Схемотехника полосовых диапазонных фильтров

“Аматор”: Снявши голову, по волосам не плачут! Мы с Незнайкиным за эти дни изготовили и отладили стабилизатор напряжения по предложенной Вами, уважаемый Спец, и прочувствованной нами принципиальной электрической схеме. Теперь можно было бы приступить и, собственно, к приемнику, я полагаю?

“С”: Давно пора! И начнем мы, прежде всего, вот с какого момента... Вы не припомните, друзья, с чего начинается театр?

“Н”: Я слышал, что классики настаивают на том, что театр начинается с вешалки!

“С”: И они совершенно правы! Впрочем, на то они и классики! Но, в таком случае, радиоприемник начинается с определения ДИАПАЗОНА ПРИНИМАЕМЫХ ЧАСТОТ! В нашем случае, в этот диапазон должны входить ВСЕ короткие волны! Причем не в печальном советско-обрезанном виде, а начиная с 10-метрового диапазона!

“А”: Но ведь официально, КВ-диапазон начинается с 11 метров?

“С”: Читай чаще классику, дружище! Как говаривал незабвенный Коровьев Фагот — ВСЕ ЭТО ЗЫБКО И УСЛОВНО ! Да вот, чтобы за примером далеко не ходить! Вот передо мной журнал “Радю-Аматор” № 8 за 1996 г. В интереснейшей статье А. Егорова читаем: “В общем случае короткими волнами (KB) считают волны длиной 10—200 метров (частоты 1,5—30 МГц), хотя в прошлом выпуске рубрики участок волн 100—200 метров мы причислили к СРЕДНИМ волнам. Дело в том, что с физической точки зрения четкой границы между этими диапазонами НЕТ ... в приемной аппаратуре (особенно служебной) КВ-диапазон начинается с 1,5 МГц”. Так вот, я предлагаю верхней границей приема считать 30 МГц!

“Н”: ...Согласие есть продукт непротивления...

“А”: Ты, Незнайкин, славно излагаешь! Но, уважаемый Спец! Это сколько же потребуется поддиапазонов!? Давайте подсчитаем... Итак: 11 м; 13 м; 16 м; 19 м; 25 м; 31 м; 41 м; 49 м; 65 м; 75 м. Итого — десять поддиапазонов! Это только в области коротких волн! А если сюда еще прибавить ДВ, СВ и УКВ?

“С”: Не хотел я об этом, но если ты так настаиваешь... Ты, надеюсь, заметил, что на KB есть участки, которые не принимаются вообще?

“А”: Естественно, заметил...

“С”: Кроме того, на Всемирной административной конференции по радиовещанию, проходившей в 1992 году, было принято решение о введении в эксплуатацию в начале 21 века НОВЫХ КВ-поддиапазонов! Еще по одному на участках 16 м;19 м; 25 м; 31 м; 41 м и 49 м! Кроме того, вводятся новые поддиапазоны: 22 м и 15м. Так что смело можешь их тоже приплюсовать к перечисленным тобой ранее...
“А”: Но ведь в иностранных радиоприемниках тоже применяется разбиение на растянутые КВ-диапазоны!
“С”: Да, применяется! Но ранее только в дорогих, а теперь во многих моделях даже среднего класса предусмотрена возможность перехода на Н ЕПРЕРЫВНУЮ ШКАЛУ приема! Мы ведь упоминали, например, “Satellit 6001”? Там предусмотрена такая возможность!
“Н”: А почему вообще нельзя вместо растянутых КВ-поддиапазонов ввести непрерывную шкалу?
“С”: Ввести можно! Но вот будет ли от этого толк? Дело в том, что все упирается в проблему шумов и помех! Применение растянутых поддиапазонов ограничивает полосу приема в каждом из них величиной, находящейся в пределах от нескольких сотен килогерц до величины, несколько превышающей 1 МГц! Применение во входных контурах резонансной перестройки не спасает ситуацию. Поскольку, особенно на высокочастотных участках KB, даже в этом случае настройка не может быть сделана достаточно острой.
“А”: Получается, что, расширив поддиапазон, мы только увеличим уровень помех?
“С”: Если исходить из прежних схемных решений, то да! Но не забывайте, что нами принята иная концепция — радиоприемник с преобразованием первой промежуточной частоты ВВЕРХ! В этом случае вместо резонансного усилителя радиочастоты, стоящего в прежних моделях ПЕРЕД смесителем, мы применяем ШИРОКОПОЛОСНЫЙ усилитель радиочастоты, перекрывающий ОДНОВРЕМЕННО ВЕСЬ КВ-диапазон!
“А”: Но как же сильно, в этом случае, возрастет уровень помех!


“С”: Природа парадоксальна! Применение широкополосного УВЧ, прежде всего, приводит к УМЕНЬШЕНИЮ искажений! Что же касается помех, то cитуация здесь следующая. Многолетние исследования на сей счет, проходившиеся специалистами различных Стран, показали, что наиболее рациональным является применение, так называемых, ПОЛУ РАСТЯНУТЫХ поддиапазонов!


В нашем случае предлагается следующее разбиение:
1-ый поддиапазон — 30,0—25,0 МГц; 2-ой поддиапазон — 25,0—22,0 МГц; 3-ий поддиапазон — 22,0—18,0 МГц; 4-ый поддиапазон — 18,0—15,0 МГц; 5-ый поддиапазон — 15,0—12,0 МГц; 6-ой поддиапазон — 12,0—9,0 МГц; 7-ой поддиапазон — 9,0—7,0 МГц; 8-ой поддиапазон — 7,0—5,0 Мгц. “А”: Что это дает?
“С”. Прежде всего, мы исключаем малоэффективные перестраиваемые резонансные системы из входных цепей. Технически, перечисленные выше | диапазоны, будут сформированы на основе, так называемых, ПОЛОСОВЫХ ФИЛЬТРОВ.
“Н”: А что такое полосовой фильтр?
“С”: Для пояснения этого обратимся к старому методу, который никогда нас не подводил — к рисунку! Представим себе, что необходимую нам полосу пропускания D f, мы пытаемся сформировать с помощью одиночного колебательного контура, АЧХ которого, как известно, напоминает “колокол” (рис. 22.1).

“А”: Но очевидно, что нормальная ситуация будет только на частоте f0, поскольку по мере удаления от этой частоты сигнал на входе приемника будет ” падать, что равнозначно ухудшению чувствительности.
“Н”: И, кроме того, пьедестал “колокола” предоставит неплохую возможность проникать на вход приемника помехам и сигналам частот, ко- торые лежат ВНЕ полосы пропускания
“С”: Вы все правы! Помимо всего j прочего, это ведь приводит еще и к увеличению полосы шумов! В общем, пора подвести итог!... Характеристика, которую имеет ОДИНОЧНЫЙ колебательный контур нам совершенно не подходит! Ну, а какую характеристику мы могли бы считать ИДЕАЛЬНОЙ?
“А”. Прямоугольную, с шириной полосы основания точно равной D f !
“С”: Умри — лучше не скажешь! Но... “гладко писано в бумаге, да забыли про овраги, а по ним ходить!” Над формированием подобных ИДЕАЛЬНЫХ характеристик радиоинженеры бьются уже десятки лет! В разных радиосистемах, путем применения сложных контуров, удается в той или иной степени ПРИБЛИЗИТЬСЯ к этому идеалу! Кстати, именно эта задача сейчас и стоит перед нами ..
“А”: Ну, а что Вы можете предложить по этому поводу, уважаемый Спец?


“С”: Систему полосовых фильтров, которые давно исследованы и применяются в некоторых профессиональных американских приемниках Вот ее основной “кирпичик”. Я изобразил ниже типичную АЧХ такого полосового фильтра для случая нашего самого высокочастотного поддиапазона 25,0-30,0 МГц (рис. 22.2)!

“А”: На этой схеме я вижу ТРИ катушки индуктивности. Но что приятнее всего — ВСЕ они очень просты! На них нет отводов. И на каждом каркасе размещена только одна обмотка!
“С”: А это, как мы еще не раз убедимся, исключительно выгодное обстоятельство!
“Н”: А что означают значки со стрелками возле каждой индуктивности?
“А”: Так принято изображать наличие в катушке перестраиваемого сердечника. В нашем случае применяются сердечники на основе карбонильного железа. Цилиндрические, резьбовые.
“Н”: Но верхний участок АЧХ не совсем плоский!
“С”: В данном случае лучшего просто не требуется! Вот таким образом, с помощью подобных полосовых фильтров, общим числом — ВОСЕМЬ, будет перекрыт, без каких-либо пропусков, интересующий нас диапазон коротких волн!
“А”: А почему мы “забыли” участок от 1,5 до 5 МГц?
“С”: Мы не забыли, просто, как мне представляется, это не очень интересный для “путешествий по эфиру” участок! Но в чем проблема? Добавь еще парочку полосовых фильтров и все дела...
“А”: Меня еще интересует такой вопрос: а как все это должно коммутироваться
“С”: С помощью миниатюрных специализированных реле. Тем более, что имеется некоторый нюанс, очень неприятный, который совершенно не учитывался ранее. Представьте себе, что мы выбрали один из поддиапазонов и осуществляем на нем прослушивание радиостанций. Что в это время будет происходить с остальными полосовыми фильтрами?
“Н”: С теми, которые в данный момент НЕ ПОДКЛЮЧЕНЫ ни к антенне, ни к усилителю?
“С”: Совершенно верно! Итак...
“А”: Ну и странный вопрос! Они же ни к чему не подключены, вы же сами сказали! Да ничего в них не может происходить... Их как будто вообще нет!
“С”- Вот именно — “ка к- будто”! А они, между прочим, есть! И, представьте себе, живут своей нормальной электромагнитной жизнью! КАЖДЫЙ из неподключенных полосовых фильтров, воспринимает окружающую электромагнитную обстановку! А равно и спектральные всплески, возникающие в различных точках приемника.


И ОТВЕЧАЕТ на это ДЕСЯТКАМИ ПОЛНЫХ ПЕРИОДОВ затухающих в этих полосовых фильтрах колебаний, порожденных этими всплесками! И наводит их не только в себе, ной в катушках РАБОТАЮЩЕГО В ДАННЫЙ МОМЕНТ диапазона!
“А”: Ничего себе! А ведь и правда, я не встречал еще, чтобы во входных контурах в отдельные латунные экраны помещались диапазонные катушки!
“С”: А как можно видеть то, чего не существует? Но все эти катушки, в действительности, ОЧЕНЬ чувствительные компоненты! Поэтому размещение всего блока полосовых фильтров под общим экраном (как это давно делается в профессиональных приемниках) вопрос закрыть не может!
“Н”: Ну, а разве применение реле может помочь в этом вопросе?
“С”: И еще как! Особенно в том случае, если их подключить так, как показано на рис. 22.3.

“Н”: А сокращения “Н.Р.” и “Н.З.” — означают НОРМАЛЬНО РАЗОМКНУТЫЙ и НОРМАЛЬНО ЗАМКНУТЫ И контакты?
“А”: Правильно! Тем более, что этот вопрос был задан тобой в качестве чисто риторического! 
“С”: Таким образом, все полосовые фильтры, кроме задействованного, полностью закорочены на землю (на корпус прибора). Поэтому НИКАКОГО мешающего влияния они не оказывают. Их обмотки запитываются постоянным током, поэтому подводящие провода могут иметь значительную длину и, в то же время, не являться источником помех и наводок!
“А”: Получается, что применение миниатюрных реле типа РЭС-49 в полосовых фильтрах способно отлично справиться с решением задачи переключения и коммутации КВ-поддиапазонов. Ну, теперь выход блока полосовых фильтров можно через аттенюатор прямо подключить ко входу широкополосного УВЧ!
“С”: Да, если бы вопрос высокочастотного аттенюатора был нами уже решен. Мы уже говорили о том, какой электронный компонент можно взять за основу такого ВЧ-аттенюатора?
“А”: Ну да, мы ведь говорили о р—i—n-диодах... Но еще никак не комментировали пригодность для этой цели ОПТРОНОВ. Мне также приходилось встречать схемы очень простых, но эффективных ВЧ-аттенюаторов, представляющих из себя Т-образное включение резисторов, которые можно подключать в ВЧ-цепи также с помощью контактов реле.


Так какой же принцип выбрать?
“С”: Оптроны для этой цели не годятся только из-за того, что минимальное сопротивление их резисторного элемента составляет СОТНИ ОМ. А в ВЧ-цепях необходимы значительно меньшие величины.
“А”: В идеале, близкие к нулю?
“С”: В идеале, ДА!
“Н”: А почему, в конце-концов, не применить схему на р—i—п-диодах?
Что, там настолько сложная схема управления?
“С”: Схема, как схема! Основные сомнения относительно р—i—п-диодов возникают только тогда, когда речь заходит об их линейных свойствах по отношению к ВЧ-сигналу. Особенно в том случае, если ВЧ-сигнал имеет достаточно большую амплитуду...
“А”: Но релейные, простые аттенюаторы могут работать только в двух режимах. Или включен, или не включен! А если включен, то ослабляет входной сигнал в определенное число раз. В то время как р—i—n-диоды позволяют ПЛАВНО регулировать величину сигнала! Они, следовательно, хорошо поддаются непрерывному регулированию!
“С”: В том то и дело! Ведь мы, применяя простейший аттенюатор, должны выбирать одно из двух. Или мы просто выводим на панель управления приемника тумблер, посредством которого осуществляем включение Т-образного (или П-образного) резисторного делителя в те моменты, когда, как нам кажется, это требуется. Или же мы вводим дополнительную электронную систему, которая сама управляет моментом включения—выключения аттенюатора, но если уровень входного сигнала будет колебаться как раз на грани срабатывания автоматики, то слушать станцию будет очень неприятно. ;
“Н”: Так как же поступить?
“С”: Я предлагаю следующее. Вот здесь я привожу схему простейшего аттенюатора. Если вы не захотите экспериментировать — примените именно ее! Как самый простой вариант. В этом случае управление аттенюатором осуществляется вручную или автоматически с помощью реле типа РЭС-49 или РЭС-80 (рис. 22.4).

“А”: Ну, а второй вариант, с использованием р—i—п-диодов?
“С”: Этот вариант мне лично представляется даже более предпочтительным. Используя достаточно простой р—i—n-аттенюатор, на диодах типа КА-509А, можно добиться очень неплохих результатов.


Так я, в свое время, проводил подобные эксперименты. В диапазоне частот, соответствующем КВ.
“Н”: А как относительно их нелинейных свойств?
“С”: Имеются в виду р—i—n-диоды? Должен сказать, что уже при токе управления 4—5 мА, р—i—n-диоды типа КА-509А имеют ничтожное прямое сопротивление. При этом НИКАКОГО искажения формы входного сигнала я hе наблюдал!
“А”: А какова была максимальная амплитуда входных сигналов в ваших экспериментах?
“С”: Около 300 милливольт! Большие сигналы меня просто не интересовали!
“А”: Ну, а как насчет пределов регулировки?
“С”: Все зависит от тока управления. При его уменьшении до нуля, во всех участках КВ-диапазона наблюдалось почти полное непрохождение сигнала. Поэтому, входной аттенюатор для нашего приемника будет иметь следующую принципиальную схему (рис. 22.5).

“А”: А что представляет из себя схема управления?
“С”: Мы займемся ею несколько позднее. Вот теперь-то и настала пора определиться со схемой малошумящего широкополосного усилителя высокой частоты.
Именно с обсуждения этого вопроса и начнется наша следующая встреча.
>

Схемные особенности УВЧ и гетеродинов

“Аматор”: Готовясь к сегодняшней беседе, мы с Незнайкиным пересмотрели массу литературы, касающейся усилителей радиочастоты.

“Спец”: Может поделитесь и со мной полученными знаниями?

“Незнайкин”: Ну, прежде всего, во многих книгах вместо понятия “усилитель высокой частоты” или УВЧ, фигурирует УСИЛИТЕЛЬ СИГНАЛЬНОЙ ЧАСТОТЫ - УСЧ. Или также УСИЛИТЕЛЬ РАДИОЧАСТОТЫ -УРЧ.

“С”: Дельно подмечено. Хотя, в сущности, это всего лишь игра в терминологию. Тем не менее, мы примем это во внимание. Итак?...

“А”: В УСЧ в области умеренно высоких частот наибольшее распространение получили схемы с общим эмиттером (ОЭ). Это в том случае, если применяются биполярные транзисторы. Если используются FET, то их адекватным включением является схема с общим истоком (ОИ). Как уже говорилось ранее, схемы с ОЭ или ОИ позволяют получить НАИБОЛЬШЕЕ усиление по мощности. Можно использовать как германиевые, так и кремниевые транзисторы. Последние более экономичны и стабильны при повышенных температурах.

“С”: Согласен, но есть и еще один нюанс. Новые разработки германиевых транзисторов почти не проводятся, а вот кремниевых — сколько угодно.

“А”: Но в литературе, в основном, приведены схемы селективных или избирательных усилителей, нагрузкой которых являются перестраиваемые по частоте колебательные контура. Это поясняется тем, что необходимо обеспечить высокую чувствительность радиоприемного устройства за счет предварительного усиления полезного сигнала и его частотной селекции от помех.

“С”: Все это так. И в то же время, как говорил Шельменко-денщик: “трошечки, да не так!” Действительно, до сих пор применение высокоселективных усилителей сомнений не вызывало (и не вызывает). Во многих случаях.., А вот в приемниках с ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ ВВЕРХ дело обстоит ИНАЧЕ. Здесь нужен именно ШИРОКОПОЛОСНЫЙ входной усилитель. При этом, что совершенно естественно, МАЛОШУМЯЩИЙ и с хорошим ДИНАМИЧЕСКИМ ДИАПАЗОНОМ. И в то же время, попытка применить для этого АПЕРИОДИЧЕСКИЕ усилители обычного типа с резисторной нагрузкой, кроме разочарования и досады, других сколько-нибудь положительных эмоций у разработчиков так и не вызвала!

“А”: Получается, что ни селективные, ни апериодические усилители для этого не годятся?
“С”: Резистивные УСЧ (УРЧ, УВЧ) используются в диапазонах ДВ и СВ... Но не волнуйтесь, друзья мои, все вовсе не так плохо! Как любит говорить один мой знакомый философ: “... если тебе предлагают на выбор, одно из двух ... выбирай третий путь!” Так и в радиотехнике. Техническая мысль не дремала! Вот так и вошли в жизнь усилители, основанные на использовании ШПТЛ!
“А”: Мы начинали разговор о ШПТЛ, но мне еще сложно представить себе схему усилителя, использующего этот компонент!
“С”: Я уже упоминал о том, что ШПТЛ бывают самыми разнообразными. С простыми, достаточно сложными и очень сложными обмотками. И применяются ШПТЛ не только в усилителях, но и в смесителях сигналов, для преобразования импедансов и т.п. Мне приходилось встречать достаточно разнообразные усилители на ШПТЛ. Но ВСЕ ОНИ основаны на применении ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ или ООС. Наиболее простой схемой этого типа с использованием преимуществ ШПТЛ, является так называемая R-структура. Но имеется и еще более удачная схема, основанная на, так называемой, С-структуре. Несмотря на “простоту”, ВЧ-усилители на ШПТЛ, имеющие С-структуру, характеризуются ОЧЕНЬ МАЛЫМИ искажениями входного сигнала.
“А”: А как у С-структур обстоит дело со стабильностью параметров?
“С”: Я бы сказал так: ВЫШЕ ВСЯКИХ ПОХВАЛ ! Поэтому я здесь привожу основную схему, которую мы будем полагать базовой (рис. 23.1)

Более того, ниже я привожу АЧХ представленного С-усилителя Для того случая, когда ШПТЛ намотан на кольце типа М 0,16 ВТ-8 типоразмер К 10x6x2 и имеет 16 витков. Коэффициент усиления каскада зависит от величины R,. При rc = 10 Ом, усиление по напряжению (именно его мы наблюдаем на экране осциллографа) равно 8—10. Увеличение Re улучшает линейность, но уменьшает коэффициент усиления. Поэтому, в данном случае, взято оптимальное значение Re.
“А”: А применить кольцо на высокочастотном феррите типа 50ВЧ или ЗОВЧ, не изменяя количества витков, возможно?


“С”: Вполне .. Но старайтесь придерживаться типоразмера.
“А”: АЧХ действительно имеет такую равномерность или это преувеличение?
“Н”: А какой тип транзистора лучше всего применить в усилителе?
“С”: АЧХ усилителей С-структуры на ШПТЛ действительно отличаются равномерностью частотной характеристики в широком диапазоне частот Что касается типа транзистора, то в малошумящих усилителях из транзисторов, производимых в СНГ, можно рекомендовать только: КТ399А, КТ368А, КТ3120А.
“Н”: А если применить “семечку” — КТ315 или, например, КТ316?
“С”: Коэффициент усиления каскада упадет, примерно, в 1,5 раза! Полоса, практически, не меняется. Но, и КТ315, и КТ316 не являются оптимальными для применения в малошумящих каскадах радиоприемных устройств. Поэтому инициатива применения в этой схеме случайных транзисторов не является признаком высокого интеллекта.
“А”: Ну, теперь на очереди — гетеродин?
“Н”: А их в приемнике не меньше двух! Уточни, какой именно ты имеешь в виду?
“С”: А что тут много рассуждать? Начнем с ГПД — генератора плавного диапазона. Кстати, дорогой Аматор, я все забываю как-то узнать у тебя. На тот кварцевый фильтр, который тебе удалось раздобыть, есть какие-нибудь паспортные данные?
“А”: Да, вот они! Фильтр типа ФП2П-4-1-В.
Номинальная частота — 55,5 МГц; Ширина полосы пропускания по уровню 3 дБ — 16 кГц; Относительное затухание в полосе задерживания — 60 дБ; Затухание вносимое — 0,2дБ; Сопротивление нагрузки: RН.ВХ,кОм —2; RН.ВЫХ ,кОм —2; Емкость нагрузки: СН.ВХ, пФ — 50. “С”: Ну что же, неплохо. Но, чтобы вышесказанное было более наглядным, попробуем изобразить АЧХ этого фильтра на фоне АЧХ обыкновенного селективного усилителя ВЧ, которую так любят приводить в монографиях по радиотехнике многие авторы (рис. 23.2).

“Н”: То есть, даже обыкновенный контур, имеющий Q = 100 обладает в ТРИДЦАТЬ ПЯТЬ РАЗ более широкой полосой пропускания, чем кварцевый фильтр ФП2П-4-1-В! Значит и ШУМИТ этот фильтр в 35 раз меньше?
“С”: Совершенно верно! Даже не в 35, а, примерно, в 50, если принять во внимание наличие “пьедестала” в колебательном контуре! Поэтому самое лучшее, что нам остается сделать, при использовании этого фильтра, это — постараться не растерять те великолепные возможности, которые могут обеспечить кварцевые фильтры подобного класса!


“А”: Не имей мы этого фильтра, эквивалентная добротность которого достигает 5000, подобной характеристики нам не получить!
“С”: Ну, это преувеличение! “Цепь Юзвинского” позволяет получить такую же характеристику. Но в этой цепи немало преобразователей и активных элементов. Она потребляет ток и ее “принципиалка” значительно сложнее.
“Н”: Но мы говорили о ГПД?
“С”: Вот о нем-то и речь! Теперь, имея РЕАЛЬНЫЙ фильтр, мы ЗНАЕМ, что наша ПЕРВАЯ ПРОМЕЖУТОЧНАЯ ЧАСТОТА равна 55,5 МГц! Теперь известны и частотные параметры ГПД. В самом деле:
1-ый КВ-диапазон — 30—25 МГц; диапазон ГПД — 85,5—80,5 МГц; 2-ой КВ-диапазон — 25—22 МГц; диапазон ГПД — 80,5—77,5 МГц; 3-ий КВ-диапазон — 22—18 МГц; диапазон ГПД — 77,5—73,5 МГц; 4-ый КВ-диапазон —18—15 МГц; диапазон ГПД — 73,5-70,5 МГц; 5-ый КВ-диапазон —15—12 МГц; диапазон ГПД - 70,5-67,5 МГц; 6-ой КВ-диапазон — 12—9 МГц; диапазон ГПД — 67,5—64,5 МГц; 7-ой КВ-диапазон — 9—7 МГц; диапазон ГПД — 64,5—62,5 МГц; 8-ой КВ-диапазон — 7—5 МГц; диапазон ГПД — 62,5—60,5 МГц. Таким образом, для перекрытия всех полурастянутых KB диапазонов, ГПД должен перестраиваться по частоте от:
f МАКС = 85,5 МГц до fМИН= 60,5 МГц.
При этом стабильность частоты должна быть достаточно высокой!
“А”: Я полагаю, что схемы гетеродинов для обычных приемников нас не спасут?
“С”: Никоим образом, поскольку они “типичное не то”! Кроме того, перестраиваемым элементом ГПД является не конденсатор переменной емкости, а варикапная матрица. О синтезаторах частоты мы уже упоминали. Так вот, у нас они применены не будут! Но гетеродин — дело очень серьезное, особенно в приемнике с преобразованием ВВЕРХ! Поэтому предлагаю следующую, опробованную на практике, принципиальную электрическую схему ГПД для нашего радиоприемника. В ее основе — модификация великолепной, профессиональной американской разработки!
“Н”: Так почему бы нам побыстрее не зарисовать эту “принципиалочку”?!
“А”: Что мы и делаем... Уважаемый Спец, пока мы рисуем, расскажите, чем интересна эта схема (рис. 23.3)?



“С”: Прежде всего тем, что по своим параметрам является профессиональной! Хотя бы из-за того, что наличие в задающем генераторе достаточно сильной обратной связи, позволяет получить спектрально чистый сигнал, содержащий очень мало гармоник! Да и амплитуда выходного напряжения задающего генератора весьма невелика и составляет, примерно, 0,25 вольта. Но, будучи подана на вход буферного усилителя, а с его выхода на оконечный широкополосный усилитель, достигает величины 3—5 вольт!
“Н”: Здесь на схеме я вижу, по крайней мере, два ШПТЛ! Их данные отличаются отданных ШПТЛ для УВЧ?
“С”: Да, несколько отличаются. Прежде всего, это касайся количества витков. ШПТЛ, обозначенные на схеме, как Tpl и Тр2 — одинаковы полностью!. Способ намотки точно такой же, как и для ШПТЛ УВЧ. Но количество витков — 10; провод — ПЭВ-2-0,2; кольца М 0,1б-ВТ-8. Типоразмер: К 10x6x2.
“А”: То, что варикапы запитываются высокостабильным напряжением +30 вольт, это понятно! Не зря же мы так подробно рассматривали принципиальную электрическую схему для его получения! Но вот как быть с низковольтным питанием ГПД? Запитывать непосредственно от общего стабилизатора +12 вольт?
“С”: Друзья мои! Как говорилось в сравнительно недавнем прошлом, “экономика должна быть экономной”! Бессмысленная сама по себе, эта фраза, будучи применена буквально, к вопросу низковольтного питания нашего ГПД, для нас может обернуться крушением всех надежд! Я имею в виду разрабатываемый приемник!
“А”: Иными словами, здесь экономия на качестве электропитания не проходит?
“С”: Ни в коем случае и никогда! Поэтому, не пускаясь в дальнейшие рассуждения, приведем схему прецизионного автономного стабилизатора, который всего лучше выполнить на ОДНОЙ ПЛАТЕ С ГПД. Заметьте, что входное напряжение мы берем с ВЫХОДА СН + 12 вольт!
“Н”: Но вы еще не сказали, какого типа каркас используется в катушке lК задающего генератора?
“С”: Вот здесь и используется каркас типа VI! А теперь зарисуем “прин-ципиалочку” прецизионного стабилизатора для ГПД (рис. 23.4).



“А”: У меня вопросов не имеется. Поскольку номиналы резисторов уточним позднее.
“Н”: У меня тоже!
“С”: В таком случае, раз уж мы говорим о гетеродинах, я полагаю что здесь, ниже, мы представим и принципиальную схему второго, кварцевого гетеродина. А уже после этого перейдем к рассмотрению смесителей.
“А”: А какую частоту генерации мы принимаем для второго гетеродина, частота колебаний которого стабилизирована кварцем?
“С”: Все зависит от того, какую мы выберем ВТОРУЮ ПРОМЕЖУТОЧНУЮ частоту. Из определенных конструктивных соображений, вторая ПЧ (промежуточная частота) выбирается равной 1,465 кГц. Итак, вторую ПЧ принимаем равной именно этой величине — 1,465 кГц!
“А”: Следовательно, второй гетеродин будет содержать кварц, частота резонанса которого — 54,045 МГц?
“С”: Вот что значит прилежно изучать в школе математику! Следует сказать, что резонансную частоту LC-генератора можно стабилизировать, если в цепь обратной связи включить кварцевый резонатор. Для обеспечения лучшей стабильности, целесообразно использовать частоту его (кварца) последовательного резонанса. В качестве исходных схем генераторов, обычно используются схемы Хартли или Колпитца.
“А”: А что они из себя представляют?
“С”: Да вот, посмотрите на рис. 23.5. Для возникновения колебаний необходимо, чтобы колебательный контур был настроен на частоту кварцевого резонатора. Но можно выбрать частоту колебательного контура как ЦЕЛОЕ КРАТНОЕ резонансной частоты колебаний кварца и возбудить, тем самым, резонатор на соответствующей КРАТНОЙ ГАРМОНИКЕ!

“Н”: Какую же из двух схем выбирать?
“А”: Можешь кинуть монетку... А там — как ляжет! А что посоветует нам Спец?
“С”: Я просто приведу практически проверенную и хорошо зарекомендовавшую себя принципиальную схему (рис. 23.6).

“А”: Задающий генератор здесь собран по схеме Хартли, это понятно! А какие параметры имеет задающая индуктивность?
“С”: Каркас этой катушки изготовлен из фторопласта и соответствует типу V.
“Н”: А что это за включение двух транзисторов после задающего генератора?


“А”: Это одно из очень удачных схемотехнических решений — так называемая КАСКОДНАЯ СХЕМА. В данном случае применена каскодная схема с емкостной связью! Среди особых достоинств этих схем можно полагать следующие:
Малую внутреннюю обратную связь, почти на ДВА ПОРЯДКА меньшую, чем у обычного каскада с ОЭ. Это обеспечивает ВЫСОКИЙ УСТОЙЧИВЫЙ коэффициент усиления. Коэффициент шума всей схемы равен коэффициенту шума первого каскада. Выходная проводимость мала, что позволяет применять ПОЛНОЕ включение контура в цепь коллектора выходного транзистора. Это, в свою очередь, обеспечивает ВЫСОКУЮ СЕЛЕКТИВНОСТЬ. Схема обладает ВЫСОКИМ ВХОДНЫМ сопротивлением, следовательно, не нагружает задающий генератор. “Н”: А насколько эта схема требовательна к высокостабильному питанию?
“С”: Ну, в этом отношении, ВСЕ гетеродины — гурманы! Но ... в разной степени. Поскольку в данном случае колебания стабилизированы кварцем, то вполне достаточно ограничиться упрощенным стабилизатором. Вот, например, таким (рис. 23.7).

“А”: Это для запитки всего генератора или только КАСКОДНОГО УСИЛИТЕЛЯ?
“С”: Только КАСКОДНИКА! Что же касается собственно задающего генератора, то, как говорится, кашу маслом не испортишь! Поэтому для задающего генератора применим вот такой, рассмотренный выше, вариант СН (рис. 23.8).

“А”: Как я понимаю, кварцевый генератор вместе с автономным стабилизатором, лучше собрать на отдельной плате?
“С”: Дружище, ты в этом абсолютно прав! Ну, а если всю эту прекрасную технику ты разместишь в аккуратном, экранированном блочке — обечайке и выведешь его выход на ВЧ-разъем, то, кроме хорошего, ничего плохого в этом просто не будет!
“А”: Я, пожалуй, последую этому доброму, дружескому совету!
>

Мелочам” — особое внимание!

“Спец”: После того, как мы разобрались с гетеродинами, пора взяться и за СМЕСИТЕЛИ!

“Аматор”: А вы не считаете, что на этом вопросе следует остановиться немного более подробно?

“С”: Почему бы и нет? Но, должен сказать, и задачка же это! Преобразование частоты — один из самых важнейших разделов радиотехники! И, следует заметить, один из самых непростых ее разделов. Имеется множество школ и направлений! Порой одни не понимают других...

“А”: Как в том анекдоте, где коллекционер марок возмущался по поводу того, как это можно, да как это только может в голову прийти кому-то -коллекционировать спичечные этикетки?!

“С”: Отчасти... Тем не менее, современная электроника действительно в этом вопросе идет СРАЗУ ПО НЕСКОЛЬКИМ ПУТЯМ!

“Незнайкин”: Это как знаменитый граф Сен-Жермен, который выехал из какого-то города СРАЗУ через ВСЕ ВОРОТА?

“С”: Уважаю юмор! Но вот интересно, как бы вы поступили, будучи специалистами по преобразователям частоты?

“А”: Досадно, но мы с Незнайкином не можем еще считать себя таковыми... Может быть когда-нибудь, в будущем...

“С”: Но живем-то мы в настоящем! Поэтому попытаемся здраво уяснить себе основное. Преобразование частоты сводится, в сущности, к реализации ДВУХ процессов:

а) перемножению двух переменных напряжений — СИГНАЛА и ГЕТЕРОДИНА; б) ВЫДЕЛЕНИЮ, посредством некоего фильтра ОДНОЙ ИЗ многочисленных КОМБИНАЦИОННЫХ ЧАСТОТ, взятой нами в качестве ПРОМЕЖУТОЧНОЙ.

“Н”: То есть мы по определению, творим произвол?

“С”: В отличие от произвола политического, технический в данном случае ВО БЛАГО! В самом деле, мы можем взять РАЗНОСТЬ двух частот, но можем взять и их СУММУ! Так вот, перемножение осуществляется посредством подачи преобразуемых колебаний в электрическую цепь, коэффициент передачи которой ПЕРИОДИЧЕСКИ ИЗМЕНЯЕТСЯ с частотой гетеродина! Однако, эта цепь должна быть КАК МОЖНО БОЛЕЕ ЛИНЕЙНА по отношению к принимаемому СИГНАЛУ.

“А”: Но, несмотря на это, в преобразователях частоты (смесителях) имеются и НЕЛИНЕЙНЫЕ элементы?

“С”: Так ОНИ-ТО и служат для получения коэффициента передачи, изменяющегося с частотой гетеродина! Поэтому можно сказать, что элементы преобразователя должны быть подобраны таким образом, чтобы оставаясь ВСЕГДА ЛИНЕЙНЫМИ по отношению К ВХОДНОМУ СИГНАЛУ, являться ВСЕГДА НЕЛИНЕЙНЫМИ по отношению к высокочастотному СИГНАЛУ ГЕТЕРОДИНА!

“А”: Но ведь это возможно только в одном единственном случае! Если НАПРЯЖЕНИЕ СИГНАЛА МАЛО ПО СРАВНЕНИЮ С НАПРЯЖЕНИЕМ ГЕТЕРОДИНА!
“С”: Блестяще!... Кто знает, дорогой Аматор, возможно пройдут годы и ТВОЕ имя будет вписано золотыми буквами в историю покорения человечеством преобразователей частоты!
“Н”: Я горжусь тобой, дружище!
“А”: Поздравительные адреса прошу класть на краешек вон того стула!
“С”: Отдохнули?... А теперь, как сказал Бывалый, пора ... на работу! Так вот, НЕЛИНЕЙНЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ, пригодными для преобразования частоты, обладают транзисторы, диоды, электронные лампы и многие другие приборы. Но, испытав в свое время, как преобразователи на биполярных транзисторах, так и на FET; как на варикапах, так и на лампах, могу сказать только одно. Я выбрал вполне определенный тип преобразователя! Преобразователь частоты на диодах Шоттки! А если еще точнее — ШИРОКОПОЛОСНЫЙ ДИОДНЫЙ КОЛЬЦЕВОЙ СМЕСИТЕЛЬ (преобразователь частоты) НА ДИОДАХ ШОТТКИ!
“А”: Кажется я где-то читал, что они не обладают усилением?
“С”: Не беда! В своей великолепной монографии “СХЕМОТЕХНИКА РАДИОПРИЕМНИКОВ” немецкий специалист Эрих Рэд довольно подробно и с большим знанием дела рассматривает эти смесители.
“А”: А что вы можете сказать о них, исходя из приобретенного опыта?
“С”: Я полностью разделяю мнение Рэда. По ходу дела — мы еще не раз уточним — почему именно! На то есть много причин. Кстати, ШИРОКОПОЛОСНЫЕ диодные кольцевые смесители называют еще ДВОЙНЫМИ БАЛАНСНЫМИ. Предпочтение, естественно, отдается мощным кольцевым смесителям на диодах Шоттки.
“А”: Чем же они так хороши для подобных применений?
“С”: Они, прежде всего, являются СВЕРХБЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИМИ и ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО МАЛОШУМЯЩИМИ! Будем также помнить, что у подобных смесителей есть целый ряд и других важных для нас параметров. Это, скажем, ВНОСИМОЕ ЗАТУХАНИЕ А, КОЭФФИЦИЕНТ ШУМА Ей РАЗВЯЗКА между входами А . Вносимое затухание характеризуется обычно величиной не более 5,5 дБ. Шум у этих преобразователей ОЧЕНЬ МАЛ и обычно порядка 1 дБ.


