быть слышно легкое шипение. Исправность усилителя НЧ и детектора можно проверить, подключая к аноду диода ДГ внешнюю антенну или кусок провода длиной 3—4 м. Если при этом в громкоговорителе будут слышны трески (атмосферные разряды) или сигналы одной или нескольких станций, это означает, что детектор и усилитель НЧ работают нормально. После этого необходимо убедиться в работоспособности высокочастотного тракта. Установив сердечники всех катушек в среднее положение и плавно вращая ручку настройки, можно попытаться найти сигнал хотя бы одной станции. Если ничего не слышно, то нужно подключить внешнюю антенну к конденсатору С1 и вновь повторить попытку. Найдя станцию, можно перейти к настройке фильтров ПЧ в резонанс. Делают это путем изменения индуктивности катушек ПЧ, добиваясь возрастания громкости. Сначала изменяют положения сердечников катушек L8, L9, L6, L7, затем L5 и L4. Операция повторяется два-три раза. Если громкость возрастет настолько, что появятся заметные искажения звука, то внешнюю антенну нужно отключить, либо перестроиться на другую станцию, сигнал которой слабее, и вновь подстроить фильтры ПЧ.
Следующий этап — установка границ диапазона и сопряжение частот настроек контуров магнитной антенны и гетеродина. Делать это лучше всего в вечернее время, когда наблюдается хороший прием многих станций и не только местных. Сначала настраиваются на станцию, работающую на одной из наиболее длинных волн диапазона (около 50 м на KB, 500—550 м на СВ и 1700—2000 м на ДВ), и перемещением сердечника катушки L3 добиваются наибольшей громкости. Затем производится подстройка магнитной антенны перемещением каркаса катушек L1 и L2 по ферритовому сердечнику. Если при наибольшей громкости прием сопровождается свистом или завыванием, то это свидетельствует о самовозбуждении тракта ПЧ. Для его устранения необходимо несколько расстроить контуры фильтров ПЧ.
 Далее приемник перестраивается на станцию, работающую у коротковолнового конца диапазона (около 31 м на KB, 190—200 м на СВ и 700—750 м на ДВ), и изменением емкости конденсатора С3 добиваются наибольшей громкости ее приема. Если границы диапазона установлены правильно, а сопряжение на границах диапазона произведено достаточно точно, то сопряжение настройки в середине диапазона получится автоматически. Если чувствительность на этом участке диапазона мала, рекомендуется вращением сердечника катушки L3 вновь произвести сопряжение на концах диапазона, как описано выше. После окончания налаживания преобразователя частоты необходимо проверить настройку фильтров ПЧ, добиваясь максимальной чувствительности при отсутствии самовозбуждения. Описанная методика налаживания без измерительных приборов приемлема в случае полностью исправного приемника. Если же в нем имеются неисправные детали, то обнаружить их без ампервольтомметра (тестера) не легко, а зачастую и невозможно. Неисправный каскад можно определить по результатам измерений режимов работы транзисторов. Особо следует сказать о режиме транзистора Т1 преобразователя частоты. При нормальной работе гетеродина ток коллектора этого транзистора на 0,1—0,15 ма больше, чем в отсутствие генерации. Это увеличение должно наблюдаться по всему диапазону, где меньше, а где больше. Это явление можно использовать для проверки работы гетеродина. Если при замыкании на «землю» нижнего по схеме на рис. 2 вывода конденсатора С8 напряжение на эмиттере транзистора Т1 уменьшается при любом положении ротора КПЕ, то гетеродин исправен. Если нет, то где-то в преобразователе неисправность. Чаще всего причиной бывает неправильное включение выводов катушки L3. Если в приемнике использованы резисторы со значительными отклонениями, режимы транзисторов будут далеки от требуемых. Правильный режим транзистора Т1 может быть установлен подбором сопротивления резистора, режим Т2 — подбором R3; Т3 — R4; T4 — R8; Т6 — R9. Налаженный приемник будет принимать сигналы радиостанций, удаленных на сотни и тысячи километров.