Parengė Andrius Vaičeliūnas (red. pastaba: kalba netaisyta).
Мартынов С. Экономичный радиоприемник. – Радио, 2003, № 12, с. 19-22.
Šiuo metu radijo imtuvų ekonomiškumas įgauna vis didesnę reikšmę. Kaip žinoma, daugelis pramoninių imtuvų ekonomiškumu nepasižymi, o tuo tarpu daugelyje šalies gyvenamų punktų ilgalaikiai elektros energijos atjungimai tapo jau įprastu reiškiniu. Maitinimo elementų kaina dažnai juos keičiant taip pat darosi nepakeliama. O toliau nuo „civilizacijos“ ekonomiškas radijo imtuvas paprastai būtinas.
Šios publikacijos autorius iškėlė sau tikslą sukurti ekonomišką aukšto jautrumo radijo imtuvą, galintį dirbti AM ir FM diapazonuose. Rezultatas gavosi pilnai patenkinamas – radijo imtuvas gali dirbti nuo vieno maitinimo elemento ir pagal rimties srovę tik nedaug nusileidžia konstrukcijai, kurios aprašymas pateiktas [1]. Imtuvas išlaiko darbingumą nukritus maitinimo įtampai iki 1 V. Imtuvo jautrumas labai aukštas – tiksliai išmatuoti jo nepavyko, nes nėra atitinkamos matavimo aparatūros.
Pagrindinės techninės charakteristikos
Priimamų dažnių diapazonas:
AM-1..........................9,5–14 MHz
AM-2.......................14,0–22,5 MHz
FM-1............................65–74 MHz
FM-2...........................88-108 MHz
AM trakto selektyvumas pagal kaimyninį kanalą.........ne mažiau kaip 30 dB
Maksimali išėjimo galia 8 Om apkrovoje kai maitinimo įtampa:
Umait=1,6 V......................30 mW
Umait=1,0 V.......................11 mW
Srovė vartojama nesant signalo:
AM diapazonas......................................ne daugiau kaip 280 μA
FM diapazonas..................................... ne daugiau kaip 310 μA
Srovė vartojama esant vidutiniam garsumui:
Dirbant su garsiakalbiu............................2–4 mA
Dirbant su ausinėmis ТМ-2м......................0,5 mA
Darbo trukmė su AA arba 316 tipo elemento esant vidutiniam
garsumui garsiakalbyje...............................400 h
Išbandant imtuvas kasdien dirbo po 9 valandas vietoj abonentinio garsiakalbio. Naudojant šarminį LR6 „ALKALINE“ tipo elementą darbo laikas išauga keletą kartų. Tokių elementų tarnavimo laikas siekia 5 metus, kas daro juos parankius ilgalaikiam naudojimui.
Dėl ekonomiškumo padidinimo imtuvą prisiėjo optimizuoti, padarant kiekvieną jo mazgą kaip galima labiau ekonomišką. Buvo aišku, kad pagrindinė maitinimo šaltinio galia bus suvartojama garso dažnių stiprintuvo, ir būtent šiam mazgui buvo skirtas padidintas dėmesys.
Korpuso nuo imtuvo „СОКОЛ-404“ su įstatytu garsiakalbiu 0,5ГД-37 bandymai parodė, kad dėl komfortiško individualaus klausymo kartais pilnai pakanka 1...3 mW išėjimo galios, o dėl tokio signalo su priimtina kokybe atgaminimo maksimali stiprintuvo galia gali neviršyti 30 mW. Dėl „tylių“ nedidelių patalpų šią reikšmę galima sumažinti 2–3 kartus.
Suprantama, svarbu turėti garsiakalbį su aukštu naudingumo koeficientu. Bandymai parodė, kad dinaminės galvutės su mažesniu kaip 5 cm diametro difuzoriumi mažai efektingos, kas daro jas netinkamas dėl ekonomiško radijo imtuvo.
