КРУЖОК РАДИОТЕХНИЧЕСКОГО КОНСТРУИРОВАНИЯ
КРУЖОК
РАДИОТЕХНИЧЕСКОГО
КОНСТРУИРОВАНИЯ
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ диоды
БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ
ВГБорисов
КРУЖОК
РАДИОТЕХНИЧЕСКОГО КОНСТРУИРОВАНИЯ
ПОСОБИЕ ДЛЯ РУКОВОДИТЕЛЕЙ КРУЖКОВ
ИЗДАНИЕ ВТОРОЕ, ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ
МОСКВА «ПРОСВЕЩЕНИЕ» 1990
Scan AAW
ББК 74.200.585.01
Б82
Рецензент кандидат технических наук доцент МГТУ имени Й. Э. Баумана В. К. Облов
Борисов В. Г.
Б82 Кружок радиотехнического конструирования: Пособие для руководителей кружков.— 2-е изд., перераб. и доп.— М.: Просвещение, 1990.—224 с.: ил.— ISBN 5-09-002808-7.
В книге приведены практические рекомендации по организации кружка и методика проведения занятий, раскрыты основы и методы конструирования простейших радиотехнических устройств.
По сравнению с первым изданием, вышедшим в 1986 г., в пособии расширены рекомендации по практическому освоению кружковцами аналоговых интегральных микросхем и их применению.
Б
4306010000—363
103(03)—90
142-90
ББК 74.200.585.01
ISBN 5-09-002808-7
© Борисов В. Г., 1990
ВВЕДЕНИЕ
Трудно назвать более популярный вид научно-технического движения в нашей стране, чем радиолюбительство. Им охвачены люди самых разных возрастов и профессий. Многочисленный отряд армии радиолюбителей составляют школьники. Радиолюбительство помогает им закреплять на практике знания основ наук, получаемые в школе, приобщает к общественно полезному труду, расширяет общетехнический кругозор. Через радиолюбительство учащиеся делают первые шаги к познанию основ множества специальностей, связанных с радиотехникой и электроникой.
Из общего числа радиокружков, создаваемых в общеобразовательных школах и внешкольных учреждениях, радиотехнических школах и спортивно-технических клубах ДОСААФ, наиболее массовыми являются кружки радиотехнического конструирования.
Основная задача этих кружков — подвести школьников к самостоятельному конструированию сравнительно несложной приемной и усилительной радиоаппаратуры, измерительных приборов, развить их творческую активность, самостоятельность, целеустремленность, привить навыки выполнения монтажных, сборочных и наладочных работ.
Трехгодичное занятие в кружке предполагает постепенное углубление и расширение знаний учащихся по электро- и радиотехнике, нарастание объема и сложности выполняемых ими практических работ. И, как показывает практика, деятельность учащихся, связанная с непосредственным повторением тех или иных радиотехнических устройств, незаметно для них самих перерастет затем в желание творить самостоятельно.
Пособие подготовлено автором под программу, вошедшую в сборник программ для внешкольных учреждений и общеобразовательных школ «Техническое творчество учащихся» («Просвещение», 1988). В ее основу положен многолетний опыт ра
боты кружков радиотехнического конструирования, Однако, учитывая возрастающее значение микроэлектроники в народном хозяйстве, науке и культуре, автор счел необходимым по сравнению с первым изданием, вышедшим в 1986 году, расширить рекомендации по проведению опытов и конструированию устройств на аналоговых микросхемах, включить дополнительные материалы по теме программы/знакомящие кружковцев с цифровыми интегральными микросхемами и использованием их в любительских радиотехнических устройствах, измерительных приборах.
В целом настоящее пособие призвано оказать помощь руководителям кружков школ и внешкольных учреждений, и прежде всего тем, кто еще не накопил опыта организации внешкольной и внеклассной работы с учащимися в отборе конкретных приборов и радиотехнических устройств для их практической деятельности. Теоретические сведения и технологические советы, изложенные по ходу описания рекомендуемых конструкций, могут быть использованы для проведения познавательных бесед.
Конечно, приведенные в книге описания конструкций измерительных приборов, приемников и усилителей разной сложности, источников питания радиоаппаратуры далеко не исчерпывают тематику практических дел кружков радиотехнического конструирования. Расширить ее помогут другие издания, адресуемые широкому кругу радиолюбителей-конструкторов. Это, в первую очередь, журналы «Радио», «Моделист-конструктор», «Юный техник», брошюры и книги из серий «Массовая радиобиблиотека», «В помощь радиолюбителю» и др.
ОРГАНИЗАЦИЯ И СОДЕРЖАНИЕ КРУЖКОВОЙ РАБОТЫ
Комплектование кружка
Кружок радиотехнического конструирования может быть организован на станции юных техников, при Дворце или Доме пионеров и школьников, при радиотехнических школах и спортивных клубах ДОСААФ и т. д.
Заниматься радиотехническим конструированием могут ребята как среднего, так и старшего школьного возраста. При комплектовании кружка следует учитывать их возраст. В один кружок рекомендуется записывать школьников с разницей в возрасте не более одного-двух лет. Комплектование в кружок учащихся с разницей в общеобразовательной подготовке не более чем в один класс позволит руководителю методически правильно построить свое занятие соответственно с возрастными особенностями ребят, облегчит организацию их коллективной работы.
Кружок рассчитан на трехгодичное обучение школьников. Кружок 1-го года занятий рекомендуется комплектовать из учащихся VI—VII классов, 2-го года занятий — VII—VIII классов, 3-го года занятий — VIII—IX классов. Эти рекомендации не исключают организации кружков 1-го и 2-го годов занятий для старшеклассников.
Набор учащихся в кружок производится в конце летних каникул и в начале учебного года. До начала набора рекомендуется провести предварительную работу по привлечению ребят в кружки: расклеить и распространить по школам афиши с приглашением в кружок и кратким содержанием его работы.
Комплектованием кружка должен заниматься сам руководитель, не передоверяя этого дела никому. В помещении, где проводится запись ребят, желательно оформить стенд или витрину с работами учащихся прошлых лет занятий. При записи руководитель должен выявить интересы учащихся, пусть даже еще неустойчивые, а также осведомленность их в вопросах элементарной электро- и радиотехники. Это поможет в дальнейшем правильно распределить время для теоретических занятий и практических работ, определить их тематику, сформировать звенья кружковцев и в конечном итоге предотвратить отсев из кружка.
Особого внимания требует, конечно, набор в кружок 1-го года занятий. Кружки последующих лет обучения комплектуются в основном из ребят, продолжающих занятия, с устойчивым интересом
к радиотехнике. В них также могут быть включены школьники, самостоятельно занимавшиеся дома радиотехническим конструированием и получившие знания и навыки в объеме программы 1-го года занятий. При записи таких ребят в кружок руководитель должен в ходе непринужденной беседы выяснить, какие радиотехнические устройства они монтировали, по каким схемам, какой литературой при этом пользовались. Можно также попросить их начертить схему, принести собранный приемник или усилитель, чтобы посмотреть, как он смонтирован и работает, и таким образом решить, в какой из кружков целесообразно определить того или иного учащегося. Если в ходе последующих занятий в кружке 2—3-го годов занятий выяснится, что кто-то из вновь принятых ребят не успевает, его придется перевести в соответствующий по уровню подготовки кружок.
Далеко не всегда в кружок попадают ребята с устойчивым интересом к изучению радиотехники. Некоторые записываются в кружок только для того, чтобы быть вместе с товарищами по классу, дому. Другим, увидевшим разнообразие измерительных приборов, аппаратуры радиолаборатории, кажется, что здесь интереснее, чем в других технических кружках. А кое-кто записывается в кружок с единственной, чисто потребительской целью — сделать для себя «карманный» приемник, хотя у него самого особой тяги к познанию радиоприемной техники нет. Руководитель должен учитывать это в своей работе и стараться так построить занятия, чтобы заинтересовать всех ребят, найти каждому из них дело по душе. В противном случае неизбежен отсев из кружка.
Материально-техническая база
Эффективность занятий и конечные результаты деятельности кружка во многом зависят от технического оснащения и оформления радиолаборатории, наличия в ней материалов и деталей, электро- и радиоизмерительных приборов. Созданию и постоянному совершенствованию материально-технической базы кружка каждый руководитель должен уделять самое пристальное внимание.
ПОМЕЩЕНИЕ И ЕГО ОБОРУДОВАНИЕ
В кружке радиотехнического конструирования учащимся приходится иметь дело с приборами, устройствами и инструментами, многие из которых питаются от сети переменного тока, заниматься составлением и чтением схем, чертежей деталей, монтажными и сборочными работами, покраской деталей и готовых конструкций. Характер выполняемых работ определяет требования к помещению лаборатории: оно должно быть сухим, светлым и хорошо проветриваемым. Радиаторы и трубы центрального отопления должны быть загорожены деревянными решетками, чтобы предупре
дить контактные электротравмы. При пайке воздух лаборатории насыщается парами канифоли и припоя, поэтому рабочие места желательно оборудовать вытяжной вентиляцией. Кроме общих подвесных светильников, создающих равномерное освещение, рабочие места следует оборудовать настольными лампами (можно переносными) с отражателями света, покрытыми белой эмалью или алюминиевой краской.
Желательно, чтобы при радиолаборатории было подсобное помещение для хранения приборов, материалов, деталей, учебнонаглядных и демонстрационных пособий, запасных инструментов и других предметов не каждодневного пользования. Для этих целей можно также приспособить шкафы или сделать специальные стеллажи, если позволяет полезная площадь помещения. Вдоль стен следует предусмотреть места для электроточила, настольных сверлильного и токарного станков, верстака для различных вспомогательных операций. Возле оборудования на стене вывешивают правила безопасности труда при работе на станках, слесарным инструментом.
Для рабочих мест пригодны лабораторные или ученические столы размерами примерно 800X1400 мм. Каждый из таких столов рассчитан на одновременную работу двух человек. Чтобы не портить крышки столов во время монтажных и сборочных рабочих целесообразно закрыть оргалитом. Столы можно заменить дощатым настилом длиной 3...4 и шириной около 1 м, покрытым линолеумом и установленным на козлах посреди комнаты. Вдоль нас*гила в центре крепят П-образный короб из досок, который делит настил на две части с несколькими рабочими местами с каждой стороны. Внутри короба прокладывают провода электропроводки, сверху на него можно ставить измерительные приборы. Число розеток электросети для подключения паяльников должно соответствовать числу рабочих мест.
Рабочее место руководителя кружка должно быть расположено так, чтобы можно было видеть все рабочие места лаборатории. В непосредственной близости от рабочего места руководителя — классная доска и силовой распределительный щит с общим выключателем электросети лаборатории, предохранителями, индикатором включения сети и отдельными выключателями для питания паяльников и измерительных приборов, станков.
На стенах лаборатории размещают учебные плакаты, таблицы, типовые схемы усилительных каскадов, щиты с образцами конструкций катушек колебательных контуров, монтажных плат, разновидностей резисторов и конденсаторов, полупроводниковых приборов, других пособий повседневного пользования. Из таблиц следует обязательно иметь те, которые содержат графические изображения и буквенные обозначения радиоэлементов на схемах, стандартных номиналов резисторов и конденсаторов. Использование наглядных средств будет содействовать усвоению кружковцами теоретических сведений и эффективности выполнения практических работ.
ИНСТРУМЕНТ
Инструмент, которым должна быть оснащена радиолаборатория, подразделяется на две группы: индивидуального и общего пользования. К первой группе относится инструмент, которым кружковцы пользуются при выполнении монтажных, сборочных, наладочных и других работ индивидуально (или звеном) непосредственно на своих рабочих местах, к второй группе — инструмент, которым кружковцы пользуются по мере надобности.
В группу инструмента индивидуального пользования, необходимого кружкам 1—3-го годов занятий, входят:
—	паяльники электрические мощностью до 40 Вт. С точки зрения безопасности труда рекомендуется иметь паяльники, рассчитанные на питание переменным током напряжением не выше 36 В. К сожалению, промышленный выпуск бытовых низковольтных паяльников пока еще недостаточен для обеспечения нужд радиолюбителей, поэтому чаще лаборатории оснащают паяльниками, питающимися от электроосветительной сети напряжением 127 или 220 В. Чтобы предотвратить случайное попадание кружковцев под напряжение сети, надо систематически проверять омметром, нет ли пробоя изоляции или соединения между нагревательным элементом и корпусом паяльника, просматривать сетевой шнур со штепсельной вилкой и своевременно ремонтировать их. В ра* диолаборатории должно быть не менее одного паяльника на два рабочих места;
—	плоскогубцы разные — 4—6 шт. Плоскогубцы длиной 100.. 120 мм с тонкими и узкими губками без насечки при укладке провода не повреждают его поверхность (если он голый) или изоляцию. Более длинные плоскогубцы с насечкой используют для выпрямления или вытягивания сравнительно толстых одножильных проводов, поджатия крепежных скоб, монтажных опор. Плос-когубцы-«утконосы» удобны для работы в труднодоступных местах;
—	круглогубцы разные — 2—4 шт. Круглогубцами с губками диаметром 5 мм у основания и 1,5 мм на концах изгибают проволочные выводы деталей с радиусом от 0,7...0,8 до 2,5...3 мм. Круглогубцы с насечкой на сходящихся поверхностях губок применяют при монтаже радиоаппаратуры голым проводом диаметром 1,5...2 мм или изгибают проволочные выводы деталей для крепления под гайки;
—	кусачки торцовые и боковые («бокорезы»)—2—4 шт. Используют для откусывания отрезков проводов разной длины, укорачивания проволочных выводов деталей, удаления толстой изоляции с проводов и т. п.;
—	пинцеты — 4—6 шт. Применяют для удержания деталей и проводов во время монтажных работ, в качестве теплоотводов при пайке выводов маломощных транзисторов, микросхем. Малогабаритные пинцеты особенно удобны при монтаже малогабаритных деталей и пайке тонких проводов;
— монтажные или перочинные ножи — 4—6 шт. Служат для зачистки выводов деталей перед залуживанием, удаления изоляции с проводов, обрезки бумажных каркасов контурных катушек, ниток и многих других вспомогательных работ;
— отвертки с лезвиями шириной 2...8 мм и разной длины— 8—10 шт. При работе подбирают такую отвертку, чтобы ее лезвие соответствовало ширине шлица винта (или шурупа) и плотно входило в него.
Для хранения паяльников желательно сделать специальную «вешалку» (рис. 1). На стене крепят полосу листового асбеста или асбоцемента ши
риной 200...250 ММ, а поверх Рис- 1- «Вешалка» для паяльников нее лист железа или алюминия такой же ширины. Длина этого теплоизоляционного участка зависит от числа паяльников. В его средней части крепят отрезок дюралюминия уголкового профиля 40X40 мм с отверстиями и прорезями для подвешивания паяльников. При таком способе хранения паяльников, который отвечает правилам пожарной безопасности, шнуры паяльников находятся в выпрямленном состоянии, что предотвращает излом токопроводящих жил.
Другие инструменты индивидуального пользования можно хранить в специальных готовальнях или на щитах, на которых очи удерживаются проволочными крючками, скобами, прижимами или планками, образующими гнезда соответствующей конфигурации.
Инструменты общего пользования:
—	тиски ручные, настольные и слесарные. Ручные и настольные тиски хранят в инструментальном шкафу и пользуются ими по мере надобности, а слесарные устанавливают на лабораторном верстаке. Для слесарных тисков надо иметь стальные наклад* ки в виде уголков, которыми пользуются при изготовлении металлических шасси, фигурных скоб, подставок и т. д.;
—	дрель ручная (или электрическая) с наборами сверл диаметром 1...10 мм;
—	плашки и метчики для нарезания внешних и внутренних резьб разных размеров (М3, М4, М5);
—	молотки двух видов: массой 200...300 г и 750...800 г с деревянными ручками- длиной 230...250 мм. Более тяжелые молоткчг используют при работе зубилом. Сгибание шасси, скоб и других
деталей из металла осуществляется с помощью деревянного молотка-киянки;
—	плоскогубцы, желательно с изолированными ручками. Используют для перекусывания проводов, винтов, затягивания гаек;
—	напильники и надфили разных размеров, форм, типов на* сечки. Наборы напильников и надфилей хранят отдельно от других инструментов в специальных готовальнях;
—	гаечные накидные и универсальные ключи для завертывания гаек. Набор накидных ключей должен быть под гайки размерами 3...15 мм;
—	ножовка слесарная ручная со сменными полотнами — для работы по металлу и дереву;
—	ножницы разные, в том числе ручные для резания листового металла толщиной до 1,5 мм;
—	нож-резак по металлу и пластмассе (рис. 2). Изготавливают из отрезка ножовочного полотна длиной 130...140 мм. Рабочий конец затачивают на шлифовальном круге так, чтобы угол режущей части составлял 30...35°, а по ширине был равным толщине полотна. Ручку обертывают изоляционной лентой в несколько слоев (чтобы во время работы не повредить руку);
—	челнок для намотки провода на кольцевые (тороидальные) сердечники (рис. 3). Представляет собой два отрезка медной проволоки толщиной 0,8...1 мм и длиной 80...100 мм, которые спаивают вместе в нескольких местах. Весь челнок, и особенно его вилкообразные концы, зачищают мелкой шлифовальной шкуркой. Подготавливают провод такой длины, чтобы его хватило на всю будущую обмотку радиочастотного трансформатора или дросселя. Пропуская челнок через отверстие в сердечнике, укладывают на него витки провода. Предварительно углы сердечника сглаживают шлифовальной шкуркой, чтобы при намотке провода не повредить его изоляцию;
Рис. 2. Нож-резак (а) и его приме- Рис. 3. Челнок для намотки провода нение (б)	на кольцевой сердечник
—	кернер для обозначения мест сверления;
—	бородки для пробивания отверстий в листовом металле;
—	угольники, линейки металлические и чертилки для разметки монтажных плат, деталей футляров аппаратуры и т. д.;
—	штангенциркуль для измерения диаметра отверстий, винтов, сверл со стертыми надписями и т. д.;
—	микрометр для измерения диаметра намоточных проводов;
—	одноручная пила для распиловки фанеры и досок;
—	рубанки для обстругивания досок;
—	долото и стамеска для вырубания отверстий и пазов различной ширины;
—	коловорот с перками разного диаметра для сверления отверстий в фанере, досках.