Что касается развязки, то здесь все зависит от разновидности используемой схемы.
“А”: Ну, а на какой схеме остановимся мы? Соответственно, какая величина развязки будет ее характеризовать?
“С”: Вот у этого смесителя величина развязки между входом сигнала и выходом смесителя имеет значение несколько превышающее 25 дБ. А вот величина развязки гетеродинного выхода и информационного входа — порядка 40 дБ (рис. 24.1).

“Н”: А какого типа диоды Шоттки могут быть здесь использованы?
“С”: Ну, прежде всего, типа КД-514А. Заметим, что предлагаемый смеситель достаточно оптимален для нашего приемника.
“A”: Сама схема смесителя представляется мне относительно простой! А как намотаны трансформаторы?
“С”: Это все та же, уже хорошо освоенная нами намотка. С одной небольшой разницей. Уже после намотки скрученной пары, одиночным проводом по ранее проложенным виткам наматывается катушка связи.
“Н”: Выводы 5 и 6 у каждого из трансформаторов — это она и есть?
“С”: Ну конечно же! Кстати, количество витков Тр2 равно 10 (как скрученной пары, так и катушки связи), а для Tpl - 12.
“Н”: Кольцо такое же, как в УВЧ?
“С”: Да, МО 16-ВТ-8.
“А”: То есть и в смесителе мы встречаем все те же шптл?
“С”: А ты разве очень грустишь по этому поводу?
“А”: Нисколько! Скорее из-за того, что еще не встречался с таким понятием, как ДИПЛЕКСОР.
“С”: Это еще не повод для грусти! Ведь встречался же ты с такими понятиями, как фильтр низких частот (ФНЧ), фильтр высоких частот (ФВЧ)?
“А”: А то...
“С”: Ну вот! А в мировой радиотехнике прижился очень емкий термин ДИПЛЕКСОР. Иными словами, диплексором можно считать любой фильтр, собранный на пассивных компонентах. Бывают диплексоры Г-образные и П-образные. Так вот здесь у нас применен Г-образный диплексор.
“Н”: Какова его роль?
“С”: Да вы только представьте себе, какое количество ВНЕДИАПАЗОННЫХ сигналов и гармоник может быть в самом пиковом случае в выходном сигнале смесителя! Ну и зачем они нам?
“А”: Абсолютно не к чему! Диплексор и будет способствовать их подавлению.


“С”: И притом весьма эффективно! Кстати, характеристическое сопротивление (или ИМПЕДАНС) подобного фильтра выбирается в современной радиотехнике равным 50 Ом, что позволяет великолепно согласовать его с остальными высокочастотными узлами. На входе и выходе диплексор должен нагружаться сопротивлениями, равными его импедансу. НЕСОБЛЮДЕНИЕ ЭТОГО правила резко ИСКАЖАЕТ кривую СЕЛЕКТИВНОСТИ ! Причем именно в полосе пропускания.
“Н”: А если так не повезет, что диодов Шоттки раздобыть не удастся?
“С”: Лучше всего постараться так, чтобы удалось! Но уж если очень не повезет, а также и в том случае, если будет охота поэкспериментировать, то можно посоветовать: КД-520; КД-503; 1Д-507А. Иные германиевые диоды приведут к значительному увеличению шумов.
“А”: На чем лучше всего мотать катушки диплексора?
“С”: Используются каркасы типа I и II.
“Н”: Ну хорошо, а дальше? Выход диплексора поступает непосредствен но на кварцевый фильтр?
“С”: Электроника не терпит суеты. И схемотехника, дорогой Незнайкин, в частности. Поэтому я даю здесь схему согласования кварцевого фильтра с выходом диплексора. Подобную схему предложил в свое время RC2AM. Проверив возможности данной схемы, я и рекомендую ее вам (рис. 24.2).

“А”: Полевые транзисторы служат для развязок и согласования им-педансов?
“С”: В основном для этого.
“А”: А что представляет собой собственно усилитель первой промежуточной частоты, стоящий ПОСЛЕ кварцевого фильтра?
“С”: Теоретики немецкой фирмы Роде в свое время определили, что коэффициент усиления собственно первой ПЧ не должен превышать 20 дБ или 10 раз по напряжению. Но и быть меньше этой величины не должен! Поэтому принимаем именно такое значение.
“А”: А как насчет принципиальной схемы?
“С”: Как всегда, вот и она. Посмотри в нижней части рис. 24.2
“Н”: Ну это вообще... Я мало что понимаю.
“А”: Тебя удивило обозначение VT3?
“С”: Вот что значит забывать классику, мои дорогие друзья! Помните фильм “Золото Маккены”? Самое начало? Легенду о грифе-стервятнике?
“А”: Это не там человек, увидав над своим домом кружащегося грифа, испугавшись, сбежал в далекую пустыню? А вскоре, уже в пустыне, снова увидал над своей головой все того же грифа.


Он спросил грифа, как тот оказался в пустыне?...
“С”: ...На что гриф ответил, что в городе он просто так навестил этого человека. А вот дожидался его именно здесь!!
“Н”: Ну и намеки у вас! Прямо мороз по коже! Что, сейчас снова в моде инфернальный юмор? Ну причем легенда о грифе к рассматриваемой схеме усилителя первой промежуточной частоты?
“А”: Я, кажется, понял причем! Вы Спец, хотите сказать, что до сих пор мы старательно обходили вопрос о двухзатворных MOSFET. Об их особенностях и использовании. Но ДВУХЗАТВОРНИК встретил нас здесь!.
“С”: Я всегда любил разговаривать с высокоинтеллектуальными собеседниками, дорогой Аматор! Полагаю, что не только мы, но и электроника вообще, уже не сможет обойтись без двухзатворных MOSFET.
“А”: Согласен, но в схеме смесителя нашего приемника мы их не увидели.
“С”: Они, кстати, совсем не плохи и в схемах смесителей. Но мы пошли по иной тропе... А вот в схемах резонансных, селективных усилителей, ДВУХЗАТВОРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ - КОРОЛИ?
“Н”: “...Хорошая девочка Лида! Да чем же она хороша?”
“С”: Сейчас объясню. Любопытно, что в обычном своем (см. нашу схему) подключении, любой двухзатворный MOSFET ВКЛЮЧЕН КАСКОДНО! А преимущества каскодных схем нам уже известны. Далее, двухзатворные MOSFET характеризуются ЗНАЧИТЕЛЬНЫМ ВХОДНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ ! А что из этого следует?
“А”: Это дает возможность подключать НЕПОСРЕДСТВЕННО в стоковую цепь резонансные системы. При этом, не шунтируя их, то есть сохраняя узкую полосу.
“Н”: Ну, а чем хуже обычный MOSFET?
“С”: Емкостью Миллера, например! Впрочем, некоторые конкретные цифры не помешают. Исследователи установили, что транзистор КП305 на пример, в цепи стока которого включен резонансный контур, эквивалентен на частоте 50—60 МГц сопротивлению от 2 до 3 кОм. А значит, шунтирует контур!
“А”: Ну, а двухзатворный?
“С”: А вот MOSFET типа КП306; КП350; КП327; КП359 имеют в этом случае эквивалентное сопротивление около 20 кОм! А это уже совсем иное дело!
“А”: Может это покажется странным, но я никогда не мог понять, в чем разница между КП306 и КП350?


“С”: Только в том, что КП306 более подходит для УВЧ, чем КП350. Поскольку в его техническом паспорте ОСОБО ОГОВОРЕН такой параметр, как КВАДРАТИЧНЫЙ УЧАСТОК переходной характеристики по первому затвору! Вот этот участок характеристики мы и будем сейчас использовать.
“Н”: Не могли бы вы более подробно рассказать о двухзатворных приборах?
“С”: Это огромная отдельная дисциплина! Могу только отметить, что двухзатворный MOSFET — это кристаллический аналог тетрода. В центре канала, который обычно управляется обеднением и обогащением, помещена узкая низкоомная область — экран, который отсекает влияние поля стока на первый затвор. Это эквивалентно действию экранирующей сетки тетрода. Двухзатворники, кроме того, характеризуются низким уровнем шумов. А также тем интересным обстоятельством, что допускают управление своим режимом по постоянному току путем изменения потенциала второго затвора.
“А”: У меня только один вопрос! Зачем включен каскад на JFET? Что это может означать?
“С”: Только одно. Нам, просто до зарезу, нужно знать, какова реальная амплитуда сигнала на входе кварцевого полосового фильтра!
“Н”: А как мы употребим это знание? Куда его применим?
“С”: Знание (где-то по большому счету) — это сила, Незнайкин! И применять его можно широко! Но в данном случае... это уже забота радиоприемника! Поскольку выпрямленный и отфильтрованный сигнал, однозначно характеризующий ubx фильтра, является управляющим для электронных цепей ПЕРВОЙ ПЕТЛИ АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГУЛИРОВКИ УСИЛЕНИЯ, иначе - АРУ1.
“А”: Именно этот сигнал и управляет р—i—n-диодом входного аттенюатора?
“С”: Точно так! Не желаешь ли увидеть одно из возможных практических решений этой задачи?
“А”: Еще бы нет! Заранее убежден, что эта цепь АРУ мало напоминает соответствующую цепь обычного радиоприемника, нет?
“С”: Ты, пожалуй, прав! Впрочем, вот она, суди сам (рис. 24.3).

“А”: Ну и ну! А не слишком здесь много всего нарисовано, дорогой Спец? Да и электричества такой узелок берет, очевидно, море?
“С”: А вот и не угадал, дружище! Эта схема, в действительности, полна скрытных и явных достоинств.


Прежде всего, расставим все точки над “i” в вопросе расходования энергии. Ты можешь заметить, что схема содержит три операционных усилителя (ОУ) типа КР140УД1408А, Это отличные, высокоточные и, в то же время, массовые ОУ. Их ток потребления, между прочим, на уровне 0,5 мА на корпус! Что касается ОУ К140УД17, то их ток потребления — не более 10 мА.
“Н”: Как, все три ОУ потребляют только 1,5 мА?
“С”: Невероятно, но факт! Далее. Задача управления р—i—n-диодом в качестве аттенюатора не так проста. И вопрос, откуда брать для этого управляющий сигнал, дискутировался годами! Имеется значительное количество самых разнообразных вариантов схемной реализации этого узла. Поэтому то обстоятельство, что управляющий сигнал берется ДО второго преобразователя частоты, далеко не случаен. Но как его лучше получить? А если мы, проходя диапазон, встретились с очень мощной помехой? Вот почему в нашем случае применен “хитрый” детектор, который детектирует НЕ ОГИБАЮЩУЮ сигнала, а непосредственно УРОВЕНЬ НЕСУЩЕЙ !
“А”: Но на выходе широкополосного диодного детектора амплитуда постоянного сигнала очень мала. Так вот для чего здесь используется высококачественный усилитель постоянного тока, выполненный на ОУ D3, D4 и D5?!
“С”: Исключительно для этого! Вообще должен заметить, что собственно ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ (а именно так именуются дифференциальные усилители высокого качества), собранный по предложенной схеме, является стандартным, всесторонне проверенным узлом. Такая конфигурация широко используется в профессиональной аппаратуре.
“А” Я встречал в литературе упоминание о том, что на западе такой усилитель выпускается в виде отдельной микросхемы.
“С”: Причем очень широко. Особенно преуспели в этом японские фирмы и такая американская, как BURR-BROWN. Но мы исходим из того, что имеем... Между прочим, коэффициент усиления инструментального усилителя может регулироваться в ШИРОКИХ ПРЕДЕЛАХ заменой всего ОДНОГО резистора, обозначенного, как R15. При уменьшении R15 — коэффициент увеличивается и наоборот.


“Н”: А что представляют собой узлы, собранные на D1 и D2?
“С”: Каждый из них есть ни что иное, как ИТУН Эта аббревиатура расшифровывается как ИСТОЧНИК ТОКА, УПРАВЛЯЕМЫЙ НАПРЯЖЕНИЕМ. Вернемся к нашей задаче. Ведь ток через р—i—n-диод определяет очень многое. Этот ток ПРОХОДИТ ПО ВХОДНОМУ КОМПОНЕНТУ высококачественного приемника! Поэтому НИКАКИХ отклонений этого тока от заданной величины мы допускать не вправе! НИКАКИХ случайных импульсов, выбросов, дрейфов и т.д.!
“А”: То есть если с выхода инструментального усилителя на вход ИТУН поступает определенный сигнал, то отклонений тока не будет, даже если напряжение питания, скажем, меняется?
“С” Ты верно ухватил суть дела!
“Н”: А почему не удалось обойтись одним ИТУНом, в нагрузке по току которого и стоит р—i—п?
“С”: Проанализируем ситуацию! Допустим, что сигнал на антенном входе достаточно МАЛ! В этом случае р—i—n-диод должен обладать МИНИМАЛЬНЫМ возможным сопротивлением для ВЧ-сигнала. Но это будет только в том случае, если через р—i—n проходит некоторый ощутимый ток (несколько миллиампер) высокого качества, то есть БЕЗ ИМПУЛЬСОВ, ШУМОВ, ПОМЕХ. Но из этого следует, что для этого ИТУН, собранный на D1 и транзисторах VT1 и VT2, должен на своем НЕИНВЕРТИРУЮЩЕМ входе иметь НЕ НУЛЕВОЙ, а некоторый МАКСИМАЛЬНЫЙ (для данной схемы) положительный потенциал!
“А”: То есть на входе ИТУН сигнала нет, а потенциал максимальный?!
“С”: Вот в этом и соль! А между тем, это большое дополнительное удобство при наладке схемы. Регулируя величину RflaT (по схеме R5), или слегка изменяя номинал резистора R1, мы устанавливаем ОПТИМАЛЬНЫЙ ТОК р—i—п-диода при отсутствии сигнала по петле АРУ!
“А”: Наконец-то я понял! В то же время ИТУН, собранный на D2 и транзисторах VT3 и VT4, при ОТСУТСТВИИ падения напряжения на R10 не “засветит” светодиод оптрона, так?
“С”: Ну безусловно! А “темный” светодиод оптрона АОР124 соответствует МИНИМАЛЬНОЙ проводимости фоторезистора R . Его величина исчисляется при этом в сотнях килоом. Следовательно, никакого шунтирующего действия на R2 он не оказывает.


“Н”: Значит на входе 3 микросхемы D1 присутствует МАКСИМАЛЬНЫЙ сигнал, что и требуется?
“С”: Верно, а теперь представим другой случай, когда сигнал на выходе инструментального усилителя увеличился настолько, что потенциал на R10 стал вполне ощутим. Что тогда?
“А”: В этом случае светодиод оптрона начинает, наконец, светиться, а проводимость R, — возрастать. Стало быть, R. начинает шунтировать резистор R2. Значит потенциал на входе 3 микросхемы D1 УМЕНЬШАЕТСЯ. Но это ЭКВИВАЛЕНТНО УМЕНЬШЕНИЮ ТОКА через p-i-n-структуру. Следовательно, мы имеем дело с явным случаем РЕГУЛИРОВАНИЯ величины поступающего на УВЧ высокочастотного сигнала. Что и требовалось!
“С”: В таком случае, традиционный вопрос: какие будут предложения, пожелания, замечания, наконец?
“Н”: Знаете, Спец, электроника первой АРУ не представляется мне больше громоздкой и непонятной!
“С”: Отлично! В таком случае, как говорили прежде кавалерийские командиры — вперед! Только вперед!
>

От УПЧ2 к индикации частоты настройки

“Аматор”: Вот мы подошли и ко второму смесителю.

“Незнайкин”: Он, очевидно, такой же, как и ранее рассмотренный первый!

“Спец”: Мне бы по этому поводу да твою уверенность, дружище! “Н”: А почему так?

“С”: Дело в том, что, прекрасные во всех отношениях, кольцевые смесители на диодах Шоттки имеют импеданс около 50 Ом. Тебе это ни о чем не говорит?

“Н”: Момент... Если мы с места в карьер подадим на такой смеситель сигнал со стока двухзатворного MOSFET, то ... мы рискуем погубить ранее достигнутые успехи?!

“С”: Ну да, ведь мы уже говорили о том, что эквивалентное выходное сопротивление двухзатворного MOSFET велико! Что и делает его таким привлекательным для нагрузки, если в качестве таковой используются резонансные цепи!

“А”: Иначе говоря, без некоторой ПЕРЕХОДНОЙ ЦЕПИ здесь не обойтись? А какой она должна быть?

“С”: Америка уже, слава Богу, открыта! И нам ее “открывать” совершенно не требуется! Поэтому применим вот такую развязывающую схему (рис 25.1).

“Н”: Так это же эмиттерный повторитель! Я прав, или я лев?...

“С”: В данном случае ты совершенно прав!

“А”: Ну, дальше, как однажды выразился “папа Мюллер” — все будет просто и неинтересно!

“С”: Считаешь?.., Дальше, конечно же, последует ВТОРОЙ преобразователь частоты. Его основная задача — при помощи квар-цованного гетеродина, понизить промежуточную частоту с 55,5 МГц до 1,465 МГц! Чтобы основное усиление сигнала пришлось именно на долю второго УПЧ!

“А”: Второй смеситель подобен первому. Если бы не явная разница в параметрах выходного диплексора, я бы сказал, что оба смесителя близнецы-братья!

“С”: Не так, чтобы очень! Вспомни, что есть существенная разница в диапазонах рабочих частот А значит, в моточных данных ШПТЛ для второго смесителя. Мы, в дальнейшем, приведем все необходимые данные.

“С”: Ни материал, ни типоразмер! Моточные данные L1 и L2 — будут приведены на окончательной схеме.

“А”: Осталось рассмотреть еще принципиальную схему УПЧ2.

“С”: Не мудрствуя лукаво, просто зарисуем ее (рис. 25.2).

“А”: У меня по этой схеме есть следующий вопрос. Почему в данном случае вы применили более простой дифференциальный усилитель на D2? А не тот, более сложный, инструментальный как в схеме первой АРУ
“С”: Причина только одна. Уровень выходного сигнала представленного здесь второго УПЧ, ЗНАЧИТЕЛЬНО ВЫШЕ, чем у первого! А значит и требования к дифференциальному усилителю постоянного тока, реализованного на D2 — не такие строгие!
“Н”: А как реализованы контурные катушки?
“С”: Использованы каркасы Тип-2. Намотка однослойная, виток к витку проводом ПЭВ-2-0,1. Вот как должна выглядеть такая катушка (рис. 25.3).

“А”: Не означает ли это, что ВСЯ высокочастотная часть разрабатываемого приемника уже представлена?
“С”: Кроме “небольшого” узелка!
“А”: Не амплитудного ли детектора?
“С”: Нет, до него еще мы не добрались... Им мы займемся, когда закончим ВСЕ вопросы, связанные с высокими частотами.
“А”: В таком случае, как я понимаю, на очереди — ЦОУ (цифровое отсчетное устройство)? Но тут нет проблем! Осталось подать на его вход ВЧ-сигнал с ГПД... и всех дел!
“С”: Ну и как ты это собираешься реализовать?
“А”: Естественно, задающий генератор я трогать не буду! И в работу переходного усилителя, собранного на JFET с общим затвором (см. принципиальную схему ГПД) вмешиваться тоже не желаю...
“С”: В этом ты весьма прав... Интуиция, дружище, тебя не подвела!
“А”: Очевидно, самым разумным решением было бы как-то так взять сигнал с выхода ГПД, чтобы не нарушить его выходной импеданс... По-моему наилучшим решением будет опять-таки эмиттерный повторитель! Нет?
“Н”: Можно, я сам попробую изобразить нужную для этого принципиальную схему?
“С”: Мы с удовольствием передаем эстафету тебе!
“Н”: Тогда вот так вот, пожалуй... Что скажете? Это все тот же рис. 25.1!
“С”: Ну, Незнайкин, молодец! Весьма неплохо! Единственное, что я бы сделал, так это отыскал бы местечко для повторителя прямо на плате ГПД, а вот ОКОНЕЧНЫЙ усилитель установил бы на плате ЦОУ. 
“А”: Соединив их высокочастотным кабелем?


“С”: Только кабелем, и НИКАК ИНАЧЕ!
“Н”: А теперь можно переходить к ЦОУ?
“С”: Вот теперь-то и можно, и нужно!
“А”: Но было бы неосмотрительно не коснуться еще одного очень серьезного вопроса Попрошу внимания... Итак, допустим, что у нас есть ГПД, который должен перестраиваться в определенном диапазоне частот (ранее мы точно определили, в каком именно). Причем эти частоты, как в процессе настройки и отладки приемника, так и в процессе эксплуатации, мы должны четко определять! С большой точностью!... Затем у нас есть кварцованный генератор. Частоту которого желательно проконтролировать в процессе отладки.
“Н”: А это зачем!? Ведь там же есть кварц, который все сделает за нас!
“С”: А затем, что бывают случаи, когда неправильно отрегулированный кварцевый генератор возбуждается... на ГАРМОНИКЕ кварца! В этом случае его частота может в НЕСКОЛЬКО РАЗ отличаться от требуемой! Так что Аматор здесь абсолютно прав!
“Н”: Но ведь, помимо того, у нас имеются еще и два УПЧ, частоту настройки которых тоже не мешало бы знать...
“С”: Тогда подытожим... Я понял из ваших слов, что вопрос контроля и измерения частоты вызывает у вас опасения?
“А”: Скорее некоторое недоумение. Как, в самом деле, мы сможем контролировать этот процесс? Ведь в нашем распоряжении НЕТ мощной электронной лаборатории с десятком сложных приборов! Ну один-два раза с вашей, уважаемый Спец, помощью, мы сможем посмотреть на осциллографах формы сигналов гетеродинов...
“С”: Естественно, я помогу вам! Осциллограф, особенно высокочастотный, это сложный прибор. Его в домашних условиях не изготовить! Но ... дело представляется тебе, дружище Аматор, чуть-чуть более трудным, чем оно является в действительности!
“А”: Как понимать эти слова?
“С”: Давайте спокойно обдумаем ситуацию... Форму сигнала гетеродинов мы, в случае необходимости, можем проконтролировать у меня на работе. Я сказал — в случае необходимости. Потому что хорошо спроектированный гетеродин, в подавляющем большинстве случаев, сразу обеспечивает отличную форму сигнала.


А вот контролировать ЧАСТОТУ приходится, практически, в течение ВСЕГО ПЕРИОДА настройки. Поэтому электронный частотомер — прибор просто необходимый!
“А”: Вот об этом и речь! Но купить готовый, заводской частотомер — это непростой вопрос! Требующий, к тому же, определенных финансовых резервов, которых в настоящий момент нет.
“С”: А между тем имеется БЛЕСТЯЩИЙ ВЫХОД из этой ситуации! Промышленные, профессиональные электронно-счетные частотомеры, имеющие точность до единиц герц, содержат от семи до восьми знакомест на индикаторе. Кроме этого, они могут определять ПЕРИОД колебаний, ДЛИТЕЛЬНОСТЬ, ОТНОШЕНИЕ двух частот и т.д. Масса возможностей...
Но нам все это великолепие ... НЕ НУЖНО! А вот что нам ДЕЙСТВИТЕЛЬНО НУЖНО? Вы думали над этим вопросом?
“А”: Фактически, нам необходимо контролировать частоту в диапазоне от 40 до 90 МГц с точностью до ОДНОГО килогерца!
“С”: Совершенно верно! В таком случае почему бы нам самим не сделать себе электронно-счетный частотомер, обладающий такими возможностями? Тем более, что от изготовления ЦОУ для приемника мы ведь все равно не откажемся?
“А”: А и правда, ведь такой частотомер, по своей функциональной схеме недалек от ЦОУ?
“С”: Более того, на основе такого частотомера, который, кстати, умещается ВЕСЬ на одной небольшой плате, мы и отработаем ЦОУ для нашего радиопремника!
“Н”: А может для начала просто сделать такой частотомер? А затем оставить его в домашней лаборатории в качестве измерительного прибора? Тогда, в дальнейшем, он может послужить нам еще не один раз!
“А”: Отличная идея! Мы так и поступим! В таком случае, отчего бы не начать обсуждение схемы частотомера, на основе которого, в дальнейшем, мы и отладим ЦОУ?
“С”: Вот это как раз то самое, что я называю КОНСТРУКТИВНЫМ ПОДХОДОМ! Итак, прежде всего, прошу ответить на такой простой вопрос: что значит ИЗМЕРИТЬ ЧАСТОТУ КОЛЕБАНИЙ?
“Н”: Это значит точно определить, сколько в течение одной секунды происходит полных колебаний маятника. Или периодов электромагнитных колебаний.


Или сколько за это же время проходит импульсов...
“А”: Верно! А зная число периодов за секунду ЛЮБОГО КОЛЕБАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА, мы знаем и ЧАСТОТУ!
“С”: А эту самую секунду вы собираетесь определять по своим ручным часам? Или как...
“А”: Нет, зачем же... Можно посредством специальных генераторов, которые выдают импульс длительностью ровно в ОДНУ СЕКУНДУ! Как это и происходит в электронных ручньЦ часах, например.
“С”: Короче говеря, мы прежде всего должны иметь ЭТАЛОННЫЙ ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ, период следования которых равен именно ОДНОЙ СЕКУНДЕ С ОЧЕНЬ ВЫСОКОЙ ТОЧНОСТЬЮ! Эта точность должна сохраняться ВО ВСЕМ РАБОЧЕМ ДИАПАЗОНЕ ТЕМПЕРАТУР прибора!
“Н”: А в процентах как это себе можно представить?
“С”: Кварцевый генератор импульсов считается весьма средним, если точность генерируемого секундного импульса поддерживается на уровне ОДНА ДЕСЯТИТЫСЯЧНАЯ ПРОЦЕНТА! Хорошие генераторы для промышленных приборов дают точность от ОДНОЙ СТОТЫСЯЧНОЙ ДО ОДНОЙ МИЛЛИОННОЙ ПРОЦЕНТА! Но есть, например, в США радиостанция, период колебаний которой стабилизирован с точностью до ОДНОЙ МИЛЛИАРДНОЙ ПРОЦЕНТА!!
“А”: Ну, это вообще...
“Н”: Это какие же точные кварцы нужны!
“С”: Само-собой... При этом применяется еще и МНОГОКРАТНОЕ ТЕРМОСТАТИРОВАНИЕ ОБЪЕМА! В котором работают кварцевые генераторы! Так что в особо ответственных случаях рабочая температура кварцевых генераторов поддерживается С ТОЧНОСТЬЮ ДО ТЫСЯЧНЫХ ДОЛЕЙ ОДНОГО ГРАДУСА!
“Н”: А мы будем применять термостатирование?
“С”: ПОКА подобная мера НЕ ПРЕДПОЛАГАЕТСЯ. Кстати говоря, вот схема генератора секундных импульсов (рис. 25.4)!

“А”: Это оригинальная схема, или она уже применялась?
“С”: Применялась и не раз различными авторами. И зарекомендовала себя очень хорошо.
“Н”: А на какую частоту использовать КВАРЦ?
“С”: Частота стандартная — 32768 Гц! Что составляет ДВА в ПЯТНАДЦАТОЙ СТЕПЕНИ! Дело в том, что микросхема содержит в себе не только собственно генератор, но и схему двоичного делителя на 32768! Поэтому с вывода 5 микросхемы идут ОПОРНЫЕ ИМПУЛЬСЫ с периодом ОДНА СЕКУНДА или ОДИН ГЕРЦ! Но тот же самый генератор, одновременно выдает еще несколько последовательностей импульсов.


С частотой ДВА герца и ШЕСТЬДЕСЯТ ЧЕТЫРЕ герца. Кроме того, с выводов 11 и 12 микросхемы, можно наблюдать КОНТРОЛЬНЫЕ ИМПУЛЬСЫ непосредственно генератора. Их частота — 32768 Гц.
“А”: И эти импульсы используются ТОЛЬКО для формирования счетного периода?
“С”: Нет, не только! Также и для формирования СЛУЖЕБНЫХ импульсов.
“Н”: А как проще всего представить себе, для чего нужны служебные импульсы?
“С”: Внемлите, римляне!... Именно умение правильно выработать служебные импульсы и ОПРЕДЕЛЯЕТ ПРОФЕССИОНАЛЬНОСТЬ уровня разработки! Я вспоминаю, хотя и очень претенциозный, но исключительно слабый и наивный фильм о разведчиках — “Щит и меч”! Но там есть великолепнейшая фраза! Ее произносит какой-то немецкий чин Абвера.
“А”: Я недавно видел этот фильм по телевизору. Полагаю, что вы имеете в виду следующий эпизод. Какой-то абверовский мэтр спросил абверовского майора Штейнглица, каковы, по его мнению, приметы осла? На что Штейнглиц поспешил ответить, что это не иначе, как уши! На что мэтр ехидно заметил, что это именно осел так рассуждает! Затем взял со стола отчет Штейнглица о проведенной операции и сказал, что вот они, ослиные приметы!
“С”: Великолепный комментарий, дорогой Аматор! Эту сцену я часто вспоминаю, когда смотрю на некоторые непрофессионально сработанные электронные цифровые устройства. И вам не мешает знать, что если показания на цифровом индикаторе мелькают (иногда радисты говорят — “булькают”) при каждой смене показаний; или если для получения определенного цифрового значения какой-либо величины приходится несколько раз наблюдать как, будто ступеньками, нарастает показание — то это ТОТ САМЫЙ ПРИЗНАК!
“А”: Я видел подобное не раз! Но в отличие от осла, человек учится, так сказать, растет!...
“С”: Вот именно! Поэтому в нашей схеме никаких “бульканий” или там мерцаний не будет! Показания, как и должно, будут сменяться плавно. И в этом вопросе роль служебных импульсов просто НЕВОЗМОЖНО ПЕРЕОЦЕНИТЬ !
“А”: Так давайте распишем принципиальную схему!
“С”: Это первое, с чего начнется наша следующая встреча!


>

Цифровые схемы в радиоприемнике

“Незнайкин”: Добрый день, уважаемый Спец!

“Спец”: Приветствую, дружище! А почему я замечаю признаки печали на твоем челе? Что произошло?

“Н”: Просто я морально готовлюсь к тому моменту, который скоро наступит. Я имею в виду переход от изображения микросхем в виде треугольников и прямоугольников к их реальным принципиальным схемам... Но вот переживу ли я это?

“Аматор”: Вопрос, поистине, гамлетовский, Незнайкин! Но ты совершенно напрасно переживаешь! Вне всяких сомнений, любая микросхема имеет свою внутреннюю структуру. Которую можно представить в виде принципиальной электрической схемы. Но не только тебе, а и значительно более опытным радиолюбителям, знание микросхем на таком уровне совершенно излишне!

“С”: Нет предела повышению уровня инженера — электронщика! Есть великолепные монографии и пособия, где приведены “принципиалки” и объяснены особенности многих микросхем. Как линейных, так и цифровых. Но даже инженеру-разработчику это нужно далеко не всегда!.. С другой стороны, будем помнить, что интегральные микросхемы условно подразделяются на несколько категорий...

“Н”: Ну, если так, то может вы расскажете, что вообще понимается под термином “интегральная микросхема”?

“А”: А действительно, раньше как-то больше употреблялся термин “интегральная схема” и даже “твердая схема”. Это что, все какие-то разновидности?

“С”: Дело в том, мои юные друзья, что вообще термины “интегральная схема”, “твердая схема” или просто “схема” являются не совсем удачными. И следует, по возможности, избегать их использования. Ведь, как известно, схема —это чертеж! Твердыми, насколько мне известно, являются ВСЕ электронные изделия. Так что в настоящее время общепринято, что наиболее грамотным термином является именно “микросхема”. Применительно к изделию.

“Н”: А когда вообще была изготовлена первая микросхема?

“С”: Прежде всего, определимся в понятиях. Итак... ИНТЕГРАЛЬНОЙ МИКРОСХЕМОЙ называют микроэлектронное изделие, выполняющее определенную функцию преобразования и обработки сигналов.
И имеющее высокую плотность упаковки электрически соединенных элементов (или элементов и компонентов) и кристаллов. Которые с точки зрения требований к испытаниям, приемке и эксплуатации рассматриваются как единое целое. Плотность упаковки элементов в микросхеме может достигать ОЧЕНЬ БОЛЬШОГО числа элементов в одном кристалле.
“Н”: А какого именно числа?...
“А”: Терпение, Незнайкин...
“С”: Итак, немного истории... Первая интегральная микросхема была создана в 1958 году в лаборатории американской фирмы TEXAS INSTRUMENTS. Ее авторы Джек Килби и Роберт Нойс. Однако, справедливости ради, следует заметить, что идея интегральной схемы была предложена еще в 1952 году англичанином Арнольдом Даммером. Он тогда сказал следующее: “... можно себе представить электронное оборудование в виде твердого блока, не содержащего соединительных проводов. Блок может состоять из слоев изолирующих, проводящих, выпрямляющих и усиливающих материалов, в которых определенные участки вырезаны таким образом, чтобы они могли выполнять электрические функции”.
“А”: А Килби и Нойс знали Даммера?
“С”: Исследователи полагают, что нет... Кстати, Килби изготовил первую интегральную микросхему на кусочке монолитного германия. Это был ТРИГГЕР. Любопытно, что первая микросхема была встречена специалистами весьма критически... Но, к сожалению, прервем наш экскурс в историю микросхем. Нас ждут текущие вопросы!
“Н”: А жаль...
“С”: “Открылась бездна, звезд полна...” Так вот, интегральная микросхема содержит элементы. ЭЛЕМЕНТОМ интегральной микросхемы называется некая часть этой И МС, реализующая функцию, скажем, транзистора, диода или резистора и т.д. Элемент неразделим с кристаллом, не может быть отделен от микросхемы. Он НЕ ЯВЛЯЕТСЯ самостоятельным изделием. 
“А”: Но элементы ИМС очень миниатюрны?
“С”: Конечно! Об этом говорит и такой параметр микросхемы, как СТЕПЕНЬ ИНТЕГРАЦИИ. Это есть характеристика сложности ИМС, которую определяет ЧИСЛО содержащихся в ней элементов. Различают несколько уровней интеграции.


Еще недавно говорили, что ИМС малого уровня интеграции содержат до 10 элементов на одном кристалле. СРЕДНЯЯ ИНТЕГРАЦИЯ характеризуется количеством до 100 элементов. Если число элементов порядка 1000 — это БОЛЬШАЯ степень интеграции, или БИС. До 10000 — это сверхбольшая степень или СБИС. Ну и так далее.
“А”: А насколько далее?...
“С”: Намного! Я, например, просто ума не приложу, где это сейчас можно встретить ИМС, содержащую всего десяток элементов?! Микросборки не в счет! Да об этом уже забыли давным-давно! Современные ОУ — это не менее сотни элементов! Цифровые ИМС серии 176 (561) — превышают сотню. Но их БИСами никто не величает! Или вот недавно в Киеве проводилась интересная выставка' “Enter/X-97”. Так вот там были представлены данные по новейшему сверхскоростному микропроцессору всемирно известной американской фирмы INTEL-PENTIUM PRO. Его кристалл содержит, ни много, ни мало — 5,5 МИЛЛИОНА транзисторов!
“Н”: Миллионов?!...
“С”: Да! Этот микропроцессор выпускается серийно уже больше года! Рабочая частота - 200 МГц! Мало? А вот вам еще! TEXAS INSTRUMENTS недавно заявила о создании новой технологии, позволяющей реализовать компьютерные чипы (микросхемы) с размером элементов НЕ БОЛЕЕ ОДНОЙ ШЕСТИСОТОЙ диаметра ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ВОЛОСА! Это позволит разработчикам “втиснуть” на один чип ... БОЛЕЕ СТА МИЛЛИОНОВ транзисторов!...
“А”: Я даже не могу сообразить, какие возможности это открывает для электроники!?
“С”: Ты в этом деле не одинок... САМИ СОЗДАТЕЛИ этой НОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ ТОЖЕ не могут этого себе представить! И НЕ БОЯТСЯ признаться в этом!
“Н”: А как же назвать такие миниатюрные СВЕРХГИГАНТЫ ?
“С”: А вот это уже не наша головная боль!... Кстати, Незнайкин, ты бы потребовал и в этом случае прилагать к техническому описанию ИМС ее подробную принципиальную схему!?
“Н”: Пусть меня лучше застрелят!...
“С”: Просто и убедительно... Итак, мы выяснили очень важный вопрос! Что микросхемы даже ТАКОГО УРОВНЯ, с которым нам предстоит практическая встреча, будут нами ИЗУЧАТЬСЯ ФУНКЦИОНАЛЬНО, а не СХЕМНО! Вопросы есть?