Kuriant schemą buvo apibrėžtos kai kurios tranzistorių, dirbančių mikrosrovių režimuose, darbo ypatybės. Iš formulių, pateiktų [2], tranzistorius esant IK=10 μA turi didelę savąją emiterio varžą, lygią apytikriai 2,5 kOm. Esant tokiai srovei net kai |h21Э|=40 kaskados, surinktos pagal schemą su bendru emiteriu, įėjimo varža siekia 100 kOm, kas leidžia sėkmingai pritaikyti pilną virpesių kontūro įjungimą į tranzistoriaus bazės grandinę. Iš kitos pusės, tranzistoriaus charakteristikos statumas esant tokiai srovei neviršija 0,4 mA/V, todėl geram stiprinimui gauti kaskados apkrovos varža turi būti kelios dešimtys kiloomų. Jeigu apkrova yra virpesių kontūras, tai norint gauti didelę rezonansinę varžą induktyvumo reikšmę reikia parinkti didesnę, o talpos reikšmę – mažesnę. Tai ypatingai svarbu aukšto dažnio stiprinimo kaskadoms.
Taip pat reikia žinoti, kad tranzistorių dažninės savybės esant 10 μA srovei suprastėja kelis kartus dėl tranzistoriaus vidinių talpų įtakos. Vadinasi, ekonomiškoms kaskadoms reikia parinkti tranzistorius su maža kolektoriaus talpa ir aukštu ribiniu dažniu.
Skaitytojų dėmesiui siūlomas radijo imtuvas sudarytas iš dviejų nepriklausomų АМ ir FM traktų, kas leido iki ribos supaprastinti diapazonų komutaciją. Gali pasirodyti, kad imtuvo schema (1 pav.) per daug sunki ir sudaryta iš daug tranzistorių, bet tranzistoriai plastmasiniuose korpusuose dabar kainuoja pigiau negu kondensatoriai.
Priklausomai nuo radiomėgėjų poreikių galima išsirinkti tik vieną iš traktų arba sumažinti diapazonų skaičių.
Abu traktai turi stabilizuotą 0,93 V maitinimą ir dirba su bendru garso dažnių stiprintuvu.
AM traktas įgyvendintas tranzistoriuose VT1–VT12. Radijo dažnių stiprintuvas surinktas tranzistoriuje VT1 pagal schemą su bendru emiteriu. Heterodinas įgyvendintas tranzistoriuje VT2 pagal talpinės tritaškės schemą. Sujungus jungiklio SA1 kontaktus radijo dažnių stiprintuvo ritės L1, L2 ir heterodino ritės L3, L4 kiekvienoje poroje įsijungia lygiagrečiai, o tai atitinka darbą AM-2 podiapazonyje.
Tranzistorius VT3 atlieka maišytuvo funkciją. Jo jungimo schema netradicinė, tačiau jau buvo naudota [1]. Pagal pastovią srovę bazė ir kolektorius sujungti kartu. Dėl to įtampą tranzistoriaus emiteryje nulemia atidarytas p-n perėjimas bazė–emiteris, ji lygi apytikriai 0,5 V. Ši įtampa ir yra kolektorinės grandinės maitinimas. Kadangi esant mažoms srovėms tranzistoriaus soties įtampa paprastai sudaro 0,1...0,2 V, tranzistorius sukuria apkrovoje iki 0,3 V įtampą, ko šiuo atveju pilnai pakanka. Tokiu būdu kaskados vartojamą srovę nulemia rezistoriaus varža tranzistoriaus emiteryje.
465 kHz tarpinio dažnio signalas per dviejų kontūrų filtrą paduodamas tiesiogiai į tranzistoriaus VT4 bazę, kuris, kaip jau pažymėta, turi aukštą įėjimo varžą ir kontūras beveik nešuntuojamas. Pirmos trys tarpinio dažnio stiprintuvo kaskados užmaitinamos per tranzistorių VT10, kuris kartu su tranzistoriumi VT11 dirba automatinio stiprinimo reguliavimo stiprintuve. Pakilus įtampai detektoriaus išėjime įtampa tranzistoriaus VT11 emiteryje taip pat pakyla. Tai priveda prie dalinio tranzistoriaus VT10 uždarymo, ir pirmų trijų tarpinio dažnio stiprintuvo kaskadų stiprinimas sumažėja.