Инструменты общего пользования хранят в шкафу, на щиге возле лабораторного верстака. Для сверл и метчиков делаюг общий «магазин»—деревянный брусок с глухими отверстиями по диаметру инструмента.
МАТЕРИАЛЫ И ДЕТАЛИ
Потребность лаборатории в материалах и радиодеталях определяется числом кружков и планами их практической деятельности на учебный год. Необходим, конечно, и некоторый резерв материалов и деталей для внеплановых конструкций, предусмотреть которые не всегда удается перед новым учебным годом.
Для первых практических работ в кружках 1-го года занятий необходимы обрезки картона, чертежной бумаги, клей БФ-2 или «Момент» для изготовления каркасов контурных катушек простейших конструкций, обмоточный провод диаметром 0,12...0,3 мм с любым изоляционным покрытием, припой и техническая канифоль, многожильный провод и изоляторы для антенны, желательно наружной, и заземления, точечные диоды серии Д9 или Д2, головные телефоны, конденсаторы емкостью от 47...51 пФ до 3... 6,8 тыс. пФ. Позже, когда кружковцы приступят к изучению и постройке усилителей, приемников прямого усиления, потребуются резисторы и конденсаторы разных типов и номиналов, маломощные низкочастотные транзисторы, динамические головки прямого излучения, трансформаторы и другие детали.
Хорошим подспорьем для организации работы кружков радиотехнического конструирования служат так называемые рад ио конструкторы,— наборы материалов и деталей, предназначенные для самостоятельной сборки из них разных по сложности транзисторных радиоприемников, усилителей звуковой частоты, измерительных приборов, электронных автоматов. Например, наборы для сборки транзисторных малогабаритных приемников прямого усиления «Мальчиш», «Юность», стереофонического усилителя для воспроизведения грамзаписи «УНЧ 2 ВтХ2» и т. д.
Наборы деталей и материалов продаются в магазинах культтоваров и радиотоваров. Некоторые наборы, а также многие ра
диодетали можно приобрести через Центральную торговую базу Роспосылторга и Московскую межреспубликанскую торговую контору Центросоюза (адреса этих торговых баз и условия приобретения радиодеталей по почте приведены ниже).
Для постройки радиотехнических устройств в кружках 1 — 3-го годов занятий необходимы самые разнообразные материалы. Наиболее «ходовыми» из них являются: припой ПОС-60 и техническая канифоль; бумага чертежная и миллиметровка, калька; картон и прессшпан (электрокартон); клей БФ-2 или «Момент»; винты и гайки М2 и М3, шайбы, заклепки; шурупы и гвозди мелкие; провод обмоточный марок ПЭВ-1 или ПЭВ-2 диаметром 0,1... 0,2 мм; провод монтажный (ПМВ, МГШВ и др.); листовой гети-накс или стеклотекстолит, в том числе фольгированный, толщиной 1...2 мм; фанера толщиной 1...5 мм; древесностружечная плита (ДСП) толщиной до 10 мм; алюминий и дюралюминий листовой толщиной 0,5...2 мм; жесть белая (консервные банки); лако-ткань и трубка поливинилхлоридная разных диаметров; само-клеющая декоративная поливинилхлоридная пленка (для оклейки готовых футляров).
Отдельные материалы из этого ориентировочного перечня могут быть взаимозаменяемыми. Так, гетинакс или стеклотекстолит для монтажных плат, например, можно заменить текстолитом, пластиком, а в ряде случаев — прессшпаном, оргалитом и даже тонкой фанерой.
Для выполнения практических работ, предусматриваемых программами кружков, потребуются радиодетали: резисторы и конденсаторы разных типов и номиналов; малогабаритные конденсаторы переменной емкости и блоки КПЕ; полупроводниковые точечные и сплавные диоды; низкочастотные и высокочастотные биполярные транзисторы структур п-р-п и р-п-р\ полевые транзисторы; интегральные микросхемы серий КИ8, К122, К224, К174, К155, К176; стабилитроны; круглые или плоские ферритовые стержни (для магнитных антенн); ферритовые кольца с внешним диамег ром 7...10 мм (для радиочастотных трансформаторов и дросселей); малогабаритные межкаскадные (согласующие) и выходные трансформаторы; трансформаторы типа ТВК (используются в блоках питания в качестве сетевых трансформаторов); головные телефоны; электродинамические головки прямого излучения; телефонные капсюли ДЭМ-4м; измерительные приборы магнитоэлектрической системы на ток полного отклонения стрелки не более 1 мА; малогабаритные выключатели и переключатели; разъемы разные, однополюсные вилки и гнезда, ручки.
Количество радиодеталей каждого вида зависит от конкретных конструкций, планируемых на учебный год, и уточняется по ходу практической деятельности кружковцев.
Хранить радиодетали, особенно малогабаритные, желательно в кассетнице, ящики которой разделены перегородками на отделения разных размеров. Для этой цели можно приспособить, например, библиотечный каталожный шкаф, разделив каждый его ящик
на несколько отделений. Рассортированные по номиналам и типам радиодетали раскладывают по отделениям или ячейкам кассет-ницы. Это значительно упрощает и ускоряет поиск нужной детали.
РАДИОИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ АППАРАТУРА
Современное радиотехническое конструирование немыслимо без широкого применения измерительных приборов. Измерительная аппаратура позволяет быстро обнаружить неисправную деталь, наладить и оценить достоинства и недостатки сконструированного приемника, усилителя 34.
В радиолаборатории желательно иметь:
—	авометры (2—3 шт.) для измерения основных электрических величин в различных цепях и параметров маломощных биполярных транзисторов (например, типа Ц4341). Пригодны авометры типа Ц-20, «Школьный», но к ним нужен измеритель параметров транзисторов (может быть самодельным);
—	звуковой генератор ГЗ-ЗЗ или любой другой промышленного изготовления;
—	генератор стандартных сигналов, например типа Г4-1а (ГСС-ба);
— осциллограф любого типа. Предпочтение можно отдать ос* циллографам Н313, 0МЛ-2М, ОМЛ-76-2, выпускаемым промышленностью специально для радиолюбителей. Осциллограф Н313 имеет полосу частот от постоянного тока до 1 МГц и чувствительность 1 мВ на деление. У осциллографа ОМЛ-76-2 чувствительность на порядок меньше (10 мВ на деление), зато полоса пропускания значительно шире — до 5 МГц. Каждый из них пригоден для налаживания практически любых радиолюбительских конструкций.
Эти приборы — необходимая база измерительной лаборатории кружков радиотехнического конструирования. Со временем она пополнится другими приборами, в том числе самодельными, конструируемыми в кружках 2-го и 3-го годов занятий.
РАДИОДЕТАЛИ — ПОЧТОЙ
Заказы на радиодетали по почте выполняют Центральная торговая база Роспосылторга и Московская межреспубликанская торговая контора Центросоюза.
Ознакомиться с полным перечнем радиодеталей, высылаемых Роспосылторгом во все населенные пункты страны (кроме Москвы), можно по каталогу «Радиодетали», который должен быть в каждом почтовом отделении. Если каталога почему-либо не окажется, нужно сообщить об этом Роспосылторгу — в течение десяти дней он вместе с бланками заказов будет выслан в адрес почтового отделения.
Заполненные и подписанные бланки направляют по адресу: 111126, Москва, Авиамоторная ул., 50. Центральная торговая*ба
за Роспосылторга. Детали высылаются заказчику наложенным платежом. Заказы с обратным адресом «До востребования» не исполняются.
База Роспосылторга не обслуживает по каталогу «Радиодетали» Дворцы и Дома пионеров и школьников, станции и клубы юных техников, школы. Для них существует отдельный список деталей, который база высылает по запросу. Детали в эти учреждения* поступают после оплаты счета.
Московская межреспубликанская торговая контора Центросоюза высылает радиодетали почтовыми посылками или бандеролями наложенным платежом по индивидуальным заказам сельских радиолюбителей. Перечни деталей и бланки заказов контора высылает по запросу покупателей бесплатно. Бланки заказов вкладываются также в посылки (бандероли) при отправке радиодеталей по ранее присланным заказам.
Письма-заказы следует направлять по адресу: 121471, Москва, Рябиновая ул., 45. Московская межреспубликанская контора Центросоюза, отдел заказов. Радиодетали высылаются заказчику наложенным платежом.
НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА
Обеспечение безопасности труда учащихся в процессе освоения ими приемов обработки материалов, электро- и радиомонтажных работ, конструирования аппаратуры — важнейшая задача, стоящая перед руководителем кружка.
Уже на первом организационном занятии ребят необходимо познакомить с электрооборудованием помещения, рабочих мест, с инструментами общего и индивидуального пользования, а в ходе выполнения практических работ постоянно обращать их внимание на то, как правильно использовать материально-техническую базу кружка;
Причинами травм нередко бывают неисправные слесарные или столярные инструменты. Сработавшееся полотно ножовки, например, «прыгая» по металлу, может поранить палец, удерживающий заготовку детали; соскочивший с рукоятки молоток может больно ударить по руке. Необходимо постоянно следить за исправностью инструмента, своевременно ремонтировать его, заменять непригодный для дальнейшего пользования. Значительную помощь в этом деле руководителю могут оказывать сами кружковцы.
В мастерских, учебных кабинетах и лабораториях школ и внешкольных учреждений для освещения рабочих мест, выполнения электромонтажных работ, различных контрольных проверок исправности электрических цепей должно использоваться напряжение до 36 В. Но по ряду причин радиолюбителям приходится иметь дело с электроосветительной сетью напряжением 127 или 220 В. Например, на такие напряжения рассчитаны электропаяльники, электродрели, сверлильные станки, которыми ребята пользуются на занятиях кружка. Поэтому необходимо, чтобы учащие
ся хорошо знали правила электробезопасности и неукоснительно соблюдали их.
Вот некоторые из основных правил электробезопасности:
—	пользуясь электрооборудованием, быть особенно внимательным и дисциплинированным;
—	не касаться токонесущих частей электрооборудования, находящихся под напряжением;
—	без разрешения руководителя кружка не включать источники питания электро- и радиоаппаратуры;
—	ремонт радиоаппаратуры, питающейся от сети переменного тока, замену деталей в ней производить только при отключенном напряжении;
—	при измерении напряжений в цепях питающегося от сети устройства один из щупов измерительного прибора подключать к общему проводу до подачи напряжения сети.
Эти правила рекомендуется оформить в виде плаката и повесить на видном месте.
Все штепсельные розетки в радиолаборатории должны быть закрытого типа и, конечно, исправными, а общий электрораспределительный щит оборудован выключателями мгновенного действия. Руководитель должен следить за состоянием изоляции проводов питания электротехнического оборудования, надежностью штепсельных вилок и разъемов, не допускать замены плавких предохранителей самодельными.
Содержание кружковой работы
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПРОВЕДЕНИЯ КРУЖКОВОЙ РАБОТЫ
Программа кружка радиотехнического конструирования рассчитана на подготовку кружковцев к самостоятельному конструированию несложной радиотехнической аппаратуры. Она предусматривает изучение необходимых теоретических сведений по радиотехнике и выполнение монтажных, сборочных и наладочных работ по изготовлению радиоустройств. Содержание теоретических сведений должно согласовываться с характером практических работ по каждой теме программы.
Последовательность прохождения тем в кружке может отличаться от указанной в программе, а некоторые темы являются сквозными на все время работы кружка. К сквозным для кружка 1-го года занятий относятся, например, темы «Элементы электро-и радиотехники», «Пайка и приемы монтажа». Теоретические сведения по каждой из указанных тем надо сообщать применительно к конкретным практическим работам, выполняемым по другим темам. Тема «Полупроводниковые диоды и^транзисторы» в значительной степени также является сквозной, потому что имеет прямое отношение почти ко всем другим темам программы кружка радиотехнического конструирования.
Перечень практических работ не следует считать исчерпывающим; вполне допустимо включение в план работы кружка конструирование приборов и устройств, не предусмотренных программой, но соответствующих той или иной теме. Так, в тематику практических работ кружков 1-го и 2-го годов занятий, кроме прием ников и усилителей 34, пробников и, измерительных приборов, может быть включено конструирование разных по сложности мегафонов, переговорных устройств для школы, внешкольного учреждения, туристского или пионерского лагеря, учебно-наглядных пособий для кружка.
Как показывает опыт, теоретические знания и практические навыки, приобретаемые учащимися в кружках радиотехнического конструирования, оказываются значительно более широкими, глубокими и разнообразными, чем предусматриваемые программой. Объясняется это тем, что для многих ребят радиолюбительство не ограничивается занятиями в кружке, а продолжается в виде самостоятельной работы по конструированию того или иного устройства дома, в процессе чтения популярной радиотехнической литературы, общения с товарищами по интересам. Сказывается также тяга к познанию непрерывно изменяющейся элементной базы радиотехники, интерес к новизне схемных и конструктивных решений промышленной и любительской радиоаппаратуры.
Занятия в кружке не следует перегружать беседами по основам электро- и радиотехники, устройству и работе деталей, приборов. В течение учебного года на сообщение познавательных сведений надо отводить не более 25—30% общего бюджета времени, остальное время посвящается практической, радиоконст-рукторской работе. Причем конструирование, являющееся основой всей деятельности кружка, должно начинаться возможно раньше, уже с третьего, самое позднее — с четвертого занятия. Промедление с началом практических работ может ослабить интерес ребят к кружку, вызвать отсев из него.
Теоретические сведения сообщаются ребятам в форме познавательных бесед продолжительностью не более 15...20 минут на каждом двухчасовом занятии. Это должны быть именно беседы (а не лекции) с демонстрациями деталей, приборов, опытов, с вопросами и ответами, спорами кружковцев. Большую же часть необходимых теоретических знаний учащиеся получают при разборе принципиальных схем планируемых к изготовлению усилителей, приемников, измерительных приборов, в процессе выполнения практических работ. Некоторые беседы могут проводить сами кружковцы, подобрав с помощью руководителя кружка соответствующую литературу. Вообще, научить радиолюбителей пользоваться технической литературой, и особенно справочной,— одна из важнейших задач, стоящих перед кружком.
Планируемая практическая работа не должна являться самоцелью. Выбирая, разрабатывая и монтируя те или иные конструкции, кружковцы должны иметь четкое представление о принципе их действия, назначении отдельных деталей и узлов, методике на
лаживания, поиска и устранения неисправностей. Только тогда занятия в кружках принесут учащимся пользу. К сожалению, иногда в погоне за эффектными конструкциями (для выставки) некоторые кружковцы, нередко с позволения руководителя, берутся за сложные для них радиотехнические устройства по имеющимся описаниям. Это приводит к слепому копированию незнакомых конструкций. Руководитель кружка вынужден уделять работе с этими ребятами больше внимания, нанося тем самым ущерб основному составу кружка, иногда ему приходится самому доводить до конца такие конструкции. Подобное «радиолюбительство» приносит вред всему кружку. Поэтому надо планировать изготовление лишь тех устройств, которые от начала до конца могут быть смонтированы и налажены самими учащимися, только в осознанной работе над конструкциями кружковцы в полной мере проявляют свои творческие способности.
Кружок не должен оставаться в стороне от общественно полезных дел и мероприятий, проводимых внешкольным учреждением или школами, в которых учатся эти ребята. Например, для полевого стана ученической производственной бригады в радиокружке можно смонтировать приемник, обеспечивающий достаточно громкий прием местной радиовещательной станции, для самодеятельного туристского лагеря — радиоузел, для проведения военно-спортивной игры «Зарница»— имитаторы радиостанций, переговорные устройства и многое другое. Кружковцы сами определяют степень и форму участия в том или ином мероприятии. Руководитель принимает активное участие в проводимом обсуждении, вносит предложения,-но не навязывает их. Вопрос об участии в какой-либо выставке или в радиоспортивных соревнованиях также должен решаться и осуществляться самими кружковцами.
Среди кружковцев всегда находятся желающие строить радиотехнические устройства для личного пользования ими в домашних условиях. Это желание надо поощрять, если задуманные конструкции соответствуют или близки тематике кружка. Монтировать их ребята будут на занятиях кружка, но из своих деталей.
КРАТКИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОВЕДЕНИЮ ЗАНЯТИИ
Программа кружка 1-го года занятий предусматривает формирование у ребят теоретических знаний по основам электро- и радиотехники и практических навыков в объеме, достаточном для осмысленного пользования измерительными приборами, ма кетирования, монтажа и налаживания транзисторных приемников прямого усиления разной сложности.
Вводное задание посвящается знакомству с кружковцами. Вызывая по имени и фамилии каждого записавшегося в кружок и задавая вопросы, касающиеся учебы в школе, интереса к радиотехнике, руководитель таким образом как бы представляет ребят друг другу. Затем учащихся знакомят с содержанием работы кружка, с оборудованием и техническим оснащением радиолабо
ратории, правилами безопасного обращения с электроосветительной сетью, паяльником, приборами и аппаратурой, питающимися ^>т сети переменного тока.
В заключение руководитель предлагает кружковцам завести тетради для записи основных теоретических сведений по основам радиотехники, зарисовки графиков, иллюстрирующих работу того или иного прибора, устройства, структурных и принципиальных схем каскадов, узлов радиоаппаратуры, рекомендует для чтения популярную радиотехническую литературу.
Выбор старосты кружка целесообразно проводить на 3—4-м занятии, когда ребята получше узнают друг друга. Староста должен следить за порядком в кружке, назначать на каждое занятие дежурных, вести учет посещаемости.