“А”: Как говорил “товарищ Сухов” — вопросов нет!
“С”- Ну тогда есть вопрос у меня. Что мы оставили себе в наследство от первобытного человека, как знак уважения?
“А”: Ну ... сидеть у костра с друзьями .. Да! Считать до десяти!
“С”: Молодцом! А пересчитывать импульсы путем загибания пальцев мы ведь не собираемся? Нет? Вот поэтому хочу предложить вашему высокому вниманию великолепную (в своем роде) ИМС все той же серии К176. В ней, правда, не сотни тысяч элементов, а всего только сотни, но свою роль эта микросхема выполняет нормально!
“Н”: А какова ее роль?
“С”: Ее основная роль и задача — это быть СЧЕТЧИКОМ. Считать импульсы. От одного до десяти. Да вот она, перед вами! Прошу взглянуть на рисунок. К176ИЕ2 — двоично-десятичный счетчик. Прошу любить и жаловать (рис. 26.1)!

“А”: ДВОИЧНО-ДЕСЯТИЧНЫЙ следует понимать так, что он может работать и в режиме многократного деления длительности входных импульсов НА ДВА, и в режиме ПЕРЕСЧЕТА количества входных импульсов с коэффициентом ДЕСЯТЬ?
“С”: При этом в первом случае 176ИЕ2 действительно делит число входных импульсов на 2; 4; 8 и 16. Без изменения их скважности! А во втором случае, на своем 11 выводе микросхема формирует ОДИН импульс ПОСЛЕ того, как на ее СЧЕТНЫЙ ВХОД “СР” поступает ДЕСЯТЫЙ счетный импульс!
“Н”: То есть на вход “СР” идут непрерывной чередой импульсы, число которых делится ТОЧНО на ДЕСЯТЬ на выходе 8 (вывод ИМС 11)?
“С”: Ты все очень правильно себе представляешь!
“А”: А что означают обозначения SI; S2; S4 и S8?
“С”: Это, так называемые, ВХОДЫ ПРЕДУСТАНОВКИ. Они нам, возможно, понадобятся позднее. Пока же мы их объединим и соединим с “землей”. И еще одно. ИМС 176ИЕ2 делит на 10 в ПАРАЛЛЕЛЬНОМ КОДЕ, что очень удобно!
“Н”: А что такое параллельный код?
“А”: Это разложение ЛЮБОГО десятичного числа по степеням двойки посредством электрических импульсов.
“Н”: Нуты и сказал!...
“А”: Ну ты и спросил!...
“С”: Друзья мои, все о'кей! Но недоумение Незнайкина, очевидно требует, чтобы вышесказанное было отображено в более наглядном графическом виде (рис. 26.2).



“Н”: Это было бы именно то, что нужно!
“С”: В таком случае — смотрите! Здесь изображены, синхронизированные во времени, реальные эпюры, которые присутствуют на соответствующих выходах ИМС К176ИЕ2. Этот код так и называется: 1—2—4—8.
“А”: Ну, наконец-то я его вижу!
“С”: Ты можешь наблюдать его и на осциллографе.
“Н”: А зачем нужен вывод “CN”?
“С”: Достаточно знать, что этот вывод должен (через резистор 3 кОм) быть подключен к плюсу питания микросхемы. Кстати, учтите, что вывод, обозначенный, как “R” — служит для ОБНУЛЕНИЯ счетчика. Счет разрешен, когда на выводе “R” присутствует уровень логического “О”. Но если на этом выводе имеется потенциал, соответствующий логической “1” — тогда счетчик сбрасывается в НУЛЬ!
“А”: Ну, а как понимать назначение вывода “А” ?
“С”: Вывод “1”, обозначенный, как “А”; — следует в нашей схеме просто соединит! с “землей”. Ну, а выводы 10 и 15 — не используются.
“Н”: Теперь счетчик готов к работе?
“С”: Вполне! Ведь ради этого он и создан! Но обратите внимание! Вот счетчик начал считать импульсы. А как без осциллографа, наглядно, в любой момент, можно видеть, каковы его успехи в счете?
“А”: Нужно его выходы соединить с цифровым индикатором. Но, цифровые индикаторы десятичных цифр имеют СЕМЬ СЕГМЕНТОВ ! Так их от К176 И Е2 — не задействовать!
“С”: Разумеется! Для подобной операции предназначена другая ИМС, которая изготовляется именно для РАБОТЫ В ПАРЕ с К176ИЕ2. Эта ИМС именуется К176ИД2. Она представляет из себя универсальный ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОДОВ (рис. 26.3).

“Н”: Какого кода в какой?
“С”: Двоично-десятичного 1—2—4—8 в СЕМИСЕГМЕНТНЫЙ ПОЗИЦИОННЫЙ. А универсальным этот преобразователь считается из-за того, что имеет в своем составе как ПАМЯТЬ, так и СЕРВИС !
“Н”: Как сказал, по другому правда поводу, Максим Перепелица — в каком смысле?
“С”: Да в самом прямом! Входы “S” и “К” дают возможность осуществлять гашение подключенных к микросхеме индикаторов, а также ИНВЕРТИРОВАТЬ полярность выходных сигналов. А это имеет решающее значение, если индикаторы попались не с той буквой!


“А”: Это как в “Белом солнце пустыни”, когда гранаты были “не той системы”? И потом я хотел спросить, а куда подключается вывод, обозначенный, как “С”?
“С”: Только не к земле! Этот вывод управляет памятью К176ИД2. Когда на входе “С” — уровень “1”, ИМС сбрасывается в “О”.
“Н”: Я вижу также СЕМЬ выводов, обозначенных как: а; Ь; с; d; e; f; q. Мы их не перепутаем, подсоединяя к индикаторам?
“А”: Не боись, не перепутаем. Меня, кстати, больше занимает вопрос разумного выбора самого индикатора.
“С”: Да, это вопрос достаточно тонкий. Поскольку скорость и точность ОПОЗНАНИЯ цифр зависит от ряда факторов. От формы цифр, их размеров, яркости свечения индикатора, его расстояния до наблюдателя, внешней освещенности. Не последнее место имеет ЦВЕТ свечения и эстетика. Все эти факторы для пользователя далеко не безразличны! Выбирается их оптимальное сочетание. Ошибка на этом этапе в дальнейшем может обернуться ошибками при считывании показаний, повышенной утомляемостью, чувством дискомфорта. Так что, друзья мои, объявляю заседание дискуссионного клуба по этой теме — открытым!
“А”: А может все-таки решим вопрос в пользу ЖКИ?
“С”: Да всем они хороши, особенно учитывая их ничтожное энергопотребление. В переносных и карманных приборах им РАВНЫХ НЕТ! Вот только в помещении, где и будет, в основном, происходить эксплуатация приемника, их применение НЕ ЕСТЬ НАИЛУЧШЕЕ РЕШЕНИЕ! Поскольку они требуют довольно яркого внешнего освещения. А в этом случае происходит переотражение света от стеклянного корпуса ЖКИ. Оператор-слушатель быстро устает. Зрение чрезмерно напрягается. А экономия энергии на малом потреблении ЖКИ с лихвой перекрывается расходом энергии на его внешнее освещение!
“А”: Ну, а ВЛИ?
“С”: Иначе, вакуумно-люминесцентный индикатор? Хорошая вещь. Но требует использования принципа, так называемой ДИНАМИЧЕСКОЙ ИНДИКАЦИИ. Что усложняет процесс настройки частотомера в целом! Кроме того, для ВЛИ нужны напряжения, которых у нас НЕТ. Нестабилизированное 30 вольт и ПЕРЕМЕННОЕ порядка 3—4 вольта.


“А”: То есть остаются ИНДИКАТОРЫ НА СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИХ ДИОДАХ ?
“С”: Да, их профессионалы любят больше всего. Они (я имею в виду светодиоды) полностью стыкуются с К176ИД2 ! Очень надежны, не требуют каких-то дополнительных источников напряжения. Вот только какой размер выберем?
“Н”: А разве они такие большие?
“С”: Всякие есть! Большие, средние, маленькие... Есть и совсем крохотные. Красные, желтые, зеленые...
“А”: Я знаю, например, АЛС321; АЛС324; АЛС338. У них высота цифр — 7,5 мм.
“С”: И они очень популярны в цифровых промышленных приборах! Но вот для шкалы приемника — великоваты! Хотелось бы размер цифр иметь немного поменьше.. Вот, например АЛС320. У этого СЕМИ-СЕГМЕНТНОГО ЦИФРОВОГО ИНДИКАТОРА высота знака - 5 мм. Или вот, АЛ304. Великолепный во всех отношениях семисегментный индикатор. Высота знака — 3 мм.
“А”: Не погубят ли нас, подобно Бармалею, слишком широкие возможности?
“С”: Чтобы этого не произошло, хочу предложить следующее решение. В частотомере применить индикаторы АЛС320. А в приемнике применить АЛ 304. Для ЦОУ А вот индикацию диапазона выполнить на АЛС320.
“Н”: А как быть с цветом?
“С” Красный цвет свечения более заметен и наряден. А зеленый — меньше утомляет! Но и менее заметен. Так что, в конечном счете, утомляет пользователя еще больше! Поэтому поступайте так, как найдете нужным! А также исходя из того, какие индикаторы раньше удастся раздобыть. Лично я взял бы АЛ304 красного цвета излучения!
“А”: Что мы и сделаем!
“С”: Но помните, что цифровые одноразрядные арсенид-фосфид-галлиевые индикаторы АЛ304 (красного свечения) имеют ТРИ разновидности: АЛ304А; АЛ304Б и АЛ304Г. Первые два — С ОБЩИМ КАТОДОМ. Что же касается АЛ304Г, то он выполнен с общим анодом.
“Н”: Нам-то какая разница? Светят ведь они одинаково?
“С”: Одинаково, да не совсем! А разница важна не столько для нас, сколько для К176 ИД2! В зависимости от разновидности примененного индикатора, меняется кое-что и в схемотехнике! И потом, для удобства, на принципиальных схемах вычерчивают вот такой значек-памятку (рис. 26.4).



“Н”: А бывают индикаторы, не содержащие сегмент “Н” ?
“С”: Да, например, упоминаемый уже АЛС320. Поскольку обычно этот сегмент засвечивается вовсе не от счетчика или дешифратора, то для него не предусматривается соответствующий вывод. Учтем также, что номинальный рабочий ток через сегмент, при котором индикаторы работают ДЕСЯТКИ ТЫСЯЧ ЧАСОВ — 4 миллиампера.
“А”:АдляАЛС320?
“С”: Немногим больше. Номинальный ток равен 6—7 миллиампер. Что оптимально для К176ИД2. Корпус микросхемы при работе — ХОЛОДНЫЙ.
“А”: А как эту микросхему приспособить для работы с различными литерами индикатора?
“С”: Если используются индикаторы с общим катодом, то мы уже говорили об этом. А для того, чтобы применить АЛ 304Г, следует вывод
“S” микросхемы К176ИД2 соединить с источником питания, +7,5 В.
“Н”: Действительно, универсальная микросхема!
“С”: А ты, дружище, полагал, что я выбрал ее просто так?
“Н”: Так что никак нет!
“А”: Молодца, братец!...
“С”: Ну, я полагаю, мы продвинулись в этом вопросе настолько, что можно, наконец, приступить к начертанию ее благородия принципиальной электрической схемы ЭЛЕКТРОННО-СЧЕТНОГО ЧАСТОТОМЕРА!
“А”: Но еще не ЦОУ?
“С”: Поживем — увидим!
>

Универсальная цифровая шкала

“Спец”: Ну,... “я буду начинать, прошу теперь мне не мешать”!

“Аматор”: Схема частотомера мне нравится. Но боюсь, без “прогулки по схеме” нам не обойтись (рис. 27.1)!

“Спец”: А кто возражает?

Ну, а поскольку начинать следует всегда с самого начала, то начнем мы нашу “прогулку” по схеме с самого входного разъема. Мы знаем, что на этот разъем, посредством соответствующего по длине и красоте кабеля, подается сигнал от ГПД, например. Это будет просто необходимо сделать, поскольку знать частотные характеристики гетеродина крайне важно.

“Незнайкин”: Итак, сигнал поступает на вход широкополосного УВЧ, собранного по рассмотренной ранее схеме. Затем усиленный сигнал подается на вход микросхемы D7...

“А”: Я только никак не возьму в толк... Ведь К193ИЕЗ — цифровая схема! А сигнал на нее поступает синусоидальный! Значит ей предварительный формирователь импульсов не требуется?

“С”: А я ведь не зря говорил, что это совершенно особая микросхема! Как раз она превосходно работает при подаче на ее вход СИНУСОИДАЛЬНОГО сигнала! Да и входной ее импеданс таков, что она отлично согласуется с вышеуказанным усилителем.

“А”: А как с согласованием напряжения питания?

“С”: Это напряжение для К193ИЕЗ равно +5,2 вольта. Так что совместимость с сериями: 133; 533; 555; 1533 — полная. Таким образом, даже при частоте входного сигнала 85,5 МГц (а это для нашего случая максимальная частота), выходной сигнал микросхемы равен 8,5 МГц. Так что по входной частоте имеется ТРЕХКРАТНЫЙ резерв!

“А”: Забавно, что такой же частотный резерв, относительно максимальной входной частоты 8,55 МГц, имеет второй счетчик К133ИЕ2!

“Н”: На выходе которого максимальная частота равна 855 кГц. Ну, а какой запас по частоте будет у третьего счетчика на К176ИЕ2?

“С”: А вот для этой схемы запас по частоте порядка ДВУХ!

“А”: Это все хорошо и даже отлично, но ... серию К176 придется запитывать отдельно, поскольку ее напряжение питания несколько ОТЛИЧАЕТСЯ по величине!

“С”: Безусловно, но разве ты не помнишь слова пилота Дэвида Боумена, которые он передал на Землю с борта “Дискавери”, когда подлетал к Сатурну?

“Н”: Я помню! Боумен сказал: “ Я преодолел уже более МИЛЛИАРДА километров, а потому последние СТО — меня не остановят!...”
“С”: Браво, Незнайкин! Роман “Космическая Одиссея 2001 года” ты знаешь отлично! И хотя мы создаем не “ЭАЛ - 9000”, а просто высококачественный радиоприемник, небольшое усложнение схемы ни в коем случае не должно приводить нас в состояние шока!
“А”: Тем более, когда это действительно оправдано и ЛЕГКО реализуемо. Да, в этом случае разумно будет запитать микросхемы D1 и D2 от такого вот узелка, как показано на рис. 27.2.

“Н”: Всего-навсего четыре компонента?
“С”: Я искренно рад, что вы преодолели барьер количественной боязни! Это немаловажный фактор. Поскольку от значительного количества компонентов в современной электронике даже с переходом на БИС и СБИС уйти все равно не удалось! Но вы не задаете вопрос о том, как поведет себя микросхема К176ИЕ2, если на ее счетный вход будут поступать “чужие” логические уровни!?
“А”: И то правда... А как же быть?
“С”: Во-первых, лучше всего применить согласователь уровней. Дело в том, что уровни ТТЛ и ТТЛШ такие: логическая “1” — не менее 2,4 вольта, а логический “О” — не выше +0,8 вольта. Это при стандартном напряжении питания +5 вольт!
“А”: То ли дело КМОП! Там все проще гораздо: логическая “1” равна напряжению питания, а логический “О” соответствует потенциалу “земли”! А мы встретились с необходимостью обеспечить НОРМАЛЬНУЮ работу К176ИЕ2 на достаточно высокой для него частоте — 855 кГц в ТЯЖЕЛЕЙШЕМ из режимов — при несогласованных логических уровнях! А если счетчик станет сбоить?
“С”: Почему “если”? Наверняка именно так и произойдет! Поэтому предлагаю поступить следующим образом — ставим логический преобразователь! Вот его схема (рис. 27.3). Один из вариантов, вернее сказать.

Но у нас вопрос решен еще проще. Со-гласователь уровней выполнен на транзисторе VT2. С его коллектора сигнал подается на инвертор, в качестве которого используется часть микросхемы D5. С ее выхода импульсы подаюдся на D9. А вот далее счетные импульсы поступают на вход ПЯТИРАЗРЯДНОГО счетчика, собранного на микросхемах DIG—D14.


В то же время, системный генератор, собранный на микросхеме D2 — вырабатывает секундные импульсы, поступающие на вход D-триггера, выполненного на D3 (К561ТМ2).
“Н”: А что такое D-триггер?
“С”: Вообще триггер — это логическое устройство, способное хранить ОДИН БИТ данных! Наименование этой единицы информации (один бит), происходит от слов “binary digit” — ДВОИЧНЫЙ РАЗРЯД. К триггерам принято относить ВСЕ устройства, которые имеют ДВА устойчивых состояния. Различают RS-триггеры, названные так по названию их входов управления: R (reset-сброс) и S (set-установка). А также Т-триггеры (toggle — переключатель), выполняющие только одну функцию — деление частоты некоторой тактовой последовательности, подаваемой на вход “С” в ДВА РАЗА!
“А”: Я читал, что в природе есть еще J-K-триггеры. У них нет неопределенности в таблице состояний, когда, зная, каковы входные сигналы, НЕВОЗМОЖНО ОДНОЗНАЧНО определить выходные.
“С”: Верно! Но наиболее часто (вот как в нашем случае), применяются триггеры с ЕДИНСТВЕННЫМ входом данных D (data). Так называемые D-триггеры. Для такого триггера требуется ВСЕГО четыре внешних вывода: вход D, тактовый вход С и два выхода: Q и HE-Q. Сигналы на этих выходах ВСЕГДА в противофазе относительно друг-друга. Так вот, микросхема К176ТМ2 (К561ТМ2) содержит ДВА РАЗДЕЛЬНЫХ D-триггера!
“Н”: А что ИМС К561ТМ2 делает в нашем частотомере?
“С”: Работать тебе, Незнайкин, в будущем, не иначе, как в контрразведке! Больно профессиональные вопросы задаешь! Она, видишь ли, участвует в реализации очень важной технической задачи — один из ее D-триггеров (с помощью еще трех микросхем) формирует последовательность синхронизированных служебных импульсов. Которые в нужные моменты в течение КАЖДОГО счетного интервала подаются на входы “HE-R” пятиразрядного счетчика, а также на входы “С” пятиразрядного преобразователя кодов, собранного на микросхемах D15—D19.
“Н”: А что означает понятие СЧЕТНЫЙ ИНТЕРВАЛ?
“А”: Великий комбинатор говорил, помнится, что тех, кто не читает газет, нужно морально убивать на месте! Так что, Незнайкин, запомни следующее.


СЧЕТНЫЙ ИНТЕРВАЛ — это период времени, за который происходит подсчет числа поступающих импульсов, с их запоминанием и выдачей окончательного числа подсчитанных импульсов на соответствующие разряды цифрового индикатора.
“С”: Все так, только я еще бы упомянул о том, что в нашем частотомере, а равно и в будущей схеме ЦОУ, счетный интервал равен в точности ОДНОЙ секунде!
“А”: Ну, а если взять более длительный счетный интервал, скажем, ДВЕ секунды, то при поиске станций, когда регулятор настройки находится в движении, это вызовет большое неудобство! И потом — ОДНА секунда — это как раз достаточное время, чтобы осознать, какая частота “идет” через тракты приемника!
“С”: Действительно, для большинства практических применений — это оптимум! Хотя в профессиональных, точных электронно-счетных частотомерах используют счетный интервал порядка ДЕСЯТИ секунд и более!
“А”: Если нужно индицировать частоту с точностью СЕМЬ-ВОСЕМЬ знакомест?
“С”: Именно так! Заметим, кстати, что пока идет подсчет количества импульсов в каждом ПОСЛЕДУЮЩЕМ счетном интервале, на цифровом индикаторе сохраняется результат ПРЕДЫДУЩЕГО ПОДСЧЕТА. Сам момент ОБНОВЛЕНИЯ показания на индикаторе продолжается НЕ БОЛЕЕ нескольких десятков микросекунд! И глаз оператора его не замечает. И если предыдущее и последующее показания РАВНЫ, а это характерно, например, при подсчете частоты кварцованных генераторов, то на индикаторе “застынут” одни и те же показания!
“А”: Но если мы имеем дело с ГПД, то даже не прикасаясь к рукоятке настройки, мы увидим “дрейф” последнего разряда. Никакого “бульканья” не будет, просто каждую секунду последняя цифра станет немного “гулять”. Туда-сюда, туда-сюда.
“Н”: Это как пелось в каком-то шлягере: “... а мне курортников возить, по морю Черному ходить: туда-сюда, туда-сюда, туда-сюда...”?
“А”: Потом расслабишься, Незнайкин! Еще рановато... Итак, подсчитанные за один счетный интервал импульсы, в коде 1—2—4—8 поступают на соответствующие входы ИМС К176ИД2...
“С”: А далее, преобразованные в семисегментный позиционный код, подаются на СЕМИСЕГМБИТНЫЕ же цифровые индикаторы АЛ304Г.


“А”: Или подобные?
“С”: Или подобные!... Но я полагаю, что вы с Незнайкином уже достаточно подготовлены для того, чтобы приступить к практическому изготовлению частотомера. А потому — желаю успеха в этом деле!
“А”: Спасибо за пожелание... И все же на душе осталось легкое облачко...
“С”: “Я тучи разгоню руками”! Не является ли причиной этого тот бесспорный факт, что частотомер — это еще не ЦОУ?
“А”: Вы правы, маэстро! Я подумал и о том, не применить ли нам в будущем ЦОУ, для общего уменьшения количества корпусов, микросхемы более высокого уровня' интеграции?
“С”: Которые взяли бы на себя функцию вычитания в каждом счетном интервале из общего количества поступающих импульсов именно того их числа, которое соответствует промежуточной частоте?
“А”: А что, разве подобные схемы не выпускаются?
“С”: Перед тем, как дать вам принципиальную электрическую схему частотомера, я специально обращался в отделы маркетингов нескольких электронных предприятий. Но даже “кузница микросхем” — объединение “Квазар” — ничем не смогло мне помочь!
“Н”: А заграница?...
“А”: Во время ближайшего ланча с президентом американской или японской полупроводниковой фирмы, дорогой Незнайкин, будь добр, не забудь спросить о том, не могут ли они оказать нам соответствующую помощь в части комплектации...
“Н”: Можешь быть спокоен!...
“С”: Как говорил Козьма Прутков-инженер: “Если хочешь ехать в такси, а судьба предлагает автобус, то выбирай автобус, ибо он следует по расписанию”. Поэтому дружненько взбодрились, собрались с духом и подумали о том, что же конкретно нам нужно сделать, чтобы можно было трансформировать частотомер в ЦОУ!
“А”: Прежде всего, в каждом счетном интервале вычитать значение промежуточной частоты.
“С”: А какие для этого существуют пути?
“А”: После того, как вы, Спец, расскажете об этом, мы тоже сможем принять участие в дискуссии по данному вопросу!...
“С”: В таком случае, я приступаю. Мы знаем, что ЦОУ и только ЦОУ способны обеспечить высокую точность измерения частоты принимаемого сигнала, возможность бесшумной настройки на желаемую частоту даже в момент “молчания” нужной нам радиостанции.


Мы упоминали о том, что непосредственное измерение частоты принимаемого сигнала затруднено тем, что он может быть мал по уровню или вообще отсутствовать. Почему и прибегают к косвенным методам измерения, основанным на использовании частоты гетеродина — f .
“А”: Для чего при индицировании частоты сигнала f. и вводится поправка на промежуточную частоту fn.
“С”: А поскольку у нас частота гетеродина ВЫШЕ частоты принимаемого сигнала, то можем записать:
fС =f ГЕТ - f ПР
“Н”: Мы уже говорили об этом!
“С”: Но мы еще не говорили о способах введения поправки на f ПР ! А их, между прочим, есть несколько! Эти способы основаны на следующем:
а) применяются два счетчика частоты; б) применяется один счетчик частоты и дополнительный дешифратор на f ПР в) используется один реверсивный счетчик частоты; г) применяется счетчик частоты с предварительной установкой. Но и это не все! Применение СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО МИКРОПРОЦЕССОРА обеспечивающего не схемным, а программным путем выполнение ЛЮБОЙ из перечисленных операций плюс еще целый ряд возможностей! Вот, действительно, современный подход!
“А”: А мы будем заниматься микропроцессорами?
“С”: Ими занимаются во всем мире. Но применение микропроцессоров в радиотехнических разработках требует предварительного опыта применения ОБЫЧНОЙ цифровой техники. Запомните это и торопитесь медленно!
“Н”: Но выбор и так не маленький! Так на каком же из четырех способов мы остановимся?
“С”: На втором! ЦОУ с одним счетчиком частоты и дополнительным дешифратором на f обеспечивает выполнение нужной нам операции с МИНИМАЛЬНЫМ "ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ топологии схемы частотомера. Сущность метода, напомним, заключается в том, что за время измерения счетчик подсчитывает количество импульсов, начиная с нулевого состояния, до тех пор, пока не пройдет число импульсов, равное f ПР. Затем, счетчик сбрасывается в НУЛЬ, а подсчет продолжается. Вместо ДВУХ счетчиков здесь используется ТОЛЬКО ОДИН. Который за ПЕРИОД ОДНОГО счетного интервала ОБНУЛЯЕТСЯ ДВАЖДЫ! А теперь внимательно присмотритесь к схеме частотомера. .


В ней есть немало скрытых резервов!
“А”: Например, мы не использовали возможность предустановки ИМС К176ИЕ2 по входам S1-S4?
“С”: Да хотя бы! Но... можно решить задачу еще изящнее! Что мы сейчас и попробуем сделать! Возвратимся к рассмотрению нашего старого доброго счетчика К176ИЕ2. Так какой сигнал на входе “HE-R” нужен для обнуления счетчика, Незнайкин?
“Н”: На “HE-R” для этого нужно подать логическую “1”!
“С”: Отлично! А сейчас нам предстоит подумать о том, откуда взять нужный нам сигнал и КАК его подать на вход “HE-R”, чтобы за КАЖДЫЙ счетный интервал счетчик ОБНУЛЯЛСЯ бы ДВАЖДЫ!? Кроме того, наша первая промежуточная частота 55,5 МГц. Но ведь входную частоту ГПД мы УЖЕ ПОДЕЛИЛИ В 1000 раз!
“А”: Что и обеспечило нам возможность применения КМОП ИМС в основном счетчике! Но ... было бы несправедливым не разделить теперь на 1000 и значение промежуточной частоты!
“Н”: То есть поправка на промежуточную частоту берется уже не 55,5 МГц, а 55,5 кГц! Верно?
“С”: А то... Именно эти 55,5 кГц и должны вычитаться в КАЖДОМ счетном интервале! А теперь даю вам домашнее задание к нашей следующей встрече — зарисовать фрагмент нашего частотомера, а именно двоично-десятичный пятиразрядный счетчик с указанием того, какое логическое состояние БУДЕТ ИМЕТЬ МЕСТО на КАЖДОМ из его ДВАДЦАТИ ВЫХОДОВ, в момент поступления на счетный вход “СР” ИМС D10 СЧЕТНОГО ИМПУЛЬСА № 55500?!
>

Большой приемник”— окончательный вариант

“Аматор”: Дорогой Спец, вот, пожалуйста, полюбуйтесь на нашего Незнайкина!...

“Спец”: Да, я вижу, он полон смущения, и я даже сказал бы, какого-то непонятного раскаяния... Что с тобой, дорогой юный друг, уж не заболел ли ты?

“Незнайкин”: Все много хуже... Я провел бессонную ночь, с карандашом в руках ползая по схеме частотомера и... мне вдруг показалось, что я все позабыл. Это ужасно, но я хотел бы просить Вас, о высокочтимый и уважаемый Учитель, снова вернуться к теме частотомера, но уже более подробно.

“Спец”: Вот к чему приводит чрезмерное увеличение просмотром японских и китайских кинолент, особенно на средневековую тему! Но может у тебя есть еще просьбы? Говори уже все разом.

“А”: Действительно, семь бед — один ответ.

“Н”: Разве что еще одна. Я хотел бы привести в окончательный вид все принципиальные схемы нашего БОЛЬШОГО ПРИЕМНИКА. Ведь это лучше сделать сейчас, чем запутаться в них потом, на стадии “железа”.

“С”: Знаешь, Аматор, а ведь в просьбе Незнайкина есть рациональное зерно. И потом, мы ничего не говорили по поводу режимов, отладки, настройки... Так что давайте подводить БОЛ ЬШУЮ ЧЕРТУ. То есть придадим всему циклу наших бесед по постройке приемника, конкретно-законченный вид.

“Н”: Вот за это — огромное спасибо! И еще одно... Один мой приятель (я рассказал ему о том, что собираюсь строить “большой приемник”), который тоже испытывает желание, как он выразился, “склепать” что-нибудь эдакое, заспорил со мной, почему именно приемник, а не что-нибудь другое. Он никак не может выбрать, с чего начать...

“С”: Я тебя понял. По этому поводу могу заметить следующее. Лет 20—25 назад в моде был лозунг: “Электроника — это наше будущее!”. Шли годы, и то, что считалось технической мечтой, утопией, разбушевавшейся не в меру фантазией — все это действительно стало реальностью. Это и начиненные до предела самой совершенной электроникой межпланетные автоматические станции. И искусственные спутники Земли, через которые осуществляется ретрансляция телевизионных передач из любой страны мира.
Это замечательные персональные компьютеры, количество которых в мире на сегодняшний день исчисляется многими десятками миллионов. Стоит ли упоминать о новейших поколениях превосходных цветных телевизоров, которые уже сейчас сочетают в себе преимущества как собственно телевидения, так и компьютеров, объединяя воедино их, поистине, сказочные возможности. Видеомагнитофоны высочайшего класса, аудиотехника, музыкальные центры, сотовая связь, пейджеры, плейера .. Перечислять можно долго Но вот что парадоксально. Отношение у различных людей ко всей этой великолепной, самой разнообразной, изготовленной с учетом всех нюансов современнейшего дизайна технике — далеко неоднозначное. И дело совсем не в том, кому по душе, допустим, тот или иной вариант исполнения, те или иные потребительские достоинства всех этих электронных чудес.
Проблема, хотя ее осознают далеко не все, заключается в том, что существует достаточно многочисленная группа технически мыслящих, творческих людей, которые, полной мерой воздавая должное уважение тем, кто создал и создает сегодня все это великолепие, в то же время испытывают потребность ПОНЯТЬ, как функционирует то или иное изделие. Приобщиться не только к наружному оформлению и оптимальному использованию превосходного “забугорного” изделия, но и ВНИКНУТЬ в его внутреннюю суть.
Вот именно такие люди и являются тем резервом технической мысли, которая, по большому счету, и обеспечивает в значительной мере мировой прогресс в области электроники! Часть из них — это профессиональные разработчики в области электронной техники. Ученые и инженеры. Но существует также многочисленная армия энтузиастов, которым, по той или иной причине, не пришлось попасть в ряды разработчиков-профессионалов. Но технический потенциал таких людей достаточно высок. А что касается идей, то их, как говорится — не занимать!
Как быть им? И как быть тем представителям молодежи, у которых создание электронных изделий — любимое хобби? А ведь такие представители младшего поколения — это возможная будущая техническая элита СНГ.


Вот почему помочь таким людям получить практический опыт в области изготовления и разработки достаточно сложных и интересных электронных изделий, приобщить их к замечательному миру современных схемотехнических решений — это задача не только достойная, но и необходимая. Радиолюбитель-конструктор — вот на кого рассчитано нижеизложенное.
Но с чего начать будущему электронному инженеру? Какое направление выбрать? Может компьютеры? Будем откровенны, повторить в любительских условиях уровень компьютерной схемотехники (нет, не той, которая достигнута в этой области сегодня — это невозможно!) даже десятилетней давности— задача сомнительная. Правда, можно “лепить” достаточно современные системы из плат, сделанных на заводах Гонконга, Малайи: Европы... Но это оправдано тогда, когда подобным образом дополняется какое-то самостоятельное, оригинальное изделие. Но просто состыковывать между собой чьи-то стандартные платы — где же тут особое творчество?
Или взять, да и построить цветной телевизор, для начала? Но современный цветной телевизор — это далеко не то изделие, с которого стоит начинать — хлопотно это и очень дорого. Да и микросхемы большого уровня интеграции, поверьте, мало чем могут помочь для развития у радиолюбителя-конструктора важнейшего умения — “схватывать” и “прочитывать” схемы. Таким образом, выбор оптимального объекта приложения творческих сил в современном радиолюбительском конструировании — задача непростая. В данном случае лозунг “цель оправдывает средства” — не только справедлив, но и является определяющим. Так какая же область современной электроники является именно тем “золотым сечением”, которое гармонично сочетает в себе доступную для творческого осмысления схемотехнику и компонентную базу, приобретение которой не поставит конструктора на грань финансовой пропасти. Наконец, обеспечит радиолюбителю приобретение того бесценного опыта, который позволит в дальнейшем с уверенностью углубиться и в другие направления .электроники? Такая область имеется — это конструирование высокочувствительных, высокоизбирательных и помехоустойчивых коротковолновых и всеволновых радиоприемников, основанных на современной идеологии создания подобной аппаратуры.


Итак, цель поставлена — самостоятельно изготовить и отладить коротковолновый высококачественный радиоприемник, позволяющий вести уверенное прослушивание удаленных радиостанций в диапазоне частот от 5 до 30 мегагерц. При этом контроль частоты принимаемых станций производить по цифровой шкале.
“А”: Ну, Незнайкин, теперь ты обеспечен аргументацией для дискуссий со своим приятелем?
“Н”: Без сомнения!
“Спец”: Вот и прекрасно. А теперь я хочу предложить вам обоим, чтобы больше уже не возвращаться к этим, вопросам, следующий порядок “чистового” рассмотрения вопроса. По мере необходимости, мы будем детализировать и схемотехнические, и конструкционные, и общие моменты. Итак, прежде всего рассмотрим окончательную структурную схему.
Предлагаемый высокочувствительный, помехоустойчивый коротковолновый радиоприемник, представляет из себя СУПЕРГЕТЕРОДИН С ДВОЙНЫМ ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ ЧАСТОТЫ Причем первое преобразование осуществляется “вверх”, что дает возможность радикально решить вопрос о таком важнейшем параметре, как избирательность по “зеркальному” каналу В то время, как у обычных супергетеродинных приемников, выполненных по принципу однократного преобразования частоты “вниз” (ПЧ — 465 кГц), избирательность по “зеркальному” каналу в диапазоне KB не превышает 30 дБ, в приемниках с преобразованием “вверх” этот параметр составляет величину порядка 80 дБ и выше Кроме того, избирательность по “соседнему” каналу (т е. относительно станции, частота которой отличается на 10 кГц от той, прием которой осуществляется), которую в обычных супергетеродинных приемниках не удается сделать лучше 42 дБ, при использовании принципа преобразования “вверх”, легко достигает уровня 70 дБ и выше. Что соответствует величинам, характеризующих профессиональную аппаратуру, То же самое относится и к динамическому диапазону входных сигналов В приемниках с двойным преобразованием частоты (первое — “вверх”) применяется, как правило ДВУХПЕТЛЕВОЕ АРУ (автоматическая регулировка усиления), что обеспечивает несравненно более качественный прием в условиях сильного замирания сигнала при значительном уровне индустриальных помех.


Итак, на рис, 28.1. приведена структурная схема высококачественного радиоприемника с двойным преобразованием частоты. 

Первое преобразование осуществляется “вверх”. Это означает, что значение первой промежуточной частоты (ПЧ1) выбрано много выше, чем самое высокое значение частоты из спектра принимаемых приемником сигналов. В данном случае весь спектр принимаемых сигналов соответствует МЕЖДУНАРОДНОМУ диапазону коротких волн (KB) и составляет: минимальная частота приемника — 5 мегагерц, максимальная частота приемника — 30 мегагерц.
Этот интервал частот, в свою очередь, разбит на восемь растянутых поддиапазонов. Первая промежуточная частота (ПЧ1) выбрана стандартной и составляет величину - 55,5 МГц. Проанализируем, как осуществляется функционирование радиоприемника, выполненного на основании приведенной выше структурной схемы. Прошу, маэстро Аматор...
“А”: Сигнал частоты, на которой осуществляется прием и которая может быть любой в интервале от 5 до 30 МГц, от антенны А поступает на вход селектора каналов приема. Этот селектор каналов представляет собой систему из восьми не перестраиваемых полосовых фильтров, обеспечивающих определенные полосы пропускания, соответствующих приведенным выше поддиапазонам (рис. 28.2).

С выхода Б сигнал поступает на вход ВЧ-аттенюатора R, реализованного на р—i—n-диоде. Который, в том случае, если амплитудное значение высокочастотного сигнала невелико, находится в состоянии максимальной высокочастотной проводимости. Следовательно, проходящий через него высокочастотный сигнал, практически, не ослабевает. Далее, с выхода R сигнал подается на вход высоколинейного малошумящего широкополосного усилителя А1, нагрузкой которого является преобразователь частоты (смеситель) VI.
На второй вход преобразователя VI подается высокочастотный синусоидальный сигнал с выхода генератора плавного диапазона (ГПД) G1. Диапазоны перестройки ГПД находятся, что естественно, в следующей связи со спектром принимаемых радиоприемником частот. Тогда напомним еще раз частоты диапазонов (табл. 28.1).