Dėl mėgėjiškų radijo stočių priėmimo 14 MHz diapazone imtuve numatytas telegrafinis heterodinas tranzistoriuje VT8, kuris vartoja apie 3 μA srovę. Jis atjungiamas jungikliu SA2.
Trakte sustatyti iš viso trys tarpinio dažnio kontūrai, bet visi jie turi gana aštrų derinimą, užtikrinant reikiamą selektyvumą ir jautrumą. Tačiau selektyvumą nesunku padidinti, įstačius vietoj rezistoriaus R9 dar vieną tokį pat kontūrą. Dėl to rezistoriaus R8 varžą geriau sumažinti iki 22–24 kOm.
Tranzistoriuje VT12 surinkta pirminė garso dažnių stiprintuvo kaskada, kuri stiprina signalą iki pagrindinio garso dažnio stiprintuvo jautrumo lygio.
АМ traktas buvo bandomas su įvairiomis ritėmis nuo 3 iki 30 MHz dažniuose. Norint pakeisti AM podiapazonių ribas pakanka pakeisti ričių L1–L4 vijų skaičių.
FM traktas surinktas tranzistoriuose VT13–VT24 su žemu tarpiniu dažniu ir skaičiavimo detektoriumi. Toks variantas turi trūkumą – dvigubą derinimą kiekvienai radijo stočiai, bet užtat toks principas gana paprastai realizuojamas ekonomiškame režime. Kartu su tuo trakto selektyvumas pasirodė pakankamas, kad kokybiškai ir be kliūčių priimti radijo stočių signalus, kurie skiriasi pagal dažnį tik 300 kHz.
FM trakto radijo dažnių stiprintuvas įgyvendintas tranzistoriuje VT13 pagal schemą su bendra baze. Radijo dažnių stiprintuvo ir heterodino kontūrai visiškai identiški, kadangi dirba praktiškai viename dažnyje. Maišytuvo apkrova – rezistorius R26.
Kondensatorius C42 efektyviai užtrumpina apkrovą aukštame dažnyje ir atfiltruotas 50...100 kHz ruožo tarpinio dažnio signalas stiprinamas penkių kaskadų tarpinio dažnio stiprintuvo, įgyvendinto tranzistoriuose VT16–VT20. Dėl tranzistorių vidinių talpų poveikio kaskadų stiprinimas greitai krinta didėjant dažniui, kas natūraliu būdu formuoja būtiną amplitudės dažninę charakteristiką. Norint gauti pakankamą pralaidumo juostą, tranzistoriai tarpinio dažnio stiprintuve pritaikyti su maža kolektoriaus talpa, kitaip pralaidumo juosta gali būti pernelyg siaura, kas sukelia moduliuojančio signalo nelinijinius iškraipymus.
Dėl juostos praplėtimo galima padidinti srovę per tranzistorius, proporcingai sumažinus rezistorių R29, R30, R32, R34, R36 ir R38 nominalus.
Kondensatoriai tarpinio dažnio stiprintuve daro poveikį amplitudės dažninės charakteristikos formavimui, todėl jų nominalų nereikia labai keisti.
Tarpinio dažnio stiprintuvas stiprina signalą iki ne mažiau kaip 0,2 V lygio.