Вторая тема программы «Наша страна — родина радио» содержит значительный объем познавательных сведений из истории развития радиотехники и радиолюбительства в СССР. Рассказом о творчестве русского ученого-экспериментатора А. С. Попова, его опытах по увеличению дальности действия изобретенного им беспроволочного средства связи, развитии радиотехники в нашей стране после Великой Октябрьской социалистической революции можно начать второе занятие кружка. Более широко раскрыть эту тему программы следует в нескольких дополнительных беседах применительно к знаменательным датам. Так, беседу о роли радиоэлектроники в обороне страны можно приурочить к Дню Советской Армии и Военно-Морского Флота (23 февраля), в освоении космоса — к Дню космонавтики (12 апреля), в техническом прогрессе — к Дню радио (7 мая). Проведение таких бесед можно поручить самим кружковцам, обеспечив их соответствующей литературой.
Третья тема программы, началу изучения которой посвящается вторая половина второго занятия кружка, знакомит учащихся с основами электро- и радиотехники. Именно она закладывает тот фундамент понятий и знаний, на котором держится вся дальнейшая практическая деятельность кружка и каждого из его членов. При изложении технических сведений руководитель сталкивается с некоторыми трудностями. Они вызваны тем, что большая часть теоретических сведений, предусмотренных программой кружка 1-го года занятий, опережает программу курса физики общеобразовательной школы. Электрические явления, например, в школе начинают изучать только во второй половине учебного года в VII классе, а о переменном токе и его параметрах, об устройстве и работе полупроводниковых приборов учащиеся узнают, будучи старшеклассниками. Поэтому кружковцам надо сообщать лишь некоторые элементарные сведения об электричестве и элементах радиотехники и только в том объеме, без которого нельзя понять явления, происходящие в цепях приемно-усилительной аппаратуры, работу измерительных приборов. Не следует приводить полных обоснований и исчерпывающих формулировок законов. Надо только подводить кружковцев к ним, указывать на практическое
Рис. 4. Электрическая цепь, составленная из Рис. 5. Измерения в электри-элементов плоского электрического фонаря ческой цепи
применение. Занятия в кружке и опыт радиотехнического конструирования впоследствии облегчат учащимся усвоение законов, изучаемых на уроках физики по курсу «Электричество».
Как показывает опыт, ребята сравнительно легко усваивают основные понятия об электрическом токе и его действиях, источниках, проводниках и непроводниках тока.
Ознакомление кружковцев с элементами электротехники лучше всего начинать с рассмотрения устройства и электрической цепи хорошо знакомого всем карманного электрического фонаря.
Для наглядности все элементы плоского электрического фонаря, как бы извлеченные из его корпуса, надо предложить кружковцам соединить последовательно (рис. 4). Получится простейшая электрическая цепь, в которой батарея 3336Л (GB) является источником постоянного тока, лампа накаливания (Н)—нагрузкой, а две жестяные пластинки, замыкающиеся при нажатии на одну из них, контактами выключателя (S), замыкающего и размыкающего электрическую цепь. Чтобы узнать, как устроены и соединены между собой гальванические элементы источника тока, достаточно вскрыть и внимательно рассмотреть отработанную батарею 3336Л.
Очень важно, чтобы кружковцы прочно усвоили закон Ома для участка цепи и его практическую значимость. В этом им поможет серия опытов с простейшей электрической цепью (рис. 5). Условной нагрузкой цепи служит резистор R. Падение напряжения на нем можно измерить вольтметром PU, подключенным параллельно резистору, а значение тока в цепи — амперметром РА (иля миллиамперметром), включенным в разрыв цепи на любом ее участке. Изменяя напряжение источника тока и сопротивление резистора в цепи, кружковцы с помощью измерительных приборов убеждаются в справедливости закона Ома.
Опытам с электрической цепью надо посвятить не менее одного полного занятия кружка. В дальнейшем при расчетах цепей различных устройств учащимся придется неоднократно возвращаться к практическому применению закона Ома.
Краткие беседы,,, посвященные устройству, основным параметр рам и конструкциям резисторов и конденсаторов, сопровождаются показом образцов этих наиболее многочисленных радиодеталей. Значительную помощь в усвоении материала этой темы програм
мы, а позже в практической деятельности кружка могут оказать учебные плакаты.
В настоящем пособии, как и в первом его издании, принята преимущественно однобуквенная система позиционного обозначения электро- и радиоэлементов на принципиальных электрических схемах. Все транзисторы и диоды (в том числе стабилитроны, тринисторы, светодиоды) обозначены буквой V, все переключатели и выключатели, независимо от их конструктивных особенностей,— буквой S, гнезда, зажимы, разъемные соединители (разъемы)-* буквой X, резисторы — буквой R и т. д. За буквенным обозначением детали следует ее порядковый номер, например: VI, S3, XI, R5 и- т. д. Аналогичная упрощенная система позиционного обозначения электро- и радиоэлементов используется и в части популярной радиотехнической литературы, например в некоторых выпусках «Массовой радиобиблиотеки», выходящей в издательстве «Радио и связь».
Вместе с тем в нашей стране действует ГОСТ 2.710—81 «Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах», согласно которому позиционное обозначение каждого элемента состоит преимущественно из двухбуквенного кода и порядкового номера элемента данного вида, например: VT1, VT2 (транзисторы), VD1, VD2 (диоды), SA1, • SA2 (выключатели, переключатели), SB1, SB2 (выключатели кнопочные), WA1 (антенна), XS1, XS2 (гнезда), ХТ1, ХТ2 (соединители разборные) и т. д. Кроме того, в обозначении допускается дополнительная буква, характеризующая функциональное назначение данного элемента, например резистор R7, защищающий транзистор от перегрузки током,— R7P-, конденсатор С/, используемый как измерительный элемент,— C1N-, испытательный транзистор— VT1G и т. д.
Такая буквенно-цифровая система обозначения элементов или устройств используется в основном в электрических схемах аппаратуры промышленного изготовления, в специальной технической литературе.
Тема «Основы радиопередачи и радиоприема» раскрывается при рассмотрении структурной схемы радиовещательного тракта, графиков, иллюстрирующих процессы, происходящие в аппаратуре передающей станции и в цепях приемного устройства, в ходе опытов с детекторным приемником и подробного разбора функций, выполняемых его элементами.
Наибольшее внимание должно быть уделено колебательному контуру детекторного приемника, способам его настройки и возможным конструкциям контурных катушек. Этому можно посвятить два и даже три полных занятия кружка. Без ясного понимания сущности действия каждого элемента контура, в том числе и подключаемых к нему антенны и заземления, и работы контура в целом кружковцам трудно будет разобраться во входных цепях радиовещательных приемников.
Пятая тема «Полупроводниковые диоды и транзисторы» является по существу вводной к практической деятельности 4 кружка радиотехнического конструирования в течение всех 3 лет занятия. Основное внимание следует уделить биполярным транзисторам малой мощности, наиболее широко используемым в конструкциях кружков 1-го года занятий.
Тему «Пайка и приемы монтажа» надо рассматривать как начальный этап конструкторской деятельности кружка. И от того, как кружковцы овладеют искусством пайки, во многом зависит надежность работы их приемников, усилителей и другой радиоаппаратуры.
Рис. 6. Форма рабочей части паяль-
ника
Рис. 7. Приемы монтажа: а—на шпильках; б — приспособление для запрессовки шпилек; в — монтаж на пустотелых заклепках
Прежде всего руководитель должен научить ребят подготавливать к работе электропаяльник, правильно запиливать (рис. 6) и залуживать его рабочую часть. Все тонкости выполнения этих операций следует показать, и не один раз. Кружковцы должны убедиться, что паяльником, имеющим тупое жало или с раковинами, пользоваться неудобно и что к плохо залуженной или грязной рабочей части припой не пристает. Рабочую часть паяльника можно считать хорошо залуженной, когда она равномерно покрыта тонким слоем припоя и с кончика жала при нагреве свисает капелька припоя.
Затем надо показать подготовку радиодеталей к монтажу: зачистку и облуживание проволочных выводов. Без предварительного залуживания выводов пайка отнимает больше времени, соединения получаются ненадежными, а монтаж неряшливым.
Детали первых транзисторных конструкций обычно монтируют на панелях из листового гетинакса, стеклотекстолита или другого прочного изоляционного материала, используя в качестве опорных точек проволочные шпильки или пустотелые заклепки. Конечно, надо познакомить кружковцев и с 'печатным монтажом, но ориентировать их следует на проволочный монтаж.
Для монтажа на шпильках (рис. 7, а) отрезки луженой или посеребренной медной проволоки толщиной 1...1,5 и длиной 8... 10 мм запрессовывают в плате так, чтобы с той ее стороны, где будут размещены детали, они выступали на 4...5 мм, а с другой— на 2...3 мм. Чтобы шпильки прочно удерживались и не болтались, отверстия в плате должны быть чуть меньше диаметра шпилек, а сами шпильки в средней части немного сплюснуты молотком. Для запрессовки шпилек используют оправку (рис. 7,6). Залуженные'концы проволочных выводов деталей с помощью круглогубцев изгибают петлями, надевают на шпильки и припаивают к ним. Точно так припаивают к шпилькам и проводники, соединяющие выводы деталей, но уже с другой стороны платы.
При использовании для монтажа пустотелых заклепок (рис. 7, в)
Рис. 8. Электрический пробник
вставляют в отверстия в плате и с
их запрессовывают в отверстия в плате. Вместо готовых заклепок можно вести монтаж на самодельных из латунных или медных тонкостенных трубок с внешним диаметром 1,5... 2 мм, длиной по 3...4 мм (примерно на 1,5...2 мм больше толщины платы). Заготовки самодельных заклепок плотно обеих сторон развальцовывают
края.
Своеобразным экзаменом по этой теме программы может стать фронтальный монтаж однокаскадного усилителя с конденсатором на входе и головными телефонами или капсюлем ДЭМ-4м на выходе. Каждый кружковец самостоятельно выпиливает панель из изоляционного материала (можно из оргалита), размечает опорные точки деталей, запрессовывает шпильки или пустотелые заклепки и монтирует на них элементы усилителя. При оценке выполнения задания учитывают рациональность размещения на плате деталей, качество монтажа и работу самого усилителя.
Тема «Пробники и измерительные приборы первой необходимости» знакомит кружковцев с устройством и работой измерительных пробников и простых электроизмерительных приборов.
Начать рассмотрение темы можно с электрического пробника (рис. 8), состоящего из последовательно соединенных миниатюрной лампы накаливания Н, рассчитанной на напряжение 2,5 В и ток накала 68 или 150 мА (МН2,5-0,068 или МН2,5-0,15), батареи GB, составленной из двух элементов 332, и щупов а и б.
Таким пробником можно проверить надежность электрического контакта между двумя проводниками (например, место спайки), целостность обмоток трансформатора, качество конденсатора и многое другое. Для практического использования можно рекомендовать изготовить универсальный пробник и имитатор электрических сигналов (описание их приведено далее).
Затем переходят к изучению простых приборов для измерения силы тока, напряжения, сопротивления.
Основой простых миллиамперметров, вольтметров постоянного и переменного токов, омметров, конструируемых в радиотехнических кружках, служат стрелочные приборы магнитоэлектрической системы. Это, как правило, микроамперметры. Предполагается, что кружковцы сначала знакомятся с устройством и работой приборов магнитоэлектрической системы, учатся измерять их основные параметры (ток полного отклонения стрелки /и, сопротивление рамки 7?и) и только после этого приступают к планируемой практической работе по этой теме программы.
При налаживании и калибровке шкал измерительных приборов радиолюбителю часто требуется резистор нестандартного сопротивления. Его можно составить из двух резисторов стандарт
ных номиналов,. соединенных последовательно или параллельно. При определении общего сопротивления двух параллельно соединенных резисторов желательно пользоваться таблицей, которую можно выполнить в виде плаката.
Этой же таблицей можно пользоваться и для определения общей емкости двух последовательно соединенных конденсаторов.
Изготовление учебных плакатов и таблиц может входить в практическую работу кружка.
Тема «Приемники прямого усиления» практическая. На нее отводится 90 ч, что составляет более 60% всего учебного времени. Разнообразие и качество законченных конструкций будут характеризовать объем знаний и уровень умений, приобретенных кружковцами за учебный год.
Выбор приемников, намечаемых для изготовления в кружке, определяется исходя не только из интересов кружковцев и их способностей, но и из материального оснащения радиолаборатории. Главное условие — конструкция должна быть закончена до конца учебного года. Незаконченные или чрезмерно усложненные конструкции, которые планируют довести до конца в следующем учебном году, охлаждают интерес ребят и могут стать причиной отсева из кружка.
В числе возможных конструкций, рекомендуемых для практической работы по этой теме, могут быть усилители, генераторы или приемники на аналоговых микросхемах, но только совсем простые (например, по схеме на рис. 89). Более сложные устройства на микросхемах — тематика практических работ кружков 2-го и 3-го годов занятий.
В связи с тем, что многие теоретические сведения, касающиеся, например, работы транзисторов, усилительных каскадов, колебательных контуров, кружковцам уже знакомы (по предыдущим темам программы), познавательные беседы по этой теме должны носить в основном обобщающий характер и увязываться с конкретными практическими делами. Так, беседу о магнитной антенне следует провести сразу после разбора структурной схемы прием-н-ика прямого усиления, а разговор о покаскадной проверке приемника приурочить к первому включению и испытанию смонтиро^ ванных конструкций. Вообще же сопутствующие теоретические сведения наиболее целесообразно сообщать непосредственно по ходу выполняемых работ. Если кружковцы повторяют одну и ту жё ошибку, надо приостановить практическую работу и провести соответствующую беседу.
Предполагается, что работа по конструированию приемников будет вестись звеньями по 2—3 человека. К этому времени кружковцы уже хорошо знают друг друга, поэтому комплектование звеньев не составляет трудностей. Звеньевая работа сплачивает кружок, позволяет конструировать приемники повышенной сложности и, что не менее важно, гарантирует законченность конструкции, даже если произойдет отсев кого-то из членов звена.
Программа кружка 2-го года занятий ориентирована на расширение и углубление теоретических знаний и практических навыков радиотехнического конструирования, приобретенных учащимися в кружке 1-го года занятий.
Предполагается, что кружок будет укомплектован радиолюбителями, имеющими знания в объеме, предусмотренном программой 1-го года занятий. Поэтому в его программе опущены темы, касающиеся основ электро- и радиотехники, монтажных работ и т. п. В случае необходимости можно провести несколько познавательных бесед, которые бы уравняли знания кружковцев.
Основные направления практической деятельности кружка, определяемые восьмой темой программы,— конструирование измерительных приборов, усилителей звуковой частоты и радиовещательных приемников повышенной сложности. Соответствующие познавательные и теоретические сведения, а также некоторые относящиеся к ним практические работы отражены во второй, четвертой и пятой темах программы. Тема «Питание радиоаппаратуры от сети переменного тока» имеет прямое отношение ко всем направлениям радиотехнического творчества. Тему «Интегральные микросхемы и их применение» необходимо дополнить подтемой «Цифровые интегральные микросхемы и их применение». Дополнительное время на теоретические и практические занятия кружка по шестой теме в целом отводится за счет исключения из программы темы «Электронные лампы и их применение».
Познавательные беседы и практические занятия по второй — шестой темам проводятся для всего состава кружка в любом порядке.
Выбор объекта радиотехнического конструирования осуществляется в соответствии с интересами кружковцев, потребностями школы или внешкольного учреждения, самого кружка.
Метод организации практической деятельности кружка — звеньевой. Звено в 2—3 человека, объединяемых общим интересом к теме, составляет план работы и, распределив между собой обязанности, приступает к его реализации. Руководитель кружка помогает звеньям разобраться в принципе работы и назначении элементов будущих конструкций, дает советы по подбору и изготовлению деталей, монтажу, по ходу работы делает замечания, которые ни в коей мере не должны сковывать инициативу и самодеятельность кружковцев.
Монтаж многих радиотехнических устройств, описанных в различной литературе, в том числе и в этой книге, осуществлен на печатной плате. Обязательно ли это при повторении конструкции в кружке? Нет, конечно. Токонесущие проводники монтажной платы в любом случае могут быть проволочными. В ряде случаев печатная плата даже нежелательна, так как не позволяет использовать детали, отличающиеся от тех, под которые она разрабатывалась автором конструкции. Печатный монтаж наиболее целесообразно применять тогда, когда конструкция отработана и ее надо повторить в нескольких экземплярах.
Кружок 3-го года занятий работает по тематическому плану, составленному руководителем с учетом материально-технической базы и состава кружка, увлечений, знаний и практического опы-. та, накопленных ребятами за предыдущие годы занятия радиотехническим конструированием.
В примерную тематику практических работ, приведенную в программе, следует включить и конструкции на цифровых интегральных микросхемах, например электронные автоматы, цифровой частотомер.
ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ РАБОТЫ КРУЖКА
Работа кружка в конце учебного года должна завершаться заключительным занятием. На нем руководитель подводит итоги работы кружка за учебный год, отмечает успехи и неудачи, рассказывает о перспективах радиотехнического творчества, а кружковцы демонстрируют в работе законченные конструкции. На этом же занятии происходит и поощрение наиболее активных кружковцев.
Кроме того, в конце учебного года, лучше всего в День радио, рекомендуется провести творческое мероприятие, посвященное подведению итогов работы кружков радиотехнического конструирования всех лет обучения. На этот праздник приглашают родителей, учителей и товарищей кружковцев по классу, дому, представителей комсомольской организации, отдела народного образования, местных комитетов и спортивно-технического клуба ДОСААФ. Программу праздника составляют выставка законченных конструкций, сообщение руководителя о результатах деятельности кружков, награждение кружковцев дипломами, грамотами, значками «Юный радиолюбитель», памятными подарками. В программу могут быть также включены соревнования по скоростной сборке простейших приемников, генераторов звуковой частоты, по приему и передаче радиограмм.