Таким образом, на выходе VI образуется целый спектр различных частот, являющихся продуктом физического процесса частотного преобразования частоты сигнала и частоты гетеродина. Но только ОДНА из этого спектра, а именно, соответствующая ПЕРВОЙ промежуточной частоте fПР 1 соответствует полосе прозрачности высокоизбирательного кварцевого фильтра Z2. С выхода Z2, выделенная и отфильтрованная частота, равная первой промежуточной, т.е. 55,5 МГц, поступает на вход усилителя первой промежуточной частоты А2, нагрузкой которого является второй преобразователь частоты V2. Второй преобразователь частоты необходим для осуществления процесса переноса полезного сигнала с частоты 55,5 МГц на значительно более низкую вторую промежуточную частоту fПР2, на которой и будут осуществляться такие манипуляции с сигналом, как основное усиление его величины и детектирование.
В описываемом приемнике в качестве ПЧ2 (второй промежуточной частоты) выбрана частота, равная 1,455 МГц. Легко видеть, что в этом случае, второй гетеродин G2 НЕ ДОЛЖЕН быть перестраиваемым. Но вот требования к стабильности его частоты достаточно велики. Частота колебаний G2 выбрана равной 54,045 МГц. Поскольку это стандартизованная частота для современного ряда кварцевых резонаторов. Далее сигнал с частотой, равной второй промежуточной, т.е. 1,455 МГц подается на вход резонансного усилителя ПЧ2, обозначенного на структурной схеме — A3, перед которым находится селективный фильтр Z3. С выхода A3 сигнал поступает на вход детектора V3, осуществляющего выделение сигнала низкой (звуковой) частоты, поступающей затем на вход УНЧ (усилителя низкой частоты) или, как иногда принято его именовать — УМЗЧ (усилителя мощности звуковой частоты). Нагрузкой которого и является динамик BF.
Как и показано на структурной схеме (см. рис. 28.1.), радиоприемник снабжен ДВУХПЕТЛЕВОЙ системой АРУ — автоматической регулировки усиления. Поясним необходимость применения подобной системы. Начнем с цепи АРУ-2. Подобная цепь присутствует в любых супергетеродинных приемниках.


Даже тех, которые реализуют принцип ОДНОКРАТНОГО преобразования частоты. В том числе самых простых и дешевых. Задача такой АРУ — предотвращать перегрузку УНЧ, а, следовательно, искажение звукового сигнала, в случае резкого возрастания уровня сигнала ПЧ на выходе УПЧ приемника, что особенно характерно для KB диапазонов. Это явление, в свою очередь, связано с резким возрастанием амплитуды принимаемого сигнала в точке приема.
Так что само наличие петли АРУ-2 в предлагаемом для повторения приемнике не является чем-то особенным. Совсем другое дело — качественно- количественные характеристики и сам принцип, положенный в основу действия АРУ-2 в данном случае. Как будет показано ниже, качество АРУ-2, которое достигнуто оригинальным схемотехническим решением, значительно выше, чем можно добиться применением, ставших уже стандартными решений. Но, сохранение высокой линейности функционирования УПЧ2 в широком динамическом диапазоне поступающих на его вход сигналов от преобразователя частоты V2, к сожалению, не является окончательной гарантией высокого качества приема, поскольку велика вероятность того, что возможна ситуация, при которой НИКАКИЕ качественные характеристики петли АРУ-2 не спасут положения!

Это, например, может произойти в случае, если уровень сигнала на антенном входе начинает резко возрастать. Тогда, если не принимать соответствующих мер, на пределе своей линейности может оказаться даже усилитель ВЧ А1. Вот почему и потребовалось применение цепи АРУ-1. Именно цепь АРУ-1 является надежной защитой от разнообразных помех, которые возникают ЕЩЕ ДО первого преобразователя частоты в связи с тем, что любое проявление нелинейности усилителя А1 приводит к возникновению, так называемых, интермодуляционных искажений. Они проявляются на выходе приемника, когда на его вход воздействует одновременно два или более сигналов, частоты которых НЕ совпадают с частотами основного и побочного каналов радиоприема.
“Спец”: Замечательно, уважаемый Аматор. Добавлю только, что перегрузка входного УВЧ А1 опасна еще и тем, что может возникнуть эффект, так называемого, БЛОКИРОВАНИЯ.


Это означает изменение уровня сигнала или отношения сигнал/шум на входе приемника при воздействии радиопомехи, частота которой НЕ совпадает ни с одной частотой основных и побочных каналов приема.
“Н”: Час от часу не легче! А что же все наши резонансные цепи!? Сколько трудов и все напрасно?
“Спец”: Кто сказал — напрасно! Вот уж нет! Но ты не должен забывать, что любая реальная радиотехническая цепь, обладает определенной нелинейностью. И реальная радиотехника — это борьба за приближение к идеалу! Никаких интермодуляционных искажений при идеальной линейности, скажем, УВЧ — не было бы.
“А”: И весь вопрос в том, чтобы склонять в нашу пользу количественные показатели. Ведь согласись, есть большая разница, если те же интермодуляционные помехи уже накладываются на полезный сигнал при уровнях, например, 50 милливольт, что и случается в обычной схемотехнике, или при уровнях около 1 вольта, что характерно для лучших связных устройств!?
“Спец”: Мы не станем останавливаться сейчас на перечислении иных видов помех, бороться с которыми АРУ-2 не может в принципе. Так что применение аттенюатора R, являющегося, по сути дела, исполнительным устройством системы автоматического регулирования минимизации уровня перекрестных, интермодуляционных и прочих помех — необходимая мера при конструировании современных как профессиональных, так и любительских приемников. Вот после этого можем перейти к рассмотрению окончательного варианта принципиальной электрической схемы радиоприемника с преобразованием “вверх”.
Информация к размышлению
Современный высококачественный радиоприемник НЕ МОЖЕТ БЫТЬ собран на одной плате, если поставлена цель получить от него высокие характеристики! Поскольку взаимные связи высокочастотных цепей и помехи, возникающие уже по этой причине, при работе различных каскадов, будут принципиально снижать качество приемника. Поэтому в данной конструкции использован принцип построения отдельных функциональных узлов приемника в виде отдельных плат. С последующим их объединением в ОДНОЙ секционированной, изготовленной из листовой латуни экранированной конструкции — т.н.


ОБЕЧАЙКЕ. Чертеж которой будет приведен после описания принципиальной электрической схемы.
А. Селектор диапазонов
Принципиальная электрическая схема селектора диапазонов приведена на рис. 28.2. Заметим, что резистор, включенный параллельно антенному разъему, предотвращает накопление статического электрического заряда на гальванически изолированной от земли антенне. Тип резистора — С2-29В. Конденсатор СА обеспечивает защиту приемника при высокой статической ЭДС, в случае подключения к нему наружной антенны. В случае использования только собственной штыревой антенны, в качестве этого конденсатора желательно применить высококачественный конденсатор с малой утечкой типа К76-4-1 мкФ.
Б. Аттенюатор, широкополосный УВЧ и преобразователь первой промежуточной частоты
Принципиальная электрическая схема этого узла представлена на рис. 28.3.

Выделенный селектором диапазонов сигнал, вместе с большим количеством посторонних сигналов через конденсатор С1 поступает на вход регулируемого высокочастотного аттенюатора, в качестве которого используется р—i—n-диод типа КА509Б, с катода которого через С4 подается на вход фильтра, который “прозрачен” для любой из принимаемых частот, но вносит значительное затухание для любой помехи, частота которой равна значению ПЧ1, т.е. 55,5 МГц. Цепь R2, С11 служит для согласования импедансов (т.е. комплексных высокочастотных сопротивлений, учитывающих как активную, так и реактивную составляющую/ гщоводимости) фильтра-пробки и широкополосного УВЧ.
Полоса пропускания этого УВЧ линейна до частоты 35 МГц, после чего его АЧХ (амплитудно-частотная характеристика) имеет плавно спадающий характер. С выхода УВЧ сигнал подается на вход кольцевого балансного смесителя, собранного на диодах Шоттки. Это высоколинейный смеситель, помехоустойчивость которого значительно выше, чем у обычно применяемых в бытовой радиотехнике смесителей. Кроме того, он отличается малыми шумами преобразования. В составе этого смесителя имеются (на входе и выходе) два широкополосных трансформатора ВЧ, соответственно, Тр2 и ТрЗ, представляющие собой ШПТЛ — широкополосные трансформаторные, линии.


Как и ШПТЛ Tpl, они выполнены на ферритовых кольцах типа М.0.16 ВТ-8 (параметры колец: D = 10 мм, d = 6 мм, h = 2 мм). Могут быть также использованы кольца соответствующего типоразмера на основе материала 50 ВЧ2.
С выхода смесителя (на второй вход которого подается сигнал с выхода ГПД), полученный в результате преобразования частоты сигнал, через трансформатор Тр2 подается на вход ДИПЛЕКСОРА (т.е. специального высокочастотного фильтра), реализованного по Г-образной схеме. Его характеристика оптимизирована для частоты 55,5 МГц, которая единственная из всех иных поступающих на вход ДИПЛЕКСОРА частот, проходит его без затухания. Таким образом, на выходе конденсатора С20 присутствует, уже предварительно отфильтрованный, сигнал первой промежуточной частоты -55,5 МГц.
В. Узкополосный малошумящий УПЧ1 и преобразователь второй промежуточной частоты
Принципиальная электрическая схема УПЧ! приведена на рис. 28.4. 

Основой, можно сказать, “сердцем” этого УПЧ является высокоселективный, сложный кварцевый фильтр пассивного типа, имеющий заводское обозначение ФП2П-4-1-В, или подобный ему. Его паспортные характеристики приведены в табл. 28.3.

Сигнал ПЧ1 (см. рис. 28.4) поступает на вход согласующего усилителя, выполненного на транзисторе Т1, включенного по схеме с общим затвором.
Нагрузкой этого транзистора является узкополосный кварцевый фильтр, включенный так, как показано на принципиальной схеме. Выделенный этим фильтром сигнал первой промежуточной частоты, подается на затвор полевого транзистора VT3. Этот транзистор представляет собой высоколинейньщ прибор, оптимальный для высокоимпедансного резонансного усилителя. В цепи стока VT3 включен колебательный контур L3, С12, настроенный на частоту 55,5 МГц.
С его выхода, через конденсатор С15 сигнал поступает на вход второго смесителя-преобразователя, также выполненного по схеме кольцевого балансного смесителя на диодах Шоттки. На второй вход этого преобразователя частоты поступает высокочастотный сигнал с выхода кварцованного гетеродина, частота которого составляет 54,045 МГц.


Получаемая, в результате смешения, вторая промежуточная частота, равная 1,455 МГц, подается на вход ДИПЛЕКСОРА, параметры которого подобраны таким образом, что для приведенной выше частоты его затухание минимально. Транзистор Т2 является первым каскадом системы, вырабатывающей сигнал управления для АРУ-1. В качестве нагрузки в нем применен колебательный контур, настроенный на частоту 55,5 МГц.
Г. Генератор плавного диапазона (ГПД)
Принципиальная электрическая схема генератора плавного диапазона (ГПД) приведена на рис. 28.5. 

С целью получения как можно большей ЧИСТОТЫ спектра сигнала гетеродина, кроме того, высокой стабильности его частоты (или малой кратковременной нестабильности), и, наконец, отказавшись от использования в составе этого ГПД в качестве элемента настройки конденсатора переменной емкости, была принята как ранее указывалось следующая идеология его построения.
Прежде всего, гетеродин реализован на основе сложной, многокаскадной схемы. Собственно перестраиваемый по частоте задающий генератор собран на малошумящем СВЧ (сверхвысокочастотном) транзисторе типа КТ382А. Основная задача задающего генератора — обеспечить устойчивую генерацию высококачественного, спектрально чистого высокочастотного сигнала. Но для этого амплитуда сигнала на выходе собственно ЗГ (задающего генератора) должна быть МАЛОЙ. А режим работы транзистора должен быть выбран в наиболее линейной области его вольт-амперных характеристик.
Вот почему в схеме, представленной на рис. 28.5 амплитуда высокочастотного сигнала на коллекторе транзистора КТ382А не превышает 0,15—0,2 вольта! Поэтому необходимо наличие дополнительного широкополосного ВЧ усилителя, который, сохраняя высокую спектральную чистоту сигнала, увеличил бы его амплитуду до 1,8—2,5 вольт. Поскольку именно такой уровень высокочастотного напряжения требуется для оптимальной работы кольцевого балансного смесителя на диодах Шотгки.
Относительно выбора принципиальной электрической схемы оконечного усилителя для ГПД вопроса не возникает.


Поскольку все необходимые для этого параметры имеет (уже примененный нами ранее в качестве УВЧ) высоко линейный широкополосный усилитель на ШПТЛ. Он и реализован на транзисторе VT5. Однако, такой каскад имеет 50-омный вход, следовательно, подавать на него сигнал непосредственно с выхода ЗГ не представляется возможным. Необходима развязывающая схема, достаточно высокий входной импеданс которой не нагружал бы существенно ЗГ. Именно такой развязывающий каскад и выполнен на полевом транзисторе VT2, включенном по схеме с общим затврром. В то же время его выходной импеданс оптимально согласован с оконечным каскадом.
Дополнительным преимуществом подобного подхода является возможность очень легко осуществить подстройку амплитуды выходного сигнала ГПД. В случае если его необходимо почему-либо увеличить, для этого достаточно, абсолютно не вмешиваясь в режим работы ЗГ, просто немного изменить номинал резистора R25. Если уменьшить его величину с 10 Ом, как показано на схеме, до 5,6 Ом, то амплитуда выходного сигнала возрастет, примерно, в 1,5 раза! А если увеличить до 13 Ом, то выходной сигнал уменьшится на 25—30 %.
Как очевидно из принципиальной электрической схемы, регулируемым частотнозадающим параметром описываемого ГПД является емкость варикапов VD1 и VD2. Известно, что колебательный контур, перестраиваемый варикапом, имеет определенный, достаточно существенный недостаток. Он заключается в том, что переменное напряжение, поступающее на контур, изменяет величину емкости варикапа таким же образом, как и подводимое для настройки управляющее напряжение. Вследствие этого, во-первых, емкость варикапа изменяется в такт с изменением переменного (высокочастотного) напряжения. И, во-вторых, происходит сдвиг среднего значения емкости в связи с тем, что положительная и отрицательная полуволны вызывают РАЗЛИЧНОЕ изменение мгновенного значения емкости!
Вот почему из-за изменения мгновенного значения емкости варикапа, переменное напряжение ВЧ может принять форму, заметно отличающуюся от желанной синусоиды.


Помимо прочего, это приводит как к ухудшению стабильности работы гетеродина, так и к резкому возрастанию его фазовых шумов. Полезно также всегда помнить, что нелинейные эффекты в контурах, содержащих варикапы, начинаются с того момента, когда амплитуда приложенного к ним высокочастотного напряжения составляет ОДНУ ТРЕТЬ от величины постоянного напряжения, подаваемого на этот компонент. Метод борьбы с подобным недостатком имеется. Он заключается в том, что вместо одного варикапа в составе задающего колебательного контура применены ДВА. Они включены по ВЧ-сигналу последовательно и в противофазе, а по постоянному напряжению— параллельно. Что и реализовано в принципиальной электрической схеме рассматриваемого ГПД. В этом случае на каждый компонент пары приходится только ПОЛОВИНА величины общей амплитуды переменного напряжения сигнала. Это уже само по себе улучшает соотношение.величин переменного и постоянного управляющего напряжений, одновременно прикладываемых к варикапу.
Но самое основное заключается в том, что благодаря незначительному и противоположно направленному измендаию емкости, когда используются два встречно включенных компонента пары, мгновенное значение общей емкости контура, фактически, остается постоянным. Следует заметить, что в данном ГПД применены высококачественные варикапы типа КВ-121А. Эти компоненты поставляются заводом-изготовителем также и в виде предварительно подобранных по параметрам пар и четверок. В этом случае компенсация вообще получается полной. Но, как показала практика, даже в случае применения предварительно НЕ подобранных в пары компонентов, качество выходного сигнала ГПД остается очень высоким.
Другой вопрос заключается в том, что для обеспечения нормального функционирования ГПД, основанных на использовании варикапов, стабильность и качество подаваемого на них постоянного управляющего напряжения должно быть ОЧЕНЬ высоким. Так, в радиоприемниках с преобразованием “вверх” стабильность этого напряжения должна поддерживаться с точностью не хуже 0,2 милливольта (или 0,0002 вольта)! Мало того, поскольку, тем или иным образом, в состав задающего колебательного контура 3 Г ГПД входят проходная, входная и переходная емкости транзистора (а они существенно меняются при колебаниях питающего ЗГ постоянного напряжения), это означает, запитывать каскады ГПД следует также от высокостабильного источника напряжения.


Практика подтвердила не раз, что наиболее рационально питать каскады ГПД от индвидуального высокостабильного источника напряжения. Что и сделано в описываемом ГПД. Непосредственно на плате ГПД расположен прецизионный стабилизированный источник питания, построенный по компенсационной схеме на транзисторах VT6, VT7 и микросборке типа 198НТ1А. Принцип работы подобных стабилизаторов будет рассмотрен ниже, а пока вернемся к особенностям принципиальной схемы ГПД. Для того, чтобы в максимальной степени повысить качественные показатели работы генератора плавного диапазона (ГПД), следует учесть еще некоторые обстоятельства. Например, то, что катушка индуктивности (в данном случае L2) частотнозадающей цепи гетеродина НЕ ДОЛЖНА коммутироваться непосредственно. Это важное требование, как правило, в бытовой радиотехнике полностью игнорируется по экономическим причинам. Между тем, невыполнение этого требования резко снижает даже чисто радиотехнические параметры гетеродинов. Не говоря уже о снижении надежности. В данной конструкции подобный факт учтен самым тщательным образом. Это послужило одной из причин того, что в составе данного ГПД имеются ДВА разных ЗГ. Один из них включен, когда осуществляется прием на поддиапазонах 1—4. А второй — когда прием производится на поддиапазонах 5—8. При этом с помощью герконовых реле типа РЭС-44 осуществляется подача питающих напряжений и съем сигнала ВЧ с того из двух ЗГ, который обеспечивает подключение выбранного для прослушивания участка частотного спектра. Оконечный ВЧ-усилитель оптимален для всего диапазона, а потому напряжение питания подается на него в течение всего времени работы радиоприемника. Дальше предоставляю слово Аматору.
“Аматор”: У нас на очереди УПЧ2.
Д. Усилитель второй промежуточной частоты и его цепь АРУ-2
Принципиальная электрическая схема усилителя второй промежуточной частоты УПЧ2 и его цепи АРУ-2 представлена на рис. 28.6. 

С выхода ДИПЛЕКСОРА второго преобразователя частоты, сигнал подается на конденсатор С1.


А с него на Г- образный аттенюатор, образованный резистором R1 и фоторезистором, входящим в состав оптрона АОР124А (ЗОР124А). Далее, через конденсатор С4 сигнал поступает на первый затвор двух-затворного полевого МДП-транзистора КП306А. Потенциал второго затвора с помощью резисторов R2 и R3 отрегулирован таким образом, чтобы обеспечить работу транзистора на квадратичном участке переходной вольт-амперной характеристики.
В качестве нагрузки транзистора VT1 применен колебательный контур С6, L1 настроенный на частоту 1,455 МГц, т.е. на ПЧ2. Двухзатворные полевые МДП-транзисторы указанного типа оптимальны для построения высококачественных резонансных усилителей ввиду того, что практически не оказывают шунтирующего действия на эти контура. Следовательно, не происходит ухудшения добротности контуров.
Далее, выделенный первым каскадом сигнал с частотой 1,455 МГц поступает, на аналогичный второй каскад, также настроенный на частоту 1,455 М Гц. А затем и на третий. Выходной сигнал которого должен подаваться на амплитудный детектор для выделения составляющей низкой частоты. Одновременно с этим, сигнал с выхода УПЧ2 через конденсатор С23 подается на вход балансного амплитудного детектора, собранного на диодах VD1—VD6. Выходы этого детектора поданы на дифференциальный УПТ (усилитель постоянного тока), собранный на ОУ (операционном усилителе) типа КР140УД1408А. В случае, если сигнал на входе УПЧ2 отсутствует, на выходе этого УПТ уровень постоянного УПРАВЛЯЮЩЕГО напряжения равен нулю.
А значит и на входе ИТУН (источника тока, управляемого напряжением), потенциал равен нулю. При этом ток через светоизлучающий диод, входящий в состав оптрона, не протекает. Следовательно, фоторезистор имеет максимальное сопротивление. В этом случае на затвор транзистора VT1 поступает, практически, ВСЯ амплитуда входного сигнала. Но, выделенный резонансными контурами и усиленный сигнал второй ПЧ (1,455 МГц), поступив на вход балансного амплитудного детектора, после соответствующего выпрямления, разбалансирует дифференциальный усилитель, на выходе которого теперь появится некоторый постоянный потенциал UУПР.


Величина этого потенциала находится в прямой зависимости от амплитуды сигнала ПЧ2 на выходе УПЧ2. При подаче на вход ИТУН, потенциал управляющего сигнала вызовет появление в цепи нагрузки ИТУН некоторого значения постоянного тока, протекающего по нагрузке. Которой в данном случае является цепь, состоящая из R21 и светодиода оптрона. В результате, излучаемый этим светодиодом поток фотонов, попав на поверхность фоторезистора, резко уменьшит его сопротивление.
В этом случае изменяется соотношение сопротивлений в Г-образном аттенюаторе и сигнал, поступающий на затвор VT1 — уменьшается. Таким образом, цепь АРУ-2 оказывается замкнутой, а система авторегулирования— функционирующей. Естественно, подобная цепь АРУ является очень эффективной и хорошо поддающейся регулированию и настройке по следующим причинам:
а) отношение проводимости максимально освещенного (для данного оптрона) фоторезистора к его минимальной, т.е. “темновой” проводимости, составляет величину порядка нескольких тысяч; б) автоматическая регулировка усиления подобного типа НЕ ЗАТРАГИВАЕТ режимов работы усилительных каскадов УПТ2 по постоянному току. А значит, не ухудшает их линейных, шумовых и резонансных характеристик; в) легко поддается регулированию, первоначальная отладка собственно УПЧ2 и АРУ-2 может осуществляться раздельно. Е. Генератор кварцованный (второй гетеродин)
Схема кварцованного генератора каких-либо .особенностей не содержит и представлена на рис. 28.7. 

Содержит задающий генератор (ЗГ) на транзисторе КТ326Б, стабилизированного кварцевым резонатором на частоту 54,045 МГц. А также оконечный высокоимпедансный усилитель на однозатворном полевом МДП-транзисторе КП305Д и р—п—р-транзисторе типа КТ337. В качестве нагрузки оконечного биполярного транзистора включен колебательный контур С13, L4, настроенный на частоту кварца.
Ж. Принципиальная электрическая схема цепи АРУ-1
На рис. 28,8. представлена принципиальная электрическая схема цепи АРУ-1.

С выхода резонансного усилителя, собранного на Т2 (см.


рис. 28.4.), через конденсатор СЮ, сигнал ПЧ1 (55,5 МГц) подается на вход балансного амплитудного детектора, собранного на диодах VD1—VD6. Для точной регулировки баланса служит подстроенный резистор R7 типа СП5-16ВА-0,25. С выходов этого детектора как опорный, так и продетектированный сигналы подаются на соответствующие входы высокоточного ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО УПТ, построенного на микросхемах D3—D5.
Выбор подобной принципиальной схемы этого усилителя постоянного тока (УПТ), мотивируется целым рядом факторов. Во-первых, подобные усилители сочетают в себе значительное количество технических показателей, которые делают их наиболее предпочтительными для применения в системах АРУ приемников высокого класса. Это, прежде всего, высокая точность и постоянство однажды установленных режимов. Кроме того, именно ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛИ дают возможность легко и в широких пределах (притом без помощи паяльника) регулировать коэффициент усиления по дифференциальному входу: который легко подсчитывается по формуле:
КU = R19/R17 * ((2R14 /R17)+1)
При этом, поскольку баланс инструментального усилителя регулируется отдельным подстроенным резистором R21, то регулировка усилителя на “нуль” не представляет никаких трудностей. Резистор R15 состоит из двух последовательно включенных резисторов. Что и определяет, в зависимости от крайних положений ползунка подстроенного резистора, его максимальное и минимальное значения коэффициента усиления.
С выхода микросхемы D5 сигнал, который теперь представляет собой некоторый постоянный отрицательный потенциал, подается на вход ИТУН1, который собран на D2 и транзисторах VT3 и VT4. Абсолютная величина этого отрицательного потенциала зависит, в основном, от двух факторов. Во-первых, от абсолютной величины дифференциального входного напряжения, которое приложено ко входам инструментального усилителя. А это напряжение, в свою очередь, после предварительной настройки схемы, зависит ТОЛЬКО от амплитуды ВЧ-сигнала, поступающего на вход балансного детектора.


Во-вторых, от значения выбранного К. Напомним, что дифференциальное входное напряжение представляет из себя:
U ВХ.ДИФФ = D UВХ = U 2 - U1
Если сигнал на выходе инструментального усилителя (ИУ) равен нулю, то, соответственно, генерируемый схемой ИТУН1, также равен нулю. Это означает, что светодиод оптрона ЗОР124А — не светится. Следовательно, сопротивление резистора оптрона максимально. А, значит, этот фоторезистор не оказывает никакого шунтирующего действия на резистор R2, который, в свою очередь, входит в состав делителя напряжения, определяющего уровень положительного потенциала на входе ИТУН2.
Токовой нагрузкой ИТУН2, как это видно из принципиальной схемы, является р—i—n-диод. Именно его высокочастотная проводимость и является объектом регулирования. Но в исходном состоянии проводимость этого диода должна быть максимальной. То есть ИТУН2 построен таким образом, что при отсутствии сигнала на входе петли АРУ-2, величина тока через этот диод максимальна и выбирается из технических характеристик оптрона. Следовательно, высокочастотная проводимость при этом тоже максимальна.
Но в том случае, если на вход балансного амплитудного детектора цепи АРУ-1 поступает высокочастотный сигнал, в зависимости от своей амплитуды, он вызывает на выходе инструментального усилителя соответствующий потенциал, имеющий ОТРИЦАТЕЛЬНУЮ полярность. Который, как уже говорилось ранее, понижая сопротивление фоторезистора, входящего в состав оптрона ЗОР124А, уменьшает величину положительного смещения на неинвертирующем входе ОУ D1. Это, соответственно, приводит к уменьшению величины постоянного тока, протекающего через структуру диодного аттенюатора. Следовательно, высокочастотная проводимость последнего становится меньше. А значит, уровень ВЧ-сигнала на входе широкополосного УВЧ — существенно понижается.
Таким образом, цепь АРУ-1 оказывается замкнутой. Напомним, что именно малое высокочастотное сопротивление р—i—n-диода в открытом состоянии (т.е. максимальной проводимости) позволяет включать его в состав входной цепи радиоприемника.


Причем, именно ДО входа предварительного УВЧ! Практически, не увеличивая при этом коэффициент шума. При таком включении -диод действует, как легко регулируемый линейный ослабитель (аттенюатор), у которого значение коэффициента ослабления является плавной функцией от протекающего через этот диод постоянного тока.
А, следовательно, функцией входного сигнала. В связи с этим во много раз увеличивается способность приемника воспроизводить без искажений сигналы, уровень которых изменяется во времени случайным образом, причем в широком динамическом диапазоне. Поэтому р—i—n-диод в значительной степени отличается от обычного диода с р—n-переходом тем, что между областями с дырочной и электронной проводимостями, находится слой полупроводникового материала с СОБСТВЕННОЙ ПРОВОДИМОСТЬЮ, так называемый i-слой. Этот слой характеризуется очень малым содержанием примесей и поэтому обладает большим удельным сопротивлением. Когда ток через структуру такого диода не проходит, объемное сопротивление слоя, обладающего собственной проводимостью, характеризуется величиной эквивалентного сопротивления, составляющего обычно от 7 до 10 килоом. (это при 50-омной то схемотехнике!)
А минимальное его сопротивление порядка единиц Ом. Изменение величины объемного сопротивления, в зависимости от изменения прямого тока смещения, легко подсчитать по формуле:
R1 = 26/I0'87,
где R1 — выражено в омах, I — в миллиамперах.
“Аматор”: Если Вы, уважаемый Спец, не против, я хотел бы, чтобы какую-то часть в процессе наших объяснений принял и Незнайкин.
“Спец”: А почему я должен быть против? Ну, наша будущая смена, “прошу к доске”.
“Незнайкин”: Так и я не против. Свой рассказ начну с преобразователя напряжения.
3. Высокостабилизированный преобразователь напряжения для варикапов ГПД
Принципиальная электрическая схема этого узла уже была представлена на рис. 16.4. Функционирование этого преобразователя напряжения происходит следующим образом. Задающий низкочастотный генератор, снабженный двумя различными, независимыми системами обратной связи, стабилизирующими амплитуду выходного переменного напряжения, генерирует низкочастотный синусоидальный сигнал.


Этот сигнал подается на вход двухтактного оконечного усилителя мощности, выход которого по петле обратной связи через резисторы R1 и R5 подается на вход и, соответственно, осуществляет авторегулировку режима транзистора VT1, на котором и реализован ЗНГ (задающий низкочастотный генератор). Лампочка накаливания “Л1”, включенная в цепь эмиттера транзистора VT1, является нелинейным элементом цепи обратной связи по амплитуде выходного сигнала.
Характер подобного элемента цепи ОС (обратной связи) — параметрический. Та часть сигнала ЗНГ, которая подается в цепь базы VT1 через фазосдвигающую цепочку Rl, Cl, C2 — носит компенсационный характер. Таким образом, с выхода той части принципиальной схемы, которая реализована на транзисторах VT1—VT6, через конденсатор связи С7, стабилизированный по амплитуде сигнал от ЗНГ подается на вход усилителя амплитуды (мощности) выходного сигнала. Он выполнен на транзисторе VT7, нагрузкой которого служит импульсный повышающий трансформатор Tpl. Со вторичной обмотки которого, после выпрямления и фильтрации, положительное напряжение, величина которого составляет около 38 вольт, подается на вход прецизионного стабилизатора напряжения, собранного по компенсационной схеме на транзисторах VT8 и VT9 и микросхеме 198НТ1А.
С целью получения максимально высоких качественных показателей, в данном высокоточном стабилизаторе напряжения, вместо имеющих достаточно высокий уровень шумов стабилитронов, использованы, соответствующим образом включенные, интегральные транзисторы, входящие в состав микросборки. Это позволило также значительно понизить величину сквозного тока через структуру цепочки, выполняющей функции генератора опорного напряжения от значения 5—8 миллиампер (в случае применения обычного стабилитрона) до 1 миллиампера, что в данном конкретном случае является существенным. Наличие в схеме подстроечного резистора R19 типа СП5-16ВА-0,125 (или подобного, но обязательно “закрытой” конструкции) дает возможность осуществить подстройку величины выходного высокостабилизированного напряжения представленной на рис. 16.4.


схемы в пределах от 26 до 34 вольт.
“Спец”: Ну просто как по книге. Молодцом! Продолжай в том же духе.
Но помни, что для “большого приемника” узел, включающий R21—R25 — отбрасывается. И заменяется другим!
“Незнайкин”: Я попробую...
И. Амплитудный детектор и усилитель мощности звуковой частоты
Конструктивно, в состав электронных узлов приемника, скомпонованных в единой обечайке, данный узел не входит. И поэтому выполнен на отдельной печатной плате. Это, помимо прочего, дает возможность делать его легкозаменяемым, т.е. сменным. При дальнейшей модификации описываемого радиоприемника, предполагается ввести в состав последнего СИНХРОННЫЙ ДЕТЕКТОР. Поэтому применение той или иной разновидности УМЗЧ, соответствующей различным тенденциям и взглядам, касающимся этого вопроса, присущих различным радиолюбителям-конструкторам, также не может игнорироваться.
Поэтому, вместо представленной на рис. 28.9, принципиальной электрической схемы узла УМЗЧ, может быть использована и иная. 

В предложенном автором варианте УМЗЧ используется обычный амплитудный диодный детектор с предварительным смещением диода, позволяющий существенно линеаризовать его характеристику. С выхода амплитудного детектора, через конденсатор С4, выделенная низкочастотная составляющая сигнала подается на предварительный усилитель, выполненный на транзисторах VT1 и VT2, охваченных глубокой отрицательной обратной связью. С выхода предварительного усилителя низкой частоты сигнал поступает на двухтактный оконечный каскад, все пять транзисторов которого, а именно, VT3—VT7 охвачены отрицательной обратной связью тю постоянному току, что способствует стабилизации режимов работы каскадов УМЗЧ и значительно улучшает линейность.
“Аматор”: Хочу сделать небольшое примечание: в качестве резистора R15 желательно применить СП5-16ВА-0,25 или подобный. Все постоянные резисторы ОМЛТ-0,125 или С2-23-0,125. Конденсаторы С6 и С9 желательно применить танталовые (тип К52-1). Остальные — К50-35Б. А еще лучше — производства Южной Кореи или Тайваня.


А вот о блоке питания просил бы рассказать Вас, уважаемый Спец.
“Спец”: Ну, что же, не вижу причин для отказа.
К. Схема и описание блока стабилизированных источников питания
Принципиальная электрическая схема блока стабилизированных источников питания предлагаемого для повторения приемника, представлена на рис. 28.10. Как легко видеть, в одном блоке объединены три автономные стабилизированные источника напряжения: +12,6, -12,6, и +7,5 вольта.

Рассмотрим функционирование этих стабилизированных источников на примере СН (стабилизатора напряжения) на +12,6 вольта. Он представляет собой стабилизированный источник напряжения компенсационного типа с последовательно включенным исполнительным регулирующим устройством, в качестве которого использован составной проходной транзистор (схема Дарлингтона). Проходной транзистор состоит из трех транзисторов, соответственно, VT4, VT5 и интегрального транзистора, входящего в состав транзисторной сборки 198НТ1 А, остальные интегральные транзисторы которой используются в схеме сравнения.
Как известно, схема Дарлингтона обладает очень высоким значением ВСТ Величина которого 10000 и более. Таким образом, задаваясь значением максимального тока, отдаваемым СН в нагрузку, равного в нашем случае 0,4 ампера, нетрудно убедиться, что для этого достаточно, чтобы базовый ток интегрального транзистора, входящего в состав составного, был равен, примерно, всего 5 микроамперам! Особенность работы данного стабилизатора напряжения (СН) заключается в том, что его функционирование проходит по основной формуле
IСТ = 0,2 миллиампера.
Ток стока полевого транзистора VT3 является строго фиксированной и стабильной величиной. Во-первых, потому что VT3 и R6 представляют собой СТАВИЛ ИЗАТОР ТОКА уже по причине самой конфигурации их включения. Во- вторых, значение тока стока равное 0,2 миллиампера, в данном случае выбрано далеко не случайно. Эксперименты показали, что для Р-канального полевого транзистора типа КП103 К, именно эта величина тока стока является “магической”.


То есть лежит в области особой, термостабильной точки проходной характеристики этого транзистора, ток стока в которой НЕ ЯВЛЯЕТСЯ функцией температуры в пределах от -40 до +85 °С! Вот по какой причине применение полевых транзисторов того же типа КП 103, но других индексов, крайне нежелательно.
Более того, практика показала, что при построении СН этого типа, желательно иметь уже заранее подобранные пары (транзистор VT3 — резистор R6), поскольку для различных образцов полевого транзистора КП103К (2П103В) значение R6 может варьироваться. Как легко видеть, базовый ток интегрального транзистора VT1 вызывает значительный коллекторный ток силового регулирующего (проходного) транзистора VT4, через который проходит ВЕСЬ ток, питающий нагрузку СН. Пусть в силу ряда причин, значение нестабилизированного напряжения на входе СН — повысилось.
Ток стока вышеупомянутого полевого транзистора КП103К остался при этом прежним. Но выходное напряжение СН, в силу роста его входного напряжения, получает тенденцию к возрастанию. Однако, потенциал базы левого по схеме транзистора схемы сравнения (его выводы соответствуют номерам 14, 13 и 12 — см рис. 28.10) ЖЕСТКО стабилизирован опорным напряжением, в точке 13. И незначительное увеличение коллекторного напряжения этого транзистора — не изменит значения его коллекторного тока. А, следовательно, и значения его эмиттерного тока. А это значит — и тех 50% тока, которые приходятся на его долю и вместе с другими 50%, которые обеспечивает правый по схеме транзистор (его выводы соответствуют номерам 10, И и 12) создают на общем для этой пары транзисторов эмиттерном резисторе R9 жестко застабилизированный потенциал UR9. Но если упомянутая выше тенденция к возрастанию выходного напряжения СН не способна изменить потенциал базы ЛЕВОГО по схеме транзистора эмиттерно связанной пары транзисторов, то как раз о потенциале базы ПРАВОГО транзистора эмиттерно-связанной пары — этого сказать нельзя
Через выходной делитель напряжения, образованный резисторами R9, R11 и R12, произойдет некоторое повышение потенциала базы.