Tranzistoriuose VT21 ir VT22 surinktas impulsų formiklis. Nesant signalo tranzistorius VT21 atidarytas pilnai, įtampa jo kolektoriuje žema ir tranzistorius VT22 patikimai uždarytas. Neigiami tarpinio dažnio signalo pusperiodžiai palengva uždaro tranzistorių VT21, o VT22 dėl to atsidaro. Rezultate rezistoriuje R41 formuojasi stačiakampiai impulsai su didele amplitude. Šie impulsai pradiferencijuoti C53, VD2 grandine. Tokiu būdu diode VD2 atsiranda trumpų vienodo ilgumo impulsų nuoseklumas, kurių sekos dažnis kinta pagal moduliacijos dėsnį. Atidarę dažninio detektoriaus tranzistorių VT23, impulsai išlyginami filtru C54R43C55 ir pakeičiami į garso dažnių signalą. Toliau jis patenka į pirminio stiprinimo kaskadą tranzistoriuje VT24. Kondensatoriaus C56 talpa parinkta tokia, kad susilpnintų žemesnius negu 200 Hz dažnius, kurių garsiakalbis vis tiek neatgamina. Šie dažniai tik nenaudingai perkrauna garso dažnių stiprintuvą, kurio galia ir be to ribota, ir sukelia padidintą srovės naudojimą. Šitais sumetimais parinktos ir kondensatorių C32 bei C58 talpos.
Garso dažnių stiprintuvas surinktas tranzistoriuose VT25, VT29–VT33. Jo darbo režimą nustato įtampa tranzistoriaus VT25 kolektoriuje. Šis tranzistorius dalinai užmaitintas nuo įtampos stabilizatoriaus per rezistorių R48 ir dalinai nuo maitinimo elemento per rezistorių R53. Šių rezistorių varžų santykiu pavyko pasiekti sinusoidinio signalo simetriškumo apribojimo išlaikymą keičiantis maitinimo įtampai nuo 1,6 iki 1,0 V.
Įtampos stabilizatorius surinktas tranzistoriuose VT26–VT28 ir išlaiko išėjime 0,93 V įtampą išsikraunant maitinimo elementui iki 1 V.
Tranzistorius VT1 ir VT3 galima pakeisti į КТ3127А, КТ326А, o su truputį blogesniais rezultatais – į КТ326Б. Tranzistoriai VT4–VT7 ir VT9 privalo turėti mažą kolektoriaus talpą ir h21Э ne mažesnį kaip 50. Tranzistoriams VT10 ir VT11 reikalingas h21Э ne mažesnis kaip 250. Telegrafiniame heterodine gerai dirba tranzistorius КТ361В.
FM trakte reikalavimai tarpinio dažnio stiprintuvo tranzistoriams tokie pat, kaip ir АМ trakte. Vietoj КТ339Г neblogai dirba tranzistoriai КТ368 arba КТ316, o taip pat bet kokie kiti su ne didesne kaip 2 pF kolektoriaus talpa. Kraštutiniu atveju pilnai galima naudoti tranzistorius su 6 pF talpa, pavyzdžiui, КТ3102Б, bet tada reikia tris kartus padidinti kiekvienos tokios kaskados kolektoriaus srovę, sumažinant apkrovos varžą. Bendras ekonomiškumas po to truputį sumažėja.
Vietoj VT13–VT15 geriausiai dirba КТ363 tipo tranzistoriai, o su truputį blogesniais rezultatais galima panaudoti КТ3128А, КТ3109А. Dažniniame detektoriuje galima pritaikyti ГТ309, ГТ310 su maža IKO reikšme. Esant atjungtam kondensatoriui C53 tranzistoriaus nuotėkio srovė turi sudaryti ne didesnį kaip 50 mV įtampos kritimą rezistoriuje R42.
Garso dažnių stiprintuve vietoj VT30–VT33 gali būti panaudoti reikiamo laidumo žemadažniai germanio tranzistoriai, kurių h21Э ne mažiau kaip 50, pageidautina juos parinkti poromis.
Tranzistoriams VT25–VT29 reikalingas h21Э ne mažesnis kaip 200. Ypatingai tai liečia tranzistorių VT26. Vietoj jo galima panaudoti КТ3107И, КТ350А.