Организации отчетной выставки предшествует работа кружковцев по составлению и оформлению технической документации на каждую законченную конструкцию. В нее входят: принципиальная схема, выполненная в соответствии с действующими ГОСТ; краткое описание устройства с указанием его основных параметров и ссылкой на литературу, откуда оно заимствовано; содержание внесенных изменений или дополнений, фото внешнего вида и монтажа; краткие сведения о кружковцах, принимавших участие в монтаже, налаживании конструкции, изготовлении ее корпуса или футляра. Без этой документации наиболее интересные и оригинальные конструкции не могут попасть на традиционные выставки работ юных техников районного, городского или областного значения, на ВДНХ СССР, на республиканскую и всесоюзную выставки творчества радиолюбителей-конструкторов ДОСААФ.
МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЗАНЯТИЙ ПО ОСНОВНЫМ ТЕМАМ ПРОГРАММЫ
Наша страна — родина радио
Познавательные сведения из истории развития радиотехники и радиолюбительства в нашей стране могут быть изложены руководителем кружка в виде беседы. Примерное содержание ее приведено ниже. Не следует стремиться посвятить учащихся в историю всех открытий и исследований в этой области — это было бы слишком длинно и даже скучно для ребят. Подробно надо остановиться на истории рождения радио и работах великого русского ученого А. С. Попова, положившего начало новой эпохи в развитии мировой науки и техники — эпохи радиотехники и электроники.
РОЖДЕНИЕ РАДИО
Днем рождения радио считается 7 мая (25 апреля по старому стилю) 1895 г. В этот день преподаватель минного офицерского класса в Кронштадте А. С. Попов выступил на заседании Русского физико-химического общества с докладом и демонстрацией созданного им средства для сигнализации без проводов с помощью электромагнитных волн. То был первый в мире радиоприемник.
Спустя менее года после этого исторического события, 24 марта 1896 г., А. С. Попов продемонстрировал ученым прием радиосигналов с записью на ленту телеграфного аппарата. У передатчика, находящегося на расстоянии 250 м от зала заседаний, был П. Н. Рыбкин —ближайший помощник А. С. Попова. Первая в мире радиограмма состояла всего из двух слов: «Генрих Герц».
Непрерывно совершенствуя передающие и приемные устройства, А. С. Пбпов уверенно наращивал дальность действия радиосвязи. Весной 1897 г. была осуществлена передача радиосигналов с корабля на берег на расстояние 640 м. А двумя годами позже, в 1899 г., после открытия возможности приема радиосигналов с помощью головных телефонов на слух, дальность радиосвязи достигла уже 35 км.
В январе 1900 г. А. С. Попов и П. Н. Рыбкин установили первую двустороннюю линию радиосвязи между южной оконечностью о. Гогланд в Финском заливе и г. Котка на расстоянии 46 км. В Тяжелых условиях сильных морозов и метелей она обеспечивала руководство по спасению броненосца береговой обороны «Генерал-адмирал Апраксин», севшего на камни во время шторма. За время спасательных работ, длившихся около трех месяцев, было пе
редано и принято 440 радиограмм, одна из которых помогла спасти 27 рыбаков, оказавшихся на оторванной льдине в открытом море.
Блистательный успех создания первой в мире двусторонней линии связи послужил мощным толчком к установке радиостанций на кораблях русского флота, строительству береговых радиостанций, дальнейшему развитию радиотелеграфа в России.
А. С. Попов сделал еще одно очень важное открытие. Во время опытов по передаче радиосигналов с транспорта «Европа» на крейсер «Африка» им было замечено, что, когда между этими кораблями проходил какой-либо третий корабль, слышимость сигналов резко ухудшалась или даже совсем пропадала. В связи с этим ученый высказал мысль о возможности обнаружения при помощи радиоприемника кораблей, находящихся на пути радиоволн. Тем самым он указал путь к радиолокации — современному средству обнаружения и определения местоположения предметов на земле, на воде, в возухе и космосе.
Работам А. С. Попова предшествовали научные открытия ученых многих стран. Из этих ученых следует назвать: М. Фарадея, создавшего учение об электромагнитной индукции; Д. Максвелла, обосновавшего теорию электромагнитных колебаний; Г. Герца, на опыте доказавшего существование электромагнитных волн. А. С. По пов первым сумел правильно оценить огромное практическое значение электромагнитных волн и поставить их на службу человечеству.
По-настоящему заслуги А. С. Попова были оценены в нашей стране только после Великой Октябрьской социалистической революции. Постановлением Советского правительства «Об ознаменовании 50-летия со дня изобретения радио А. С. Поповым» наш народ с 1945 г. ежегодно отмечает День радио. Этим же постановлением учреждены золотая медаль имени А. С. Попова, присуждаемая советским и зарубежным ученым за выдающиеся научные работы и изобретения в области радио, значок «Почетный радист СССР», которым награждаются лица, вносящие большой вклад в развитие науки и техники, производство и эксплуатацию радиоаппаратуры и развитие радиовещания. В Ленинграде создан музей А. С. Попова. Имя его носят Всесоюзное научно-техническое общество радиотехники и электросвязи, Куйбышевская радиовещательная станция и ряд предприятий радиотехнической промышленности.
Изобретения А. С. Попова были поставлены на службу интересам трудового народа уже с первых дней Советской власти. В день победы Октябрьской революции, 7 ноября 1917 г., радиостанция крейсера «Аврора» передала обращение «К гражданам России!», написанное В. И. Лениным и адресованное миллионам трудящихся. В исторические дни Великого Октября радиостанции молодой Страны Советов передавали подписанные вождем революции радиограммы «Всем, всем, всем!», в которых давались указания органам власти на местах, опровергались клевета и
ложь буржуазии о Советской Республике. Радиограммы, принятые из центра революции — Петрограда, печатались и широко распространялись во многих городах страны.
Владимир Ильич, внимательно следивший за развитием радиотехники, видел в ней огромную организующую силу. 29 июля 1918 г. им был подписан декрет Совета Народных Комиссаров о централизации радиотехнического дела в стране. В том же году по указанию Ленина в Нижнем Новгороде (ныне г. Горький) была создана радиолаборатория. Это был по существу первый советский радиотехнический университет, сыгравший огромную роль в развитии радиофикации и радиовещания в нашей стране. Позже Нижегородской радиолаборатории было присвоено имя В. И. Ленина, она дважды награждена орденом Трудового Красного Знамени.
Нижегородской радиолабораторией руководил крупнейший русский изобретатель в области радио, создатель первых мощных радиовещательных станций М. А. Бонч-Бруевич. Под его руковод . ством здесь было налажено производство радиоламп, а осенью 1920 г. закончена постройка первой радиотелефонной станции. Деятельность М. А. Бонч-Бруевича была высоко оценена В. И. Лениным. В своем письме к М. А. Бонч-Бруевичу он писал: «Газета без бумаги и «без расстояний», которую Вы создаете, будет великим делом».
В марте 1920 г. за подписью В. И. Ленина было принято постановление Совета Труда и Обороны о постройке в Москве Центральной радиотелефонной станции с радиусом действия 2000 верст. Несколько позже В. И. Ленин в записке, адресованной в Совнарком, писал: «...Вся Россия будет слушать газету, читаемую в Москве».
В 1922 г. в Москве была построена самая мощная для того времени вещательная радиостанция — мощностью 12 кВт. В связи с пятилетием Великой Октябрьской социалистической революции ей было присвоено наименование «Радиотелефонная станция имени Коминтерна».
2 октября 1924 г. началось регулярное радиовещание.
Сейчас наша страна густо покрыта сетью радиовещательных станций. Радиоприемник или радиотрансляционная точка, телевизор стали предметами первой необходимости нашего быта. Радио стало незаменимым, а в ряде случаев единственным средством связи. Средствами радиосвязи оснащены все виды воздушных, морских и речных кораблей, научные экспедиции, все рода войск Вооруженных Сил нашей Родины. Днем и ночью, в будни и праздники, в любую погоду поддерживается радиосвязь между городами нашей огромной страны. Тысячи радиостанций обеспечивают оперативное руководство полевыми работами в колхозах и совхозах.
Радиовещание и радиосвязь — большие, но не единственные об-области современной радиотехники. Радиотехника сегодня — это телевидение и радиолокация, радионавигация, радиоастрономия и
телемеханика, звукозапись и многие другие отрасли и разделы науки и техники. ’ Радиотехнические приборы применяются для лечения тяжелых заболеваний и наблюдения за деятельностью органов человека, для борьбы с вредными бактериями и стерилизации пищевых продуктов, для плавки и обработки высококачественных сортов стали, в машино- и станкостроении, геологии и метеорологии.
Радиотехника и ее постоянная спутница электроника дают возможность автоматизировать многие производственные процессы, управлять механизмами на расстоянии, делать точнейшие измерения, проникать внутрь атома, вести сложнейшие математические расчеты с быстротой мысли. Радиотехническая и электронная аппаратура, установленная на искусственных спутниках Земли, автоматических межпланетных станциях, космических кораблях, позволяет исследовать верхние слои атмосферы, космические излучения, земной магнетизм, наблюдать невидимую с Земли сторону Луны, следить за состоянием здоровья отважных космонавтов, видеть их работу в открытом космосе и многое другое.
Владимир Ильич Ленин с* глубокой верой в будущее писал: «Ум человеческий открыл много диковинного в природе и откроет еще больше, увеличивая тем свою власть над ней...»1. Эта ленинская мысль находит яркое подтверждение во всей славной истории отечественной радиотехники, в тех неисчерпаемых возможностях, которыми располагает для дальнейшего прогресса эта удивительная отрасль науки и техники.
РАДИОЛЮБИТЕЛЬСТВО В НАШЕЙ СТРАНЕ
С началом развития советского радиовещания неразрывно связано и зарождение массового радиолюбительства в нашей стране. Оно было вызвано к жизни огромным интересом, населения, особенно молодежи, к технической стороне радиотехники, к постройке приемников. В годы становления радиовещания более 80 процеа-тов всех приемников были самодельными.
Энтузиасты радиотехники объединялись в кружки, где конструировали простейшие детекторные приемники, устраивали для всех желающих коллективное прослушивание радиопередач. Первый радиокружок был организован страстным пропагандистом радиотехнических знаний учителем физики Е. Н. Горячкиным в Лосиноостровской показательной школе (в пригороде Москвы) еще в 1922 г. Почин лосиноостровцев получил широкую поддержку: через два года только в Москве уже работало 180 радиокружков, объединяющих многие сотни любителей техники, радио. Так зарождалось и ширилось движение энтузиастов радиотехники — радиолюбительство. Усилия радиолюбителей были направлены прежде всего на радиофикацию красных уголков, изб-читален, общежитий, домов, сел и городов.
1 Ленин В. И. Поли. собр. соч.— Т. 18.— С. 2£8.
Государственное признание и поддержку деятельность радиолюбителей получила в декрете Совета Народных Комиссаров от 4 июля 1923 г. Этим документом Народному комиссариату почт и телеграфов предоставлялось право «...разрешать государственным, профессиональным и партийным учреждениям и организациям... сооружение и эксплуатацию радиостанций для специальных целей», в том числе любительских, которыми считались «радиостанции, не преследующие ни промышленных, ни коммерческих целей и устанавливаемые... для любительского изучения дела».
Наиболее же мощный подъем радиолюбительского движения начался в 1924 г. после принятия Советом Народных Комиссаров постановления, разрешающего установку радиоприемников всем гражданам и организациям. Отзываясь на него, Нижегородская радиолаборатория организовала общество радиолюбителей, начала выпуск популярной литературы по электро- и радиотехнике, конструированию любительских приемников.
15 августа 1924 г. вышел первый номер журнала «Радиолюбитель», с которого по существу и началась летопись советского радиолюбительства. Позже журнал «Радиолюбитель» был переименован в «Радиофронт», а после Великой Отечественной войны в журнал «Радио».
Советское радиолюбительство прошло большой и славный путь. Из разрозненных кружков друзей радио, стихийно появившихся в начале двадцатых годов, оно выросло в подлинно массовое движение энтузиастов радиоэлектроники. В многочисленных радиолюбительских коллективах сотни тысяч юношей и девушек приобщаются к техническому творчеству, радиоспорту, радиотехническим специальностям для народного хозяйства, Вооруженных Сил нашей Родины.
Сегодня радиолюбительство — это огромнейшая «народная лаборатория». Она вносит заметный вклад в научно-технический прогресс, ведет работу по внедрению радиоэлектроники в различные отрасли народного хозяйства, техники, медицины, активно участвует в научных экспериментах. Итоги ее работы систематически подводятся на местных, зональных, республиканских и всесоюзных выставках творчества радиолюбителей-конструкторов. На них демонстрируются и поощряются лучшие из лучших образцов творчества радиолюбителей-умельцев.
История радиолюбительства знает и такие примеры, когда итогом творчества становится изобретение, знаменующее новый этап в развитии техники. Именно таким, например, еще в начале двадцатых годов стало изобретение нижегородским радиолюбителем О. В. Лосевым генерирующего детектора — кристадина — прообраза многих современных полупроводниковых приборов. Радиолюбители открыли возможности дальних радиосвязей на коротких волнах при ничтожно малых мощностях передатчиков, им же принадлежит приоритет использования коротких волн, например, в авиации, автомобильном транспорте, сельскохозяйственном производстве и других областях народного хозяйства. Больших
успехов добились наши радиоспортсмены—«снайперы» эфира, «лисоловы», радиомногоборцы. На протяжении многих лет на международных соревнованиях по радиоспорту они занимают ведущие места.
«Ни в одной области человеческих знаний не было такой массовой общественно-технической самодеятельности, охватывающей людей самых различных возрастов и профессий, как в радиотехнике. Радиолюбительство — это могучее движение, которое привело к участию в радиоэкспериментах тысячи энтузиастов, посвящающих свой досуг технике. Наше советское радиолюбительство имеет еще одну особенную, отличительную черту: оно носило и носит в себе идею служения своей Родине, ее техническому процветанию и культурному развитию». Так о радиолюбительстве в нашей стране и его значении говорил выдающийся советский ученый, академик С. И. Вавилов.
Наиболее многочисленный отряд этого замечательного научно-технического движения — юные радиолюбители. Разнообразно их творчество. Это различные по сложности приемники прямого усиления и супергетеродины, усилители звуковой частоты, в том числе для радиофикации школ, пионерских лагерей, учебно-демонстрационные пособия по радиотехнике для физических кабинетов, магнитофоны и диктофоны, электро- и радиоизмерительные приборы, электронные автоматы различного назначения, приборы в помощь агрономам колхозов и совхозов, промышленным предприятиям и многое другое. Лучшие и наиболее оригинальные конструкции юных радиолюбителей демонстрируются и поощряются на различных традиционных выставках творчества радиолюбителей-конструкторов, описываются в журналах «Радио», «Юный техник», «Моделист-конструктор». Участие в смотрах радиолюбительского творчества — интересное, полезное и весьма почетное дело.
Основы радиопередачи и радиоприема
Ознакомление кружковцев с радиотехникой целесообразно на-чать с изучения основ и практического применения наиболее доступной для их понимания области — техники радиоприема. Самое простое радиоприемное устройство — детекторный приемник. Свою практическую ценность он утратил давно, но в качестве учебно-демонстрационнъго пособия широко используется, так как содержит все основные элементы, присущие любому современному радиовещательному приемнику. Поэтому с детекторного приемника и следует начинать знакомство с радиоприемной аппаратурой.
Содержание приведенных ниже материалов следует рассматривать как план-конспект познавательных бесед по элементарным основам радиопередачи и радиоприема, устройству и работе де« текторного приемника. Колебательному контуру и детектору, являющимся обязательными элементами любого радиоприемного ус-
тройства, посвящаются также специальные беседы, но уже применительно к приемникам прямого усиления, а позже, на 2-м и 3-м годах занятий,— к супергетеродину.
ПРОСТЕЙШИЙ ДЕТЕКТОРНЫЙ ПРИЕМНИК
Наибольший познавательный интерес у начинающих радиолюбителей вызывает приемник, который по ходу беседы можно собрать буквально
Рис. 9. Опытный детекторный приемник за несколько минут, послушать, как он работает, и тут же провести с ним несколько опытов. Схема одного из таких приемников приведена на рисунке 9. Каркас катушки L1 — картонная гильза от охотничьего ружья или любая другая картонная или бумажная трубка диаметром 15...20 мм. На нее наматывают 250...300 витков обмоточного провода диаметром 0,2...0,3 мм с любым изоляционным покрытием (ПЭВ-1, ПЭВ-2, ПБД и т. д.) и делают через каждые 50...60 витков отводы в виде скруток. Чтобы начальные и конечные витки не спадали, их закрепляют на каркасе колечками, отрезанными от резиновой или поливинилхлоридной трубки. Получается однослойная (или многослойная, если провод наматывать «внавал») секционная катушка индуктивности. Параллельно катушке подключают последовательно соединенные точечный диод VI серии Д2 или Д9 с любым буквенным индексом и высокоомные головные телефоны (ТОН-2, ТА-4), а к образовавшейся замкнутой цепи — наружную антенну и заземление. Простейший детекторный приемник собран. Настройка его на волну (частоту) радиовещательной станции осуществляется за счет изменения числа секций катушки, включаемых в цепь приемника переключением заземленного проводника (на схеме он обозначен как переключатель S1). Чем больше длина волны (меньше несущая частота) радиостанции, тем большее число витков ка*-тушки должно быть включено в приемник. Конденсатор С1 емкостью 3000...3300 пФ (на схеме показан штриховыми линиями), который можно включить позже, должен несколько улучшить звучание головных телефонов.
Работа приемника, собранного за несколько минут, производит большое впечатление на ребят, еще неискушенных в радиолюбительстве. Каждый из них хочет послушать радиопередачу, самостоятельно перестроить приемник на другую волну. Но для этого не хватило бы и целого занятия кружка. Поэтому, чтобы максимально удовлетворить возникший интерес -учащихся, головные телефоны целесообразно заменить резистором сопротивлением 10...