Вслед за этим, токовые режимы схемы претерпят следующие изменения. Во-первых, возрастет коллекторный ток правого транзистора пары. Но вот потенциал эмиттера этого транзистора — останется на прежнем уровне. Поскольку при этом левый транзистор просто соответственно уменьшит свою долю тока через R9. Таким образом, каких-либо препятствий на УВЕЛИЧЕНИЕ своего коллекторного тока правый транзистор микросборки не имеет. Но, в свою очередь, даже это очень малое (а оно именно очень малым и будет) УВЕЛИЧЕНИЕ коллекторного тока правого транзистора, вызывает РАВНОЕ ЕМУ по абсолютной величине, УМЕНЬШЕНИЕ базового тока составного транзистора (см. основную формулу работы СН:
IСТ = IБ VT + IК VТ = const!).
Следовательно, это вызовет немедленное призапирание проходного транзистора VT4. Ну и как следствие этого — уменьшение выходного напряжения СН. То есть — возвращение регулируемого параметра — выходного напряжения к своему первоначальному значению. Нетрудно показать, что УМЕНЬШЕНИЕвеличины нестабилизированного входного напряжения, поступающего на вход СН, приведет к тому же результату. То есть ЗНАЧЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ СН — ОСТАНЕТСЯ НЕИЗМЕННЫМ. То же самое будет происходить при изменении тока нагрузки. Практика работы с подобными СН показывает, что данная схема работает очень эффективно, достаточно проста и обеспечивает величину коэффициента стабилизации выходного напряжения около 2000. При том, что уровень пульсаций на выходе не превышает 1,2 милливольта.
В состав принципиальной электрической схемы СН входит также узел электронной защиты проходного транзистора от короткого замыкания по нагрузке. Этот узел включает в себя датчик короткого замыкания на выходе СН. В качестве этого датчика служит резистор R13. Его номинал подобран таким образом, что пока ток нагрузки не превышает 0,4 ампера, падение напряжения на резисторе R13 недостаточно для отпирания транзистора VT1. Следовательно, делитель напряжения в коллекторной цепи VT1, состоящий из последовательно включенных резисторов R2 и R3 обеспечивает надежное запирание транзистора VT2.


При этом его коллекторный ток равен нулю и никакого влияния на режим работы стабилизатора тока (VT3, R6) цепь защиты не оказывает. Но как только на выходе схемы СН возникнет режим короткого замыкания, или даже просто превышения предельно допустимого тока нагрузки, на R13 возникает падение напряжения, превышающее пороговое напряжение отпирания транзистора VT1. Который из запертого состояния немедленно перебрасывается в насыщенное. В таком случае его коллекторный ток создает на R3 падение напряжения, которое приводит к возникновению коллекторного тока транзистора VT2.
Поскольку этот ток протекает по резистору R6, он создает на нем падение напряжения, которое полностью запирает полевой транзистор VT3. Таким образом, составной проходной транзистор и схема сравнения переводятся в закрытое состояние. Но, как видно из анализа этой схемы, прекращение протекания тока нагрузки, приводя к снижению падения напряжения на резисторе датчика, вызовет прекращение воздействия схемы защиты. А значит имеет место динамический процесс, который вызовет протекание через проходной транзистор некоторого КРИТИЧЕСКОГО тока, величина которого для данной схемы составляет, примерно, 0,5 ампера. Этот ток не разрушит проходной транзистор и обеспечит резерв времени, в течение которого можно зафиксировать факт короткого замыкания (КЗ) или просто аварийной ситуации в нагрузке и принять соответствующие меры. Аналогичным образом работают и остальные два СН блока питания приемника.
Л. Силовая часть блока питания
Принципиальная электрическая схема силовой части приведена на рис. 28.11. 

Каких-либо особенностей силовая часть не имеет, за исключением того, что силовые трансформаторы Tpl и Тр2 — тороидальные. Соответственно, их номинальные мощности составляют 25 ВА и 10 ВА. Сердечники должны соответствовать этой мощности.
“Аматор”: Теперь на очереди цифровой частотомер...
“Незнайкин”: Я весь внимание и готов записывать. Но вот к анализу еще не очень готов.
“Спец”: Это я понимаю. Поэтому прошу внимания, мы приступаем.


М. Принципиальная электрическая схема частотомера и цифровой шкалы. Описание принципов работы частотомеров. Пояснение особенностей работы универсальной цифровой шкалы приемника с преобразованием “вверх”
Как известно, в современных радиоприемных устройствах высокого класса считается признаком дурного тона использовать механическую шкалу настройки. Это тем более справедливо, если речь идет о приемниках профессионального типа, либо для приемников дальнего приема, обладающих повышенными требованиями к чувствительности и избирательности, особенно в диапазоне КВ.
И, наконец, применение цифровой шкалы настройки в приемниках с преобразованием “вверх”, особенно если в них применены варикапные матрицы (как в данном случае), представляется абсолютно необходимым. Вообще в последние годы восторжествовала тенденция замены механического шкального устройства с его ненадежным механизмом, электронным устройством цифрового отсчета частоты (ЦОЧ), обеспечивающим высокую точность измерения частоты принимаемого сигнала (погрешность менее 0,5% в КВ-диапазоне). А также хорошую визуальную индикацию частоты настройки и прочие возможности. Например, программируемое изменение частоты приема по заранее составленному временному графику или осуществление автоматического поиска станции и слежение за ней в условиях вариаций ее рабочей частоты в точке передачи.
В общем случае ЦОЧ или ЦИФРОВАЯ ШКАЛА, представляет собой некий счетчик частоты настройки, оснащенный цифровым индикатором. Следует заметить, что непосредственное измерение частоты принимаемого сигнала затруднительно, поскольку уровень этого сигнала может, в принципе, оказаться недостаточным, либо вообще отсутствовать. В частности, это происходит при глубоком замирании сигнала — феддинге. Поэтому при реализации цифровой шкалы прибегают к косвенным методам измерения, основанным на использовании частоты гетеродина (в нашем случае — ГПД). Чтобы при измерении частоты гетеродина frer индицировалась частота принимаемого сигнала fci)ri), в приемниках с преобразованием “вверх” необходимо внести поправку:


f СИГН = f ГЕТ - f ПР
Внести такую поправку на величину промежуточной частоты можно несколькими способами, основанными на применении следующих методов:
а) двух счетчиков частоты, б) счетчика частоты, включающего дополнительный дешифратор на ПЧ, в) вычитателя частоты в преобразователе кода, г) счетчика частоты с предварительной установкой. Вот, например, как осуществляется принцип работы ЦОЧ с одним счетчиком частоты и дополнительным дешифратором на частоту, равную ПЧ. Смысл метода заключается в том, что за время измерения (мерный интервал) счетчик подсчитывает импульсы, начиная с нулевого состояния, до тех пор, пока не пройдет число импульсов, соответствующее значению ПЧ. Затем счетчик устанавливается в “О” и процесс измерения продолжается. Таким образом, к моменту окончания процесса подсчета, состояние счетчика соответствует искомому значению частоты сигнала. Данный метод предусматривает формирование последовательностей импульсов. Итак, используется только ОДИН счетчик, который ДВАЖДЫ сбрасывается в “0” в течение одного цикла счета. Структурная схема такого ЦОЧ приведена на рис. 28.12. 

Функционирование осуществляется следующим образом. Импульс установки, поступающий со схемы формирования временных интервалов 4 через схему логического суммирования 7 подается на вход установки 0 (вход R) счетчика 3. Помимо этого, импульс установки подается еще на вход R триггера 5. Таким образом, узлы 3 и 5 — сбрасываются в “0”. Этим самым за период счетного интервала (время Т ) осуществляется подсчет импульсов с нулевого состояния до того момента, пока через декады счетчика не пройдет число импульсов, соответствующее значению ПЧ. В состав схемы входят также формирователь импульсов 1 и схема совпадений 2. Поступающая затем с выхода дешифратора 8 на вход S триггера 5 логическая ЕДИНИЦА, перебрасывает триггер во включенное состояние. При этом положительный перепад напряжения на его выходе 0, запускает устройство формирования коротких импульсов 6. Выходной импульс, пройдя через схему сложения 7, вторично сбрасывает счетчик в “0”.


Поскольку до прихода следующего импульса установки S — триггер 5 будет сохранять (запоминать) состояние на выходе, которое соответствует логической “1”, то за оставшееся время счета, полностью исключается возможность обнуления счетчика, благодаря чему достигается корректировка на величину ПЧ.
Заметим, что с выхода счетчика 3 по информационной шине поток данных о числовом значении измеряемой частоты сигнала подается на преобразователь кода 9, а затем на многоразрядный цифровой индикатор 10. В качестве еще одного метода, который вполне может подойти для решения стоящей перед нами задачи, является устройство ЦОЧ, основанное на использовании “счетчика частоты с предварительной установкой”. В этом случае счетчик устанавливается не на “0”, а в такое состояние, чтобы после прохождения числа импульсов, соответствующих ПЧ, счетчик просто пришел в некоторое исходное состояние, предварительно записанное в память. Этот метод некоторые авторы рекомендуют при использовании цифровых микросхем среднего уровня интеграции, допускающих предварительную установку произвольного числа. Этот метод действительно очень хорош и, как мы покажем ниже, примененные в составе нашей цифровой шкалы микросхемы, вполне допускают осуществление предварительной установки произвольного числа. Тем не менее, при проектировании приемника был избран ранее описанный метод, базирующийся на применении ОДНОГО счетчика частоты и дополнительного дешифратора на ПЧ.
Решающим аргументом, определившим выбор метода построения цифровой шкалы для приемника, послужило следующее обстоятельство. Дело в том, что при прочих равных условиях, выбранный нами метод представляется более универсальным. Поскольку обеспечивает НАИБОЛЕЕ ПРОСТО РЕАЛИЗУЕМУЮ возможность построения цифровой системы, совмещающую в себе функции как ЦИФРОВОЙ ШКАЛЫ, так и компактного ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ЧАСТОТОМЕРА одновременно! Перевод системы из одного качества в другое вполне возможно, как будет показано ниже, осуществить с помощью обыкновенного тумблера. Вот почему такое устройство (ЦОЧ + ЧАСТОТОМЕР) окажет колоссальную помощь в процессе настройки как описываемого приемника, так, что тоже не исключается, многих других устройств.


Принципиальная электрическая схема УНИВЕРСАЛЬНОЙ ЦИФРОВОЙ ШКАЛЫ (будем впредь именовать это устройство так), была представлена на рис. 27.1. Работа универсальной цифровой шкалы осуществляется следующим образом. Генератор, формирующий тактовые импульсы, стабилизированный кварцем, имеющим собственную частоту резонанса 32768 герца, собран на микросхеме D2 типа К176ИЕ5. Эта специализированная микросхема содержит в себе не только схему генератора прямоугольных импульсов, но также и двоичный счетчик, выходы которого дают возможность получить как собственно выходной сигнал этого генератора, так и результат деления его частоты на 2 в 15 степени. А, кроме того, еще и на 2 в 14 степени, а также на 2 в 9 степени При этом эпюра контрольного сигнала генератора снимается с выводов 11 и 12 микросхемы D2. Следует заметить, что эпюры сигналов на этих выводах сдвинуты друг относительно друга по фазе на 180 градусов. Таким образом, на выводе 5 D2 формируется прямоугольный сигнал с периодом 1 герц.
Далее этот сигнал поступает на счетный вход D-триггера, который выполнен на микросхеме D3 К176ТМ2 (К561ТМ2). И затем с прямого выхода этого триггера (вывод 1) подается на вход логического инвертора, собранного на одном из элементов 2И-НЕ, которые имеются в составе микросхемы D4 К176ЛА7 (К561ЛА7). Для формирования необходимых внутрисистемных служебных импульсов, сигнал с вывода 5 микросхемы D2, одновременно с подачей на счетный вход D-триггера, подается на еще один элемент 2И-НЕ, откуда после инвертирования (вывод 11 D4) подается на двухвходовую схему совпадения (выводы 5 и 6 D4). Инвертированный выходной сигнал сумматора (вывод 4 D4) поступает на схему формирователя коротких импульсов, реализованную, как это и следует из принципиальной схемы, с помощью логического инвертора (входы 8 и 9 D4). А также схемы сдвига, в формировании которой участвует конденсатор С10. Для более наглядного понимания того, как именно осуществляется формирование необходимых нам служебных сигналов, основные моменты процесса представлены на рис. 28.13.



Действительно, для того, чтобы легко и удобно считывать показания цифровой шкалы, а равно и показания частотомера (при проведении процесса измерений), желательно счетный интервал (это то время, в течение которого осуществляется подсчет числа поступающих импульсов в каждом цикле), иногда говорят СЧЕТНЫЙ ПЕРИОД, разбить на три интервала, соответственно:
1. Интервал счета. 2. Интервал индикации. 3. Интервал установки. Вот именно для этой цели и служат микросхемы D3, D4, D5 и D6. Естественно, эпюра “б” соответствует ситуации на выводе 11 D4. А эпюра “а” — ситуации на выводе 3 D4. Тогда инвертированный выходной сигнал сумматора (эпюра “с”), как легко убедиться, произведя логическое сложение эпюр “а” и “б”, поданный на вход инвертора, учитывая временную задержку, вносимую конденсатором СЮ, дает сигнал, который и представлен на эпюре “в”. Как видим, сформировалась очень важная для дальнейшей работы схемы временная задержка (см. рис. 28.13). Теперь на выводе 6 D5 сформировался короткий импульс положительной полярности, который подается на выводы 1 всех микросхем К176ИД2 (D15—D19). Эти микросхемы представляют из себя преобразователи кода 1—-2—4—8 в семисегментный позиционный. Но в составе этих микросхем имеются и дополнительные устройства. В частности, память. Вообще микросхема К176ИД2 , при наличии логического уровня “О” на ее выводе 1 — запоминает сигнал, поступивший на ее информационные входы, т.е. выводы 5, 3, 2 и 4.
Таким образом, короткий положительный импульс, о котором речь шла выше, “запишет” в память всех микросхем К176ИД2 текущее значение измеряемой частоты. Которое и зафиксируется в десятичном коде пятизначным цифровым индикатором, собранным на светодиодных семисегментных индикаторах типа АЛ304Г. Но требуется еще обеспечить и правильную работу счетчиков, в которых использованы микросхемы К176ИЕ2 (D10—D14). Как известно, информация на выходах этих микросхем сбрасывается в “0”, если на выводах 9 присутствует уровень логической ЕДИНИЦЫ. В то же время, схема работает в режиме нормального счета, если на выводе 9 поддерживается логический НУЛЬ.


Для того, чтобы сформировать сигнал, сбрасывающий показания счетчиков, сигнал с вывода 6 D5 подается на узел, формирующий необходимую длительность и фазу, который и будет синхронизировать рабочий цикл счетчиков К176ИЕ2. Этот узел реализован на микросхеме D6, конденсаторах С8 и С9, также резисторе R11.
При установке тумблера выбора режима работы в положение 2 (ЧАСТОТОМЕР), устройство будет осуществлять счет числа импульсов, поступивших на его вход. Для того, чтобы в нашем распоряжении оказался действительно частотомер, в его состав введено устройство, реализованное на транзисторах VT1 и VT2, а также микросхемах D7, D8 и D9. На транзисторе VT1 собран входной усилитель, обеспечивающий необходимую полосу частот и уровень входного сигнала. Его выходной импеданс согласован с первым делителем частоты на 10. В качестве такого делителя служит специализированная экономичная микросхема D7 193ИЕЗ. Дело в том, что, как было сказано выше, ГПД приемника генерирует частоты в интервале 85,5—60,5 МГц. Но знать значение принимаемой частоты с точностью до 1 герца в данном случае совершенно ни к чему. Для хорошей цифровой шкалы достаточна точность порядка 1 кГц. Вот почему, прежде чем подать текущий сигнал от ГПД на счетчик, применен предварительный делитель на 1000. Первое деление на 10 и осуществляется микросхемой D7. Предпочтение 193ИЕЗ оказано еще и потому, что эта микросхема прекрасно работает с синусоидальными сигналами. И потребляет при этом ток, не превышающий 20 миллиампер.
Следовательно, значение частоты на выходе D7 лежит для нашего случая в пределах от 8,55 до 6,05 МГц. Но для нормальной работы счетчиков серий К176 и К561 — это слишком высокая частота. Поэтому использован второй делитель частоты на 10, в качестве которого применен хорошо себя зарекомендовавший двоично-десятичный ТТЛ-счетчик К133ИЕ2. С его вывода 11 снимается сигнал в виде последовательности прямоугольных импульсов, частота которых лежит в пределах 855-605 кГц. Но подать их на вход третьего каскада деления частоты на 10, в котором использована микросхема D9 типа К176ИЕ2 не представляется возможным в связи с несовпадением логических уровней ТТЛ и К-МОП.


Поэтому в состав универсальной цифровой шкалы введен инвертор логических уровней на транзисторе VT2. С его выхода предварительно сформированный сигнал подается на соединенные в параллель входы 1, 2 и 8 логического инвертора, собранного на D5. Теперь, приведенные в полное соответствие со стандартом К-МОП-логики, импульсы поступают на счетный вход 2 D9. Таким образом, на ее выводе 11 значение измеряемой частоты лежит в пределах 85500—60500 герц.
Теперь посмотрим, как осуществляется работа всего устройства, если тумблер выбора режима работы переключен в положение 1 — (“Цифровая шкала”). Вот теперь нам необходимо обязательно вычитать первую промежуточную частоту, значение которой, как известно, составляет 55,5 МГц. Поскольку частоту поступающих на частотомер импульсов мы уже уменьшили в 1000 раз, то и значение ПЧ1 следует привести в соответствие с этим. Таким образом, оперативное значение промежуточной частоты — 55500 герц! Анализ и выбор оптимальной реализации задачи создания универсальной Цифровой шкалы, которая при том была бы и наиболее проста в отладке, но сохраняла высокое качество измерения, показал, что наиболее разумным является создание узла на простых микросхемах серий К561 (К176), который обеспечивал бы генерацию выходного управляющего импульса только в том случае, если на его входы поступает КОНТРОЛЬНОЕ ЧИСЛО, равное оперативному значению вычитаемой промежуточной частоты. Этот узел и реализован на микросхемах D20—D26. Что и представлено на рис. 27.1, приведенном ранее. Дополнительным удобством такого узла является и тот неоспоримый факт, что для его отладки достаточно обыкновенного тестера!
Легко видеть, что импульс на выводе 11 микросхемы D22 появится только в том случае, если на его параллельные входы подается двоично-десятичный сигнал, соответствующий числу 55500. При ЛЮБОМ ДРУГОМ состоянии входов сигнал на выводе 11 D22 — отсутствует. Микросхема D1 представляет собой устройство, которое дважды в течение счетного интервала обеспечивает сброс счетчиков в НУЛЬ — по окончании общего цикла счета и после прихода 55500-го импульса.


Выдачу этого числа обеспечивают выходы микросхем D10—D14, причем в двоично-десятичном коде 1—2—4—8. Следует заметить, что подобная реализация вычитания ПЧ позволяет реализовать и другие значения контрольного числа. То есть иных значений промежуточной частоты. Для этого вполне достаточно просто набрать на входах микросхем этого узла ДРУГОГО числового эквивалента. Естественно, в качестве цифровых индикаторов в данной схеме можно использовать и любые другие семисегментные светодиодные матрицы. Причем, как с общим катодом, так и с общим анодом. При использовании светодиодных семисегментных матриц с ОБЩИМ КАТОДОМ, дешифраторы-преобразователи кодов, которыми и являются микросхемы К176ИД2, должны быть включены так, как показано на рис. 28.14.

А вот о конструктивных особенностях, используемых в приемнике индуктивностей, я попросил бы поделиться с нами своими взглядами нашего “Главного Конструктора Проекта” — Аматора.
“Аматор”: С удовольствием...
Н. Конструкция катушек индуктивности и ШПТЛ, используемых в приемнике
Используемые в конструкции приемника индуктивности, намотаны на стандартных каркасах, внешний вид и размеры которых приведены на рис. 30.13 в главе 30. Моточные данные и конкретно применяемые типы каркасов для селектора диапазонов приведены в табл. 30.5 в главе 30. Моточные данные (либо значения индуктивности) аттенюатора, широкополосного УВЧ и преобразователя первой промежуточной частоты приведены в табл. 30.6 в главе 30. Моточные данные катушек усилителя первой промежуточной частоты и преобразователя второй промежуточной частоты приведены в табл. 30.7 главы 30. Те же самые данные по ГПД приведены в табл. 30.8.
В табл. 30.9 приведены моточные данные, либо указаны значения индуктивности усилителя второй промежуточной частоты. Моточные данные катушек (либо значения их индуктивности) квар-цованного гетеродина на частоту 54,045 МГц приведены в табл. 30.10. А вот по части оптимальной технологии процесса настройки, позвольте передать мои полномочия Вам, Спец.
“Спец”: Не смею отказать.


Итак...
>

Рекомендации по отладке и настройке узлов приемника с преобразованием “вверх”

Как показывает практика выполнения подобных операций, одной из наиболее трудных задач, встающих перед радиолюбителем-конструктором, является комплектация домашней лаборатории необходимой контрольно-измерительной аппаратурой. Поскольку при создании достаточно современной радиотехнической системы, скажем, приемника с двойным преобразованием частоты, обычным тестером не обойтись (даже в том случае, если у него имеется цифровой индикатор). Поэтому это обстоятельство было в какой-то мере учтено при создании конструкции данного приемника с преобразованием “вверх”. Его узлы и блоки были разработаны таким образом, что они вполне допускают раздельную отладку и настройку. Кроме того, как будет показано ниже, существует определенная возможность использовать в качестве подручной измерительной аппаратуры при настройке (как предлагаемого для самостоятельного повторения приемника, так и иной аналогичной аппаратуры) узлов и систем, входящих в состав описываемой конструкции как составная часть. Одной из таких систем и является представленная выше УНИВЕРСАЛЬНАЯ ЦИФРОВАЯ ШКАЛА. Переключив режим ее работы в положение “ЧАСТОТОМЕР”, мы можем полностью контролировать реальный диапазон рабочих частот, например, нашего ГПД. Тем самым нетрудно осуществить необходимую подстройку частоты. Что касается подачи на входной разъем приемника испытательных сигналов, позволяющих осуществить процесс настройки селективных цепей, то рекомендации по этому вопросу и даются ниже.

Вообще налаживание приемника принято начинать с визуальной проверки монтажа и его “прозвонки” с помощью тестера. Поскольку прежде всего следует убедиться в том, что нет короткого замыкания. ВНИМАНИЕ! В начале отладки рекомендуется полностью отсоединить по цепям питания все основные и вспомогательные узлы и блоки радиоприемника. И начать с налаживания “чистого” блока питания, отсоединив от него даже блок стабилизированных источников питания электронных узлов и систем радиоприемника. Замерив с помощью тестера (см. рис. 28.11) соответствие выходных напряжений на конденсаторах Cl, C2 и СЗ тем, которые приведены в описании схемы, следует убедиться в том, что результат измерений дал несколько более высокие значения, примерно : +21, -21 и + 14 вольт.
После этого подсоединяем к конденсаторам активную нагрузку, в качестве которой рекомендуется взять мощные (силовые) резисторы любого типа, например ВС-10, номиналы которых, соответственно, равны: (+18 вольт) — 75 Ом, (-18 вольт) - 75 Ом, (+ 12 вольт) - 91-100 Ом. При этом значения напряжений на конденсаторах С1—СЗ должны прийти в соответствие с указанными. Затем следует дать поработать трансформаторам и выпрямителям с подключенной к ним вышеназванной эквивалентной нагрузкой, примерно, в течение получаса. Убедившись, что силовые трансформаторы и диодные мосты не перегреваются и что все в порядке, следует осуществить отсоединение нагрузочных эквивалентов. И вместо них подсоединить соответствующие входы блока стабилизированных источников питания (см. схему, приведенную на рис. 28.10). БУДЕМ ПОМНИТЬ РАЗ И НАВСЕГДА, любые подключения и перепайки при отладке системы (как описываемого радиоприемника, так и любой другой) производятся только при полностью отключенном от сети шнуре питания! Строгое соблюдение этого пункта гарантирует Вам жизнь и здоровье, а конструируемой Вами аппаратуре — отсутствие ситуаций типа “фейерверк” или “салют”!
Рекомендуется также производить раздельную отладку стабилизированных источников питания. Итак, подсоединяем источник с входным напряжением + 12 вольт. Его выходное, стабилизированное напряжение при этом должно находиться в пределах от +6,8 до +8,3 вольта. С помощью подстроечного резистора R36 типа СП5-16ВА-0,25 (или подобного, но герметизированного) производится точная регулировка выходного напряжения узла до значения +7,5 вольта. Если схема смонтирована правильно, а номиналы резисторов соответствуют указанным, то установление выходного напряжения СН вопросов не вызывает. Теперь к выходу СН — (+7,5 вольта) подключаем активный эквивалент, состоящий из двух мощных резисторов ВС-10, включенных параллельно. Их общее сопротивление при этом — 38 Ом. Убедившись, что все в порядке, и что выходное напряжение СН регулируется и находится в соответствующих пределах, с помощью осциллографа, например типа С1-68 или другого, имеющего аналогичные характеристики, замеряют уровень пульсаций на выходе СН.


Если их амплитуда не превышает 1,5 милливольт, то все в порядке. А если превышает, то следует несколько увеличить емкость С16. Аналогичным образом производится отладка и стабилизированных источников на (+12,6 вольт) и на (-12,6 вольт). Затем-начинаем подпаивать к соответствующим СН выводы питания узлов и блоков приемника. Сначала рекомендуется подсоединить СЕЛЕКТОР ДИАПАЗОНОВ (см. рис. 28.2). Подача питающих напряжений на пары входных и выходных реле РЭС-49 осуществляется, как и показано на принципиальной схеме, через переключатель 11П4Н (при этом задействована одна их имеющихся в конструкции данного переключателя четырех секций).
Теперь следует осуществить “укладку” частот принимаемых диапазонов, согласно, приведенному в самом начале описания конструкции, РАСПИСАНИЮ ПОДДИАПАЗОНОВ. Настройку этого узла удобно производить с помощью измерителя АЧХ (амплитудно-частотной характеристики), например, типа XI-1 А, XI-49, XI-19, XI-53 и т.п. Будем помнить, что измеритель частотной характеристики не обеспечивает измерение чувствительности радиоприемника, но дает уникальную возможность осуществления быстрой отладки АЧХ сложных резонансных систем, частным случаем которых и являются цепи селектора диапазонов. Поскольку высокочастотный импеданс всех диапазонов селектора равен 50 Ом, то при настройке его можно подключать к измерителю АЧХ так, как представлено на рис. 29.1.

Здесь же приведен и примерный вид АЧХ для каждого диапазона.
После этого можно приступать к отладке гетеродинов. Сначала, установив режимы по постоянному току, как показано на схеме, запускают кварцованный гетеродин G2, принципиальная схема которого приведена на рис. 28.7. Для этого, прежде всего, коротким куском серебреного провода закорачивают верхний и нижний концы катушки индуктивности ЗГ. И убеждаются в соответствии режима транзистора VT1 описанию. При этом его коллекторный ток должен быть равен 4,5 миллиампер. Ток стока VT2 равен, примерно, 4 миллиампера. Ток коллектора VT3 лежит в пределах 2,2—2,5 миллиампер.


Проверив правильность монтажа и выставив указанные токи, необходимо снять закоротку с катушки и начать отладку частотной характеристики G2. В этом случае, поскольку рабочая частота G2 равна 54,045 МГц, можно использовать нашу универсальную цифровую шкалу, которая должна при этом работать в режиме “частотомер”.
Кроме того, очень желательно было бы проконтролировать степень синусоидальности выходного сигнала. Для чего, собранную и отлаженную по постоянному току печатную плату G2 проверить на высокочастотном осциллографе, имеющем рабочую полосу частот до 100 МГц. Убедившись, что G2 выдает спектрально чистый сигнал, регулируют сердечник индуктивности L2 по максимуму амплитуды выходного сигнала, кoторая должна находиться в пределах 1,6—1,8 вольта. Установив таковую амплитуду, фиксируют сердечник индуктивности. После этого приступают к настройке ГПД. Прежде всего, для этого настраивают высокостабильный преобразователь напряжения для варикапов, собранный на основании принципиальной электрической схемы, представленной на рис. 29.2. 

Как показал опыт работы с подобными схемами, процесс отладки связан с двумя моментами. Первое — подбор оптимального потенциала на базе транзистора VT1. Для этого достаточно включить параллельно резистору R3 еще один резистор, номинал которого обычно находится в пределах 12—16 килоом. И, регулируя положение ползунка резистора R5, добиться оптимального по форме и амплитуде сигнала в точке “А” (рис. 16.4). Для ориентира — частота генерации низкочастотного ЗГ преобразователя — порядка 8—9 кГц. Амплитуда сигнала в этой точке должна быть на уровне 0,35—0,5 вольт. Подбором номинала конденсатора Сп, устанавливают максимальную амплитуду переменного напряжения на вторичной обмотке Tpl. Затем проверяют работу СН, входящего в состав принципиальной схемы преобразователя. Выставив с помощью многооборотного подстроечного резистора R19 (типа СП5-3-0,5) выходное напряжение (+30 вольт), проверяют с помощью осциллографа уровень пульсации этого напряжения.


У правильно настроенной схемы эта величина не превышает 150 микровольт! Убедившись в высоком качестве работы предложенного преобразователя напряжения, соединяют его выход с узлом, содержащим многооборотный переменный резистор типа ППМЛ— 1 И- 20 К и вспомогательные резисторы, определяющие пределы изменения величины подаваемого на варикапы постоянного потенциала в каждом из поддиапазонов. Принципиальная (полная) электрическая схема этого узла приведена на рис. 29.2.
Укладку диапазонов ГПД можно произвести, использовав для этого собственную универсальную шкалу приемника в режиме “ЧАСТОТОМЕР”/ Но можно, если имеется такая возможность, использовать для настройки стандартный цифровой многоразрядный частотомер заводского изготовления. В качестве такого частотомера подойдут 43-57, 43-64 и пр. Поскольку в этом случае будет возможно оценить величину “выбега” ГПД. Так именуется параметр, который характеризует количественную оценку стабильности ГПД. В предлагаемой схеме ГПД “выбег” не превышает 100— 120Гц. Затем приступают к настройке широкополосного УВЧ и преобразователя первой промежуточной частоты. Для этого, отсоединив конденсатор С4 (см. рис. 28.3), подают на него сигнал с выхода измерителя АЧХ. А вход измерителя АЧХ соединяют с конденсатором С17 (рис. 28.3), который для этого отсоединяется от общей точки ШПТЛ Тр2. На приведенном рис. 29.3 показаны АЧХ широкополосного УВЧ и фильтра-пробки на частоту 55,5 МГц.

Добившись соответствия реальных характеристик, примерный вид которых представлен на рис. 29.1, восстанавливают соединение конденсатора С17 рис. 28.3. с общей точкой ШПТЛ. Выходной разъем ГПД соединяют с входом ШПТЛ ТрЗ. Но теперь вместо измерителя АЧХ необходим ГЕНЕРАТОР СТАНДАРТНЫХ СИГНАЛОВ (ГСС). В качестве такового вполне возможно использовать ГСС заводского изготовления, например, Г4-102А. Хотя существует мнение, что генераторы стандартных сигналов класса Г4-102А не вполне пригодны, например, для измерения динамического диапазона входных сигналов высококачественных приемников.


Как из-за высокого (относительно) уровня, так называемых, боковых шумов, так и по причине интермодуляционных искажений, вызванных нелинейностью выходных цепей генераторов, примененных в подобных ГСС. К сожалению, форма выходного сигнала Г4-102А действительно не является пределом мечтаний. Но дорогие, имеющие очень высокое качество характеристик, измерительные генераторы стандартных сигналов, достаточно дефицитны. И имеются только в хорошо оснащенных специализированных лабораториях. Поэтому выбор невелик — или все же применить (явно неоптимальный) ГСС класса Г4-102, или построить собственный, упрощенный, имеющий только несколько фиксированных, но “вылизанных” частот генерации. Качество такого ГСС может быть сделано достаточно высоким, но вот повозиться придется немало. В первом случае поступают следующим образом. Припаивают на место конденсатор С4 (см. рис. 28.3), но закорачивают электроды р—i—п-диода. Далее подают с выхода ГСС частоту сигнала, соответствующую границам выбранного диапазона частот, путем установки переключателя 11П4Н приемника в соответствующее положение. Амплитуду высокочастотного сигнала с выхода ГСС при этом устанавливают равной 100 микровольт Тем самым проверяют работу первого смесителя, собранного по схеме кольцевого балансного на диодах Шоттки. Предварительно настраивают частотную характеристику ДИПЛЕКСОРА С19, С20, L4, L5, R9 на частоту пропускания, равную 55,5 МГц. При нормально работающем первом смесителе, очень несложно, перестраивая по частоте (разумеется в пределах выбранного поддиапазона) ГСС, поймать синусоидальный сигнал, частота которого равна 55,5 МГц.
Можно, даже “на глаз”, оценить такие его характеристики, как степень синусоидальности, а также ЧИСТОТУ. То есть убедиться, насколько этот сигнал четкий, НЕЗАШУМЛЕННЫЙ. Кроме того, убеждаемся, что если не перестраивать ГПД, но перестраивать ГСС, то существует ТОЛЬКО ОДНО значение частоты входного сигнала, при котором наблюдается отклик на выходе ДИПЛЕКСОРА. Кстати, понижая аттенюатором ГСС уровень входного сигнала приемника от 100 микровольт до 5 микровольт, можно получить некоторое предварительное представление об уровне достигнутой чувствительности.


Но только весьма предварительное, поскольку общий коэффициент усиления всего вышеуказанного тракта, пока еще невелик. Поэтому приступают к отладке УПЧ1, цепи которого выполняют роль ОСНОВНОГО СЕЛЕКТОРА СИГНАЛОВ первой ПЧ. Лучше всего, в данном случае, прибегнуть снова к использованию измерителя АЧХ. Сигнал с его выхода подается на конденсатор С1 (см. рис. 28.4). А на вход измерителя АЧХ поступает сигнал с конденсатора С15, который для этого отсоединяется от средней точки Ш ПТЛ Тр 1 Как показано на рис. 29.4.

Максимально растянув полосу качания, можно посмотреть на экране измерителя АЧХ полосу пропускания ФП2П-4-1-В (или подобного ему) кварцевого фильтра. Как с вывода 3 этого фильтра, так и на выходе резонансного усилителя, собранного на двухзатворном МДП-транзисторе КП306А. Путем подстройки сердечников катушек индуктивности, добиваются максимума усиления тракта. Затем, соединив вход схемы, представленной на рис. 28.4. с выходом схемы рис. 28.3, конденсатором С1 (см. рис. 28.4), с вывода С15 можно уже достаточно убедительно оценить достигнутый уровень входной чувствительности приемника. С учетом суммарного коэффициента передачи электронных цепей тракта, при подаче на вход приемника ВЧ-сигнала с амплитудой 5 микровольт, в измеряемой точке уровень сигнала будет составлять величину порядка 30 милливольт. Такой сигнал достаточен для анализа его качественных и количественных характеристик. Поэтому аттенюатором ГСС понижаем уровень входного сигнала до 1 МИКРОВОЛЬТА, а затем производим замеры, сущность которых понятна из приведенного ниже рис. 29.5.

Имеется возможность оценить максимальную чувствительность приемника при заданном соотношении сигнал/шум. Теперь, по уже изложенной ранее методике, настраивают преобразователь второй промежуточной частоты. Настроив соответствующий ДИПЛЕКСОР на частоту, равную 1,455 МГц, приступаем к отладке и настройке схемы УПЧ2, разорвав для этого его цепь АРУ-2 (см. рис. 28.6). Прежде всего, отладим режимы работы двухзатворных полевых транзисторов VT1—VT3 по постоянному току Это очень ответственный момент.


Поскольку двухзатворные транзисторы КП306А имеют нормированный квадратичный участок переходной характеристики по напряжению первого затвора (что означает ослабление комбинационных составляющих третьего порядка не менее 80 дБ.). Кроме того, транзисторы КП306, можно сказать, “идеальны” для построения на их основе высококачественных резонансных малошумящих усилителей с высоким входным импедансом. Изображенные на рис. 28.6 резисторные цепи обеспечивают, соответствующее работе на квадратичном участке характеристик, смещение по второму затвору. Но, установив режимы по постоянному току транзисторов VT1— VT3, прежде чем вое- | становить цепь АРУ-2, следует, подав сигнал на первый затвор VT1 от ГСС (частота 1,455 МГц), замерить величину коэффициента усиления этой части тракта УПЧ2. И проверить, как его шумовые, так и линейные характеристики. Шумовые достаточно Просто определяются, когда уровень входного сигнала от ГСС составляет 2—5 микровольт. Поступаем при этом в соответствии с рис. 28.2. Линейные характеристики можно также достаточно точно установить, плавно увеличивая входной сигнал ГСС от уровня 5—10 микровольт. Поскольку при разомкнутой цепи АРУ-2, общий коэффициент усиления трех каскадов составляет величину порядка 8000—10000 раз (66—80 дБ), то входной сигнал порядка 50 микровольт обеспечивает на выходе УПЧ2 амплитуду около 0,5 вольта!
Продолжая процесс плавного контролируемого увеличения амплитуды входного сигнала, отмечают момент, когда на выходе схемы произойдет нарушение синусоидальности формы сигнала. После этого, приняв коэффициент запаса равным 0,8, умножаем на него то значение амплитуды входного сигнала, при котором проявилась вышеуказанная нелинейность. При правильно установленных режимах МДП- транзисторов, по постоянному току, это происходит при уровнях входного сигнала, равных 150—200 микровольт.
Теперь можно замкнуть Цепь АРУ-2. Ранее уже было дано описание принципа ее работы. Следует заметить, что эта цепь имеет очень высокие характеристики и обеспечивает значительную глубину АРУ-2.


