РАДИОПРИЕМНЫЕ УСТРОЙСТВА

Построение приемоусилительных трактов. В трактах и узлах приемоусилительной аппаратуры, выполненных на гибридных ми­кросхемах, широко применяют простейшие варианты схем на одном транзисторе. При выполнении узлов на полупроводниковых микро­схемах обычно применяют более сложные каскадные и балансные схемы; часто используют комбинации различных типов схем.

Рассмотрим типичные примеры построения трактов ПЧ на ми­кросхемах серий К224 и К122.

Рис. 3.1. Принципиальная схема усилителя ПЧ на микросхемах серии К224

Усилитель ПЧ радиоприемника с амплитудным детектором и системой АРУ может быть выполнен на четырех микросхемах се­рии К224. Принципиальная схема тракта приведена на рис. 3.1. Сигнал усиливается тремя каскадами на транзисторах 1T1-3T1 (микросхемы К2УС242). Все транзисторы микросхем включены по схеме ОЭ. Первые два каскада усилителя апериодические, нагруз­кой третьего каскада является контур C1L1, настроенный на ПЧ 465 кГц. Для расширения полосы пропускания контур шунтиро­ван резистором Rз-

Рис. 3.2. Принципиальная схема усилителя ПЧ на двух микросхемах К122УН2Б

Амплитудные детекторы сигнала и АРУ, а также усилитель постоянного тока системы АРУ выполнены на микросхеме МС4. Элементы фильтров микросхемы использованы для развязки кол­лекторных и базовых цепей транзисторов через источник питания. С помощью системы АРУ изменяется коэффициент усиления пер­вого каскада. Для этого напряжение АРУ с вывода 8 микросхемы МС4 подано через резистор R2, вывод 2 и резистор 1R1 на базу транзистора первого каскада. Начальный ток этого транзистора (при отсутствии сигнала) устанавливают подбором сопротивления резистора R2- Цепи баз остальных транзисторов питаются от ста­билизатора, выполненного на стабилитронах Д{ и Д2. От одного из стабилитронов осуществляется питание коллекторной цепи уси­лителя постоянного тока системы АРУ (транзистор 4Т2 микросхе­мы МС4). Напряжение АРУ можно регулировать подбором со­противления резистора Не­основные электрические параметры тракта следующие: общий коэффициент усиления 1000, выходное напряжение не менее 10 мВ при коэффициенте нелинейных искажений не более 2 %.
При изме­ нении напряжения сигнала на входе от 100 до 10000 мкВ выход­ное напряжение в результате действия системы АРУ изменяется не более чем на 1 дБ. Тракт может работать при уровне входного сигнала до 100 мВ. Потребляемый ток при напряжении питания 6 В составляет 5 мА. Напряжение питания может быть повышено до 9 В и снижено до 3,6 В, причем коэффициент усиления тракта остается практически неизменным, что обусловливает постоянную громкость звучания радиоприемника с таким трактом при значи­тельных изменениях входного сигнала и напряжения источников питания.

Каскадная схема, хорошо знакомая радиолюбителям по мно­гим устройствам на дискретных компонентах, выполнена и в ми­кросхемных вариантах. Например, микросхема К122УН2 имеет в своем составе три транзистора, два из которых образуют кас-кодный усилитель типа ОЭ — ОБ. Третий транзистор служит для создания необходимого режима работы транзисторов по постоян­ному току.

Рис. 3.3. Принципиальная схема усилителя ПЧ на микросхемах се­рии К122

Принципиальная схема тракта ПЧ радиовещательного прием­ника приведена на рис. 3.2. Усилитель ПЧ 465 кГц выполнен на двух интегральных микросхемах К122УН2Б, усилитель системы АРУ — на биполярном транзисторе МП38. Для хорошей селектив­ности тракта в нагрузку усилителя ПЧ введены селективные контуры, а для увеличения коэффициента передачи выбрана индук­тивная связь, что обеспечивает оптимальное согласование входных и выходных сопротивлений каскадов. Амплитудный детектор вы­полнен на диоде Д1 по схеме с разделенной нагрузкой.

Тракт имеет следующие электрические параметры: чувстви­тельность 10 мкВ (при отношении сигнал-шум 20 дБ); полоса пропускания на уровне 6 дБ 15 кГц; система АРУ обеспечивает изменение выходного сигнала не более 6 дБ при изменении вход­ного сигнала на 46 дБ.