15 кОм и подключить к нему маломощный усилитель звуковой частоты с динамической головкой на выходе. Тогда один из кружковцев сможет переключать отводы катушки, а остальные, подсев поближе, следить за его действиями и на слух воспринимать перестройку приемника на другие радиостанции.
В процессе сборки и настройки детекторного приемника учащиеся получают лишь самое общее представление о его работе и знакомятся с обозначением некоторых радиодеталей на принципиальных электрических схемах. Уяснить же принцип действия приемника, и функции, выполняемые его элементами, поможет рассказ руководителя о переменном токе, работе узлов и блоков радиовещательной станции.
НАЧАЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ О РАДИОВЕЩАТЕЛЬНОЙ СТАНЦИИ И РАБОТЕ ПРИЕМНОГО УСТРОЙСТВА
Работу передающих, приемных, усилительных и других радиотехнических устройств принято иллюстрировать графиками изменений различных параметров электрических цепей этих устройств. В связи с этим кружковцев надо научить «читать» и строить такие графики, и в первую очередь графики переменных токов различных частот, лежащих в основе передачи информации по радио. Вначале желательно показать, как выглядит переменное напряжение на экране осциллографа, назвать его параметры: период, амплитуду, чистоту. Затем, подключив к осциллографу микрофон, показать, как изменяется частота электрических колебаний при изменении тона звука перед микрофоном. Можно даже попросить кого-то из кружковцев спеть перед микрофоном, чтобы продемонстрировать осциллограмму всего спектра звуковых кэ« лебаний, преобразованных микрофоном в электрические колебания звуковой частоты. Учащимся следует дать некоторые сведения о переменном токе. Так, они должны знать, что графически простейший переменный ток и напряжение изображают в виде синусоиды, идущей вдоль горизонтальной оси времени t (рис. 10). Положительные и отрицательные полуволны символизируют движение носителей тока (электронов) в противоположных направлениях. Движение электронов в проводнике в одном направлении, а затем в другом называют колебанием тока, а время, в течение которого происходит одно полное	колебание,— периодом.
Половину периода называют полупериодом, наибольшее абсолютное значение тока во время каждого полупериода — амплитудой, а число периодов в секунду — частотой переменного тока.
За единицу частоты переменного тока принят герц (со-
Рис. 10. Графическое изображение переменного тока
3 Заказ № 1098
33
кращенно пишут Гц), соответствующий одному колебанию в ее* кунду. Частота тока в электроосветительных сетях равна 50 Гц. При таком токе электроны в проводах в течение одной секунды движутся 50 раз в одном направлении и столько же раз в обратном. Если ток этой частоты, напряжение которого трансформатором понижено до нескольких вольт, пропускать через катушки электромагнитных систем излучателей головных телефонов, их мембраны будут колебаться с такой же частотой — телефоны преобразуют переменный ток в колебания воздуха, воспринимаемые в виде звука низкой тональности. С помощью выпрямительных устройств переменный ток электроосветительной сети можно преобразовать в постоянный ток для питания радиоаппаратуры, измерительных приборов.
Герц — сравнительно мелкая единица частоты. Более крупные единицы частоты — килогерц (кГц), равный 1000 Гц, и мегагерц (МГц), равный 1000 кГц, или 1000000 Гц. В радиотехнике используют переменные токи частотой от нескольких герц до тысяч мегагерц и более. Например, антенны передатчиков радиовещательных станций питаются токами частотой примерно от 150 кГц до 50...60 МГц.
Всю огромнейшую полосу частот переменных токов, используемых в радиосвязи, условно подразделяют на несколько участков— поддиапазонов. Токи частотой от 20 Гц до 20 кГц, соответствующие колебаниям воздуха, воспринимаемым нашим орга* ном слуха как звуки разной тональности, называют токами звуковой частоты, а переменные токи частотой от 20 до 100 кГц — токами ультразвуковой частоты. Токи частотой от 100 кГц до 30 МГц относят к токам высокой частоты, а токи частотой свыше 30 МГц — к токам ультравысокой и сверхвысокой частоты. Затем следует подробно остановиться на передаче звуковой информации по радио.
В упрощенном виде взаимодействие аппаратуры передающей радиовещательной станции можно представить в виде структурной схемы (рис. 11,а). Генератор колебаний радиочастоты (РЧ), обозначенный на схеме прямоугольником, является «сердцем» всего комплекса передающей аппаратуры и приборов радиостанций. Он вырабатывает (генерирует) ток высокой, но строго постоянной для данной радиостанции частоты. Эту стабильную частоту f обычно называют несущей, так как она определяет длину волны радиостанции.
От генератора РЧ переменный ток поступает к усилителю мощности — треугольник на структурной схеме. После усиления до необходимой мощности колебания радиочастоты поступают в передающую антенну W и возбуждают вокруг нее электромагнитные колебания точно такой же частоты, распространяющиеся в окружающем пространстве со скоростью света. Чтобы узнать длину излучаемой радиоволны Л (в м) этой радиостанции, надо скорость распространения электромагнитной энергии, выраженную в метрах в секунду, разделить на ее несущую частоту f в герцах.
Рис. 11. Структурная схема радиовещательной станции (а) и графики, иллюстрирующие электрические процессы, происходящие в передатчике радиостанции (б)
По известной же длине волны радиостанции нетрудно установить значение ее несущей частоты.
В студии радиовещательной станции, откуда ведется передача, установлен микрофон В, преобразующий речь диктора в электрические колебания звуковой частоты, которые усиливаются до необходимого напряжения усилителем звуковой частоты (34). Ко входу усилителя вместо микрофона может быть подключен звукосниматель электропроигрывателя или магнитофон. От студийного усилителя 34 колебания звуковой частоты подают на один из каскадов передатчика, называемый модулятором, для воздействия на амплитуду тока, поступающего к усилителю мощности от генератора Р4. В результате мощные колебания несущей частоты оказываются амплитудно-модулированными и антенна передатчика излучает радиоволны — амплитудно-модулированные электромагнитные колебания радиочастоты.
Электрические процессы, происходящие в аппаратуре передатчика радиовещательной станции, можно проиллюстрировать графиками, приведенными на рисунке 11,6.
Излученные радиовещательной станцией радиоволны, встречая на .своем пути проводники радиоприемных антенн, возбуждают в них точно такие же амплитудно-модулированные колебания радиочастоты, как те, что поступают в антенну радиовещательной станции, только несравненно меньшей мощности. В радиовещательном приемнике они преобразуются в электрические колебания звуковой частоты, а затем в звук. В простейшем детекторном приемнике, собранном по схеме на рисунке 9, первое преобразование осуществляется детектором, функцию которого выполняет диод VI, а второе — головными телефонами В1. Но, чтобы принимать сигналы определенной радиостанции, приемник надо настроить точно на ее несущую частоту. В рассматриваемом детек-
Рис. 12. Графики физических процессов в цепях детекторного при-
емника
торном приемнике это достигав ется подбором индуктивности катушки U, образующей вместе с электрической емкостью, сосредоточенной между антенной и заземлением (на рис. 9 эту емкость символизирует конденсатор Са, обозначенный штриховыми линиями), селективный (избирательный) элемент приемника— колебательный контур. Чем больше емкость Са и чем больше число секций катушки индуктивности включено в колебательный контур, тем меньше будет его собственная частота, тем, следовательно, на более длинно
волновую радиостанцию может быть настроен приемник.
Помочь кружковцам разобраться в сущности физических процессов, происходящих в детекторном приемнике, помогут графики,
приведенные на рисунке 12. Пока студийный микрофон радио-
станции не включен, в колебательном контуре приемника, настроенном на несущую частоту этой станции, под действием радиоволн возбуждаются незатухающие колебания радиочастоты постоянной амплитуды, а во время передачи — колебания такой *же частоты, но изменяющиеся по амплитуде со звуковой частотой (рис. 12, а).
С контура приемника амплитудно-модулированные колебания радиочастоты поступают на детектор, функцию которого выполняет диод. Этот полупроводниковый прибор обладает свойством односторонней электропроводности: хорошо пропускает через себя ток одного направления и почти не пропускает ток обратного направления. При пропускании через диод переменного тока он как бы «срезает» полупериоды обратного направления. В резуль-
тате в цепи диодного детектора приемника протекает ток одного направления, но пульсирующий с частотой принятого сигнала (рис. 12,6). Низкочастотная составляющая этого тока (огибающая импульсы радиочастоты), проходя через электромагнитные системы головных телефонов, преобразуется ими в звук (рис. 12, в). Высокочастотной же составляющей тока телефоны оказывают большое сопротивление, и она идет параллельным путем через конденсатор (на рис. 9 — С1).
ДИАПАЗОНЫ РАДИОВОЛН
Руководитель кружка должен познакомить учащихся с диапазонами радиоволн. Весь участок радиоволн, в котором работает огромное количество радиовещательных станций, условно под
разделен на несколько диапазонов: длинноволновый (ДВ), средневолновый (СВ), коротковолновый (КВ), ультракоротковолновый (УКВ). В нашей стране длинноволновый диапазон охватывает волны длиной от 740,7 до 2000 м, что соответствует радиочастотам 405...150 кГц; средневолновый — радиоволны длиной от 186,9 до 571,4 м, что соответствует радиочастотам 1605...525 кГц; коротковолновый — радиоволны длиной от 24,8 до 75,9 м, что соответствует радиочастотам 12,1...3,95 МГц; ультракоротковолновый— радиоволны длиной от 4,11 до 4,56 м, что соответствует радиочастотам 73...65,8 МГц.
Коротковолновые радиовещательные станции неравномерно используют КВ диапазон: больше всего их работает на волнах длиной около 25, 31, 41 и 49 м. Соответственно этому коротковолновый радиовещательный диапазон подразделяется на 25-, 31-, 41-и 49-метровый поддиапазоны.
Радиоволны УКВ диапазона называют также метровыми волнами. Вообще же ультракороткими называют все радиоволны короче 10 м. В этом диапазоне ведутся телевизионные передачи, работают радиостанции связи, оборудованные на автомашинах пожарной охраны, такси, скорой помощи, ГАИ.
Согласно международному соглашению волна длиной 600 м (500 кГц) отведена для передачи сигналов бедствия SOS кораблями в море. На этой волне работают все морские аварийные радиопередатчики, на эту волну настроены приемники всех спасательных станций и маяков.
Надо сказать учащимся и о том, что, кроме амплитудной модуляции (AM), о которой говорилось выше, в радиовещании используется еще и частотная модуляция (ЧМ). При таком виде модуляции под действием колебаний звуковой частоты изменяется частота несущей, а амплитуда колебаний радиочастоты в антенне радиостанции остается неизменной. Частотную модуляцию применяют, например, для передачи звукового сопровождения в телевидении, в радиовещании на УКВ диапазоне. В радиовещании на длинных, средних и коротких волнах применяется только амплитудная модуляция.
ВАРИАНТЫ ДЕТЕКТОРНОГО ПРИЕМНИКА
Теперь, когда у ребят есть представление о сущности радиопередачи и радиоприема, на которых работают радиовещательные станции, можно продолжить опыты с простейшим детекторным приемником.
С помощью приемника, собранного по схеме на рисунке 9, можно слушать передачи только местных и наиболее мощных станций, работающих в диапазонах ДВ и СВ. Для приема радиостанций диапазона ДВ индуктивность контурной катушки должна быть больше, а для приема станций диапазона СВ — меньше. Уменьшить собственную частоту колебательного контура, чтобы тот же приемник можно было настраивать на более длинновол-
Рис. 13. Схемы детекторного приемника с настройкой конденсатором переменной емкости (а) и с фиксированной настройкой (б)
новую радиостанцию диапазона, можно разными путями, например введением в катушку высокочастотного сердечника, повышающего ее индуктивность, или подключением параллельно катушке конденсатора емкостью в несколько сотен пикофарад.
Настройка приемника скачкообразным включением в контур секций катушки индуктивности, как это было в первом варианте детекторного приемника, наиболее проста, но она не обеспечивает необходимой точности настройки на несущую частоту радиостанции. Другой существенный недостаток такого приемника — непосредственное подключение к нему антенны, из-за чего может прослушиваться близкая по несущей частоте радиостанция. Первый недостаток можно устранить настройкой контура конденсатором переменной емкости, второй — включением в цепь антенны слюдяного или керамического конденсатора емкостью 47... 150 пФ, как показано на схеме рисунка 13,а. При этом часть отводов катушки окажется ненужной.
Конденсатор переменной емкости С2 такого варианта детекторного приемника может быть как с воздушным, так и с твер-* дым диэлектриком. С целью обеспечения большей наглядности предпочтение следует отдать конденсатору с воздушным диэлекг-риком с максимальной емкостью 495 пФ, например от устаревшей модели лампового приемника.
Сначала в контур включают две секции (100...120 витков) катушки и настраивают приемник конденсатором переменной емкости. Признаком точной настройки на несущую частоту радиостанции будет наибольшая громкость звучания телефонов (или динамической головки, если вместо телефонов к приемнику подключен усилитель звуковой частоты). Затем в контур включают все секции катушки и также настраивают приемник конденсатором переменной емкости. В первом варианте на приемник можно принимать сигналы радиовещательных станций диапазона СВ,
во втором — диапазона ДВ (конечно, только тех станций, прием которых вообще‘возможен в данной местности на детекторный приемник). Таким образом, кружковцы знакомятся с детекторным приемником, имеющим плавную настройку конденсатором переменной емкости. Чем больше длина волны радиостанций, тем больше должна быть емкость конденсатора настройки.
Может случиться, что на такой приемник не удается принять наиболее длинноволновую радиостанцию при максимальной емкости конденсатора настройки. В таком случае в катушку вводят ферритовый стержень марки 400НН или 600НН диаметром 8...10 мм (такие стержни используют для магнитных антенн транзисторных приемников). Он увеличивает индуктивность контурной катушки и тем самым смещает частотный диапазон, перекрываемый приемником, в сторону более длинных волн.
Экспериментируя с двухдиапазонным приемником, замыкают несколько раз проволочной перемычкой антенный конденсатор С/, чтобы оценить его влияние на настройку приемника. Ребята убеждаются, что с конденсатором в антенной цепи настройка острее и улучшается селективность приемника: значительно ослабевают или совсем не прослушиваются сигналы близких по частоте радиостанций. Объясняется это тем, что конденсатор ослабляет влияние антенны на настройку приемника. Если антенна непосредственно подключена к приемнику, в контур входит вся емкость антенного устройства (200...300 пФ), при подключении же конденсатора она становится меньше, потому что при последовательном соединении конденсаторов их общая емкость всегда меньше наименьшей емкости. При этом не только улучшается селективность, но и несколько расширяется в сторону более коротких волн диапазон, перекрываемый колебательным контуром приемника.
Антенный конденсатор — обязательный элемент всех сравнительно простух приемников, рассчитанных на работу с внешней наружной или комнатной антенной и заземлением.
Следующий вариант детекторного приемника, с которым следует познакомить кружковцев,— с фиксированной настройкой на одну радиовещательную станцию (рис. 13,6). Конденсатор переменной емкости С2 заменяют слюдяным или керамическим емкостью 100...150 пФ. В катушку вводят ферритовый стержень диаметром 8...10 мм. Подбором числа секций катушки, включенных в контур, грубо настраивают приемник на какую-либо радиостанцию, а затем, медленно извлекая стержень из катушки, добиваются наиболее громкого приема сигналов той же станции. Если стержень закрепить в таком положении внутри катушки, то приемник будет постоянно настроен на частоту этой станции.
Можно поступить и иначе: включить катушку на диапазон СВ или ДВ и настроить приемник на радиостанцию этого диапазона подбором конденсатора С2, заменяя его другими конденсаторами емкостью от 47...62 до 470...510 пФ. И в этом случае получится приемник с постоянной, фиксированной настройкой на несущую частоту выбранной станции.
В принципе существует много вариантов детекторного приемника. Все они отличаются друг от друга только конструктивными особенностями настройки колебательного контура. Что же касается цепи, состоящей из диодного детектора и телефонов, которая подключена к контуру, то в любом варианте приемника она остается неизменной. Поэтому детали этой цепи лучше смонтировать на небольшой панели. Подключая ее к контурам с различными катушками индуктивности и способами настройки, можно продемонстрировать различные варианты конструкций детекторного приемника и дать возможность кружковцам самостоятельно проверить их работоспособность.
Представляется нецелесообразным включать в план практических работ кружка конструирование детекторных приемников, потому что они, даже будучи конструктивно законченными, не найдут практического применения. Нет никакого смысла тратигь на них детали, материалы, время. Определенный интерес могут представлять лишь приемники-сувениры, оформленные в виде куклы-матрешки, фигурки животного, макета антенной башни телецентра с проволочными гнездами для подключения антенны, заземления и головных телефонов. В дальнейшем они могут быть дополнены транзисторными усилителями звуковой частоты, обес-* печивающими радиоприем достаточной громкости.
В таких приемниках целесообразно использовать малогабаритные контурные катушки с высокочастотными сердечниками, повышающими их добротность и позволяющими в некоторых пределах изменять их индуктивность. Возможные конструкции таких катушек показаны на рисунке 14. Одна из них рассчитана на диапазон СВ, другая — на диапазон ДВ. Основой катушек служат отрезки круглого стержня из феррита марки 400НН или 600НН длиной 50...60 мм. Бумажный каркас катушки, склеенный на подходящей болванке (можно на том же стержне), должен с небольшим трением перемещаться вдоль стержня. Индуктивность катушек такой конструкции будет тем больше, чем ближе к середине стержней они находятся. Катушка диапазона СВ должна содержать 80...90 витков провода ПЭВ-1 диаметром 0,15...0,2 мм, а катушка диапазона ДВ — 250...260 витков такого же провода, но намотанных четырьмя-пятью секциями по равному числу витков в каждой. Секционная намотка длинноволновой катушки, как и однорядная средневолновой, уменьшает ее собственную емкость.