Oksidiniai kondensatoriai, ypatingai C64 ir C65, privalo turėti minimalią nuotėkio srovę. Gerai dirba К52-1б tipo kondensatoriai. Oksidiniai kondensatoriai turi būti apskaičiuoti 16–25 V, o prieš sulituojant juos reikia palaikyti po maksimalia įtampa dėl nuotėkio srovės sumažinimo iki mikroamperų vienetų.
Kintamos talpos kondensatoriaus blokas pritaikytas nuo kiniškos automagnetolos. Tarpinio dažnio kontūrai АМ trakte panaudoti gatavi nuo imtuvo „Сувенир“. Pilnai tinka ir kiti kontūrai su 510 pF kondensatoriais. Kontūrų su didele talpa panaudojimas sukelia kaskadų, apkrautų šiais kontūrais, stiprinimo sumažėjimą. Dėl stiprinimo atstatymo prisieina padidinti nurodytų kaskadų vartojamą srovę.
Ritės L1–L4 suvyniotos ant AM ričių karkasų iš imtuvo „Океан“ arba jam panašių. L1 ir L3 turi po 20 vijų, o L2 ir L4 – po 25 vijas ПЭВ-2 0,2 mm laido. Ritė L4 turi atvadą nuo 7 vijos skaičiuojant nuo įžeminto išvado. Ritė L7 suvyniota ant keturių sekcijų karkaso ir turi 400 vijų ПЭВ-2 0,1 mm laido. Ekrano ji neturi.
FM trakte ritės L9–L12 suvyniotos ant 4,5 mm diametro karkasų su žalvarinėmis šerdelėmis. L9 ir L11 turi po 14 vijų, o L10 ir L12 – po 15 vijų ПЭВ-2 0,3 mm laido. SA1 jungiklis ПД-2 2П4Н tipo nuo imtuvo „ОЛИМПИК“.
Dėl imtuvo suderinimo reikalingi oscilografas, voltmetras su ne mažesne kaip 1 MOm įėjimo varža ir sinusoidinio garso dažnio signalo generatorius. Kad supaprastinti suderinimo procedūrą imtuvą iš pradžių geriau surinkti ant maketo, detales lituojant ant ilgų išvadų tarp maitinimo šynų, ir tik po suderinimo perkelti jau parinktas detales ant spausdintinės plokštės. Įtaisas „nekaprizingas“ ir ant maketo dirba stabiliai.
Įtampos stabilizatoriuje reikalinga parinkti rezistorių R52, kad gauti 0,93...0,94 V įtampą išėjime. Tam tikslui vietoj apkrovos reikia pajungti 3,3 kOm varžos rezistorių. Kondensatorius C59 turi būti prijungtas prie stabilizatoriaus išėjimo. Reikia atsiminti, kad po litavimo reikia palaukti 5 minutes, kad atšaltų detalės ir nusistatytų išėjimo įtampa.
Po to derinamas garso dažnių stiprintuvas. Iš pradžių rezistorių R59 ir R60 geriau neprilituoti. Dėl to stiprintuvo rimties srovė gali siekti 1...1,5 mA. Parenkant rezistorių R47 reikia pasiekti sinusoidinio signalo apribojimo simetriją garso dažnių stiprintuvo išėjime. Po to parenkami rezistoriai R59 ir R60 pradedant 30 kOm nominalu. Rezistorių varža pamažu mažinama, sekant „laiptelių“ tipo iškraipymų ir rimties srovės didėjimą. Reikia išsirinkti priimtiną skambėjimo kokybę esant minimaliai rimties srovei. Pas autorių rimties srovė sudarė 110 μA. Po to, keičiant maitinimo įtampą nuo 1,6 iki 1 V, reikia įsitikinti, kad sinusoidinio signalo apribojimas išlieka simetriškas, priešingu atveju reikės parinkti rezistorius R48 ir R53.