Каскодная схема с токовым разветвителем может быть по­строена на основе балансного усилителя, нашедшего широкое рас­пространение в интегральных микросхемах.


Такой усилитель мо­ жет быть выполнен, например, на микросхеме К122УД1.

Принципиальная схема усилителя ПЧ на микросхемах К122УД1Б и К122УН2Б приведена на рис. 3.3. При использовании микросхемы К122УД1 в качестве каскодного усилителя с токовым разветвителем начальный режим по постоянному току транзисто­ров дифференциального усилителя выбирают таким, чтобы один из транзисторов находился в режиме отсечки, а второй — в ак­тивной области. Входной сигнал подают на базу токостабилизи-рующего транзистора через вывод 12 микросхемы. Нагрузку вклю­чают в коллекторную цепь транзистора (вывод 9 микросхемы). Второй каскад усилителя выполнен по обычной каскодной схеме на микросхеме К122УН2Б. Нагрузка каскодов резонансная, связь между каскадами, а также с амплитудным детектором — индук­тивная.

Система АРУ работает следующим образом. Постоянная со­ставляющая тока детектора через резисторы R3 и R1 подается на базу закрытого транзистора дифференциального каскада. По мере роста входного сигнала возрастает постоянная составляющая тока детектора и транзистор постепенно открывается. Это приводит к перераспределению постоянной и переменной составляющих тока между транзисторами дифференциального каскада. Соответственно изменяется коэффициент передачи первого каскада усилителя ПЧ.

Тракт имеет чувствительность 15 мкВ (при отношении сигнал-шум 20 дБ), полосу пропускания на уровне 3 дБ 15 кГц. Система АРУ обеспечивает изменение выходного сигнала на 6 дБ при из­менении входного на 60 дБ.

Конструктивные данные и налаживание усилителя на микро­схемах К2УС242 приведены в [24], на микросхемах серии К122 в [25].

Спортивный радиоприемник для «охоты на лис». Радиоприем­ник для «охоты на лис» должен иметь высокую чувствительность и селективность, большой динамический диапазон, хорошую точ­ность пеленгации, высокую надежность в условиях тряски и толч­ков, быть экономичным в питании, удобным в обращении, иметь малые габаритные размеры и массу. Кроме того, радиоприемник обычно оснащают рядом дополнительных устройств, позволяющих оценивать расстояние до «лисы» и повышающих точность пелен­гации ее в ближней зоне.



Радиоприемник состоит из антенны направленного действия, усилителя ВЧ, смесителя, первого и второго гетеродинов, усилите­ля ПЧ, детектора, усилителя НЧ и дополнительных устройств: обострителя, порогового индикатора, тон-генератора, используемых при поиске «лисы» в ближней зоне, и тон-генератора с управляе­мой частотой.



Рис. 3.4. Принципиаль­ная схема спортивного радиоприемника на 3,5 МГц на интеграль­ных микросхемах

Принципиальная схема радиоприемника приведена на рис. 3.4. В приемнике использована рамочная антенна, витки которой поме­щены в алюминиевую трубку. Контур антенны с помощью конден­сатора С2 настраивают на среднюю частоту диапазона 3,55 МГц. Для получения диаграммы направленности антенны в виде «кор-диоиды» к контуру рамочной антенны с помощью переключателя В1 подключают штыревую антенну. Входной сигнал снимается с катушки связи и подается на усилитель ВЧ.

Усилитель ВЧ собран на микросхеме МС1, которая нагружена на двухконтурный полосовой фильтр. Фильтр имеет полосу про­пускания 300 кГц, что достигается расстройкой контуров L4C5 и L5C7 относительно средней частоты диапазона, а также их шун­тированием резисторами R3, R4. Усиленный сигнал ВЧ снимается с катушки L6 и подается на смеситель.

Смеситель собран на микросхеме МС2. Нагрузкой смесителя является резонансный контур L7C8. Сюда же поступает напряже­ние с первого гетеродина, снимаемое с катушки L15.