В частности, замеренная автором глубина АРУ при замкнутой цепи обратной связи, при изменении входного сигнала от 10 микровольт до 35 милливольт, вызывала увеличение соответствующего выходного сигнала УПЧ2 не более, чем в три раза, т.е. соответствовала глубине АРУ, равной: 66 дБ/6 дБ. Таким образом, тракт УПЧ2 отрабатывает весьма значительные изменения амплитуды поступающих на его вход сигналов, достойно справляясь со своей задачей.
Но ему не под силу исправить ситуацию в том случае, если уже во входных цепях радиоприемника, из-за воздействия очень мощной, близко расположенной радиостанции, или какой-либо индустриальной установки, генерирующей помехи, и прочее, величина сигнала оказывается такой, что перегружает даже УВЧ и первый смеситель! Это вполне реальная ситуация. Вот именно для ее предотвращения и введена в состав приемника цепь АРУ-1. Ранее принцип работы АРУ-1 был полностью описан. Рекомендации по конкретной методике настройки этой цепи — следующие. Отсоединить конденсатор С18 от стока VT1 (рис. 28.4). И далее заняться отладкой системы так, как это изображено на рис. 29.6. Как следует из рисунка, отладка цепей АРУ-1 может быть произведена путем подачи сигнала от ГСС на С18. Уровень сигнала ГСС устанавливается равным 50 милливольтам. Частота — 55,5 МГц. С учетом коэффициентов передачи цепей, которые в данном случае исключаются (УВЧ, СМ-1, ДИПЛЕКСОР), уровень сигнала от ГСС, равный 50 милливольтам, будет эквивалентен входному сигналу приемника, равному 2 милливольтам.
Таким образом, на вход балансного детектора, через С19 подается ВЧ-сигнал, амплитуда которого равна 150—200 милливольт. Как видно из рис. 29.6 есть два случая. Первый — когда мы подаем сигнал в точку А. В этом случае выходная частота ГСС — 55,5 МГц. Но предельная частота генерации Г4-105 составляет всего 50 МГц. Поэтому сигнал требуемой частоты подать невозможно. В этом случае можно подать сигнал в точку Б. То есть прямо на вход балансного детектора через СЮ, предварительно отсоединенный от стока VT2.


Но поскольку при этом оказался исключенным резонансный усилитель, то для компенсации его роли и потребовалось увеличить амплитуду сигнала с выхода ГСС до 150—200 милливольт. Это очень значительный по величине сигнал, который используется ТОЛЬКО при отладке. Зато теперь появилась возможность выбрать частоту сигнала, фактически, любую из спектра принимаемого приемником диапазона. Для примера, выберем эту частоту (которую мы подаем на вход балансного детектора), равной 25 МГц. Это приведет к появлению на выходе балансного ВЧ-детектора постоянного потенциала U. Он и будет являться тем дифференциальным (разностным) сигналом, который подается на входы инструментального усилителя. Как уже говорилось ранее, его коэффициент усиления по постоянному току можно легко регулировать посредством вращения ползунка резистора R15 (см. рис. 28.8).
Пределы регулирования составляют of 10 до 100. С учетом того, что U равно 35—50 милливольт (при подаче на вход ВЧ-сигнала 150—200 милливольт), отрегулируем и зафиксируем величину К = 20. Теперь на вход ИТУН1 будет подано управляющее напряжение ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ полярности. При этом его абсолютное значение составит около 1 вольта. Это и будет максимальным уровнем входного сигнала для ИТУН1. При таком сигнале ток через светодиод оптрона ЗОР124А должен быть номинальным и равным, примерно, 8 миллиампер. При этом освещенность фоторезистора оптрона будет максимальной, а режим светодиода не превысит допустимых техническими условиями пределов. Сопротивление фоторезистора составит величину не более 100—150 Ом.
Много это, или мало? Определим, какой сквозной ток должен проходить через диод КА509Б для того, чтобы его высокочастотная проводимость была максимальной. Согласно техническим условиям, его номинальный ток равен 10 миллиамперам. Вот именно эта величина и выбирается в качестве исходной, причем величина сквозного тока контролируется обыкновенным миллиамперметром. Для обеспечения такого тока, на вход ИТУН2 с помощью резисторов R1 и R2 подается ПОСТОЯННОЕ ПОЛОЖИТЕЛЬНОЕ напряжение, равное 1 вольту.


Сопротивление “темного” фоторезистора имеет величину несколько сотен тысяч ом. Поэтому никакого шунтирующего действия на цепь Rl—R2 не оказывает (см. рис. 29.6).

Совсем другое дело, когда сопротивление “светлого” фоторезистора снижается до предельной величины 100— 150 Ом. В этом случае ток через диод КА509Б становится меньше, чем 0,4 миллиампера. Это эквивалентно УМЕНЬШЕНИЮ высокочастотной проводимости аттенюаторного диода в сотни раз! Для того, чтобы убедиться в этом, приведена для рассмотрения цепь, представленная на рис. 29.7.

Здесь у радиолюбителя-конструктора, помимо прочего, имеется широкая возможность для самостоятельного изучения линейных свойств узлов Zl, R, A1 и U1, охваченных цепью АРУ-1. В целом, настройку ВЧ тракта можно считать на этом законченной.
“Спец”: Ну вот, “теория” осталась далеко позади! На очереди — практика!
“Аматор”: Уважаемый Спец! Вам не кажется, что поза, в Которой застыл наш Незнайкин, несколько сродни роденовскому Мыслителю?
“С”: Дружище Незнайкин! Какие-то проблемы?
“Незнайкин”: А разве это не проблема, превратить такое количество принципиальных электрических схем в нечто материальное, осязаемое, а главное, функционирующее?
“С”: Нет, это не проблема. Это просто интересная и творческая техническая задача! И мы сейчас приступаем именно к этому этапу.
“А”: Но монтаж будет выполнен с использованием печатных плат?
“С”: Поскольку у нас теперь сплошной плюрализм, то здесь двух мнений быть просто не может! Да, исключительно с применением печатного монтажа!
“Н”: Но многослойных плат, надеюсь, не будет?
“С”: С сожалением должен сказать, что нет! Но мы вполне и успешно обойдемся стеклотекстолитом с двухсторонней фольгировкой!
“А”: Какая толщина фольгированного стеклотекстолита для нас оптимальна?
“С”: Исходите из ОДНОГО миллиметра. А вот здесь я прилагаю чертежи печатных плат нашего радиоприемника.
>

Печатные платы — “живьем”!

“Незнайкин”: И все же есть кое-что, чего я в толк не возьму.

“Аматор”: Поделись сомнениями с друзьями, полегчает сразу.

“Н”: Да вот получается, что окончательная схема “большого приемника” разъясняется в ходе нашей беседы как бы дважды. Разве нет?

“Спец”: Я все ждал, когда ты об этом спросишь. А ты как думаешь, почему?

“А”: Действительно, я тоже это заметил. Конечно, каждый раз мы рассматривали какой-то новый нюанс схемы, обращали внимание на какую-то новую, ранее не рассмотренную, особенность.

“С”: Все это так. Но не это самое главное. Основной смысл подобной подачи схемотехнических решений приемника заключается в следующем. ВНИМАНИЕ: в окончательном виде ВСЯ ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРИЕМНИКА представлена В ВИДЕ СХЕМОТЕХНИЧЕСКИХ УЗЛОВ, каждый из которых реализован конструктивно в виде ЗАКОНЧЕННОЙ ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ!

“Н”: Вот теперь я понял! Но в таком случае, где же чертежи этих печатных плат?

“С”: Да вот они, не волнуйся! А поскольку принципиальные электрические схемы “большого приемника” у нас все есть...

“А”: Причем достаточно детально рассмотренные...

“С”: ...То поступим следующим образом. Представим ниже ВСЕ печатные платы в том порядке, в котором мы производили рассмотрение, соответствующих этим платам, схемотехнических узлов.

“Н”: Ну, тогда нам следует начать с печатной платы СЕЛЕКТОРА ДИАПАЗОНОВ!

“С”: Согласен. Вот она, вычерчиваем в масштабе один к одному. Приведем ее лицевую и обратную стороны (см. рис. 30.1).

“С”: Надеюсь, друзья, вам известно сентенция о том, что жизнь всегда преподносит нам сюрпризы?

“А”: Интригующее начало!... А без них, без сюрпризов, то есть, обойтись никак невозможно? Ведь насколько я понимаю, вопрос касается конструкции “большого приемника”?

“С”: Ты всегда отличался замечательным умением ухватить самую суть! Сюрприз заключается в том, что нам придется разместить аттенюатор на р—i—n-диоде и цепь АРУ-1 на одной и той же плате. Связано это, в первую очередь, с требованиями высокочастотной схемотехники. Между прочим, вы обратили внимание на то, КАК конструктивно выполнен р—i—п-диод КА509Б? Вас ничего не удивило?

“А”: Пока я не увидел p—i—n-диод, я полагал, что он внешне ничем не отличается от, например, КД522 или ГД508. Но я вижу перед собой очень своеобразную, КОАКСИАЛЬНУЮ конструкцию!
“С”: В том-то и дело! Для того, чтобы эффективность аттенюатора на р—i—n-диоде была максимальной, цепи, в которых он используется, должны быть конструктивно выполнены ПО ВСЕМ ПРАВИЛАМ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ТЕХНИКИ! Это значит — длина сигнальных цепей — минимально возможная. А экранирование — максимально эффективное. А из этого следует практический вывод — диод КА509 и непосредственно связанные с ним компоненты должны располагаться на ОТДЕЛЬНОЙ печатной плате.
“Н”: Но тогда и цепь АРУ-1 нужно расположить поближе?
“С”: Это совершенно необязательно, но, тем не менее, желательно. Итак, печатная плата, включающая в себя аттенюатор и цепь АРУ-1, приведена на рис. 30.2.

“С”: А теперь я хочу обратить ваше внимание на состав следующей платы, представленной на рис. 30.3.

На ней расположены: заградительный фильтр на частоту 55,5 МГц; предварительный малошумящий широкополосный УВЧ; первый смеситель с диплексором; узкополосный малошумящий УПЧ1, в состав которого входит высокоселективный кварцевый фильтр ФП2П-4-1-В на частоте 55,5 МГц; второй смеситель с диплексором, настроенный на частоту 1,455 МГц. А также резонансный усилитель JFET, вырабатывающий сигнал для АРУ-1.
“А”: Я вижу на плате надпись “ФП2П-4-1-В”. Это место для установки кварцевого фильтра?
“С”: Совершенно верно...
“Н”: Следующая плата — это ГПД (Генератор Плавного Диапазона)?
“С”: Да, вот она, представлена на рис. 30.4.

“А”: А теперь следующая по списку плата усилителя второй промежуточной частоты (УПЧ-2) и его цепь АРУ-2.
“С”: Так и есть. Заметьте, они размещаются на одной плате, представленной на рис. 30.5.

“А”: Теперь пришла очередь платы гетеродина на частоту 54,045 МГц, стабилизированного кварцем.
“С”: Которая и представлена на рис. 30.6.

“Н”: Поскольку схема АРУ-1 уже нашла себе законное место на плате рис. 30.2., то следующая плата — это тот самый прецизионный стабилизатор-преобразователь для питания варикапов?


“С”: Да, безусловно. Советую вам, кстати, использовать эту плату не только для “большого приемника” но и в других случаях. Например, для “учебно-тренировочного” приемника. И вообще в схемах основанных на применении варикапов. Вот эта плата, представлена на рис. 30.7, а. И ее аналог на рис. 30.7, б.


“А”: Теперь представим печатную плату детектора и УМЗЧ?
“С”: Если вы решите применить в этом качестве принципиальную электрическую схему этого узла, которую мы ранее и рассмотрели, то вот она — рис. 30.8.

“Н”: Следующая по списку печатная плата содержит сразу три стабилизатора напряжения?
“С”: Как это и представлено на схеме. Напомним, эти три СН выдают: + 12,6 В;-12,6 В; +7,5 В. Печатная плата этого узла представлена на рис. 30.9.

“А”: Теперь пришла очередь ЦОУ (цифрового отсчетного устройства)?
“С”: Да, печатная плата ЦОУ представлена на рис. 30.10.


“Н”: А как же печатная плата цифрового индикатора на пять знакомест?
“С”: Не волнуйся, не забыли и ее. Вот она — представлена на рис. 30.11.

“А”: Осталась еще одна плата, а именно — резисторный делитель для точной регулировки пределов напряжений, подаваемых на многооборотный резистор ППМЛ-1-22к, в каждом из восьми поддиапазонов.
“С”: Да вот же она, показана на рис. 30.12.

“Н”: Что еще следует особо упомянуть?
“С”: Это, прежде всего, конструкции каркасов для катушек индуктивности, которые применяются как в “большом приемнике”, так и в “учебно-тренировочном”. Поэтому приведем внешний вид этих каркасов на рис. 30.13.

“А”: А вот теперь самое время привести небольшой справочник, включающий в себя основные характеристики комплектующих, применяемых в нашем приемнике (табл. 30.1 — 30.10).










“С”: Да будет так!...
“С”: И последнее. Я долго ожидал этого вопроса, друзья мои, но так и не дождался. А между тем сама конфигурация печатных плат, особенно это касается высокочастотной части, далеко не случайна. Потому что все они предназначены для определенной конструкции высокочастотной обечайки.


Вот ее габариты и пример размещения печатных плат (рис. 30.14).

НЕУЖЕЛИ НА ЭТОМ ВСЕ???
>

Характеристика персонажей

КВ приемник мирового уровня –это очень просто

А.Л.Кульский
Посвящается моему сыну — Леониду, будущему электронщику.

Характеристика персонажей

“Незнайкин”

Современный парень 16 лет. Уважает спорт, увлекается RЕРом, любит компанию. Но совершенно “балдеет” от современной электроники. Может часами торчать в компьютерных маркетах. Когда соприкасается с видеотехникой, не подходи! Никого не видит, ничего не слышит и, практически, ничего не воспринимает! Плейер в кармане куртки — это обязательно! Мечтает о видеокамере, но только вот с финансами пока туговато. Если совершенно честно, то с техническими знаниями тоже не слишком! При всем при том быстро схватывает все новое. Очень хочет понять, как устроена и работает современная техника. Да вот читать “скучные” профессиональные книги — нет уж, увольте!

“Аматор”

Иначе говоря — радиолюбитель. Недавно вернулся из армии. Сейчас ему 21 год. Некоторое время работал монтажником радиоаппаратуры на заводе. Подрабатывает починкой телевизоров (естественно, отечественных), магнитофонов (обычных) и всякого рода электробытовых приборов. Мечтает в будущем открыть свое “дело”. Но чтобы оно, так или иначе, было связано с электроникой. Часами сидит над схемами. Вдумчив, достаточно серьезен, хотя, безусловно, человек с юмором. Порой саркастичен. В компаниях общителен, любит каламбуры. Второе хобби — история. Поэтому, если он прибегает иногда к историческим аналогиям — не удивляйтесь!

“Спец”

Живет в том же доме, что и упомянутые выше друзья. Пользуется уважением, поскольку из своих 42 лет жизни — не менее 24 отдал радиоэлектронике. Он, если хотите, “рос” вместе с ней. В свое время закончил факультет радиоэлектроники Киевского Политехнического института. Много лет работал в качестве разработчика электронных блоков и узлов специального назначения. К “Незнайкину” и “Аматору” относится с симпатией. И, нужно сказать, друзья отвечают ему тем же. Поэтому, когда какой-нибудь прибор слишком уж упрямится, то “Аматор”, частенько, вздохнув, тянется к телефону, чтобы набрать номер “Спеца”...
А поскольку “один ум хорошо, а два ума — лучше”, то борьба с техникой всегда заканчивается в пользу человечества.

ГЛАВА 1

“Незнайкин”: Привет, дружище! Ну как твоя простуда? Все еще никуда не выходишь? А зря, а зря...

“Аматор”: Взаимный привет! Простуда выветривается! На данный момент, как видишь, веду оседлый образ жизни! А насчет зря или не зря — что за приколы? И почему, собственно, зря?

“Н”: Приколы! Иду, значит, я себе по улице. Хопа, зырнул, а там — магазин новый открылся! Компьютерный! Фирмовый! Ну я туда и вошел! А там, гляжу, “Ноутбуки” и “Пеньки” в ряд, новейшие модели. CD — ну вообще! Видаки, ну я так и засел! А качество, а сделано!... Платы, там, разные, фирмовые, продаются! А дальше у них полки до потолка, телики клевые! Цвет!... Качество изображения — ну вообще атас! Видеокамеры, центры!... Плейера, батарейки, там, разные, фирмовые... Ну, смотрятся!...

“А”: Тих, тих, тих... Сбавь темп. Не грузи так мою простуженную голову! Давай помалу. Я так понял, что ты был в том самом навороченном электронном маркете, куда мы, было, собирались заглянуть вместе?,

“Н”: Ну да!...

“А”: “Пеньки” в переводе на обычный язык — это “Пентиумы” вторые и третьи. Я все четко понимаю?

“Н”: Да, ты все четко понял!

“А”: Твой язык, Незнайкин, настолько сочный, что я почти как побывал там вместе с тобой!...

“Н”: Издеваешься?... Да я тебе и десятой доли того, что там видел, не рассказал!

“А”: А вот здесь, дружище, ты слегка не прав! Я, понимаешь, предпочел бы, чтобы ты рассказывал мне об увиденном с использованием хоть каких-то технических терминов! А без них, ты, ну при всем желании, не расскажешь

мне и тысячной доли о тех технических новинках, которые ты видел только за стеклом и на расстоянии!

“Н”: Да я и сам хотел бы узнать больше! Ну, нравятся мне все эти приколы, вся эта техника! Но, ты ж понимаешь, стоит она ой, сколько! Ну таких бабок! Были бы — все бы купил! Вот было бы классно!

“А”: Ну ладно, не причитай! А вообще-то давай поговорим. Ты ведь уже девятом классе! Техникой, вон, шибко интересуешься!...


Это правильно! Нет вопросов! Здесь я тебя приветствую. Но, Незнайкин, ведь техника — это не только красивые витрины! Неужели тебе не хочется всю эту электронику знать и понимать?

“Н”: Ну ты, вообще! Нормально? Я вон говорил с одним!... Тоже стоял все, смотрел... Так он говорил, что нам уже их электронику нипочем не догнать! Рассказывал, что япошки, например, на вопрос какого-то профессора, на сколько лет мы отстали, вообще сказали, что навсегда! Ну что, не так разве?

“А”: Да я недавно коснулся этой темы в разговоре со Спецом! Так ты его знаешь, он в нашем доме живет! Отличный мужик. Умница. Электронику здорово просекает! Так вот он как-то заметил, что все не так плохо! Да, мы сильно отстали! И по компонентам тоже. А, главное, в схемотехнике. Ты понимаешь, заводы ведь стоят! И потом, даже когда работали, ну разве можно было сравнить, например, телевизоры PHILIPS, SONY, SHARP, PANASONIC, DAEWOO и наши?

“Н”: Вот видишь! Так чего же твой Спец утверждает, что все не так плохо? Ну я, конечно, не Спец, но хорошего что-то не секу!

“А”: А ты не спеши!... Я тоже, как услышал эти слова Спеца, так очень даже удивился и переспросил. А он говорит, что японская, американская, голландская и прочая забугорная электроника не на Центавре клепались. А на нашей родной планетке! А, значит, всю эту электронику можно и нужно изучать, осваивать. Подтягиваться к этому уровню. Кстати сказать, другого выхода нет. Ну чего скис? Есть вопросы?

“Н”: Есть!... Я как-то в библиотеке нашел одну книжонку. Истрепанную, как тряпку. Зачитанную до дыр. Ну раскрыл, ну посмотрел. Так там автор все очень классно рассказывал! О радио, о телевизорах. Начал было читать, да отложил. Очень клевая книга! Подожди, как она называлась? Дай бог памяти! “Простое радио”? Нет. “Просто радио”? Тоже нет.

“А”: Не напрягайся так! Расслабься! Так сосредоточенно думать — вредно для здоровья! А может она называлась “Радио — это очень просто.”?

“Н”: Точно, ну ты в самую точку попал! Именно “Радио — это очень просто!”. А ты что, тоже ее знаешь?



“А”: Само-собой. Мне ее когда- то Спец показывал. Говорил, что написана отлично! Однако безнадежно устарела! Я как раз об этом со Спецом, перед тем как свалиться с гриппом, говорил.

“Н”: Ну и что он еще говорил? I

“А”: А много всего интересного! Профессионал! А это, Незнайкин, что- | нибудь да значит. Сказал он, между прочим, что электроника нуждается в значительном количестве людей, которые в ней разбираются. В общем, меня он уговорил почти что!

“Н”: Так ты что, в институт поступать собираешься?

“А”: Ну, это уж как получится! Загадывать не любил и не люблю. Помнишь, что О. Бендер сказал?

“Н”: Он, кажется, сказал: “Судьба играет человеком, а человек играет на трубе!” Нет?...

“А”: Все правильно, Незнайкин. Именно эту его фразу я и имел в виду!... “Н”: Слушай, а ты как скоро опять будешь беседовать со Спецом?

“А”: А вот завтра — послезавтра выходить начну. Спрошу у Спеца, когда он посвободнее будет и пойду на разговор.

“Н”: Слушай, а может ты меня тоже прихватишь? Понимаешь, ведь я совсем не против об электронике послушать...

“А”: Ну ты, Незнайкин, даешь! Может думаешь, что мы там “вообще” разговариваем?

Нет, дорогой, у нас разговоры специфические! Ты там, со своей подготовкой, как мебель сидеть будешь! Слова не сможешь вставить! А я, как ты знаешь, к тебе очень неплохо отношусь! Поэтому подставлять ни тебя, ни себя не собираюсь! Ты уж не взыщи!...

“Н”: Ладно, все понятно! Не хочешь! Ну извини!... Я пойду!

“А”: Да погоди, Незнайкин! Нормальный ты парень, только, гляжу, обидчивый очень...

А чего, собственно, обижаться? На что?

“Н”: Ну что я вашему разговору так сильно помешаю? Я просто хотел тихонько посидеть, послушать... Интересно ведь!

“А”: Ладно, как говорят в Одессе: “Слушай сюда!”. Я ведь и не думал отказывать тебе в твоей просьбе!

...Но пойми, что в том виде, какие они есть на сегодняшний день, твои знания для серьезного технического разговора совершенно недостаточны! Поэтому я предлагаю следующее. Вон там, на столе бумага, ручка... Бери то, бери другое, садись сюда и, помолясь Богу, начнем! Полагаю, что через несколько встреч ты уже вполне созреешь для подобных1 бесед со Спецом.



“Н”: А с чего начнем?

“А”: Да с самого начала!... И, прежде всего, с основ электричества!....

“Н”: Ну, тогда, будь так добр, излагай..,

“А”: Как ты, безусловно, знаешь, все вещества состоят из атомов. Атомы, в свою очередь, имеют сложное устройство. И даже очень. В середине атома расположено ядро...

“Н”: ...Вокруг которого вращаются электроны. Которые заряжены отрицательно. А само ядро заряжено положительно. Обычно эти заряды равны...

“А”: Нормально! Добавлю, что разные атомы имеют разное количество электронов. А, следовательно, различный заряд ядра. А отсюда — различную массу и размеры... На уроках химии вам должны были все это рассказывать...

“Н”: Да нам и рассказали! Кстати и о том, что ядра состоят из протонов и нейтронов. Что заряд электрона мало того, что всегда отрицательный... Его нельзя ни увеличить, ни уменьшить! И еще то, что при одинаковом по величине, но не по знаку, заряде электрона и протона, их массы отличаются почти в 2000 раз!

“А”: Точнее, в 1800 раз. Но это сейчас не важно! Ну, давай дальше!...

“Н”: Ну, что дальше... Изучали молекулы. Химические реакции... Таблицу Менделеева. Рассказывали об электронных оболочках и все такое...

“А”: А насчет кристаллических решеток говорили что-нибудь?

“Н”: Само-собой!

“А”: А что же представляет собой электрический ток?

“Н”: Движение электронов...

“А”: Соберись, Незнайкин! Сосредоточься! Где и как движутся электроны, образуя электрический ток?

“Н”: В куске металла. Например меди, железа... Даже серебра и золота... Ядра у атомов массивные, они остаются в узлах кристаллической решетки, а электроны маленькие и легкие, поэтому они свободно движутся внутри кристалла...

“А”: Все правильно, но ведь я спрашивал, Незнайкин, об электрическом токе! А нюанс здесь такой... Электроны, действительно, беспорядочно движутся внутри кристалла. И скорость их довольно велика. Она зависит, в , значительной степени от температуры кристалла. При комнатной температуре средняя скорость электронов составляет несколько метров в секунду! Но представим себе некий кусок металла в виде отрезка проволоки, например, медной...


Впрочем, давай лучше изобразим это на рисунке (рис. 1.1).



Смотри, Незнайкин, мы как бы условно рассекли отрезок медной проволоки (1) плоскостью, которую я обозначил, как (2)...

“Н”: А что означают эти кружочки, снабженные стрелками?

“А”: Да только то, что кружочки — это электроны. А стрелки представляют из себя ВЕКТОРЫ, иллюстрирующие тот факт, что средняя скорость электронов примерно одинакова при данной температуре. А вот направление движения — неупорядоченное, хаотическое. А это значит, что за некоторую единицу времени, например, за ОДНУ СЕКУНДУ количество электронов, которые пересекли плоскость справа—налево и слева—направо — ОДИНАКОВО! Иными словами, Незнайкин?...

“Н”: Я почему-то думаю что в этом случае никакого тока не будет!... Или я ошибаюсь?

“А”: Ты совершенно прав! Если количество электронов, которые пересекли плоскость с различных сторон за единицу времени — одинаково, то в этом случае говорить об электрическом токе просто не приходится!

“Н”: Ну, а как же появляется электрический ток? Можно ли себе его как-то представить и что для этого необходимо сделать?

“А”: Для начала, просто вернуться к нашему рисунку. Правда, слегка модернизировав его (рис. 1.2).



“Н”: Привет, а что это за маленькие пунктирные стрелки появились?

“А”: А это признак появления некоторой дополнительной составляющей средней скорости. Да, это именно дополнительная составляющая средней скорости КАЖДОГО из свободных электронов кристаллической решетки! Ну а правило сложения векторов, Незнайкин, ты знать просто обязан... Итак...

“Н”: А я и знаю! Не зря по геометрии “пятерку” схватил! Выходит, что средние скорости электронов, которые движутся на рисунке слева—направо, будут БОЛЬШЕ, чем средние скорости электронов, которые движутся справа—налево! Так?

“А”: Ну, Незнайкин, молоток! И какой вывод ты из _этого можешь сделать?

“Н”: Да только один! Количество электронов, которые пересекут плоскость (сечение) в направлении слева—направо, будет БОЛЬШЕ, чем количество электронов, которые за то же время пересекут эту плоскость в направлении справа—налево!



“А”: Точно так! То есть в этом случае мы можем смело утверждать, что имеем дело с электрическим током! Кстати, учти, что для простоты картины я нарисовал пунктирные стрелки со значительным нарушением масштаба! В действительности, абсолютные величины векторов, характеризующих средние скорости хаотического движения, в десятки раз превышают абсолютные величины векторов, обозначенных пунктиром!

“Н”: И какой же при этом получается электрический ток? Наверное, очень малый?

“А”: Представь себе, что как раз далеко не малый! Правда, на нашем идеализированном рисунке изображены только шесть электронов, в то время как их, например, в куске обыкновенной меди...

“Н”: Постой, я припоминаю, что нам рассказывали, что в каждом грамме металла, содержится не то 1021 не то 1022 атомов! И даже если каждый атом обеспечит только один свободный электрон, который способен “путешествовать” внутри кристалла, то это будет...

“А”: Расслабься дружище! Я тоже не помню точного числа атомов в грамме металла, но это сейчас абсолютно неважно. А важно то, что даже, скажем, 1020 атомов — это ведь сто миллиардов миллиардов! Проволока — медная. Значит, каждый атом обеспечивает два электрона, которые могут перемещаться в кристалле! Поэтому нам более важно сейчас некое иное число.

“Н”: Это какое же?

“А”: Могу сказать! Это — 6,28 на 10 в восемнадцатой степени! Именно такое количество электронов содержит в себе электрический заряд, равный ОДНОМУ КУЛОНУ! А теперь запомни, что если через поперечное сечение проводника, а в качестве такового сейчас выступает кусок обыкновенного медного провода, проходит ОДИН КУЛОН электронов В СЕКУНДУ, то говорят, что по этому проводнику течет ток, равный ОДНОМУ АМПЕРУ! Вопросы есть?

“Н”: Естественно... Ты употребил слово — проводник. Я полагал, что это чисто железнодорожный лексикон...

“А”: Ты неправильно полагал!... Но ты совершенно правильно сделал, что заострил на этом внимание! Все вещества в природе, с точки зрения электротехники и электроники делятся на три основные категории.


А именно: ПРОВОДНИКИ, ДИЭЛЕКТРИКИ (иначе - ИЗОЛЯТОРЫ) и ПОЛУПРОВОДНИКИ. И, поверь мне на слово, мы к этому вопросу будем возвращаться еще не раз!

“Н”: Верю... И согласен подождать... Но ты ничего не сказал о том, по какой причине мы вправе были пририсовывать пунктирные стрелки к электронам на рисунке? А главное, почему они направлены СТРОГО В ОДНУ СТОРОНУ?

“А”: Верно сказано!... Ну тогда, маэстро, позвольте предложить Вашему вниманию еще рисунок (рис. 1.3)?



“Н”: Отчего же... Извольте... Так, приехали... А это еще что за “Мистер Икс”?

“А”: Поскольку в школе ты еще не добрался до раздела “Электричество”, я позволил себе “дополнить” наши научные рассуждения вот этим самым персонажем. Тем более, что это исключительно серьезный

персонаж, несмотря на его улыбку.

“Н”: А в чем заключается его роль?

“А”: А именно в том, что “Мистер Икс” обеспечивает нам возможность, а значит и право, пририсовывать к электронам пунктирные стрелки. Иначе говоря, “Мистер Икс” является той СИЛОЙ, тем самым источником, которая ГЕНЕРИРУЕТ ТОК в проводнике! Не зря я пририсовал слева от него МИНУС, а справа ПЛЮС!

“Н”: А это принципиально?

“А”: Безусловно!... Ты ведь, очевидно, слышал, что одноименные заряды взаимно отталкиваются, а разноименные — притягиваются! Поэтому направление результирующих составляющих средних скоростей электронов может быть таким, как представленно, только в том случае, если у “Мистера Икс” и ПЛЮС и МИНУС расположены именно так, как показано на рисунке! Поскольку, если их поменять местами, то...

“Н”: ...Направление электрического тока изменится на противоположное!

“А”: Верно! И, кстати, Незнайкин, интересная вещь... Хаотические скорости электронов в кристалле, как мы выяснили, имеют порядок метров в секунду!

“Н”: Тогда получается, что упорядоченная составляющая соответствует всего лишь сантиметрам в секунду?

“А”: Именно так! ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ, генерируемое “Мистером Икс”, обеспечивает каждому электрону постоянную составляющую, имеющую величину не более единиц сантиметров в секунду даже при очень сильных электрических полях!



“Н”: Тогда я что-то не могу взять в толк... Получается, что скорость электрического тока всего десятки сантиметров в секунду?!...

“А”: Ну, дружище, на этот раз не только в яблочко, а вообще в мишень не попал! Иначе говоря — мимо цели! Да если бы дело обстояло так, то не имело бы человечество не только электронных чудес, но даже обыкновенной электрической лампочки! Поскольку ток шел бы к нам от электростанции недели, а то и месяцы! Не боись. Природа щедра! Действительно, избыточная составляющая скорости электронов, которую они приобретают при участии “Мистера Икс” — не более единиц сантиметров в секунду! Но вся штука заключается в том, что в различных участках проводника (проволоки) электроны начинают двигаться, практически, одновременно! Даже если эта проволока имеет длину сотни или тысячи километров! Электрическое поле сообщает вышеупомянутое приращение составляющей средней скорости каждому электрону ПОЧТИ ОДНОВРЕМЕННО!

“Н”: То есть с бесконечной скоростью?

“А”: Ну-ну, дружище, не так круто!... Скорость распространения электрического поля в проводнике составляет величину порядка ДВУХСОТ ТЫСЯЧ КИЛОМЕТРОВ В СЕКУНДУ, что несколько меньше скорости света в вакууме! Вот почему на рисунке я изобразил толстой стрелкой НАПРАВЛЕНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ на все свободные электроны в кристалле.

“Н”: А тебе не кажется, чти пора бы сорвать маску с “Мистера Икс”? Что он вообще из себя представляет? И как его настоящее имя?...

“А”: Иными словами, “Кто вы, доктор Зорге?” Ответ прост! “Я — Шаповалов Т П.!”

“Н”: Ценю твой юмор! Но, видите ли?...

“А”:“... Достаточно, расстрелять, следующий...” Ладно, шутки в сторону!...

“Мистер Икс”, Незнайкин, является ничем иным, как ИСТОЧНИКОМ ТОКА! Этот источник, как оказывается, способен сообщать, посредством генерации электрического поля, избыточную скорость свободным электронам. Двигаясь по ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ, эти электроны СПОСОБНЫ ВЫПОЛНЯТЬ НЕКОТОРУЮ РАБОТУ! Поскольку, ВНИМАНИЕ, абсолютная величина пунктирных стрелок находится в прямой зависимости от источника тока! Или, если угодно, от генератора электрического поля.


Так вот, любой источник ( или генератор) электрического поля характеризуется величиной ЭЛЕКТРОДВИЖУЩЕЙ СИЛЫ, которую он посредством генерируемого электрического поля сообщает перемещаемым по цепи электрическим зарядам.

“Н”: А что представляет собой электродвижущая сила? Чем она характеризуется?

“А”: Электродвижущая сила (или ЭДС) характеризуется единицей измерения, которая называется — ВОЛЬТ!

“Н”: Знаешь, я все это, лучше, запишу...

“А”: Запиши, это не помешает. Кроме того, наглядность — это сила! Кстати, запомни, что при перемещении электрического заряда в 1 КУЛОН, источник тока выполняет работу в 1 ДЖОУЛЬ. Но только в том случае, если этот источник обладает ЭДС в 1 ВОЛЬТ!

“Н”: А если его ЭДС, например, пять вольт?

“А”: Тогда выполненная работа соответствует ПЯТИ ДЖОУЛЯМ! Кстати, один джоуль — это работа по поднятию груза весом в 109 грамм на высоту в ОДИН МЕТР!

“Н”: Ты употребил еще такое выражение, как “электрическая цепь”. Верно? Объясни, что это такое?

“А”: Смотри, Незнайкин и слушай... Источник тока, а им может быть, например, батарейка, аккумулятор, солнечный элемент и т.д., уже сам по себе, в силу внутренних, порой очень сложных электрических процессов, на своих внешних выводах (или электродах) имеет некоторую разность электрических состояний. А это и есть ЭДС! Но когда мы соединяем какой-либо проводящей системой эти электроды, по этой системе начинает протекать электрический ток. Так вот, эта внешняя, проводящая электрический ток, система именуется ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПЬЮ.

“Н”: Ты бы попроще! Я же тебе не Спец... Не отрывайся от земли.

“А”: Ладно, не бурчи... Соедини выводы батарейки лампочкой и вот тебе простейшая электрическая цепь! Ток идет, лампочка светит! Красота! Кстати, как ты думаешь, что будет характеризовать такая вот дробь:

ЭДС/Ток=?

“Н”: ...Если не ошибаюсь, эта величина называется — СОПРОТИВЛЕНИЕ?

“А”: Ты не ошибаешься! Заодно, раз уж об этом зашел разговор, давай переходить на стандартную, международную систему электротехнических символов.


В ней вышеприведенная формула запишется так:

U/I=R

Здесь R — сопротивление, U — напряжение, I — ток.

Запомним еще, что:

1 вольт — 1000 милливольт = 1000000 микровольт (мкВ);

1 ампер = 1000 миллиампер = 1000000 микроампер (мкА);

1 Ом = 0,001 килоом = 0,000001 мегаома (МОм).

Или, что более привычно:

1 МОм = 1000 кОм = 1000000 Ом.

“Н”: А больше никакие единицы для токов, напряжений и сопротивлений не применяются?