Принципиальные схемы детекторных приемников-сувениров такие же, как приведенная на рисунке 13,6. Емкость антенного конденсатора С1— 47...62 пФ (чем она меньше, тем лучше селективность приемника, но меньше его чувст
Рис. 14. Катушка индуктивности с высокочастотным сердечником
вительность), крнденсатора С2 — до 470...510 пФ, конденсатора СЗ — 3000...6800 пФ. Соединив детали по схеме и подключив ан-тенну и заземление, подбором конденсатора С2 грубо настраивают приемник на радиостанцию, а затем точно — перемещением катушки по ферритовому стержню, добиваясь наибольшей громкости приема этой радиостанции. В таком положении контурной катушки ее каркас закрепляют на стержне несколькими каплями клея БФ-2.
Конструкция и внешнее оформление приемников зависят от фантазии ребят.
ГРОМКОГОВОРЯЩИЙ РАДИОПРИЕМНИК
После того как кружковцы уяснили принцип работы детекторного приемника, следует обратить их внимание на то, что в нем нет собственного источника электрической энергии и все процессы происходят за счет энергии принимаемых радиоволн. Величина этой энергии чрезвычайно мала. Ее достаточно для нормальной работы только таких чувствительных устройств, как головные телефоны. В исключительных случаях, когда передатчик радиовещательной станции находится неподалеку от места радиоприема, детекторный приемник может негромко работать на чувствительный абонентский (радиотрансляционный) громкоговоритель. В обычных же условиях для обеспечения громкого радиоприема необходимо усиление принятых сигналов радиостанций с помощью транзисторов или электронных ламп.
По своему назначению различают усилители радиочастоты и звуковой частоты. Первые используют для усиления принятых модулированных колебаний высокой частоты, прежде чем они будут продетектированы, т. е. до детектора, вторые — для усиления колебаний звуковой частоты, выделенных детектором из модулированных колебаний, т. е. после детектора. Если между колебательным контуром и диодом детекторного приемника включить усилитель радиочастоты, а после диода усилитель звуковой частоты, то на выход такого приемника можно включить динамическую головку прямого излучения, которая обеспечит громкое воспроизведение принятого радиосигнала.
Структурная схема такого приемника показана на рисунке 15* Функции, выполняемые его входным колебательным контуром LC, диодом V и динамической головкой В, такие же, как функ-
w\			Усилитель Рч	Усилитель 34		
	—	t С	—	v —и			(ф
					
Рис. 15. Структурная схема приемника прямого усиления
ции аналогичных элементов детекторного приемника. Но здесь принятый сигнал до детектирования усиливается усилителем радиочастоты. Поэтому на выходе детектора получаются более мощные колебания, которые дополнительно усиливаются включенным после него усилителем звуковой частоты. Полученное устройство обеспечивает громкий прием радиовещательных станций, в том числе и некоторых наиболее мощных отдаленных, потому что его чувствительность (способность реагировать на слабые сигналы) в тысячи раз выше чувствительности детекторного приемника.
В радиоприемниках, собранных по такой структурной схеме, происходит только одно преобразование модулированных колебаний— детектирование. До детектора эти колебания усиливаются до напряжения, обеспечивающего нормальную работу детектора. Приемники такого класса называют приемниками прямого усиления; они характеризуются условной формулой, в которой детектор обозначают латинской буквой V, а число каскадов, образующих усилители радио- и звуковой частоты,— соответствующими цифрами, стоящими перед этой буквой и после нее. Например, формула приемника прямого усиления с однокаскадными усилителями радио- и звуковой частоты: 1-V-1; с двухкаскадными усилителями 2-V-2.
К концу занятий 1-го учебного года кружковцы должны овладеть знаниями и навыками, достаточными для осмысленного подхода к конструированию транзисторных приемников 2-V-2 и даже 2-V-3.
Полупроводниковые диоды и транзисторы
Диоды и транзисторы — характерные представители «армии» полупроводниковых приборов, наиболее широко используемых радиолюбителями при конструировании радиотехнических устройств. Диоды применяют для детектирования радиочастотных сигналов, выпрямления переменного тока в блоках питания аппаратуры, а транзисторы — для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов и т. п.
Хорошо поставленные опыты и эксперименты с диодами, транзисторами— главное, что может наилучшим образом помочь кружковцам понять принцип работы и практическое применение полупроводниковых приборов. Без опытов беседы по этой теме не будут доходчивыми. Опыты и эксперименты, кроме того, помогут учащимся овладеть практическими навыками эксплуатации измерительных приборов. Но прежде чем подробно рассмотреть полупроводниковые приборы, руководителю кружка следует остановиться на самих полупроводниках и их свойствах.
НЕКОТОРЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПОЛУПРОВОДНИКАХ
Как известно, основным материалом, используемым при изготовлении диодов и транзисторов, являются полупроводники. По
лупроводники занимают промежуточное место по электропровод-' ности между проводниками и непроводниками электрического то^ ка. Они проводят электрический ток хуже, чем проводники, но лучше, чем такие непроводники-диэлектрики, как фарфор, воздух.
К группе полупроводников относится гораздо больше веществ, чем к группам проводников и непроводников, взятым вместе. Наиболее характерными представителями полупроводников, нашедших практическое применение в технике, являются германий, кремний, селен, закись меди и многие другие вещества.
Рассказывая о наиболее характерных свойствах полупроводников, отличающих их от проводников, основное внимание следует уделить их электропроводности, которая сильно зависит от температуры. При температуре, близкой к абсолютному нулю ( — 273 °C), полупроводники ведут себя подобно изоляторам. Большая же часть проводников при таких температурах становится сверхпроводниками, т. е. совсем не оказывают сопротивление току. С повышением температуры полупроводников их сопротивление току уменьшается, а у проводников увеличивается. Электропроводность полупроводников под действием света (так называемая фотопроводимость) улучшается, а у проводников не изменяется. Полупроводники способны преобразовывать энергию света непосредственно в энергию электрического тока, что, в частности, используется на гелиоэлектростанциях, на космических кораблях для питания устанавливаемой на них научной аппаратуры.
Ток в проводниках обусловливается только упорядоченным движением свободных электронов. В полупроводниках же, кроме свободных электронов, есть еще и так называемые «дырки»—пустые места в кристаллической решетке вещества, положительные заряды которых равны отрицательным зарядам электронов. В чистом полупроводнике, например в кристалле германия, число дырок равно числу свободных электронов. Если к такому полупроводнику приложить постоянное электрическое напряжение, то в нем под действием электрического поля возникнет упорядоченное движение электронов в сторону положительного полюса и дырок — в сторону отрицательного полюса источника напряжения. В результате в полупроводнике появится электрический ток, носителями которого будут свободные электроны и дырки. Общее число носителей тока при комнатной температуре относительно невелико, поэтому электропроводность такого полупроводника, называемая собственной, также невелика.
Наиболее характерным свойством полупроводника является также резкое изменение соотношения содержащихся в нем свободных электронов и дырок при введении в него некоторых других химических элементов. Такой полупроводник называют примесным. Полупроводник, в котором электронов больше, чем дырок, называют полупроводником с электронной проводимостью или полупроводником n-типа (п — первая буква латинского слова «negativus», что означает отрицательный). В полупроводника
Рис. 16. Схематическое устройство и принцип работы полупроводникового диода
n-типа основными носителями тока являются электроны, а дырки неосновными. Тот же примесный полупроводник, в котором дырок больше, чем электронов, называют полупроводником с дырочной электропроводностью или полупроводником p-типа \р— первая буква латинского слова «positivus»—положительный). В нем основными носителями тока будут дырки, а неосновными — электроны.
После того как кружковцы получат некоторое представление о явлениях, происходящих в полупроводниках, можно перейти к объяснению принципа действия приборов, работа которых основана на этих явлениях.
Добавление в чистый полупроводник примесей в виде атомов других химических элементов позволяет создавать пластинку полупроводника, одна часть объема которой будет иметь проводимость p-типа, а другая — проводимость n-типа. При этом между противоположными областями по основным носителям тока в полупроводнике возникает электронно-дырочный переход, называемый также р-п переходом. Если область р такого полупроводника соединить с положительным полюсом источника постоян ного напряжения, а область п с отрицательным (рис. 16,а), то электроны из области п, где их избыток, будут свободно переходить в область р, а дырки из области р в область п. Оба эти процесса создают через р-п переход значительный электрический ток. При обратной полярности подключения источника постоянного напряжения (рис. 16,6) р-п переход как бы расширяется. Теперь немногие носители тока могут пройти через р-п переход, и ток через него и в электрической цепи, в которую он включен, будет незначительным. Это явление называют односторонней электропроводностью р-п перехода.
Постоянное напряжение с полярностью, при которой ток свободно проходит через р-п переход (положительный полюс источника соединения с p-областью), называют прямым напряжением t/пр, вызванный этим напряжением ток относительно большой величины — прямым током /пр, а направление тока из области р в область п — прямым или пропускным. Аналогично постоянное напряжение противоположной полярности (положительный полюс источника соединен с n-областью) называют обратным напряжением t/обр, создаваемый им ток весьма малого значения — обратным током /Обр, а направление этого тока из области п
в область р — обратным. Первое из этих состояние р-п перехода называют открытым, второе — закрытым.
На процессах, происходящих в зонах р-п переходов, и основано действие диодов, транзисторов и многих других полупроводниковых приборов.
ДИОДЫ ШИРОКОГО ПРИМЕНЕНИЯ
В радиолюбительских конструкциях наиболее широко используют точечные и сплавные диоды. С ними и надо в первую очередь познакомить кружковцев. Точечные диоды применяют для детектирования радиочастотных модулированных колебаний, а также в маломощных выпрямителях для питания аппаратуры и приборов, потребляющих сравнительно небольшие токи — не более нескольких десятков миллиампер. К ним, в частности, относятся германиевые точечные диоды серий Д2, Д9, ДЮ, кремниевые точечные диоды серий Д101, ДЮЗ, кремниевые микросплав-ные точечные диоды серии Д223. Выпрямительные диоды предназначаются для работы в выпрямителях приемников, усилителей и другой радиоаппаратуры, питающейся от сети переменного тока. В блоках питания такой аппаратуры обычно используют преимущественно кремниевые сплавные диоды малой мощности серий Д206, Д226 (среднее значение выпрямленного тока не более 0,3 А) и диоды средней мощности серий КД202, Д243, Д248 (средний выпрямленный ток от 0,3 до 10 А).
Схема устройства и конструкция точечного диода показаны на рисунке 17. К пластинке германия или кремния площадью около 1 мм2, обладающей электропроводностью n-типа, т. е. электронной^ прижат заостренный конец тонкой позолоченной про* волоки из вольфрама или фосфористой бронзы. Через контакт проволока — пластинка полупроводника пропускают импульсы постоянного тока. При этом небольшой объем полупроводника вблизи острия проволоки приобретает электропроводность р-типа (дырочную), а между ним и остальным объемом пластинки возникает р~п переход. Получается двухэлектродный прибор — диод, обладающий односторонней проводимостью тока от острия проволоки к пластинке полупроводника. Контактным выводом положительного электрода диода служит проволока, отрицательного электрода — кристаллодержатель.
Рис. 17. Схематическое устройство и конструкция точечного диода
Рис. 18. Схематическое устройство и конструкции сплавных диодов малой (а) и средней (б) мощности
Детали точечных диодов заключены в стеклянные корпуса, обычно окрашенные черным лаком.
Кремниевый сплавной диод средней мощности представляет собой пластинку кремния с электронной электропроводностью (n-типа), в середину которой вплавлен цилиндрический столбик из алюминия (на рис. 18,6 справа вверху). Некоторое количество атомов алюминия диффундирует в пластинку, благодаря чему электропроводность части объема пластинки в зоне столбика становится дырочной (p-типа), а между нею и остальным объемом пластинки образуется р-п переход с хорошей проводимостью от алюминия к кремнию. Корпус металлический, с проволочными выводами. Такую конструкцию имеют и германиевые сплавные диоды, например серии Д7, только у них в германиевую пластинку вплавляют индий.
В кремниевом сплавном диоде средней мощности (на рис. 18,6 справа внизу) между двумя пластинками кремния структур р-ти-па и n-типа прокладывают алюминиевую фольгу и нагревают. При нагреве алюминий сплавляется с обеими пластинками кремния и внутри получившейся монолитной пластинки образуется р-л переход. Так, в частности, устроены диоды серий КД202, Д242, Д248.
Во время работы диодов средней мощности на их р-n переходах рассеивается большое количество теплоты, из-за чего они могут перегреваться и выходить из строя. Чтобы предотвратить тепловой пробой р-п переходов, диоды с помощью резьбовых выводов с гайками устанавливают на теплоотводящие радиаторы, функции которых могут выполнять металлические пластины, металлические шасси радиотехнических устройств.
Работу диода как выпрямителя можно проиллюстрировать графиками, показанными на рисунке 19; левый изображает переменное напряжение, подаваемое на диод, а правый — ток на вы-
Рис. 19. Принцип действия диода
ходе диода. При положительных полупериодах переменного напряжения на аноде диод открывается и через него, а значит и во всей цепи, в которую он включен, течет прямой ток 7Пр. При отрицательных полупериодах на аноде диод закрывается и в цепи течет незначительный обратный ток диода /Обр. Диод как бы срезает большую часть переменного тока во время отрицательных полупериодов (на правом графике отмечено штриховыми линиями). В результате в цепи, в которую включен диод, течет уже не переменный, а пульсирующий ток — ток одного направления, но изменяющийся по абсолютной величине с частотой переменного тока. После «сглаживания» пульсаций выпрямленный ток становится практически постоянным и им можно питать радиоаппаратуру.
Зависимость тока через диод от значения и полярности напряжения, приложенного к нему, изображают в виде кривой, называемой вольтамперной характеристикой диода. Примером может служить вольтамперная характеристика германиевого точечного диода Д9Д, показанная на рисунке 20. Из характеристики видно, что диод Д9Д открывается и через него начинает идти ток при прямом напряжении около 0,1 " — ток увеличивается до 10 мА, а при напряжении 0,6...0,7 В он достигает уже 35...40 мА. Прямая ветвь (в правой верхней части), идущая круто вверх, отражает быстрый рост прямого тока через диод с увеличением подаваемого на него прямого напряжения. Обратная ветвь кривой (в левой нижней части), идущая почти параллельно горизонтальной оси t/обр, характеризует медленный рост обратного тока через диод при увеличении обратного напряжения. При обратном напряжении, превышающем максимально допу-
В. При напряжении 0,5 В прямой
Рис. 20. Вольтамперная характеристика точечного диода
стимое t/обр.макс, р-п переход может пробиться и диод утратит свои выпрямляющие свойства.
Примерно такую вольтамперную характеристику имеют все полупроводниковые диоды. Но у кремниевых диодов ее прямая ветвь как бы сдвинута вправо, потому что открываются они лишь при прямом напряжении 0,5...0,7 В.
Обратное сопротивление диода, которое можно измерить омметром, исчисляется десятками и сотнями тысяч килоом, а прямое зависит от прямого напряжения, приложенного к диоду: чем оно больше, тем больше прямой ток и меньше прямое сопротивление.
Определить сопротивление диода можно по току, текущему через него, и падению напряжения на нем. Если, например, через сплавной диод течет прямой ток, равный 200 мА (0,2 А), и при этом на нем падает напряжение 1 В, то по закону Ома прямое сопротивление диода будет: 7? = t///=l В/0,2 А=5 Ом. У германиевых диодов оно меньше, у кремниевых—больше. Вообще же детектирующие и выпрямительные свойства диодов тем лучше, чем больше их обратное и меньше прямое сопротивления.
Основных параметров диодов — два: максимально допустимый средний выпрямленный ток /выпр.макс и максимально допустимое постоянное обратное напряжение t/обр.макс-
Первый из этих параметров характеризует значение постоянной составляющей тока в активной нагрузке однополупериодного выпрямителя без конденсатора, сглаживающего пульсации выпрямленного тока. Превышение этого параметра снижает срок работы диода. В однополупериодном выпрямителе с конденсатором на выходе и в выпрямителе с удвоением выпрямленного напряжения диод может надежно работать при условии, если средний выпрямленный ток, потребляемый нагрузкой, не превышает 0,5... 0,7 /выпр.макс- В двухполупериодном выпрямителе или в выпрямителе по мостовой схеме с фильтрующим конденсатором на выходе надежная работа диодов обеспечивается, если средний выпрямленный ток, потребляемый нагрузкой, не превышает 1...1,4 значения /выпр.макс ДЛЯ ОДНОГО ДИОДа.
Максимально допустимое постоянное обратное напряжение t/обр.макс — параметр, характеризующий наибольшее обратное напряжение, при котором диод может надежно работать длительное время. Если на диоде появляется (даже кратковременно) обратное напряжение больше допустимого, он может быть пробит.
Напряжение постоянного тока, которое необходимо получить от выпрямителя, должно быть примерно вдвое меньше С/Обр.макс-Чтобы получить большее значение выпрямленного напряжения, надо соответственно увеличить число диодов, включаемых последовательно в выпрямитель.
Германиевые диоды могут работать при температурах окружающего воздуха от —60 до +70 °C, а кремниевые от —60 до
Рис. 21. Опыт с диодом
Указываемые в литературе параметры /выпр.макс И
+ 125°С.
f/обр.макс соответствуют температуре воздуха, окружающего диод, от +15 до 25 °C. При более высокой температуре необходимо снижать обратное напряжение и уменьшать ток, потребляемый нагрузкой выпрямителя.
Сделать более доступным для кружковцев материал, характеризующий диод как прибор с односторонней проводимостью то ка, поможет такой опыт. Соединяют последовательно батарею 3336Л и лампочку накаливания МНЗ,5-0,28 (на напряжение 3,5 В и ток накала 0,28 А) и подключают эту цепь к сплавному диоду из серии Д7 или Д226 так, чтобы на анод диода непосредственно или через лампочку подавалось положительное, а на катод — отрицательное напряжение батареи (рис. 21,а). Лампочка должна гореть полным накалом. Затем изменяют полярность подключе ния цепи батарея — лампочка на обратную (рис. 21,6). Если диод исправный — лампочка не горит.