Первый гетеродин приемника выполнен на микросхеме МС5 по схеме с индуктивной обратной связью. Контур гетеродин! LieCaeCjT перестраивают в заданном диапазоне с помощью пере­менного конденсатора С26. На втором транзисторе этой же микро­схемы собран второй гетеродин радиоприемника по схеме с ем­костной обратной связью. Контур второго гетеродина Ll7C3i настроен на частоту 466 кГц. Напряжение второго гетеродина подается на последний каскад усилителя ПЧ и далее на ампли­тудный детектор. При приеме радиотелеграфных посылок пере­датчика на нагрузке детектора выделяются посылки частотой 1 кГц, которые усиливаются усилителем НЧ и прослушиваются в телефонах.



При работе приемника с другими генераторами второй гете­родин отключают переключателем Ва.

Усилитель ПЧ выполнен на микросхеме МС3. Приемник имеет две полосы пропускания: 7,5 кГц при подключении пьезокерамического фильтра ПФ1П и 1,5 кГц при подключении кварцевого фильтра КФ. Усиленный сигнал ПЧ снимается с катушки связи L10 и поступает на оконечный каскад усилителя ПЧ, собранный на транзисторе Т1 по схеме ОБ. Нагрузкой оконечного каскада усилителя ПЧ служит контур L12C16. Напряжение, усиленное око­нечным каскадом усилителя, снимается с катушки связи и посту­пает на амплитудный детектор, собранный на диоде Д6 по обыч-ной схеме.

Предварительный каскад усилителя НЧ собран на микросхеме МС4, оконечный — на транзисторе 72. Нагрузка усилителя — низ-коомные телефоны. Усиление тракта ПЧ регулируют переменным резистором R7 путем изменения напряжения питания на микро­схеме Л1С3. При поиске «лисы» в ближней зоне переключателем В3 включают обостритель диаграммы направленности, собранный на диодах Д,, Д2.

Генератор тональной частоты выполнен на микросхеме МС6 и предназначен для тональной модуляции амплитудно-манипулиро-ванного сигнала при ближнем поиске, когда пеленгация «лисыэ с помощью второго гетеродина затруднена. Детектор на диоце Д? служит для подачи управляющего напряжения смещения на спе­циальный генератор, являющийся пороговым индикатором уровня сигнала. При напряжении 0,3 В генератор начинает генерировать импульсы с частотой 5 — 20 Гц, поступающие на базу транзистора оконечного каскада усилителя НЧ и прослушиваемые оператором. Проградуировав положение ручек усиления радиоприемника в определенном масштабе, можно с помощью индикатора оценить уровни приходящего сигнала и примерную дальность до «лисы».

Тон-модулятор с изменяемой частотой выполняет несколько функций: дает возможность хорошо различать на слух уровни сигнала «лисы» при пеленговании, может обострять максимумы и минимумы диаграммы направленности антенны за счет изменения частоты модуляции, расширяет динамический диапазон приемника-



При отсутствии сигнала напряжение на базах транзисторов Т4, T5 равно нулю; на транзистор T7 подано только напряжение +1,4 В. Каскад работает как блокинг-генератор. Появление сла­бой несущей будет отмечено как свист. При увеличении амплиту­ды сигнала на диоде Д5 более 0,5 В диод открывается, на коллек­тор T7 подается растущее напряжение, что приводит к увеличению амплитуды и снижению частоты повторения импульсов. В этом режиме наиболее заметны изменения входного напряжения сигна­ла, что позволяет использовать его для обострения диаграммы направленности. При увеличении входного напряжения свыше 5 В открывается диод Д3 и через транзистор T4 начинает закрываться транзистор Т6. При этом возрастает постоянная времени разряда конденсатора С34 в цепи базы транзистора Т7 и частота следова­ния импульсов уменьшается. В результате этого расширяется ди­намический диапазон приемника.

Основные электрические параметры радиоприемника следую­щие: диапазон частот 3,4 — 3,7 МГц, чувствительность 3 — 4 мкВ/м, промежуточная частота 465 кГц, динамический диапазон не менее 60 дБ, глубина регулировки усиления не менее 100 дБ, напряже­ние питания 6 В, потребляемый ток 18 мА, масса приемника 0,75 кг.

Применение микросхем позволило значительно повысить на­дежность работы приемника. При равных габаритных размерах с приемниками подобного класса на дискретных транзисторах в схему данного приемника удалось ввести три дополнительных устройства, существенно облегчающих поиск «лис» в сложных условиях.