“А”: Напротив, достаточно часто применяются. Да вот, например:

1 микроампер = 1000 наноампер (нА) = 1000000 пикоампер (пА);

1 гигаом (ГОм) = 1000 мегаом = 1000000 кОм = 1000000000 Ом;

1 киловольт (кВ) = 1000 вольт.

Полагаю, что вышеперечисленными единицами мы с тобой вполне обойдемся. Ну вот, а теперь прошу вопросы.

“Н”: Неужели вся электроника, по большому счету, базируется на применении закона Ома, как это мне приходилось слышать ?

“А”: Один широкоизвестный литературный герой произнес фразу, которая как нельзя более кстати подойдет в качестве краткого ответа на поставленный тобой вопрос. Вот она: “Ни в коем случае и никогда!” И хотя закон Ома прочно лежит в фундаменте электроники, но только как ОДИН из ее краеугольных камней! И потом, в представленном виде, закон Ома описывает только цепи постоянного тока.

“Н”: А какие еще бывают цепи?

“А”: В общем случае — частотнозависимые цепи переменного тока! А там и математическое описание, и физическая суть много сложнее! Но ... давай торопиться медленно.

“Н”: А мы уже в состоянии перейти к рассмотрению цепей переменного тока?

“А”: Да еще не совсем, дружище! Нам еще осталось рассмотреть так называемое параллельное и последовательное соединение. И еще кое-что исключительно важное для понимания сути происходящих процессов... Вот мы говорили об электрической цепи и упоминали об электрической лампочке. Давай теперь изобразим это на бумаге.

“Н”: Только я сам нарисую! У тебя там где-нибудь не найдется лампочки?

“А”: Зачем она тебе?

“Н”: Да чтобы изобразить её на рисунке, конечно же!

“А”: Да, но для этого совершенно необязательно заканчивать художественный институт! Весь мир уже много десятилетий как изображает электротехнические цепи любой сложности с помощью условных обозначений! Вот я зарисовал несколько простейших цепей.


Смотри (рис. 1.4)!



“Н”: Где-то я уже что- то подобное видел. Слева, очевидно, изображена цепь с электрической лампочкой. Верно? А справа я не знаю. И потом, что это за разрыв в цепи?

“А”: Верно, слева обозначена цепь обыкновенного карманного фонарика. Она как видишь, может быть реализована с помощью всего трех элементов! Собственно лампочки, изображенной в виде кружка с двумя заштрихованными секторами, батарейки и выключателя, который ВСЕГДА изображается в виде разрыва цепи. То есть в выключенном состоянии.

“Н”: Понял. С левым рисунком вопросов нет...

“А”: И последнее... Никогда не называй подобные изображения рисунком! Ни простые, ни сложные! Тебя “не поймут”! Так как это не принято ни в электротехнике, ни в электронике. Только — ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ! Усек?

“Н”: Вполне! Так что же за элемент изображен справа?

“А”: А самое обыкновенное электрическое сопротивление, о котором мы уже говорили! То самое R! Кстати, в электронике этот элемент именуется исключительно — РЕЗИСТОР!

“Н”: А для чего он нужен? Ведь, как я понял, он не светит и не греет?

“А”: Светить, он конечно, не светит! А вот относительно того, что он не греет, согласиться с тобой никак нельзя! А ну давай-ка этот рисуночек, то есть я хотел сказать — эту принципиальную электрическую схему нарисуем отдельно (рис. 1.5)



“Н”: Эта стрелка, судя по всему, должна символизировать прохождение электрического тока. Так?

“А”: Так! Закон Ома мы с тобой уже усвоили. Потому ответь мне, что это значит, если на резисторе R имеет место падение напряжения, равное U? И, кроме того, через этот резистор течет ток, равный I?

“Н”: Постой!... Какое падение?

“А”: Ах да, я забыл упомянуть, что выражение “падение напряжения” эквивалентно выражению “между выводами резистора А и В приложено напряжение U”. В данном случае, когда замкнута электрическая цепь, все напряжение, которое вырабатывает батарейка (она же ИСТОЧНИК НАПРЯЖЕНИЯ) приложено к выводам резистора А и В. Но мы отвлеклись, а ты так и не ответил на мой вопрос!



“Н”: Ну, это, очевидно, просто значит, что через соответствующий резистор течет и соответствующий ток!...

“А”: Не догоняешь, Незнайкин! Это значит слегка больше, чем ты думаешь! А именно, что ПРОИЗВЕДЕНИЕ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ соответствует ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ, которая, выделяясь на данном резисторе, преобразуется в ТЕПЛОТУ!

IxU = Р; 1 АМПЕР xl ВОЛЬТ = 1 ВАТТ!

Говорят также, что если по резистору R протекает ток I, то выделяется электрическая мощность, равная:

“Н”: И это все, на что способен резистор?

“А”: Далеко не все! А теперь, Незнайкин, я жду от тебя разумных пояснений относительно принципиальной схемы, которую предлагаю твоему вниманию теперь. Вот на этом рис. 1.6.



“Н”: Попробую... Как заметил однажды т. Сталин — “Попытка не пытка, не так ли, товарищ Берия?” Итак, пойдем простым логическим путем... На схеме я вижу два резистора, включенных один за другим...

“А”: Насчет логического пути — пойдем лучше вместе! Кстати, в технике подобное включение именуется ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ.

“Н”: Принято... Постой, но ведь через оба резистора течет один и тот же ток! А отсюда следует, что на каждом из этих резисторов имеет место падение напряжения, ПРОПОРЦИОНАЛЬНОЕ величине сопротивления данного резистора!

“А”: Молодцом! А теперь даю еще одну вводную. Объясни, как работает принципиальная электрическая схема, изображенная теперь (рис. 1.7)?



“Н”: У меня возникли проблемы с подсчетом напряжения U, которое падает на резисторах, включенных параллельно...

“А”: Я тебе помогу. Следи за ходом моей шахматной мысли! В точке “С” ток I разветвляется на два тока, соответственно I, и 12:

I1 + I2 = I

С другой стороны:

U2 = I * Rэкв

R экв = (R1 * R2) / (R1 + R2)

I 1* R1 = I2 * R2 = U2



При этом резисторы R1, и R2 образуют, так называемое ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ соединение. Значит, чем БОЛЬШУЮ величину, будет иметь, например, резистор Rэкв — тем МЕНЬШИМ будет ток I1! Ну вот, после этого можно перейти и к более интересным вещам!

“Н”: Ну теперь эту легкотню я всегда расколю! Последовательное и параллельное соединение вопросов уже не вызовут!



“А”: Ой не говори так! Поскольку в электронике, кроме резисторов, в изобилии и значительно более экзотические компоненты! И потом, ты забыл, что мы собрались коснуться темы о проводниках, изоляторах и полупроводниках?

“Н”: Я просто стеснялся напомнить...

“А”: Ты ли это?... Так вот, электрическое сопротивление того или иного элемента электрической цепи, а значит и материала или вещества, из которого этот элемент изготовлен, зависит от количества в нем свободных электрических зарядов. Поэтому еще на заре электротехники все вещества разделили на две основные группы, а именно: ПРОВОДНИКИ и ИЗОЛЯТОРЫ (или ДИЭЛЕКТРИКИ). К числу проводников, кстати, относится целый ряд растворов и даже газы в определенном состоянии.

“ Н” : Ну, а изоляторы? . . .

“А”: Это, например, стекло, эбонит, бумага, резина и т.д. Следует заметить, что атомы изоляторов устойчивы. Для того, чтобы их внешние электроны перешли в состояние проводимости, иначе говоря, оторвались от своих атомов, нарушив свою связь с ядром, требуется приложение прямо — таки отчаянных усилий! Строго говоря, даже в самых совершенных изоляторах в одном из миллиарда или в одном из сотни миллиардов атомов электрон, в силу некоторых причин, покидает свой атом и становится “пилигримом”. Вот этим самым “ИЛИ” и определяется — “плохой” это изолятор, или “хороший”!

“Н”: Ну и как поясняет наука факт существования подобных “пилигримов”?

“А”: Несколькими причинами. Например, как результат тепловых колебаний атомов. Ведь чем выше температура, тем энергичнее колеблется атом на своем месте в кристаллической решетке. А, следовательно, вероятность того, что электрон покинет атом — возрастает. При температуре абсолютною нуля (или — 273 °С) тепловые колебания атомов полностью прекращаются! В этом случае в любом изоляторе, даже самом никудышном, вообще не оказывается свободных электронов... А теперь, Незнайкин, давай поиграем в кубики. Не возражаешь?

“Н”: ...Дружище, да что с тобой?! Нормально?!... Вот дела!...

“А”: Да не переживай так! Я в порядке.


Но вот от кубиков нам с тобой сейчас никуда не деться... Это вовсе не моя прихоть, поверь! Таково повеление Великой Электроники!

“Н”: Что, “а токмо волею пославшей мя.жены?”.

“А”: Литературную викторину сообразим как-нибудь в другой раз. Лады?... А пока ... вырежем из проверяемого изоляционного материала кубик со стороной равной ОДНОМУ САНТИМЕТРУ. Затем ... подведем к нему напряжение ОДИН ВОЛЬТ и будем измерять ток в этой электрической цепи. Эксперимент этот, такой простой на первый взгляд, проделаем мысленно, в силу многих причин, Итак...

“Н”: Ну вот, начинается! Ты хочешь сказать, что в твоем хозяйстве не найдется обыкновенного тестера, батарейки и ножовки?

“А”: Раз ты так настаиваешь, то знай!... Ни “обыкновенный” тестер, ни батарейка с ножовкой нам не помогут! Вот смотри — самая чувствительная шкала моего тестера имеет предел — ШЕСТЬДЕСЯТ МИКРОАМПЕР! И это позволяет отнести данный тестер к разряду высокочувствительных! Но для “игры в кубики” с изоляторами нужна чувствительность в МИЛЛИОН раз более высокая! А еще лучше — в ДЕСЯТЬ МИЛЛИОНОВ раз! Кроме того, напряжение для подобной “игры” берется вовсе не от батарейки, а от специального высокостабильного источника напряжения.

“Н”: “Я понял все — к чему слова...” Итак, давай мысленно сделаем кубик из стекла?

“А”: Нет проблем... Включили в цепь кубик из стекла и выяснили, что через него течет ток равный ста пикоамперам! Иначе говоря, ОДНА ДЕСЯТИТЫСЯЧНАЯ МИКРОАМПЕРА. Иными словами - 630000000 электронов в секунду!

“Н”: Так много?! Ничего себе — изолятор!

“А”: Дружище, это совсем немного! Будь у нас кубик из такого проводника, как СЕРЕБРО, ток в цепи достиг бы почти МИЛЛИОНА АМПЕР! Однако отметим, что подсчитывать число свободных электронов не принято. Обычно просто вычисляют электрическое сопротивление кубика. С использованием всё той же формулы Ома. Но есть и нюанс! Поскольку в действительности в этом эксперименте мы измеряем важнейшую величину — УДЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ. Эта величина имеет размерность (ОМхСМ).


Для наглядности составим таблицу (табл. 1.1).

Удельное сопротивление материалов, Омхсм

Таблица 1.1.

ИЗОЛЯТОРЫ	ПРОВОДНИКИ	ПОЛУПРОВОДНИКИ
Слюда — 1017	Серебро — 1,5x1016	Германий — 60
Фарфор — 1016	Медь— 1,78х10-6	Кремний — 5x1 03
Каучук— 1015	Алюминий - 2,8х10-6
Стекло — 1013	Сталь— 1,2хЮ-5
Бумага — 1 010	Нихром — 1,1x10-11

“Н”: Очень наглядная разница! Но я вижу что ПОЛУПРОВОДНИКИ выделены в “особое производство”!

“А”: А вот здесь ты абсолютно прав! Как в прямом, так и в переносном смысле! И дело совсем не в том, что их удельное сопротивление “особь статья”! А в том, что их ПРОВОДИМОСТЬ носит особый характер.

“Н”: Ты сказал — проводимость. Это еще что за параметр?

“А”: Ну, это совсем просто. Проводимость есть величина ОБРАТНО ПРОПОРЦИОНАЛЬНАЯ сопротивлению! Иными словами:

G = I/U,

R = U/I.

Единица измерения проводимости — ОДИН СИМЕНС. Ну, пожалуй, на сегодня достаточно. А в следующий раз поговорим на тему ПЕРЕМЕННЫХ напряжения и тока.

>

КОНЕЦ ВТОРОЙ ЧАСТИ

>

От одиночного преобразования — к двойному!...

КВ приемник мирового уровня –это очень просто

Глава7. От одиночного преобразования — к двойному!...

“С”: Ну как, пришли в себя? Продолжим наш рассказ? ,

“А”: Но я, в общих чертах, уже всё рассказал, дорогой Спец!

“С”: Не совсем, друг мой!... Мы не отметили ещё один момент, который характерен для преселекторов, перестраиваемых с помощью конденсаторов переменной емкости, а это ведь присуще именно Супергетеродину Армстронга, не так ли?

“Н”: Ну конечно, я тоже видел, что из себя представляет конденсатор переменной емкости! Аматор показывал мне сдвоенный и строенный конденсатор переменной емкости с воздушным диэлектриком. И объяснил, зачем это сделано.

“А”: Да, уважаемый Спец! Я рассказал Незнайкину, что путем механического вращения, осуществляемого посредством ручки настройки и системы шкивов, ротор, представляющий собой ось с укрепленными на ней пластинами перемещается относительно неподвижных пластин статора, чем достигается изменение емкости. А сдвоенными или строенными эти конденсаторы делаются, например, для того, чтобы можно было реализовать, скажем, такую структурную схему супергетеродина (рис. 7.1).

Он (я имею в виду представленный супергетеродин) представляет собой современный радиоприемник, в котором имеется еще и предварительный усилитель высокой частоты, на выходе которого применен второй селектор частоты. А конструктивно и преселектор Z1 и селектор Z, перестраиваются одновременно, посредством двух секций конденсатора переменной емкости, а третья секция входит в состав гетеродина...

“С”: Дорогой Аматор, ты совершенно верно нарисовал структурную схему достаточно сложного радиовещательного приемника, так называемого, “высокого класса”. Но поверь, СОВРЕМЕННЫМ этот приемник не является уже более ПОЛУВЕКА! То что ты нарисовал — это уровень радиотехники ТРИДЦАТЫХ ГОДОВ!

“А”: Как ... ведь транзисторные приемники 60-х—70-х годов выпуска, причем самые дорогие, строились именно по этой схеме?!

“С”: Да, строились! Причем до самого недавнего времени! Пока эти самые “современные советские приемники высшего класса” не оказались, образно говоря, на “помойке” мирового рынка! Не помогли ни транзисторы, ни микросхемы! Но мы с вами, друзья мои, люди дела.
Поэтому продолжим наш рассказ...

“А”: Сделайте это лучше Вы, Спец!

“С”: Ну и ладно!... Но прежде о том самом моменте преселекторов... Как будет меняться форма “колокола” во время перестройки конденсатора от минимальной до максимальной емкости?

“А”: Поскольку: Q равно корень квадратный из L деленное на С и всё это деленное на R, то в связи с тем, что соотношение L деленное на С — возрастает при перестройке конденсатора от Cmаx до Cmin, добротность тоже должна возрастать и колокол должен ... вытягиваться вверх!

“С”: Это теоретически совершенно верно, однако практика подтверждает существование обратной зависимости — по мере повышения частоты в пределах диапазона, колокол становится ниже, как это и показано на рис. 7.2!

“А”: Но почему?

“С”: Дело в том, что в упрощенную формулу не входят, например, такие параметры, как КОНСТРУКТИВНАЯ ДОБРОТНОСТЬ. Ведь индуктивность характеризуется именно ей! Так с ростом частоты конструктивная добротность L падает. Увеличивается и сопротивление R.

“Н”: А вот этого я уже никак не понимаю! Почему может меняться R?

“С”: Из-за, так называемого, СКИН—ЭФФЕКТА. Этот эффект заключается в том, что с ростом частоты, токи высокой частоты распространяются только по поверхности проводника. Иначе говоря, происходит высокочастотное перераспределение плотности тока по сечению провода, которым намотана L. Это эквивалентно уменьшению сечения проводника, что адекватно возрастанию R! Но главным следствием является следующий факт — избирательность по соседнему каналу (у рассмотренных вариантов супергетеродина) в пределах диапазона не является постоянной величиной! Информация для размышления: у рассмотренных супергетеродинов избирательность по соседнему каналу составляет 42—46 дБ, а по зеркальному каналу не более чем 32—40 дБ! Это совершенно не соответствует современным мировым стандартам!

“А”: Хорошо, но что нового тогда дала радиотехника 40-х и последующих годов?

“С”: Прежде всего, схемы построенные с использованием МНОГОКРАТНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЧАСТОТЫ!



Следует сказать и о том, что в тридцатые годы загруженность эфира была значительно ниже, чем сегодня. И тем не менее к концу тридцатых были найдены методы, с помощью которых стало возможным то, что ранее считалось просто недостижимым!

Одним из принципиально новых путей, которых удалось достичь, используя возможности ДВОЙНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЧАСТОТЫ, является способ кардинального повышения селективности (избирательности) тракта высокой частоты (радиочастоты). Речь идет о предложенном в мае 1941 года советским инженером Юзвинским методе, именуемом с той поры “цепью Юзвинского”. Вот она на рис. 7.3).



“А”: Это следует понимать так, что на выходе восстанавливается все та же частота сигнала?

“С”: Вот именно! Но обрати внимание, что в “цепи Юзвинского” частота гетеродина fгет ВСЕГДА НИЖЕ чем частота сигнала f сигн!

И вот почему: fпр. = f сигн. - f гет. После второго преобразования: f сигн.2 = f пр. + f гет. = ( fсигн. – f гет ) + f гет. = f сигн . Понятно, в чем “изюминка”?

“А”: Получается, что селективность “цепи Юзвинского” эквивалентна применению колебательного контура с добротностью, равной МНОГИМ ТЫСЯЧАМ?

“С”: Ну конечно же! Представь себе, что fnp = 465 кГц, например. Тогда и полоса пропускания будет соответствующей! То есть порядка 10 кГц! УПЧ A1 способен без труда повысить амплитуду сигнала f в сотни раз! А затем второй смеситель U2 восстанавливает частоту сигнала ВЧ (РЧ), который далее можно подать на вход обычного “супера”! Избирательность по соседнему каналу при этом достигает уже не десятков, а ТЫСЯЧ РАЗ!

“А”: Но я не видел ни одной схемы радиовещательного приемника, в которой использовалась бы такая цепь!

“С”: А в отечественных разработках бытовой радиотехники это решение и не использовалось! Да и в радиолюбительских конструкциях подобное встречалось не более двух раз!

“А”: А “за бугром”?

“С”: А “за бугром” и техника, и люди серьезные. Там в массовые или, будем говорить, в серийные радиоприемники разнообразные методы двойного преобразования частоты прочно вошли уже в начале 70-х годов! Да и “цепь Юзвинского” получила достаточно широкое распространение.



Да вот, к примеру, в интереснейшем, профессиональном журнале “Электроника” (№ 4 за 1975 г.) владелец известной во всем мире немецкой радиотехнической фирмы ROHDE & SCHWARZ Inc. сам господин Роде, опубликовал большую программную статью под названием “Улучшение технических характеристик современных приемников”. В ней, фактически, была дана совершенно новая концепция построения супергетеродинов! В этой статье, между прочим, по ходу дела приводятся и примеры оптимального построения “цепи Юзвинского”. Как обычной, так и ДВОЙНОЙ!

Но в статье Роде “цепь Юзвинского” играет уже чисто вспомогательную роль! Концепция, предложенная фирмой, совершенно иная. Именно эта концепция и может считаться “уровнем радиоприемной техники середины семидесятых”!

“Н”: Имеется в виду ВСЯ радиоприемная техника?

“С”: Ни в коем случае! Нас ведь, в конечном счете, интересуют не . стационарные, а мобильные, ПЕРЕНОСНЫЕ приемники, собственный вес которых не должен превышать 15 кг!

“А”: Теперь я понимаю ваше замечание о том, что можно считать современным приемником, а что нет!

“С”: Да, мы говорим сейчас именно об уровне семидесятых!... Прежде, чем двинуться дальше, я все же приведу структурную схему радиоприемника, о котором говорил г-н Роде (рис. 7.4)!



Ну вот, друзья мои... Вопросы, замечания имеются?

“А”: Вопросов у меня лично так много, что я просто не знаю с которого начать!?...

“С”: Как всегда, начинай с самого начала, то есть с Z1!

“Н”: Boт кaк paз к Z1 претензий не имею! Но следующий узелок обозначен, как R! Что это такое и зачем он нужен?

“С”: Ну что же, как сказал однажды персонаж какого-то авантюрного романа: “пришла пора расплачиваться за все!” Я в данном случае имею в виду расплату за то, что мы до сих пор не затрагивали вопроса о, так называемой, РЕАЛЬНОЙ (или МНОГОСИГНАЛЬНОЙ) СЕЛЕКТИВНОСТИ!

“А”: Лучше позже, чем никогда!

“С”: Ты прав, мой друг, ты прав!... Итак, реальная или многосигнальная селективность — это способность приемника выделять слабый сигнал в присутствии мощных мешающих сигналов, лежащих ВНЕ полосы пропускания приемника!



Источником помех от этих сигналов является смеситель... РЕАЛЬНЫЙ СМЕСИТЕЛЬ!... Поскольку, если бы операция перемножения напряжений сигнала и гетеродина выполнялась абсолютно точно, то никаких помех от внеполосных сигналов не возникало бы вообще! В этом случае РЕАЛЬНАЯ селективность приемника совпадала бы с ОДНОСИГНАЛЬНОЙ, которая определяется, как...

“А”: ...как ослабление сигнала при расстройке приемника относительно некоторой частоты, которую мы считаем за частоту настройки f0!

“С”: Как жаль, что реальные смесители неидеальны! Они, во-первых, детектируют входной сигнал, что порождает, так называемые, ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ПОМЕХИ!

Во-вторых, смешивают РАЗЛИЧНЫЕ входные сигналы между собой. Это можно себе представить так, будто один из сигналов БЕРЕТ НА СЕБЯ функцию гетеродинного сигнала для другого! Эти помехи получили наименование ИНТЕРМОДУЛЯЦИОННЫХ!

Если немодулированная по амплитуде помеха достаточно велика, то ее сигнал может продетектироваться в смесителе, создавая на его нелинейных элементах (диодах, транзисторах и т.д.) постоянное смещение. Коэффициент передачи смесителя при этом — падает, а шумы — возрастают! Это явление называют ЗАБИТИЕМ!

Есть еще такая разновидность помех, как ШУМОВАЯ МОДУЛЯЦИЯ. При воздействии сильного ВНЕПОЛОСТНОГО сигнала увеличивается общий уровень шумов приемника. Шумовая модуляция зависит от того, насколько чистый спектр имеет сигнал собственного гетеродина приемника!

“А”: То есть следует самым тщательным образом “вылизывать” форму ;. сигнала гетеродина?

“С”: Именно так! Поскольку, хотя и незначительно, тепловой шум по амплитуде и фазе МОДУЛИРУЕТ напряжение гетеродина. При этом, ЧЕМ ВЫШЕ ДОБРОТНОСТЬ КОНТУРА гетеродина, тем меньше амплитуда его спектрального “мусора”!

А вот еще один неприятный случай! Представьте себе, что вблизи от вашей частоты настройки находится мощный сигнал AM-станции, содержащий и несущую, и боковые полосы. При детектировании его на выходе смесителя выделяются частоты модуляции. Причем, вращением ручки настройки (то есть изменением частоты гетеродина) отстроиться от помехи НЕВОЗМОЖНО! Приемник работает в режиме ПРЯМОГО детектирования, т.е.


— как детекторный!

ПЕРЕКРЕСТНАЯ МОДУЛЯЦИЯ поясняется тем, что мощная помеха детектируется в высокочастотных каскадах! При этом продетектированный сигнал ИЗМЕНЯЕТ их коэффициент передачи, модулируя полезный сигнал.

Что касается ИНТЕРМОДУЛЯЦИОННЫХ помех, то они возникают при условии, что два ВНЕПОЛОСНЫХ сигнала fвпl и fвп2 удовлетворяют следующему условию:

2fвпl — fвп2 = f (частоте, попадающей в полосу пропускания приемника).

“А”: Уважаемый Спец, то что мы с Незнайкиным сейчас узнали, настолько нас обеспокоило, что может стоит составить своего рода “рецепт” как бороться со всем этим безобразием?

“С”: Я не против... Значит, во-первых... Шумовая модуляция. Основной способ борьбы с ней — это, как уже было подмечено, усердие и терпение при проектировании и изготовлении гетеродина! Во-вторых, перекрестные и интермодуляционные помехи... Ряд авторов-профессионалов предлагают рассмотреть следующую номограмму, характеризующую ЗАВИСИМОСТЬ УРОВНЯ ПОМЕХ ОТ НАПРЯЖЕНИЙ СИГНАЛОВ (рис. 7.5).



Здесь на горизонтали отложены напряжения полезных и мешающих сигналов на ВХОДЕ ПРИЕМНИКА, а по вертикали — напряжения сигналов на ВЫХОДЕ, приведенные ко входу. Т.е. поделенные на полный коэффициент усиления приемника — К0. Тогда прямая 1 соответствует полезному сигналу и имеет единичный наклон, поскольку напряжение сигнала на входе совпадает с приведенным выходным напряжением. Естественно, что такая зависимость будет наблюдаться в области не слишком больших сигналов.

Тогда, сняв реальную характеристику (амплитудную) радиочастотного тракта приемника, можно определить и уровень забития. Это произойдет, когда входное напряжение будет таким, что реальная характеристика ОТКЛОНЯЕТСЯ на 3 дБ от прямой 1.

“А”: А в чем на этой номограмме выражены уровни сигналов?

“С”: Уровни сигналов могут выражаться в микровольтах или децибелах. Используются также ОТНОСИТЕЛЬНЫЕ единицы измерения: дБмкв — т.е. отношение НАПРЯЖЕНИЯ сигнала к одному микровольту, выраженное в децибелах, иначе — 20 lg(UCигн/l мкв), и дБм — т.е.


отношение МОЩНОСТИ сигнала к одному миливатту, также ( в децибелах — 10 1g(Pcигн/l мвт).

На рис. 7. 5 приведены ТРИ шкалы, что облегчает перевод одних единиц в другие. Нижняя шкала (дБм) соответствует верхним только в том случае, если rbx приемника равно 75 Ом! Для входного сопротивления 50 Ом к значениям шкалы дБм следует добавлять 2 дБ.



Если в смесителе присутствует нелинейность, из-за наличия в ВАХ (вольт-амперной характеристике) квадратичных членов возникают, как говорилось, перекрестные помехи. Причем, напряжение перекрестной помехи на выходе пропорционально КВАДРАТУ входного напряжения! Этот факт и характеризует линия 2! По графику всегда можно найти Кам как расстояние по горизонтали между прямыми 1 и 2 при заданном уровне полезного сигнала.

“А”: Получается, что на нашем рисунке определено значение Кам при уровне полезного сигнала 1 мкВ! Найденное значение будет соответствовать случаю 100 процентной модулированной помехи!

“С”: Верно! Но если брать коэффициент модуляции 30 процентов, то найденное значение надо увеличить в 3,3 раза, т.е. на 10 дБ.

Из номограммы также видно, что Кам...

“Н”: Простите, а что такое Кам?

“С”: Кам - это КОЭФФИЦИЕНТ ПОДАВЛЕНИЯ амплитудной модуляции, который сильно зависит от выбранного уровня сигнала! Если в одинаковой степени уменьшать уровень и полезного сигнала, и помехи на входе, то при этом Кам — ВОЗРАСТАЕТ! Отсюда следует важнейший вывод! Можно даже сказать более образно — краеугольный камень в проектировании радиоприемников:

ПРИ ЛЮБОМ ТИПЕ СМЕСИТЕЛЯ УВЕЛИЧЕНИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ СО ВХОДА СМЕСИТЕЛЯ ОДНОВРЕМЕННО УВЕЛИЧИВАЕТ РЕАЛЬНУЮ СЕЛЕКТИВНОСТЬ!

Вот почему в структурной схеме приемника Роде применен аттенюатор!

“А”: Если я правильно понял, уменьшая напряжение ВСЕХ сигналов на входе — и полезных, и мешающих в два раза (6 дБ), мы уменьшаем полезный сигнал на выходе тоже в два раза. А перекрестная помеха на выходе при этом УМЕНЬШАЕТСЯ В ЧЕТЫРЕ РАЗА!?

“С”: Ты всегда все быстро схватываешь! Но помни, что главным средством повышения реальной селективности остается улучшение качества смесителей! Поскольку с улучшением параметров смесителя линия 2 сдвигается ВПРАВО!



“Н”: А что интермодуляционные помехи?

“С”: Это уже, так называемые, помехи третьего порядка. То есть напряжение помехи на выходе приемника пропорционально КУБУ ВХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ИНТЕРФЕРИРУЮЩИХ СИГНАЛОВ! Что и представлено зависимостью 3. Откуда следует, что для снижения помех этого вида повышение чувствительности со входа смесителя и применение аттенюатора на входе приемника — еще более эффективны!

“А”: А что имеют в виду, когда говорят, что реальная селективность приемника определяется его ДИНАМИЧЕСКИМ ДИАПАЗОНОМ?

“С”: Имеют в виду следующее... Нижнюю границу динамического диапазона принимают равной уровню СОБСТВЕННЫХ ШУМОВ Um, приведенному ко входу. Верхняя граница соответствует напряжению на входе, при котором продукты ПЕРЕКРЕСТНЫХ ИСКАЖЕНИЙ и ИНТЕРМОДУЛЯЦИОННЫХ ИСКАЖЕНИЙ равны внутренним шумам!...

“Н”: Я что-то не врубаюсь!...

“С”: Ну подумай!... Если напряжения двух сигналов (а мы о них уже говорили выше, это fвnl и f вn2) равны или ниже верхней границы динамического диапазона, то их сигналы прослушиваются только НА ИХ СОБСТВЕННЫХ ЧАСТОТАХ! Если же напряжения этих сигналов больше, то на фоне шумов слышны их биения (перекрестная помеха, не зависящая от частоты настройки). Или же сигналы прослушиваются еще на двух частотах!

“А”: А именно, на каких?

“С”: Да хотя бы на:

2f вп1 – fвп2 , и 2f вп2 - f вп1 !

На графике динамический диапазон по перекрестным D2 и интермодуляционным D3 помехам находят, отсчитав по вертикали расстояние от точки пересечения, соответственно, прямой 2 или 3 с горизонтальной линией, соответствующей уровню шумов, до прямой!

“А”: А если ДИНАМИЧЕСКИЙ ДИАПАЗОН необходимо охарактеризовать только одним значением?

“С”: Тогда выбирай наименьшее из двух и не ошибешься! Вообще можно считать, что реальную селективность полностью определяют две “точки пересечения” А, и аз- Они получаются при продолжении прямых 2 и 3 до пересечения с прямой!

“А”: Раз уж мы все равно коснулись этой темы, давайте дадим более строгие определения понятия ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ приемника!



“С”: ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ — это минимальное напряжение сигнала на входе приемника, которое обеспечивает отношение сигнала к шуму, равное 20 дБ!

Мы дальше будем касаться этого вопроса еще не раз, поэтому заметим только, что коэффициент шума всего приемника уменьшается при уменьшении коэффициента шума отдельных его узлов. Вот здесь у меня очень простая и удобная табличка, предложенная одним исследователем для оценки значения минимального шумового напряжения, развиваемого согласованной наружной антенной на сопротивлении 75 Ом в различных KB диапазанах (см. табл. 7.1).

Таблица 7.1.

ДИАПАЗОН, м	80	40	20	14	10
Uш , мкВ при D fn = 3 кГц	1,6	1	0,3	0,2	0,15
Uш , мкВ при D fn = 10 кГц	2,82	1,7	0,51	0,34	0,26
Uсигн мин. мкВ при Uсигн /Uш = 20 дБ	28	17	5	3,4	2,6

“А”: Это при значениях полосы пропускания равной в одном случае 3, а в другом 10 кГц?

“С”: Совершенно верно!... Здесь вполне наглядно представлены значения той чувствительности, которой стоит добиваться при проектировании приемников с КВ. Это, естественно, в том случае, если ты желаешь добиться соотношения сигнал/шум = 20 дБ (10 раз). Но когда идет интересная передача из-за “бугра”, то сказанное вполне можно различить и при вдвое меньшем соотношении сигнала к шуму!

“Н”: Мне попался как-то паспорт старого, но широко известного приемника “Спидола”. У моего дяди он еще сохранился. Там, помню, фигурировала чувствительность на KB равная 100 микровольтам! А может я ошибаюсь?

“С”: Нет, Незнайкин! Ты не ошибаешься! Действительно, “совдеповская” “аппаратура высокого класса” ВСЕГДА характеризовалась чувствительностью на порядок хуже, чем современная ей заграничная! И это делалось вполне сознательно! Уж в два-три раза улучшить чувствительность приемников вполне реально было бы и на отечественной компонентной базе того времени!

“А”: Но я встречал довольно толстые книги, где объяснялось, что высокая чувствительность просто НЕ НУЖНА, поскольку ее не возможно реализовать!



“С”: Я тоже знаю такие книги, равно как и “рыночную цену” их, порой, маститым авторам! Это, мои дорогие юные друзья, можно считать одним из примеров совдеповской демагогии в области радиотехники! И следующий раз мы начнем беседу именно с этой темы!

>

Парадоксы КВ-приемников...

КВ приемник мирового уровня –это очень просто

ГЛАВА 8. Парадоксы КВ-приемников...

“Аматор”: Мы снова пришли надоедать Вам, уважаемый Спец!

“Спец”: Ничуть не бывало! Мы продолжаем нашу “прогулку по структурной схеме приемника Роде”!

Да, действительно, жизнь складывается так, что техника и политика часто завязаны в такой узел, когда развязать его можно только в том случае, если одновременно потянуть за оба конца! А no-отдельности вообще ничего понять невозможно!

“А”: Неужели чувствительность радиоприемников — это политика?

“С”: Вне сомнений! К счастью для него, Незнайкин не помнит это время, поскольку тогда “он был крайне мал, он был — дитя!” Тоталитарное советское общество строилось таким образом, чтобы компартия (ее “вожди”) посредством своего “боевого отряда” (КГБ) — имела возможность постоянно контролировать информацию, которую “скармливали” народу. Что касается кинофильмов, театральных постановок, журналов и газет — тут все понятно и комментарии излишни! Но радиоволны без труда преодолевали любые “границы на замке”! Короткие волны — вот предмет постоянной заботы “доблестных” не летчиков! И хотя это были не тридцатые годы, каждый высококлассный японский или американский красавец-приемник, проникший легальным или полулегальным путем на территорию СССР, немедленно заносился в.особую картотеку и его хозяин уже считался “нашим” не на все сто! И все равно было ясно, что “щитом и мечом” прогресс не остановить. Транзисторная техника, чтоб ей!... Ее можно перевозить в сумке, слушать на даче, в лесу, в поле... 

А в эфире “Голос Америки”, “Немецкая волна”, “Свобода” и т.д. и т. п.! И там говорят совсем не то, о чем советские люди могут прочесть на страницах, так называемой, “Правды” или “Коммуниста”! Радиоволны несут иную информацию, которую “простому советскому человеку” знать не полагалось!...

“А”: По этой причине все советские приемники с KB диапазоном и были лишены таких поддиапазонов, как 19; 16; 13 и 11 метров?

“С”. Да, именно поэтому! Строжайше запрещено было вводить эти [диапазоны, как наиболее удобные и “дальнобойные”, во ВСЕ советские I радиоприемники, даже так называемого “высшего класса”!

“Н”: Но техническая база действительно позволяла их реализовать, если-бы не запрет?

“С”: Без сомнений!... В то же, примерно, время, когда была выпущена “Спидола” (1963 г.), где-то через годик малыми сериями в Прибалтике выпускался транзисторный приемник “Гауйя”. Причем в двух модификациях. ; В “экспортном” и “советском” вариантах.

Заявленная в паспорте чувствительность экспортного варианта составляла 40 микровольт, что в ДВА С ПОЛОВИНОЙ РАЗА превышало чувствительность ЛЮБЫХ других советских транзисторных приемников! Имелся и диапазон 16—19 метров! В “совдеповском” варианте ничего подобного не было и даже рисунок печатной платы был другим!

“А”: А в торговую сеть “экспортный” вариант поступал?

“С”: Нет, никогда! Но дело отнюдь не ограничивалось ТОЛЬКО отсутствием определенных диапазонов! Схемы гетеродинов были выбраны такими, что попытки повысить частоту генерации путем подпайки катушки с уменьшенным числом витков, приводили к резкому возрастанию нестабильности и заметному ухудшению формы генерируемого синусоидального сигнала! Естественно, что прием становился, практически, невозможным! Но самая “хитрая хитрость” заключалась в том, что ни в одном учебнике по радиоприемным устройствам НЕ РАССМАТРИВАЛИСЬ вопросы, посвященные проблеме просачивания сигнала гетеродина в антенну!

“А”: Ну, а это с чем связано?