В этом опыте лампочка накаливания выполняет двойную функцию: служит индикатором тока в цепи и ограничивает ток в этой цепи до 0,28 А, тем самым защищая диод от перегрузки. Последовательно с батареей и лампочкой накаливания можно включить еще миллиамперметр на ток 300...500 мА, который бы фиксировал прямой и обратный токи через диод.
Для закрепления изложенных выше сведений полезно опытным путем снять и построить с кружковцами вольт-амперные характеристики германиевого и кремниевого диодов (прямые ветви). Для этого собирают цепь по схеме, приведенной на рисунке 22. К гальваническому элементу G напряжением 1,5 В (332, 343) подключают переменный резистор R1 сопротивлением 50... 100 Ом, а между его движком и нижним (по схеме) выводом включают последовав
Рис. 22. Схема снятия вольтамперной характеристики диода
4 Заказ № 1098
49
тельно соединенные германиевый сплавной диод, например серии Д7 или ДЗОЗ с любым буквенным индексом, миллиамперметр постоянного тока РА и резистор R2 сопротивлением 10...20 Ом, ограничивающий ток в этой цепи до 100...150 мА. Параллельно диоду подключают вольтметр постоянного тока PU, способный фиксировать напряжение до десятых долей вольта.
Движок переменного резистора R1, выполняющего функцию делителя напряжения элемента G, устанавливают в крайнее нижнее по схеме положение, а затем, внимательно следя за показаниями измерительных приборов, очень медленно и плавно перемещают его в сторону верхнего положения. Одновременно записывают показания измерительных приборов при напряжениях на диоде 0,05; 0,1; 0,15 В и т. д. до напряжения 0,4...0,5 В через каждые 0,05 В. По этим данным строят на миллиметровой бумаге график зависимости тока через диод от напряжения на нем. По горизонтальной оси вправо от начала координат откладывают прямые напряжения С7пр, подаваемые на диод, а по вертикальной оси вверх — соответствующие им прямые токи через диод /пр. Соединив экспериментальные точки на графике, получают прямую ветвь вольтамперной характеристики диода. Она должна быть примерно такой, как аналогичная ветвь характеристики, изображенная на рисунке 20.
Целесообразно на том же графике построить прямую ветвь вольтамперной характеристики кремниевого сплавного диода, например серии Д226 (с любым буквенным индексом). Она будет правее прямой ветви характеристики германиевого диода и более пологой.
Лабораторная работа по снятию прямых ветвей вольтампер-ных характеристик диодов позволяет юным радиолюбителям запомнить, что германиевые диоды открываются и начинают проводить прямой ток при прямом напряжении 0,1...0,15 В, а кремниевые— 0,6...0,7 В. Эти напряжения, называемые также начальными напряжениями смещения, имеют прямое отношение и к транзисторам.
Выпрямительные свойства диодов желательно продемонстрировать на экране осциллографа при работе диодов в режиме од-нополупериодного и двухполупериодного выпрямления переменного тока с фильтрующими конденсаторами на выходе и без них.
ТРАНЗИСТОРЫ
После того как кружковцы познакомились с диодами и уяснили сущность происходящих в них процессов, можно перейти к рассмотрению более сложных полупроводниковых приборов — транзисторов для усиления, генерирования и преобразования электрических колебаний. Различают транзисторы биполярные и полевые. Транзисторы первого вида называются так потому, что носителями тока в них выступают как электроны, так и дырки, а в полевых только электроны или только дырки. В связи с тем,
Индий Пластин-на германия гыпипа
база
Коллектор
V
Р-п-р
Индии
Эмилупер Пластинка германия или кремния t р-п переходом Эмиттер
Кристоллодержотель
Коллектор
Стеклянный П? л я Пл изолятор 1г и U
Иристаллодеряо  те ль
Олобо С фОСфО-
ром
база
Олобо с фОСфОрОМ
6
V
Пластинка кремния р - типа
пр
Рис. 23. Схематическое устройство и конструкция маломощных сплавных транзисторов
что долгое время использовались только исключительно биполярные транзисторы, их в отличие от полевых часто именуют просто транзисторами.
В кружках радиотехнического конструирования наибольшее распространение получили биполярные транзисторы.
Основой (базой) сплавного германиевого транзистора служит пластинка германия структуры n-типа площадью в несколько квадратных миллиметров и толщиной 0,1...0,3 мм, в противоположные плоскости которой вплавлены капли индия (рис. 23,а). Проникшие в глубь пластинки атомы индия образуют в ней возле мест вплавления области структуры p-типа, а между ними и остальным объемом пластинки два р-п перехода (подобные р-п переходу диода). Получается транзистор структуры р-п-р. Одну из p-областей называют эмиттером, т. е. излучателем электрических зарядов, другую р-область — коллектором, т. е. собирателем зарядов, а тонкую среднюю часть германиевой пластинки, сохранившей структуру и-типа,— базой транзистора.
Так, в частности, устроены широко используемые радиолюбителями маломощные низкочастотные р-п-р транзисторы серий МП39—МП42. Электронно-дырочный переход между эмиттером и базой называют эмиттерным, а между базой и коллектором — коллекторным.
Аналогично устроены и германиевые п-р-п транзисторы, например серий МП35—МП38. Но у них основой (базой) служит германиевая пластинка структуры p-типа, а эмиттер и коллектор образованы вплавлением в поверхности пластинки сплава свинца с сурьмой.
Основа сплавного кремниевого п-р-п транзистора (рис. 23,6) — пластинка кремния структуры p-типа. Области эмиттера и коллектора, обладающие электропроводностью n-типа, создаются путем сплавления олова с фосфором. Чтобы область базы была возможно тоньше, капля материала коллектора вплавляется в уг-
Рис. 24. Конструкции планарно-эпитаксиального (а) и сплавно-диффузионного (б) высокочастотных транзисторов
лубление, сделанное в кремниевой пластинке. По такой технологии изготавливают, например, маломощные низкочастотные транзисторы серий МП 101, МП 103, МП111—МП 113.
Существуют и другие технологии изготовления биполярных транзисторов малой мощности. Например, планарно-эпитаксиальная технология используется для высокочастотных кремниевых транзисторов серий КТ315, КТ361, а сплавно-диффузионная для высокочастотных германиевых транзисторов серий П401—П403, ГТ308, ГТ309, ГТ310 (рис. 24). Все способы изготовления транзисторов довольно сложные, поэтому и параметры полупроводниковых приборов даже в одной партии несколько отличаются друг от друга, что приходится учитывать при конструировании радиоаппаратуры.
Рис. 25. Конструкция мощного транзистора и крепление его на теплоотводящем радиаторе
У транзисторов средней и большой мощности полупроводниковые пластинки с р-п переходами значительно больше, чем у транзисторов малой мощности. Токи, текущие через р-п переходы мощных транзисторов, достигают нескольких ампер, из-за чего они сильно нагреваются. Для отвода теплоты коллекторы таких транзисторов припаивают всей плоскостью к массивным, обычно медным, кристаллодержателям-ножкам, а сами транзисторы монтируют на металлических пластинах — радиаторах (рис. 25).
Надо обратить внимание кружковцев на различие в графических изображениях биполярных транзисторов разных структур на принципиальных схемах. При этом необходимо подчеркнуть, что стрелка эмиттера символизирует направление тока через транзистор.
Основное условие, при котором транзистор способен усиливать электрические колебания,— наличие прямого напряжения на эмиттерном р-п переходе и обратного на коллекторном. Это условие для транзистора структуры п-р-п (рис. 26, а) реализуется, если подать от источника постоянного тока t/цит на коллектор относительно эмиттера положительное напряжение UK9 и соединить базу с положительным полюсом того же источника питания через базовый резистор Rq. Напряжение на коллекторе может быть 3...9 В и более, а на базе относительно эмиттера иБэ 0,6...0,7 В (для германиевого транзистора 0,1...0,15 В). Положительное напряжение на базе, называемое начальным напряжением смещения, открывает транзистор, и через коллектор начинает идти ток коллектора /к, значение которого зависит от усилительных свойств транзистора и напряжения источника питания. При подаче на базу (через конденсатор Ссв) электрических колебаний ток коллектора становится колеблющимся, по форме повторяя ток в базовой цепи, но в больших пределах. Если электрические колебания на базе звуковой частоты, а в цепь коллектора транзистора вместо нагрузочного резистора RH включить головные телефоны, то они преобразуют усиленный сигнал в звук.
Осмыслить происходящие процессы кружковцам поможет опыт с использованием измерительных приборов и осциллографа, иллюстрирующий работу транзистора в режиме усиления. Источником усиливаемого сигнала может быть генератор колебаний звуковой частоты. Если напряжение смещения на базе кремние-
Рис. 26. Схемы включения биполярных транзисторов структуры п-р-п (а) и Р-П-Р (б)
вого п-р-п транзистора, например серии КТ315, будет в пределах 0,6...0,7 В, то сигнал на входе и выходе усилителя должен быть правильной синусоидальной формы. Без смещения на базе тот же сигнал на выходе усилителя становится искаженным, исказится и звук в головных телефонах, включенных в коллекторную цепь транзистора.
Для транзистора структуры р-п-р полярность включения источника питания должна быть такой, чтобы на его коллектор и базу подавались отрицательные напряжения относительно эмиттера (рис. 26,6). Напряжение смещения на базе германиевого транзистора должно быть 0,1...0,15 В, на базе кремниевого транзистора— 0,6...0,7 В.
В усилительном каскаде, собранном по схеме на рисунке 26, общим электродом для токов базовой и коллекторной цепей транзистора служит эмиттер. Поэтому такой способ включения транзистора называют включением по схеме с общим эмиттером или, сокращенно, по схеме ОЭ. Существуют еще два способа включения транзисторов: по схеме с общим коллектором (ОК) и по схеме с общей базой (ОБ). В первом из этих способов общим для входной и выходной цепей транзистора является коллектор, во втором — база. Но такие включения транзисторов применяют значительно реже, чем по схеме ОЭ.
Качество и усилительные свойства транзисторов характеризуются многими параметрами. Для начинающих радиолюбителей наиболее важными с практической точки зрения следует считать три: обратный ток коллектора 1кбо, статический коэффициент передачи тока Й21Э и граничная частота коэффициента передачи тока frp.
Обратный ток коллектора 1кбо — это неуправляемый ток через коллекторный р-п переход, создаваемый неосновными носителями тока. Ток 1кбо, измеренный при обратном напряжении на этом переходе, характеризует качество транзистора: чем он меньше, тем выше качество транзистора. У маломощных низкочастог-ных транзисторов серий МП39—МП42, например, ток 1Кбо не должен превышать 30 мкА (фактически он обычно меньше), а у маломощных германиевых высокочастотных транзисторов — не более 5 мкА. Для исправных кремниевых маломощных транзисторов, например серии КТ315, ток 1КБ0 менее 0,1 мкА. Транзисторы с большими значениями 1кбо, чем указанные в справочниках, в работе неустойчивы, особенно при повышенных температурах окружающей среды.
Статический коэффициент передачи тока h2\9 характеризует усилительные свойства транзистора. Численное значение этого параметра показывает, во сколько раз ток коллектора больше вызвавшего его тока базы. Чем больше коэффициент &2ia, тем большее усиление сигнала может обеспечить данный транзистор. При измерении этого параметра транзистор включают по схеме ОЭ.
В радиолюбительских конструкциях чаще всего используются транзисторы со средним коэффициентом /z2ia— примерно от 50
до 100. Транзисторы с большим коэффициентом требуют повышенной стабилизации режима работы по постоянному току.
Граничная частота коэффициента передачи тока (в кГц или МГц) позволяет судить о возможности использования транзистора для усиления колебаний тех или иных частот. Коэффициент frp низкочастотных транзисторов серий МП40—МП42, например, 1 МГц, а высокочастотны! транзисторов серий П401— П403 более 30 МГц. Практически для усиления используют транзисторы со значительно большей граничной частотой, чем частота усиливаемого сигнала, так как с повышением частоты входного сигнала коэффициент Л21э транзистора уменьшается.
Кроме названных выше, в своей практической работе кружковцы должны учитывать и такие параметры транзисторов, как максимально допустимое постоянное напряжение коллектор — эмиттер Укэ, максимально допустимый постоянный ток коллектора /к макс И максимально допустимая рассеиваемая мощность коллектора Рк макс — мощность на коллекторном р-п переходе. Превышение допустимых значений хотя бы одного из этих параметров ведет к порче полупроводникового прибора. Значение этих и некоторых других параметров биполярных транзисторов широкого применения, а также рекомендации по их эксплуатации можно найти в соответствующей справочной литературе, а чертежи конструкций с расположением выводов транзисторов, наиболее часто используемых в радиолюбительской практике, приведены на форзацах книги.
Очень важно, чтобы кружковцы умели разбираться в условных обозначениях транзисторов. Все вновь разрабатываемые и серийно выпускаемые транзисторы (в том числе полевые) имеют обозначения, состоящие из трех элементов, например: ГТ309А, КТ315Б, ГТ403И. Первый элемент—буква Г или К (или цифра 1 или 2) характеризует исходный полупроводниковый материал транзистора и температурные условия его работы. Буква Г (или цифра 1) присваивается германиевым, а буква К (или цифра 2)— кремниевым транзисторам. Цифра вместо буквы указывает на то, что данный транзистор может работать при повышенных температурах: германиевый — выше +60 °C, кремниевый — выше + 85 °C.
Второй элемент—буква Т — начальная буква слова «транзистор». Третий элемент — трехзначное (или четырехзначное) число, характеризующее частотные свойства и мощности транзисторов. Это число присваивается транзистору по признакам, приведенным в табл. 1.
Четвертый элемент — буква, характеризующая разновидность группы транзисторов данной серии.
Несколько примеров расшифровки системы маркировки биполярных транзисторов: ГТ109А — германиевый маломощный низкочастотный транзистор группы А серии ГТ109; КТ315В — кремниевый маломощный высокочастотный транзистор группы В се-
Классификация транзисторов
Таблица 1
Мощность транзисторов	Макс, рассеиваемая мощность, Вт	Частоты применения, МГц		
		до 3	|	3 ... 30	|	св. 30
		Транзисторы		
Малая	ДО 0,3	101...199	201...299	301...399
Средняя	о,з...з	401...499	501...599	601...699
Большая	св. 3	701...799	801...899	901...999
рии КТ315; ГТ403И — германиевый средней мощности низкочастотный транзистор группы И серии ГТ403.
Одновременно с изложенной выше продолжает действовать система обозначения транзисторов, разработанных до 1964 г., например: П25А, П401, П416, МП39А. Буква М означает, что транзистор с холодносварным корпусом, буква П — первая буква слов «плоскостной транзистор».
Прежде чем кружковцы вмонтируют транзистор в то или иное радиотехническое устройство, желательно, чтобы они проверили его обратный ток коллектора 1кбо и статический коэффициент передачи тока А21Э- Сделать это можно с помощью прибора, описанного ниже (см. рис. 71). Эта проверка совершенно обязатель-* на для транзисторов, уже использовавшихся ранее в других радиотехнических устройствах.
Полевые транзисторы, являющиеся разновидностью полупроводниковых приборов, используются для усиления и генерирования электрических колебаний различных частот. В них управление рабочим током осуществляется не током во входной (базовой) цепи, как в биполярном транзисторе, а воздействием на носители тока электрического поля. Отсюда и название таких транзисторов — «полевые».
Основой полевого транзистора с р-п переходом служит пластинка кремния с электропроводностью n-типа, в которой имеется тонкая область с электропроводностью p-типа (рис. 27). Кремниевую пластинку называют затвором, а область p-типа в ней— каналом полевого транзистора. С обеих сторон канал заканчивается истоком и стоком — тоже областями p-типа, но с повышенной концентрацией дырок. Между затвором и каналом создан р-п пе-
Рис, 27. Полевой транзистор
реход. От затвора, истока и стока, являющихся электродами прибора, сделаны контактные выводы.
Если к истоку подключить положительный, а к стоку отрицательный полюсы источника постоянного напряжения (на рис. 27— батарея GB1), то в канале появится электрический ток, создаваемый движением дырок от истока к стоку. Значение этого тока, называемого током стока /с, зависит не только от напряжения источника питания, но и от напряжения, действующего между истоком и затвором (на рис. 27 — элемент G2). Когда на затворе относительно истока действует положительное напряжение, электрическое поле в области р-п перехода расширяется. От этого канал сужается (на рис. 27 обозначено штриховой линией), его сопротивление увеличивается, а ток стока /с уменьшается. С уменьшением положительного напряжения на затворе электрическое поле р-п перехода, наоборот, сужается, канал расширяется, а ток стока увеличивается. Если на затвор вместе с положительным напряжением смещения подавать низкочастотный или высокочастотный сигнал, в цепи стока появится пульсирующий ток, а на нагрузке, включенной в эту цепь, напряжение усиленного сиг
нала.
Так устроены и работают полевые транзисторы с каналом p-типа, например транзисторы серий КП 102, КП 103 (буквы К и П означают «кремниевый полевой»). Они могут быть в металлическом корпусе или в оболочке из пластмассы (как биполярный транзистор КТ315). Масса такого транзистора в металлическом корпусе не превышает 0,85 г, в пластмассовом — не более 0,5 г.
Принципиально так же устроен и работает полевой транзистор с каналом n-типа. Но затвор транзистора такой структуры обладает электропроводностью p-типа, поэтому на него относи
тельно истока должно подаваться отрицательное напряжение смещения, а на сток (тоже относительно истока)—положительное
напряжение источника питания ское изображение полевого транзистора с каналом п-типа отличается от изображения транзистора с p-каналом лишь тем, что у него стрелка затвора обращена к каналу.