Радиоприемник разработан мастерами спорта СССР В. П. Ми­хайловым и А. А. Мельниковым.

Микросхемы в автомобильных радиоприемниках. Радиоприем­ник А-271 предназначен для установки в автомобили ВАЗ-2103 «Жигули» и ГАЗ-24 «Волга». Основные технические характери­стики: работает в диапазонах ДВ, СВ, УКВ; реальная чувстви­тельность в диапазоне ДВ — 160 мкВ, СВ — 50 мкВ, УКВ — 8 мкВ; селективность по соседнему каналу в диапазонах ДВ и СВ не ниже 34 дБ; полоса эффективно воспроизводимых частот в диа­пазонах ДВ и СВ 125 — 4000 Гц; диапазоне УКВ 125 — 7100 Гц; номинальная выходная мощность 3 ВА, максимальная — 5 ВА; питание от бортсети автомобиля напряжением 13,2 В±15 % с за­земленным минусом; потребляемая мощность не более 10 Вт, га­баритные размеры 55X185X184 мм, масса 2,5 кг.



Принципиальная схема радиоприемника приведена на рис. З.б. Радиоприемник выполнен на трех микросхемах серии К237 и 12 дискретных транзисторах и имеет раздельные тракты для при­ема станций с амплитудной модуляцией (в ДВ и СВ диапазонах) и с частотой модуляцией (в УКВ диапазоне) и общий усилитель НЧ.

AM тракт выполнен по супергетеродинной схеме с одним пре­образованием частоты. Он содержит усилитель ВЧ, преобразова­тель, усилитель ПЧ, детектор и усилитель АРУ. На микросхеме МС1 К237ХК1 выполнены усилитель ВЧ, смеситель и гетеродин. Для повышения селективности по зеркальному каналу, а также уменьшения влияния близких по частоте радиостанций, применены перестраиваемые контура во входной цепи и усилитель ВЧ. Пе­рестройку контуров осуществляют не конденсаторами, как это делают в большинстве радиоприемников, а ферроиндуктором. Этч особенность обусловлена тем, что данный радиоприемник работает от штыревой антенны автомобиля. Антенна вместе с соединитель­ным кабелем имеет емкость 60 — 90 пФ, что значительно затруд­няет использование емкостной настройки из-за уменьшения коэф­фициента перекрытия по частоте. При перестройке с помощью ферроиндуктора перекрытие не зависит от контурной емкости. В радиоприемнике А-271 применен пятисекционный ферроиндуктор, катушки которого используются следующим образом: L1, L2 — для перестройки контура входной цепи: L4, L5 — контура усилите­ля ВЧ; Z.4 — контура гетеродина. Перестройка контуров сопря­женная, с помощью одной ручки. Предусмотрена возможность фиксированной настройки на две станции в ДВ диапазоне и на одну в СВ диапазоне.

Для обеспечения селективности по соседнему каналу на вы­ходе смесителя включен пьезокерамический фильтр ПФ1П-2, ко­торый обеспечивает постоянную полосу пропускания трактов ПЧ около 8 кГц (что ограничивает полосу эффективно воспроизводи­мых НЧ 4 кГц). Для согласования выхода смесителя со входом фильтра используется трансформаторная связь (катушки Le, L7).



Рис. 3.5.


Принципиальная схема автомо­бильного радиоприемника II класса А-271

На микросхеме МС2 К237ХК2 выполнены усилитель ПЧ, ампли­тудный детектор и усилитель АРУ. Для исключения возбуждения широкополосного усилителя микросхемы включен дополнительный контур L8C24. Этот контур ограничивает полосу пропускания уси­лителя ПЧ, препятствует проникновению напряжения гетеродина, а также уменьшает уровень шумов усилителя.

Детектор сигнала и АРУ выполнен на транзисторе с нагруз­кой в цепи эмиттера. Такой детектор имеет малый коэффициент детектирования (K=0,4 — 0,7), но большое входное сопротивление. Кроме того, такой детектор не боится перегрузок и имеет более линейную детекторную характеристику (коэффициент нелинейных искажений менее 3 %).