Paruošus АМ traktą reikia išmatuoti automatinio stiprinimo reguliavimo įtampą ant kondensatoriaus C16. Ji neturi būti mažesnė kaip 0,8 V. Norint ją padidinti reikia sumažinti rezistoriaus R17 varžą 10...20 % arba parinkti tranzistorių VT10 su didele h21Э reikšme. Po to kai sudirba tarpinio dažnio stiprintuvas reikia suderinti heterodiną. Kad jis iš karto sudirbtų iš pradžių reikia padidinti jo vartojamą srovę.
Dėl to rezistoriaus R4 varža sumažinama iki 3,3 kOm ir imtuvas suderinamas pagal standartinių signalų generatoriaus signalą arba priimamas radijo stotis. Kontūrų suderinimą patogu atlikti pagal automatinio stiprinimo reguliavimo įtampos minimumą ant kondensatoriaus C16. Pabaigus trakto derinimą reikia padidinti rezistoriaus R4 varžą iki tokio dydžio, prie kurio heterodinas patikimai žadinasi visame dažnių diapazone. Tokiu pat būdu suderinamas ir telegrafinis heterodinas.
FM trakto suderinimas nesunkus. Liečiant tranzistoriaus VT16 bazę galima įsitikinti tarpinio dažnio stiprintuvo darbingumu. Heterodinas suderinamas taip pat kaip ir АМ trakte. Suderinus radijo stoties priėmimą, reikia sumažinti ryšio su antena talpą, kad priėmimas pablogėtų. Tai duos galimybę suderinti rezonansui rites L10 ir L9. Būtina atminti, kad iš pradžių reikia suderinti FM-1 diapazoną, kai SA1 kontaktai nesujungti ir suderinimui tenka ritės L10 ir L12. Paskui, sujungus SA1 kontaktus, ritėmis L9 ir L11 suderinamas FM-2 diapazonas.
Korpusą imtuvui galima panaudoti bet kokį pramoninės gamybos su pakankamai dideliu garsiakalbiu, turinčiu ne mažesnę kaip 8 Om garso ritės varžą. Autorius panaudojo korpusą su garsiakalbiu nuo imtuvo „Сокол-404“. Laikantis elementarių spausdintinio montažo sudarymo principų galima būti įsitikinusiu geru imtuvo darbingumu. Neturint patyrimo detalių išdėstymą plokštėje galima atkartoti pagal jų išdėstymą principinėje schemoje. Montažo pavyzdys dėl išrinktojo korpuso parodytas 2 pav.
Kai kurie radiomėgėjai gamina spausdintines plokštes iš dvipusio stiklotekstolito, be to, vario padengimą iš vienos pusės palieka ištisą ir sujungia jį su bendru laidininku dėl gero ekranavimo. Aprašyto imtuvo autorius reikalaujamai rekomenduoja to nedaryti. Montažo talpa dėl to gaunasi tokia didelė, kad net konstrukcijos darbingumas bus labai nepatikimas.
Taip pat reikia imtis priemonių prieš „mikrofoninį“ efektą, kuris neretai būdingas radijo imtuvuose su aukštadažniais diapazonais.
Būtinybės atveju galima įvesti imtuve vidurinių arba ilgųjų bangų diapazonus, numačius būtinos komutacijos schemą ir papildomą dažnio keitiklį. Maišytuvo tranzistoriaus kolektorių galima paprasčiausiai pajungti prie VT3 kolektoriaus. Schemotechniką, šiek tiek perdirbus, o taip pat ričių duomenis galima panaudoti iš [1] publikacijos. Dėl to maitinimo įtampą reikia paduoti tik į vieną iš maišytuvų. Imtuvo bandymai parodė, kad jo darbo kokybė nenusileidžia pramoniniams pavyzdžiams. FM diapazone imtuvas turi gerą skambesį, AM reikia pažymėti mažus jo savuosius triukšmus. 14 MHz diapazone per teleskopinę anteną pavyksta priimti daugelį mėgėjiškų radijo stočių.
LITERATŪRA
- Малишевский И. Малогабаритный радиовещателный приемник. – Радио, 1989, № 1, с. 56.
- Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. Т.1, гл. 2.10. – М.: Мир, 1983.