“С”: Проникая в антенну приемника, сигнал собственного гетеродина “передавал в эфир” информацию о том, какую радиостанцию “ловят” в той или иной квартире! Иначе говоря, в какой квартире чем “дышат”!

“Н”: Разве такое возможно?

“С”: Вполне! Представь себе, что ты слушаешь, например, радио “Свободу”! Твой входной преселектор (широкий, как чья-то натура) настроен на соответствующую частоту. А, следовательно, гетеродин генерирует ту же самую частоту плюс ... еще 465 кГц! Через емкости сигнал проникает в антенную цепь и ... излучается в эфир! Мощность этого паразитного излучения невелика. Но вполне достаточна, чтобы соответствующая ДЕЙСТВИТЕЛЬНО чувствительная аппаратура установленная, например, в спецавтотранспорте, зарегистрировала тот факт что ведется слушание именно станции “Радио Свобода”!



“А”: Ну ладно, а как определить, в какой именно квартире ведется прослушивание данной радиостанции?

“С”: И на этот счет есть способы... Но это особая тема и потому не будем излишне отвлекаться на нее! Тем более, что для того, чтобы все равно сделать невозможным прослушивание определенных участков KB диапазона, очень большое распространение в семидесятые-восьмидесятые годы нашли методы радиоэлектронного противодействия. Например, как их прозвали в народе — “глушилки”!

“А”: Это, когда на волне прослушиваемой станции вдруг возникал непереносимый гул, напоминающий охрипшую сирену?

“С”: Очень образное сравнение! Да, учитывая крайне низкие радиотехнические параметры советских радиоприемников “высших” классов, не требовалось что-то совершенно уникальное, чтобы перекрестные и интермодуляционные помехи плюс мощная “глушилка” делали прослушивание “забугорных” радиостанций просто физически болезненным делом!

“А”: Получается, что если в приемнике нет усилителя высокой частоты, стоящего перед смесителем, то “пролаз” гетеродина в антенну будет значительным?

“С”: Да, отчасти это так. Но не следует думать, что достаточно поставить в некачественный приемник УВЧ и все станет хорошо само-собой! Это смотря еще — какой это УВЧ! Мы подробно коснемся этого вопроса, когда будем говорить о принципиальных электрических схемах.

“А”: Но в статье Роде говорится о ДВУХТАКТНЫХ УВЧ! Я не встречался с ними в схемах советских радиоприемников!

“С”: А я о чем толкую? Двухтактные УВЧ, да еще построенные с использованием специальных ПОЛЕВЫХ транзисторов — это замечательная штука! Их линейная область по входному сигналу получается почти на порядок шире, чем в “совдеповских” приемниках как “первого”, так и “высшего” классов! Полевые транзисторы при этом обеспечивают коэффициент перекрестной модуляции на 40 — 45 дБ лучше, чем подобные же схемы на биполярных транзисторах.

“Н”: До чего мне жаль, что я не имею достаточной информации ни о полевых, ни о биполярных транзисторах, хотя и слыхал, что таковые в природе имеются!



“С”: “Терпение, мой друг, терпение”, как говаривал актер Кадочников в фильме “Подвиг разведчика”!... Всему свое время.

“А”: Следующий квадратик — СМЕСИТЕЛЬ?

“С”: Очевидно так!... Но я по твоим глазам вижу, любезный Аматор, что ты готов задать ну совершенно экстренный вопрос!?

“А”: Ато нет!... Мы так много говорили о том, что промежуточная частота стандартизирована и всегда должна быть МЕНЬШЕ, чем частота входного сигнала! А что мы наблюдаем в приемнике Роде!? Промежуточная частота ПРЕВЫШАЕТ 40 МГц! Может здесь какая-то ошибка?...

“С”: Да ровным счетом — никакой ошибки, дорогой друг! Во-первых, я никогда в наших беседах не утверждал, что промежуточная частота (ПЧ) ВСЕГДА ДОЛЖНА БЫТЬ меньше частоты сигнала! ПЧ ничего и никому не должна!... Ни гривны, ни полтинника! Напротив, с этим вредным предрассудком пора покончить! В самом деле, борьба с “зеркальным” каналом может быть эффективной только в том случае, если 2f — достаточно велико! В нашем случае ПЧ превышает 40 МГц! Значит “зеркалка” находится в 80 МГц от частоты основного канала! Это тебе не 930 кГц! И селективность составляет уже не 28 - 36 дБ, а ОКОЛО 80 ДЕЦИБЕЛ!. То есть не в десятки раз, а в несколько тысяч раз подавляется “зеркальная” помеха! Это, естественно, требует совершенно иного гетеродина! Но зато “пролаз” в антенну — исключается. Радиоприемникдействителъно становится другом, а не “Павликом Морозовым”! Излишне говорить, что и смеситель для этого необходим совсем иной!

“А”: Советские приемники 70-х годов включали в себя, помнится, совмещенный смеситель. Подобное решение еще находит применение?

“С”: Во всяком случае в серьезной аппаратуре — нет, нет и еще раз нет! Вообще, друзья, мне тоже не терпится начать разговор по принципиальным схемам смесителей, но полагаю, что мы еще недостаточное внимание уделили рассмотрению структурной схемы приемника Роде. По этой причине, опуская (пока) вопрос о том, какое схемное решение годится для качественного смесителя, запомним, что на его выходе получаем fnpl = 40,525 МГц, хотя это значение в настоящее время в различных конструкциях варьируется от 40 МГц и до 120 МГц!



“А”: Ну хорошо, а что представляет из себя фильтр ПЧ, обозначенный, как Z,? На нем еще имеет место символ кварца? Вообще вы можете рассказать об этом чуть подробнее?

“С”: “Я могу, а потому — обязан”!... Вообще в УПЧ применяют различные виды фильтров: с LC — контурами, RC — цепями, с электроакустическими и цифровыми системами. Но в рассматриваемом приемнике, который получил в радиотехнике наименование ПРИЕМНИКА С ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ ВВЕРХ, к фильтру Z, предъявляются исключительно высокие требования по обеспечению селективности по соседнему каналу! Давайте оценим, какая для этого требуется добротность (хотя бы приблизительно)!

Пусть f = 40 МГц, а полоса пропускания = 20 кГц!

“Н”: ...Получается, что Q = 2000!..

“С”: Фактически, она должна быть даже несколько больше! Не станем забывать, что встречаются подобные фильтры, у которых полоса пропускания равна всего 3 кГц, а частота — выше, чем 40 МГц!.. Поэтому понятно, что обычные фильтры здесь не проходят! И возможны несколько вариантов. Прежде всего, применить в качестве фильтра Z, — “цепь Юзвинского”! Вторая возможность — это применение так называемых “спиральных резонаторов”! Они представляют собой четвертьволновой коаксиальный резонатор, внутренний проводник которого для уменьшения габаритов, свернут в спираль. Спиральные резонаторы в подобных фильтрах обычно индуктивно связаны. Эта связь выполняется снижением высоты экрана, разделяющего два соседних резонатора со стороны заземленных концов спиральных катушек...

“Н”: А можно это изобразить на рисунке?

“С”: Ну почему нет? Вот, прошу вас (рис. 8.1)...



“А”: На всякий случай, может приведете расчетную формулу?

“С”: Конечно же, я предпочел бы иное решение, чем применение спирального резонатора! Но... раз вы требуете расчетную формулу, то вот она:

Здесь:

N — число витков спирали; S — показано на рис. 8.1; 8 — толщина стенки каркаса, на который намотана спираль, см. рис. 8.1; е — диэлектрическая проницаемость каркаса. При этом S определяется, исходя из требуемой добротности Q0 по формуле: Добротность, согласно исследованиям авторов этой конструкции, можно довести до 800!



“А”: Я,полагаю, что возни с подобным фильтром будет немало, но проблема при этом до конца не решится! Верно?

“С”: Да, я тоже считаю так, поскольку полосу селекции сделать лучше, чем 50 кГц вряд ли удастся!

“Н”: При fnp = 40 МГц ?

“С”: Ну конечно! Так что на спиральный резонатор можно согласиться только в совершенно пиковом случае!... Иная картина получается, если удастся достать ПОЛОСОВОЙ КВАРЦЕВЫЙ ФИЛЬТР! Этот фильтр представляет из себя сложную многорезонаторную систему, включающую в свой состав согласующие ВЧ-трансформаторы, подстроечные элементы и т. д. При этом сами кварцы включены по, так называемой, дифференциально-мостовой схеме, помещены в общий экран, индивидуально настроены и герметизированы. Вот подобный фильтр, хотя его стоимость и высока — это действительно решение проблемы!

“Н”: А эти фильтры выпускаются промышленностью?

“С”: Обязательно, Незнайкин! Например, одним из заводов города Волгограда (Царицына) в России. Мне приходилось встречаться с несколькими разновидностями таких фильтров, настроенных, соответственно, на частоты 40 МГц; 45 МГц; 55,5 МГц.

“А”: А как именуются эти изделия?

“С”: Они называются: ФП2П (2—1); ФП2П (4—1). Кроме того, имеются великолепные японские, американские и западноевропейские изделия! Но мы подробнее поговорим о названиях позднее.

“А”: Отлично! Идем дальше по схеме... Усилитель А2 — пропускаем, ведь он такой же, как и А2. Верно?

“С”: ...Почти. Следующий квадратик — второй смеситель U2.

“А”: Но я вижу, что второй гетеродин — неперестраиваемый! Ну это, допустим, еще понятно. А вот почему он кварцованный? Что вообще реально может дать применение в генераторе кварца?

“С”: Стабильность частоты LC — генераторов во многих случаях недостаточна! Она зависит от множества факторов. От температурных коэффициентов индуктивности и емкости. Обычно в составе гетеродинов используют именно LC — генераторы. Подобные гетеродины имеют относительную частотную нестабильность Af/f0 равную 10-3 — 10-4. Это означает, что при f0 = 50 МГц, при нестабильности 10-4 D f = 5 кГц! То есть дрейф частоты гетеродина равен ПОЛУШИРИНЕ полосы пропускания! Для рассматриваемого приемника это величина недопустимо большая! Максимальная нестабильность, с которой еще можно как-то мириться, с для второго гетеродина составляет величину (2—3)* 10-6 Это нормально для обычного кварцованного генератора! Хотя следует сказать, что в случае двойного термостатирования кварцевых генераторов fnp = 40 МГц ? нестабильность может быть ограничена уровнем ДЕСЯТЬ В МИНУС ДЕВЯТОЙ СТЕПЕНИ!



“А”: Но ведь это решает наши проблемы!

“С”: Ну, если и не все, то многие!... Разработаны (и довольно давно) очень неплохие схемы с кварцевыми резонаторами. Например, кварцевые генераторы на основе схем Хартли и Колпитца!

“А”: То есть этот вопрос решается! Тогда, уважаемый Спец, перейдем к следующим квадратикам структурной схемы!

“С”: Далее у нас идет второй смеситель U2,. Он каких-то особых, принципиальных отличий от U1, не имеет. Далее идет еще один фильтр — Z3!

“Н”: Какой смысл во втором преобразователе частоты? Почему нельзя было обойтись только одним?

“С”: Преобразование ВВЕРХ позволило кардинально решить проблему избирательности по “зеркалке”! А, кроме того, ликвидировать неприятности связанные с “пролазом” гетеродина в антенну! Но окончательную “обработку” и усиление сигнала удобнее проводить на значительно более низкой частоте! А чем плоха для этого частота 465 кГц? Или, например, 5,5 МГц, которую часто употребляют профессионалы? Сам по себе фильтр Z3 — многозвенный, обеспечивающий крутые наклоны характеристики. Он может быть электромеханическим или пьезомеха-ническим. Или, что еще более предпочтительно — кварцевым, поскольку в этом случае его относительное изменение средней частоты минимально и составляет величину: 5 * 10-7 град-1

“А”: Усилитель второй промежуточной частоты А3 разве имеет какие-то особенности?

“С”: Если и да, то на чисто схемотехническом уровне. Поэтому сейчас мы его не рассматриваем.

“Н”: А детектор U3?

“С”: О нем будем говорить отдельно и позже, поскольку это особый вопрос!

“А”: Получается, что на данный момент мы рассмотрели ВСЮ структурную схему приемника Роде?

“С”: Кроме двух принципиальных вопросов! Кстати сказать, на структурной схеме они не отмечены вообще! Речь идет об АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГУЛИРОВКЕ УСИЛЕНИЯ — АРУ, а также о современном устройстве контроля настройки.

“Н”: Вы считаете, что индикация частоты настройки в современном высококлассном приемнике должна быть цифровой?

“С”: Без всяких сомнений! И это еще минимум—миниморум того, что должно быть на дисплее приемника!



“Н”: Интересно, а есть фирмовые приемники, в которых реализовано вышесказанное?

“А”: Погоди, Незнайкин! Мы ведь действительно еще не рассмотрели вопроса об АРУ!

“С”: Обещаю подробно ответить на твой вопрос, дорогой Незнайкин, но сначала поговорим об АРУ! Автоматическая регулировка усиления (АРУ) — применяется для расширения динамического диапазона приемника и поддержания в заданных пределах выходного напряжения. При этом устраняются перегрузки в каскадах при приеме сильных сигналов и, таким образом, предотвращается появление недопустимых нелинейных искажений. Следовательно, оконечные устройства приемников работают в режиме обработки сигналов оптимального уровня! Принцип действия системы АРУ состоит в автоматическом изменении коэффициентов усиления (передачи) отдельных каскадов приемника при изменении уровня принимаемого сигнала. Система АРУ, в самом общем случае, должна содержать регулируемые каскады усиления или делители напряжения и ... цепь регулирования ЦР. Вот некоторые основные структурные схемы АРУ (см. рис. 8.2).



При этом цепь регулирования (ЦР) вырабатывает управляющее напряжение, воздействующее на регулируемые элементы усилительного тракта. Обычно ЦР содержит амплитудный детектор АД и фильтр низкой частоты — ФНЧ. Эффективность АРУ оценивают двумя величинами, выраженными в децибелах, — Dвх / Dвых При этом Dвых значительно меньше, чем dbx. Инертность системы АРУ обычно оценивают постоянной времени АРУ.

“А”: А почему на рисунке представлены не одна, а целых ТРИ системы АРУ?

“С”: Различают три основные системы АРУ: с ОБРАТНЫМ (рис. 8.2, и), ПРЯМЫМ (рис. 8.2, б) и СМЕШАННЫМ (рис. 8.2, в) регулированием. При обратном регулировании управляющее напряжение определяется напряжением сигнала (его уровнем) на выходе. Это наиболее простая АРУ и весьма действенная. В системе с прямым регулированием управляющее напряжение определяется напряжением сигнала на входе.

“А”: Тогда, если не ошибаюсь, смешанное регулирование в той или иной степени является комбинацией первых двух?



“С”: Да, так оно и есть! Кроме того, различают АРУ задержанные и незадержанные. Например, при задержанной АРУ регулирующее воздействие начинает проявляться, если напряжение сигнала на входе приемника достигает некоторого уровня, соответствующего некоторой наперед заданной величине.

“А”: Я где-то встречал такие аббревиатуры, как БАРУ и МАРУ! Что это такое?

“С”: Это просто классификация систем АРУ по инерционным свойствам! А именно — быстродействующие (БАРУ) и медленные, инерционные (МАРУ). В нашем случае мы имеем дело с инерционными АРУ.

И еще: системы АРУ могут быть ОДНОПЕТЛЕВЫМИ и МНОГОПЕТЛЕВЫМИ! Для нас, как покажет дальнейшее, наибольший интерес представляют ДВУХПЕТЛЕВЫЕ системы. Они обладают необходимыми нам свойствами.

“Н”: А все-таки, что можно сказать о применении всех этих замечательных систем и устройств в реальных радиовещательных приемниках?

“С”: Многое! Но об этом поговорим в нашу следующую встречу.

>

Волны электрического моря

КВ приемник мирового уровня –это очень просто

Глава 2. Волны электрического моря

“Н”: Ну, поздравляю с выздоровлением. А теперь, может, перейдем к электронике? Кстати, объясни мне разницу между электротехникой и электроникой. Она вообще существует?

“А”: За поздравление благодарю! Но ты задал интересный вопрос. Не претендуя на академическую формулировку, я отвечу так, Спец рассказывал, что в ВУЗ - ах по электронике ключевой является дисциплина под названием “Радиотехнические цепи и сигналы”. Так вот: электротехника — это просто наука о функционировании и методах расчета различных электрических цепей, которые, даже будучи достаточно сложными, способны нормально функционировать сами по себе. Например, лампочка, электромотор, трансформатор и т.д. Но если цепь способна самостоятельно реагировать на внешнее воздействие, имеющее в той или иной степени электрический характер (то есть на СИГНАЛ ) — то это уже электроника!

“Н”: Так, может, для экономии времени перейдем сразу к рассмотрению сигналов?

“А”: Это уже будет совсем в стиле О. Бендера — “потеря качества при выигрыше темпа!”.

Нет Незнайкин, электроника для успешного ее усвоения, требует определенной последовательности изложения. А потому возвращаемся к электрическим цепям. Но уже переменного тока.

“Н”: Объясни мне толково и вразумительно — что такое переменный ток?

“А”: Переменный ток имеет (что естественно) свою причину. И эта причина — переменное напряжение! То есть это такое напряжение, величина и полярность которого имеют периодический характер в функции от времени. Да вот, посмотри на рисунок (рис. 2.1).

На этом графике представлены НЕ ВСЕ, но многие важнейшие характеристики переменного напряжения. Заметь, что зависимо! амплитуды Ua переменного напряжения от времени t носит СИНУСОИДАЛЬНЫЙ характер. То есть мы имеем дело с колебательным, ВОЛНОВЫМ процессом.

“Н”: А можно сказать, что этот волновой процесс состоит из положительных и отрицательных полуволн, отмеченных на рисунке, соответствено плюсами и минусами в кружочках?

“А”: Безусловно, но обрати внимание на характер изменения амплитуд в течение каждого ПЕРИОДА, то есть временного промежутка, вмещающее в себе одну отрицательную полуволну и одну положительную или, иначе говоря, ОДИН ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ ПОЛУПЕРИОД и ОДИН ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ ПОЛУПЕРИОД — амплитуда переменного напряжение проходит через НУЛЬ не менее (но и не более) ТРЕХ РАЗ!

Физический смысл этого такой. В точке 0 (см. рис. 2.1) никакого напряжения, а значит и тока в проводнике нет! Затем появляется ПОЛОЖ] ТЕЛЬНОЕ напряжение, достигающее своего максимума через промежуток времени tr

“Н”: Этот момент на временной оси соответствует точке А.

“А”: Верно! После этого, в течение временного промежутка t2 напряжем плавно уменьшается до нуля.

“Н”: ...Затем оно возникает снова, но полярность его уже ОТРИЦАТЕЛЬНА!

“А”: Максимум отрицательной амплитуды достигается в точке Б. Затем следует снова плавное уменьшение до нуля (промежуток времени t4).

“Н”: Судя по рисунку, весь процесс занимает временной промежуток, равный: t1 + t2 + t3 +t4

“А”: Естественно, или просто — Т! Это и есть ПЕРИОД!

“Н”: А величина обратная периоду называется ЧАСТОТА?

“А”: Совершенно верно! Частота показывает, сколько раз в течение ОДНОЙ СЕКУНДЫ переменное напряжение изменило свою полярность! Или: сколько периодов (циклов) переменное напряжение претерпело за одну секунду.

“Н”: Понял! Но почему ты ранее оговорил, что на графике отображены НЕ ВСЕ характеристики переменного напряжения?

“А”: Нарисуем новый рисунок (рис. 2.2). На нем изображен ТОЛЬКО один период...



“Н”: Но я сразу вижу отличие! Что такое U..? И что это за участки, покрытые штриховкой?

“А”: Да в них-то все и дело!.. Заодно отметим равенство двух величин: Uа+ и Uа- Оно означает, что амплитудные значения напряжения в положительный и отрицательный полупериоды РАВНЫ ПО МОДУЛЮ!

“Н”: Ясно! А заштрихованные части?

“А”: Заштрихованная часть положительного полупериода РАВНА по площади заштрихованной части прямоугольника, в который “вписан” этот полупериод.



“Н”: Что это означает?

“А”: Дело в том, что новый прямоугольник, образованный произведением величин Uэфф и Т/2, по площади ТОЧНО РАВЕН положительному полупериоду! Иными словами, переменное напряжение, имеющее амплитуду Ua, проходя по резистору R выделяет столько же теплоты, сколько ее выделяет за то же время постоянное напряжение, величина которого равна Uэфф!

“Н”: То есть это означает, что для оказания одинакового теплового эффекта, переменное напряжение всегда должно быть больше по максимальной амплитуде, чем постоянное?

“А”: Именно так! Поэтому, когда ты слышишь, что напряжение в электрической сети равно 220 вольт, то не забывай, что речь идет об эффективном напряжении — Uэфф!

“Н”: А какое соотношение между максимальным амплитудным и эффективным напряжениями?

“А”: Вот оно:

U эфф. = 0,707х U,

“Н”: Отлично, с переменным напряжением разобрались! Все ясно!

“А”: Прошу прощения, сэр! И что же Вам так ясно?

“Н”: Это элементарно, Ватсон! Взгляни на рис. 2.3. Вот эта вторая синусоида и есть иллюстрация переменного тока. На графике представлена зависимость амплитуды переменного тока от амплитуды переменного напряжения.



“А”: ...И все?

“Н”: “Чего же боле... Что я могу еще сказать?”

“А”: Ты, Незнайкин, нарисовал совершенно правильный график! И рассуждал ты при этом достаточно верно, но до определенного момента. А вот дальше...

“Н”: Ну, ты говоришь прямо-таки загадками! Здесь рядом я пририсовал небольшую принципиальную схемку. Я даже обозначил на ней направление течения тока в положительный и в отрицательный полупериоды!

“А”: Действительно, в моменты, когда напряжение на электродах источника (генератора) переменного напряжения будет равно НУЛЮ, то и ток будет равен НУЛЮ!

“Н”: А когда на электродах будет максимальное напряжение, то и ток будет МАКСИМАЛЬНЫМ!

Так что же тут неправильного?

“А”: Не кипятись, ты не чайник! Остынь! Хотя, если исходить из лексикона компьютерщиков, то ты именно ЧАЙНИК — т.е. НАЧИНАЮЩИЙ!

Вспомни лучше знаменитый анекдот про человека, который искал потерянное золотое кольцо ночью рядом с фонарем.


Хотя потерял его совершенно в другом месте! Помнишь его главный аргумент в отношении неадекватного места поиска?

“Н”: Он сказал, что ищет кольцо под фонарем потому, что здесь светлее искать! Но при чем эта история к нашим делам?...

“А”: Так ведь ты сделал сейчас то же самое, дружище Незнайкин!

Ты рассмотрел случай, когда в цепи переменного тока находится АКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ!

“Н”: ...И то слава Богу! А что же там может находиться еще?

“А”: А вот хотя бы такая штуковина, которую я сейчас изобразил (рис. 2.4).



“Н”: Я видел мельком на принципиальных схемах такие изображения во множестве. Но “видеть” и “знать” — это ведь не одно и то же!...

“А”: ...Рядом с изображением я проставил английскую букву С! Этот элемент — один из важнейших в электронике. И называется CAPASITOR - КОНДЕНСАТОР!

“Н”: А как он устроен?

“А”: Расположи две металлические пластинки на некотором расстоянии друг от друга. Подсоедини к каждой из них металлическую проволоку. Получишь элементарный конденсатор!

“Н”: А что он нам может дать?

“А”: Конденсатор — вещь замечательная! Соберем простейшую цепь , (рис. 2.5), содержащую конденсатор. Замкнем переключатель S. На обкладках (пластинах) конденсатора установится тот же потенциал, что и на батарейке. А ток будет течь?



“Н”: По-моему, нет! Ведь между пластинами конденсатора — обрыв! Разве нет?

“А”: Не совсем... Дополним нашу схемку! Здесь я изобразил те самые пластины, снабдив их электродами. Как видишь, расстояние между ними равно r.

Площадь каждой пластины равна D.

А теперь скажи мне, что это за пунктирные стрелки я изобразил?

“Н”: Пока что не догадываюсь.

“А”: Это ни что иное, как СИЛОВЫЕ ЛИНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ! А вот теперь, Незнайкин, внимание. То, что я тебе сейчас расскажу, в школьных учебниках не упоминается.

“Н”: Это Спец рассказал?

“А”: Да, он обратил мое внимание на тот факт, что в конденсаторе имеет место удивительный физический эффект! Смотри, пластина А присоединена к отрицательному электроду. Это означает, что в объеме кристаллической решетки пластины А “растекаются” ИЗБЫТОЧНЫЕ электроны, поступающие на нее от МИНУСА батарейки.



Но, подсоединенная к ПЛЮСУ пластина В оказывает на них удивительное влияние! Электроны, накапливающиеся на пластине А, как-бы перестают “замечать” друг-друга! Их взаимоотталкивание становится минимальным!

“Н”: Как это можно объяснить?

“А”: А так, что сферообразные электростатические поля электронов преобразуются в нитевидные! Теперь они достигают пограничного слоя пластины В. По масштабам микромира, пластина В находится на колоссальном расстоянии от пластины А!

Эти электростатические поля электронов пластины А воздействуют через межпластинчатый промежуток с атомами кристаллической решетки пластины Б, которые перед этим “потеряли” свои электроны.

“Н”: Поскольку они ушли с пластины В к ПЛЮСУ батарейки!...

“А”: Следовательно, при данном напряжении U “плотность” электронов на пластине А высока. На этой пластине размещается электрический заряд, который при определенных условиях способен ... преобразоваться в ток!

Но и это еще не все! Представь себе, что мы поместили эти пластины в космическом пространстве, иначе говоря — в вакууме! Тогда условно обозначим ПЛОТНОСТЬ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ, как количество силовых линий, отнесенных к единице площади поверхности. И в случае, если между пластинами А и В — вакуум, примем, что эта плотность равна некоторой условной единице...

“Н”: Не возражаю...

“А”: А теперь вернемся на Землю. Поместим между пластинами А и В листик из слюды. Великолепный изолятор, между прочим! В этом случае плотность электростатического поля возрастает в ДЕВЯТЬ РАЗ!

“Н”: Это предельное значение?

“А”: Нет, это далеко не предел! Есть такой хитрый диэлектрик — ТИТАНАТ БАРИЯ. Так в нем плотность электрического поля возрастает в ДЕСЯТКИ ТЫСЯЧ РАЗ!

“Н”: Ну и дела! Но не припомню, чтобы мне встречалось такое понятие, как плотность электрического поля...

“А”: Потому что это больше физический, а не технический термин. Атакое понятие, как ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ встречал?

“Н”: Да что-то такое слышал.

“А”: Так эти два понятия — синонимы! А вот и формула, которая является основной для расчета емкости конденсатора:



С = 0,0885 * e * S / a

здесь S — площадь пластин в см2, а — расстояние в сантиметрах, e — диэлектрическая проницаемость. “Н”: А нам чем он может помочь? Я имею в виду именно конденсатор?...

“А”: Сейчас... Смотри сюда. Справа я зарисовал уже знакомую нам эпюру (график изменения во времени) напряжения на обкладках конденсатора. А теперь представим себе, как пройдет эпюра токов (рис. 2.6)?



“Н”: А исходить будем из эпюры напряжений?

“А”: Естественно! Итак, рассмотрим участок АВ. В момент А напряжение генератора МАКСИМАЛЬНО. На обкладках конденсатора оно такое же. Но это ведь означает, что все электроны, которые могли быть “втиснуты” источником на одну из пластин — уже там!

“Н”: Конденсатор, иначе говоря — заражен! То есть ток в этот момент... не идет.

“А”: Правильно! Итак, в момент А напряжение на обкладках конденсатора — МАКСИМАЛЬНО, а ток в цепи — МИНИМАЛЕН! А теперь обрати внимание на то, что участок АВ характеризуется еще и тем, что СКОРОСТЬ ИЗМЕНЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ на конденсаторе от точки А до точки В — постоянно возрастает!

А это соответствует тому, что ток заряда (разряда) постоянно возрастает тоже! В момент В эта скорость — МАКСИМАЛЬНА. Следовательно и ток — МАКСИМАЛЕН. А вот напряжение в момент В равно НУЛЮ!

“Н”: Это удивительный факт! То есть можно сказать, что ток конденсатора отстает от его напряжения?

“А”: Вполне, хотя обычно говорят иначе. А именно, что в конденсаторе ток ОТСТАЕТ ПО ФАЗЕ от напряжения на 90 градусов!

“Н”: Теперь мне понятна разница между резистором и конденсатором!

“А”: Отрадно слышать, но заметь, что если мы УВЕЛИЧИМ частоту генератора, то ОДИН И ТОТ ЖЕ электрический заряд будет заряжать или разряжать конденсатор за МЕНЬШЕЕ ВРЕМЯ!

“Н”: Значит зарядный ток УВЕЛИЧИТСЯ?

“А”: Конечно же! Но удивительно то, что этот ток НЕ ВЫЗЫВАЕТ ТЕПЛОВОГО ДЕЙСТВИЯ!

“Н”: То есть в идеальном конденсаторе не выделяется электрическая мощность!? А сопротивление конденсатора носит совершенно особый, не имеющий ничего общего с активным сопротивлением характер?



“А”: А разве это не так? Кстати, “давайте не будем” применять по отношению к конденсатору термин — сопротивление!

Электротехники всего мира говорят, что конденсаторы характеризуются РЕАКТИВНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ! И еще - электрической ЕМКОСТЬЮ.

“Н”: А в каких же единицах оценивается эта емкость?

“А”: Основная единица электрической емкости называется ФАРАДА!

Фарада — это такая емкость, при которой для изменения напряжения на пластинах конденсатора на ОДИН вольт, требуется электрический заряд, равный ОДНОМУ КУЛОНУ!

Должен заметить, что это настолько большая емкость, что в обыкновенной электронике она не используется! А теперь, может ты сам распишешь мне более мелкие единицы?

“Н”: Уже пишу;

1 фарада = 1000 миллифарад = 1000000 микрофарад; 1 микрофарада = 1000 нанофарад = 1000000 пикофарад. “А”: Мне вспомнилась история, которая произошла осенью 1944 года во время битвы в Арденнах. Германская армия наносила мощный контрудар по союзникам. Со стороны немцев действовала знаменитая 150 моторизованная бригада. Это были эсэсовцы, переодетые в американскую и английскую форму, хорошо владеющие языком. И сперва они успели нанести союзникам немалый вред, совершая крупные диверсии и нападения в тылу англо-американских войск! А потом их быстро раскусили и обезвредили...

“Н”: Я тащусь — до чего интересно... Но какое отношение это имеет к конденсаторам?

“А”: Я вспомнил эту историю потому, что немцев подвело незнание американского армейского сленга! На автозаправках (а они, естественно, заправлялись американским горючим) диверсанты обращались так: “Петролеум, плиз!” В то время, как сами американцы употребляли словосочетание : “Гас, плиз!”

Не правда ли, мелочь?

“Н”: А причем здесь я?

“А”: Расслабься, Незнайкин! Я никогда не держал тебя за немецкого диверсанта! Но то, что ты написал, сразу подтвердило, что в электронике ты ЧАЙНИК! Хотя ты все написал абсолютно верно!

“Н”: А в чем промашка?

“А”: А в том, что такая единица, как МИЛЛИФАРАДА в электронике не встречается. Хотя конденсаторов подобной емкости в любом приемнике, телевизоре или магнитоле не меньше десятка!



“Н”: Час от часу не легче! “Ваши слова звучат парадоксом”, как выражался Пашка Эмильевич.

“А”: Электроника вообще полна парадоксов! Вразумительно ответить, почему так вышло, я не в состоянии. Но на электрических конденсаторах большой емкости ты не встретишь обозначения, например, ПЯТЬ миллифарад или ДЕСЯТЬ миллифарад. На таких конденсаторах написано:

5000 микрофарад или 10000 микрофарад. Так что о существовании подобного нюанса помни!

“Н”: Спасибо, помнить буду, не забуду! А больше таких простых, но хитрых деталей в электронике нет?

“А”: Как не быть. Вот, например, как ты думаешь, что произойдет, если взять тонкий изолированный медный провод и намотать, скажем, на корпус шариковой ручки? А после этого подключить его концы к генератору переменного напряжения?

“Н” Снова какой-то сюрприз ты мне готовишь? Отвечаю — не знаю! Потому что пока не могу понять, чем, с точки зрения электротехники, отличается просто провод от самого же себя, но только намотанного на ручку, или карандаш, или на гвоздь, или на что-нибудь еще?

“А”: Сюрприз, дорогой Незнайкин, приготовила матушка-Природа, а не я! Кстати, чтобы тебя успокоить, замечу, что свойства провода, намотанного на шариковую ручку, существенно отличаются от свойств того же провода, намотанного на гвоздь!

“Н”: Да не томи душу! Выкладывай, где тут собака зарыта!?

“А”: Прежде всего, запомни, что вокруг проводника, по которому проходит электрический ток, возникает так называемое электромагнитное поле. Которое имеет как электрическую, так и магнитную составляющую.

Но магнитная составляющая у одиночного проводника невелика. Чтобы ее сконцентрировать и необходимо намотать из проволоки катушку... Ты ведь не раз видел подковообразный постоянный магнит?

“Н”: Я вообще часто забавлялся им в детстве! Вещь очень занимательная.

“А”: Согласен... А теперь взгляни на рис. 2.7. Итак, если силовые линии электромагнитного поля одиночного проводника имеют некоторую ПЛОТНОСТЬ, (когда по проводнику течет электрический ток), то если этот провод намотать хотя бы на шариковую ручку, то эта плотность будет возрастать ПРОПОРЦИОНАЛЬНО количеству витков.


Ну, а если поменять направление тока, то изменится и магнитная полярность нашего ЭЛЕКТРОМАГНИТА!



“Н”: То, что в этом случае получается электромагнит, я понял! А вот как определяется его полярность?

“А”: Для этого рядом с электромагнитом достаточно разместить компас. И тогда легко видеть, что если при некотором направлении тока электромагнит притянет ЮЖНЫЙ ПОЛЮС стрелки компаса, то достаточно изменить направление тока и ... электромагнит притянет СЕВЕРНЫЙ ПОЛЮС стрелки!

“Н”: То есть направление магнитного поля зависит от направления тока, создающего это поле!

“А”: Конечно! Электромагниты — это основа электродвигателей и реле. Но для нас значительно важнее совсем иные свойства!

Кстати, будем называть провод, намотанный на какой-либо каркас, или просто закрученный в спираль, именем собственным — ИНДУКТИВНОСТЬ!

“Н”: Почему такое странное название?

“А”: Потому что в его основе лежит такое явление, как ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ! Это явление настолько важно для электроники, что хочу рассказать тебе о нем.

В природе существует большое количество явлений, имеющих “обратимый” характер. И в нашем случае, если ток способен создавать магнитное поле вокруг проводника, то и магнитное поле, в свою очередь, должно было бы генерировать ток в проводнике. Например так, как показано ниже (рис. 2.8).



Смотри, Незнайкин, чтобы увеличить эффект, я изобразил проводник, выполненный в виде катушки и обозначенный римской двойкой, который подвергается воздействию магнитного поля, наводимого (индуцированного) катушкой, обозначенной римской единицей.

Как ты думаешь, что произойдет в этом случае?

“Н”: Полагаю, что во вторичной катушке возникает ток 1Г который создаст на резисторе R соответствующее падение напряжения, что немедленно зафиксирует вольтметр V.

“А”: То же самое полагали десятки исследователей XVII и XVIII веков. И жестоко просчитались. Вольтметр не покажет НИЧЕГО.

“Н”: Но почему!?...

“А”: Да потому, что Природа распорядилась так, что ток I2 возникает в вышеприведенной схеме, если мы ...


выключили первую цепь, то есть ту часть схемы, которая содержит батарейку, выключатель и электромагнит! Но ток I2 возникает ненадолго. Наблюдатель увидит бросок напряжения, а затем стрелка снова покажет НУЛЬ!

“Н”: Ну, а что произойдет, если снова замкнуть первичную цепь?

“А”: А то же самое! За одним исключением... Бросок напряжения будет иметь ОБРАТНУЮ полярность!

Отсюда следует один из фундаментальнейших выводов — ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ, ИМЕЮЩЕЕ ПЕРЕМЕННЫЙ ВО ВРЕМЕНИ ХАРАКТЕР, СПОСОБНО ИНДУЦИРОВАТЬ ПЕРЕМЕННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ВО ВТОРИЧНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ, НЕ СВЯЗАННОЙ НЕПОСРЕДСТВЕННО С ПЕРВИЧНОЙ ЦЕПЬЮ!

“Н”: ...Иначе, чем посредством самого этого электромагнитного поля?

“А”: Браво, Незнайкин! Я и хотел, чтобы к этой мысли ты пришел сам! Само явление наведения вторичного тока первичным и носит название ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ!

“Н”: “И он стал умнее, чем он был!”. Это я, в данном случае, о себе самом! Дружище, хватит на сегодня! Все это должно утрамбоваться в моей голове!

“А”: Понимаю и согласен! До встречи, дружище!

>

---

---