Радиоприемник имеет эффективную систему АРУ, напряжение которой (вывод 13 микросхемы МС2) обеспечивает питание кол­лекторной и базовой цепей транзистора усилителя ВЧ (вывод 13 микросхемы МС1). Аналогично питается первый каскад усилителя ПЧ. Благодаря большому коэффициенту усиления трактов ВЧ и ПЧ, АРУ начинает действовать при сигнале, лишь незначительно превышающем уровень реальной чувствительности. Так, при из­менении входного сигнала от 250 до 5000 мкВ напряжение на входе детектора изменяется не более, чем на 3 дБ. В результате радиоприемник обеспечивает одинаковую громкость звучания раз­личных станций, а также постоянство громкости звучания при из-ь.нении напряженности поля во время движения автомобиля. Это максимально упрощает управление приемником.

ЧМ тракт выполнен с двойным преобразованием частоты на восьми дискретных транзисторах типа ГТ322 и пяти диодах. Тракт содержит усилитель ВЧ, два смесителя, два гетеродина, два уси­лителя ПЧ и частотный детектор.

Усилитель ВЧ выполнен на транзисторе Т1 по схеме ОБ, с настраиваемыми контурами во входной цепи и в нагрузке, что обеспечивает высокую селективность приемника. Первый смеси­тель выполнен на транзисторе Т2, гетеродин — на транзисторе Т3. Напряжение сигнала подается на базу, напряжение гетеродина — на эмиттер Т2. Напряжение первой ПЧ выделяется контуром L20C52C53.


Гетеродин выполнен по емкостной трехточечной схеме. Частоту настройки гетеродина изменяют вращением катушки L19. Предусмотрена фиксированная настройка на две станции. Для обеспечения автоматической подстройки частоты в УКВ диа­пазоне в контур гетеродина включен варикап Да типа Д902, обес­печивающий изменение емкости контура в небольших пределах. Управляющее напряжение на варикап подается через переключа­тель B4 с частотного детектора. Для ограничения сигнала при большом его уровне в нагрузке усилителя ВЧ применен диод Д1 типа Д20. Усилитель первой ПЧ выполнен на транзисторе T4 по схеме ОЭ. Нагрузка каскада — двухконтурный полосовой фильтр L21C55L22 С56С57. Второй смеситель выполнен на транзисторе T5, гетеродин — на транзисторе Т6. Напряжение второй ПЧ выделяется с помощью фильтра L24С62С63С64. Усиление второй ПЧ осущест­вляется двумя каскадами на транзисторах T7 и Т8. Нагрузкой по­следнего каскада являются контуры L28C70L29C71L30 частотного де­тектора, выполненного по схеме детектора отношений. Напряже­ние НЧ с фильтра через переключатель 53 подается на усили­тель НЧ.

Усилитель НЧ выполнен на микросхеме МС3 К237УН2 и че­тырех транзисторах Те — Т12 по бестрансформаторной схеме. На микросхеме осуществляется предварительное усиление сигнала, на транзисторах — усиление мощности. Важная особенность данного усилителя — наличие глубоких обратных отрицательных связей почти во всех каскадах. Например, напряжение с выхода усили­теля НЧ подается в микросхему МС3 (вход 1) для создания от­рицательной обратной связи около 30 дБ, что обеспечивает высо­кое качество звучания приемника при номинальной мощности (нелинейные искажения менее 1%). При такой глубокой обрат­ной связи отсутствуют искажения типа «ступенька», которые ха­рактерны для оконечных каскадов, работающих в режиме В.

Частотная характеристика усилителя имеет полосу пропуска­ния несколько десятков килогерц. Для уменьшения уровня шумов и повышения устойчивости приняты меры по сужению частотного диапазона усилителя НЧ примерно до 5 кГц (цепь R41, C78).Руч­ную регулировку громкости на 50 дБ производят переменным ре­зистором R49. Регулировка полосы пропускания в радиоприемнике не предусмотрена. Тембр регулируют переключателем В5 шунти­рующей цепи С78, С86.

В приемнике применена динамическая головка 4ГД8Е, которая специально разработана для применения в бестрансформаторных усилителях НЧ Все это значительно повысило качество звучания радиоприемника А-271 по сравнению с выпускавшимся ранее ра­диоприемником АТ-66. Применение микросхем позволило умень­шить объем радиоприемника в 1,3, а массу — в 1,5 раза.


Содержание раздела

---