Из всех параметров полевых транзисторов, указываемых в справочной литературе по этим приборам, практическое значение для начинающих радиоконструкторов имеют два: /со — начальный гок стока при нулевом напряжении на затворе и S — крутизна характеристики тока стока, выраженная в миллиампе-
цепи истока. Условное графиче-
Рис. 28. Схема проверки полевого транзистора с каналом р-типа
pax на вольт напряжения на затворе (мА/B). Параметр S характеризует усилительные свойства полевого транзистора: чем больше численное значение этого параметра, тем большее усиление сигнала может обеспечить транзистор.
Упрощенно измерить эти параметры полевого транзистора кружковцы могут по схеме, показанной на рисунке 28. Для этого потребуются источник постоянного тока GB1 напряжением 9В (батарея «Крона» или две батареи 3336Л, соединенные последовательно), гальванический элемент G2 (332 или 316) и миллиамперметр РА1. Сначала вывод затвора соединяют непосредственно с выводом истока, что на схеме обозначено сплошной линией. При этом миллиамперметр показывает ток стока /со. Затем проволочную перемычку, замыкающую затвор с истоком, удаляют и подключают к выводам этих электродов транзистора элемент G2 положительным полюсом к затвору. Если теперь разность этих двух показаний разделить на напряжение элемента G1, получившийся результат будет соответствовать численному значению параметра S проверяемого полевого транзистора.
При измерении параметров полевого транзистора с р-п переходом и каналом n-типа полярность подключения батареи, элемента и миллиамперметра должна быть обратной.
Следует подчеркнуть кружковцам, что при монтаже полевых транзисторов нельзя допускать каких-либо загрязнений между их выводами на монтажной плате. Даже незначительное загрязнение может сильно снизить входное сопротивление каскада, в котором будет работать транзистор, что сведет на нет главное преимущество полевого транзистора перед биполярным — входное сопротивление, измеряемое мегаомами.
Рассказывая кружковцам о классификации транзисторов, отметьте, что в настоящее время вводится в действие деление транзисторов не на три, а на две группы: маломощные — с цифрами в обозначении с 1 по 599 и мощные — с 601 и более. Например, транзисторы серий ГТ402—ГТ404, значащиеся приборами средней мощности, теперь будут отнесены к транзисторам малой мощности.
Каскады радиотехнических устройств
Любое радиотехническое устройство, будь то приемник или усилитель звуковой частоты, магнитофон или телевизор, состоит из взаимосвязанных каскадов, каждый из которых выполняет впол не определенную функцию. Это, например, каскад усиления напряжения или тока радио- или звуковой частоты, преобразователь частоты, детекторный каскад, усилитель мощности, согласующий каскад и т. п. В одном и том же устройстве может быть несколько близких по назначению каскадов. Например, транзисторный приемник прямого усиления, обеспечивающий уверенный прием на магнитную антенну отдаленных радиовещательных станций,
должен содержать не менее двух каскадов усиления радиочастоты: первый для сигнала, поступающего непосредственно с входного колебательного контура, второй — для его дополнительного усиления. Вместе они образуют двухкаскадный усилитель радиочастоты, обеспечивающий нормальную работу детекторного каскада. Аналогично в усилителе звуковой частоты может быть несколько соединенных между собой каскадов, доводящих сигнал звуковой частоты до такого напряжения, который обеспечивает работу усилителя мощности, являющегося выходным каскадом радиотехнического устройства. Таким образом, каскады можно рассматривать как «кирпичики», из которых можно строить разные по сложности и назначению радиотехнические устройства.
К числу подобных «кирпичиков» относятся и аналоговые интегральные микросхемы, большая часть которых состоит из нескольких разных по выполняемым функциям каскадов, работающих вместе как единое целое, например как усилитель РЧ или 34 — в зависимости от назначения микросхемы.
Интегральным микросхемам посвящается следующий раздел книги. Здесь же разговор пойдет о построении и принципе работы транзисторных каскадов приемно-усилительной аппаратуры, рекомендуемой для конструирования в радиотехнических кружках.
ПРОСТОЙ УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД
Принципиальные схемы двух вариантов простейшего усилительного каскада (на транзисторах разных структур) изображены на рисунке 29. Источником питания каскада может быть батарея гальванических элементов или аккумуляторов или выпрямитель переменного тока с выходным напряжением 4,5...12 В. Чем больше напряжение источника питания, тем большего усиления сигнала можно добиться от каскада.
Не считая источника питания, обычно общего для всего радиотехнического устройства, и некоторых вспомогательных деталей, в данном случае конденсатора связи С, простейший усилительный каскад образуют три элемента: транзистор V, его нагрузочный резистор 7?н и базовый резистор /?б, подбором сопротивления ко-
Рис. 29. Схемы простейшего усилительного каскада на транзисторах структуры п-р-п (а) и р-п-р (б)
торого (на схемах обозначают звездочкой) устанавливают оптимальный режим работы транзистора. Входной сигнал подают (через конденсатор С) на базу транзистора, а усиленный сигнал снимают с нагрузочного резистора 7?н. При включении транзистора по схеме ОЭ каскад дает наибольшее усиление по напряжению и току, поэтому такое включение наиболее широко используется в радиолюбительских конструкциях. С выхода каскада усиленный сигнал может быть подан на вход аналогичного каскада для дополнительного усиления. А если входной сигнал звуковой частоты, то функцию нагрузки транзистора могут выполнять электромагнитные головные телефоны, включенные непосредственно в коллекторную цепь транзистора, они преобразуют усиленный сигнал в звук.
Конденсатор С на входе служит связующим элементом между источником сигнала и усилительным каскадом. Он свободно пропускает к транзистору переменное напряжение сигнала и предотвращает замыкание постоянной составляющей базовой цепи транзистора на эмиттер через источник сигнала. Конденсатор, выполняющий такую функцию, называют также разделительным или переходным.
Условия нормальной работы транзистора в режиме усиления определяют несколько параметров. Это прежде всего начальный ток коллекторной цепи транзистора, называемый чаще током покоя, т. е. коллекторный ток в отсутствие входного сигнала, который, в свою очередь, зависит от напряжения источника питания и сопротивлений нагрузочного и базового резисторов. Для маломощных низкочастотных и высокочастотных транзисторов, работающих в каскадах усиления низкочастотных и высокочастотных сигналов, ток покоя обычно составляет 0,8...1,2 мА, что соответствует открытому состоянию транзистора. Сопротивление нагрузочного резистора выбирают таким, чтобы в отсутствие входного сигнала напряжение источника питания примерно поровну делилось на нем и на участке эмиттер — коллектор транзистора. Исходя из этих условий нетрудно, пользуясь законом Ома, определить ориентировочное сопротивление нагрузочного резистора. Так, если напряжение источника питания 9 В, то сопротивление нагрузочного резистора при коллекторном токе 1 мА может быть 4,5 кОм. Промышленность не выпускает резисторов такого номинала, потому используют ближайший — 4,3, 4,7 или 5,1 кОм. Отклонение сопротивления нагрузочного резистора в сторону уменьшения или увеличения на 15...20 % от расчетного значения практически не сказывается на результатах работы каскада.
Рекомендуемый режим работы транзистора по постоянному току устанавливают подбором резистора /?б, через который на базу транзистора (относительно эмиттера) подают напряжение смещения (положительное для п-р-п транзистора, отрицательное для р-п-р транзистора), открывающее его. Без смещения транзистор сильно искажает усиливаемый сигнал или вообще не выполняет функцию усилителя.
Рис. 30. Установка режима работы транзистора по постоянному току
Сопротивление базового резистора должно быть таким, чтобы обеспечить ток базы транзистора примерно в меньший, чем ток коллектора. Грубо определить его сопротивление можно умножением удвоенного сопротивления нагрузочного резистора на статический коэффициент передачи тока транзистора, т. е. /?б = 2/?кХ^21э. Например, коэффициент й21э транзистора равен 50, а сопротивление нагрузочного резистора 4,7 кОм, в этом случае сопротивление базового резистора должно быть примерно 470 кОм.
Чем больше сопротивление нагрузочного резистора и коэффициент й21э транзистора, тем больше должно быть сопротивление базового резистора. Более точно сопротивление /?б подбирают при налаживании усилителя опытным путем, добиваясь, чтобы ток в коллекторной цепи был в рекомендуемых пределах или напряжение на коллекторе составляло примерно половину напряжения источника питания.
Практически это можно делать так (рис. 30): базовый резистор временно заменить последовательно соединенными постоян ным резистором сопротивлением несколько килоом и переменным резистором, сопротивление которого в 1,5—2 раза больше расчет ного, в коллекторную цепь включить миллиамперметр РА1 или параллельно участку эмиттер — коллектор подключить высокоомный вольтметр постоянного тока PU2, а затем, включив питание, переменным резистором установить рекомендуемый режим работы транзистора. После этого надо будет только измерить омметром общее сопротивление временной цепочки резисторов, предварительно отключив ее от транзистора, и впаять в базовую цепь резистор такого же или близкого номинала. Постоянный резистор в этой цепочке необходим для того, чтобы предотвратить подачу на базу транзистора полного напряжения источника питания (когда движок переменного резистора может оказаться в нижнем, по схеме, положении и его сопротивление минимально). Если он будет отсутствовать, то из-за чрезмерно большого тока в базовой цепи может произойти тепловой пробой р-п переходов и транзистор выйдет из строя.
Каскад, построенный по такой схеме, может работать как уси* литель радио- и звуковой частот. Надо только для каждого случая подбирать транзистор с соответствующими частотными параметрами. Следует придерживаться такого правила: чтобы каскад равномерно и без искажений усиливал всю полосу частот вход
ного сигнала, используемый в нем транзистор должен иметь граничную частоту коэффициента передачи тока /Гр, раз в десять превышающую наибольшую частоту усиливаемого сигнала. Предположим, надо отобрать транзисторы для радиочастотного тракга приемника, рассчитанного на прием радиостанций средневолнового диапазона. Наивысшая несущая частота радиовещательных станций этого диапазона составляет немногим больше 1,5 МГц (длина волны немногим меньше 200 м). Значит, граничная частота коэффициента передачи тока frp транзисторов, используемых в приемнике, должна быть не менее 15 МГц. Этому требованию отвечают такие транзисторы широкого применения, как П401— П403, ГТ308, КТ301, КТ315, и многие другие высокочастотные маломощные транзисторы, коэффициент frp которых значительно больше.
Аналогично подходят к подбору транзисторов для каскадов усилителей звуковой частоты радиовещательных приемников. Но для этой цели пригодны и высокочастотные транзисторы. Транзисторы серии КТ315, например, радиолюбители называют универсальными, потому что с одинаковым успехом используют их в каскадах усиления как радио-, так и звуковой частоты.
Конденсатору связи на входе и выходе каскада тоже предъявляются определенные требования: он должен не оказывать заметного сопротивления самым низшим частотам усиливаемого сигнала и в то же время быть надежным заслоном постоянному току. Для транзисторных каскадов усиления радиочастоты наиболее полно этому требованию отвечают слюдяные и керамические конденсаторы емкостью 0,003...0,01 мкФ. Для каскадов усиления колебаний звуковой частоты емкость конденсаторов связи может быть 5...10 мкФ; это, как правило, оксидные (электролитические) конденсаторы типа К50-1, К50-3, К50-6, номинальное напряжение которых не должно быть меньше напряжения источника питания. Оксидные конденсаторы включают с обязательным соблюдением их полярности — выводом положительной обкладки в сторону участка или точки цепи, где по отношению к выводу отрицательной обкладки напряжение более положительное.
Закрепить теоретические знания, касающиеся работы рассматриваемого каскада, кружковцы могут путем монтажа и проверки однокаскадного усилителя звуковой частоты (рис. 31) на транзисторе КТ315 (с любым буквенным индексом). Монтируют его на панели из картона или плотной бумаги. Источником сигнала звуковой частоты служит микрофон В1, например, типа МД-47, телефонный капсюль ДЭМ-4м или абонентский (радиотрансляционный) громкоговоритель, используемый в качестве микрофона. К выходу усилителя через электролитический конденсатор С2 подключают головные телефоны В2. Питается усилитель от ба тареи напряжением 9 В, которую можно составить из двух последовательно соединенных батарей 3336Л.
Для нормальной работы усилительного каскада, собранного по такой схеме, сопротивление базового резистора R1 должно быть
Рис. 31. Схема и монтаж однокаскадного усилителя
примерно в h2id раз больше сопротивления коллекторного резистора R2.
Особое внимание юных конструкторов надо обратить на поляр-
ность включения всех оксидных конденсаторов, являющихся связующими элементами в цепях каскада. На базе и коллекторе транзистора относительно эмиттера положительные напряжения, поэтому к этим электродам транзистора конденсаторы подключают положительными обкладками, а к эмиттеру (через микрофон и телефоны) — отрицательными. Обратная полярность включения этих конденсаторов может стать причиной электрического пробоя конденсаторов и, как следствие, неработоспособности каскада.
Режим работы транзистора устанавливают подбором резистора R1, добиваясь, чтобы ток покоя в коллекторной цепи был в пределах 0,8... 1,2 мА, напряжение на коллекторе около 4,5 В. Головные телефоны можно включить в коллекторную цепь транзистора вместо резистора R2. В этом случае телефоны станут непосредственной нагрузкой, отпадет надобность в оксидном конденсаторе С2, а конечный результат работы каскада останется тем же.
Поскольку транзистор КТ315 высокочастотный, то и усилитель, собранный на нем, может стать усилителем радиочастоты. Для этого его надо перемонтировать по схеме, изображенной на рисунке 32.
Здесь нагрузкой транзистора рис 32. Схема каскада усиления ра-служит высокочастотный дрос- диочастоты
сель L1, обладающий большим индуктивным сопротивлением токам радиочастоты. Он состоит из 150...200 витков провода ПЭВ-1 диаметром 0,08 мм, намотанных на тороидальный ферритовый сердечник марки 600НН с внутренним диаметром 6...8 мм. Сопротивление дросселя постоянному току мало по сравнению с резистором, используемым в качестве нагрузки, поэтому и напряжение на коллекторе транзистора будет практически таким же, как напряжение источника питания.
Источником радиочастотного сигнала может быть колебательный контур, например, детекторного приемника, настроенный на местную или отдаленную мощную радиовещательную станцию. С дросселя L1 усиленный модулированный сигнал радиочастоты подают через конденсатор С2 в цепь, состоящую из диода V2 и телефонов В1, где он будет продетектирован и преобразован в звук. Резистор R2 необходим для нормальной работы диода.
Нагрузкой радиочастотного каскада может быть колебательный контур, включенный в коллекторную цепь транзистора вместо дросселя. Сигнал радиочастоты поступает из антенны, подключенной через резистор сопротивлением 6,8... 10 кОм ко входу усилителя с заземлением. В таком ненастраиваемом (апериодическом) контуре возникают модулированные колебания радиочастоты, возбужденные в антенне волнами многих радиостанций. Все они усиливаются транзистором. Колебательный же контур в его коллекторной цепи выделяет в основном колебания той частоты, на которую он настроен в резонанс, и подавляет сигналы всех других частот. Детекторная цепь, подключенная к выходу каскада, преобразует принятый сигнал в колебания звуковой частоты и далее в звук.
Простейшие каскады-усилители с использованием в них р-п-р. или п-р-п транзисторов могут стать основой первых конструкций начинающих радиолюбителей. Но не всегда эти каскады могут обеспечить стабильность работы радиотехнического устройства при различных температурных условиях. Причина тому — изменяющийся при изменении температуры статический коэффициент передачи тока, а для германиевых транзисторов неуправляемый обратный ток коллектора /кво. Вообще, коэффициент й21э транзистора при изменении температуры на 1 °C изменяется примерно на 1%. Поэтому изменение температуры в интервале + 10...+30 °C существенного влияния на стабильность работы аппаратуры не оказывает. Значительно существеннее влияние обратного тока коллектора германиевых транзисторов.
При температуре +20°C сам ток 1кво не так уж велик. У низкочастотных германиевых транзисторов, например, он не превышает 20...30 мкА, а у кремниевых—меньше 0,1 мкА. С повышением температуры на каждые 10° ток 1кбо германиевых транзисторов увеличивается примерно вдвое, а у кремниевых в 2,5 раза. И чем больше доля /Кво в общем коллекторном токе, тем нестабильнее работа транзистора.
К чему может привести рост обратного тока при повышении
температуры полезно показать кружковцам на примере простейшего усилительного каскада (см. рис. 29). С повышением температуры общий ток коллекторной цепи транзистора растет, увеличивается и падение напряжения на нагрузочном резисторе /?к-В результате напряжение между эмиттером и коллектором уменьшается, что приводит к появлению искажений усиливаемого сигнала. При достаточно высокой температуре напряжение на коллекторе станет настолько малым, что транзистор вообще перестанет усиливать сигнал.
Для уменьшения влияния колебаний температуры на работоспособность усилительного каскада в нем используют транзисторы с возможно меньшим током 1кбо, например кремниевые, или применяют специальные меры, стабилизирующие режим работы транзисторов. С основными из этих мер и надо познакомить юных радиолюбителей.
ТЕРМОСТАБИЛИЗАЦИЯ РЕЖИМА РАБОТЫ ТРАНЗИСТОРА
Наиболее простой способ термостабилизации режима п-р-п транзистора, работающего в усилительном каскаде, показан на схеме рисунка 33, а. Резистор R1, через который на базу транзистора подается напряжение смещения, соединен не с положительным выводом источника питания, как было в простейшем усилителе, а с коллектором транзистора. При этом происходит следующее: с повышением температуры возрастающий ток в коллекторной цепи увеличивает падение напряжения на нагрузочном резисторе R2 и тем самым уменьшает напряжение на коллекторе, а значит, и положительное напряжение на базе, что, в свою очередь, понижает ток коллектора. В результате между коллектором и базой транзистора, т. е. между выходом и входом усилителя, возникает обратная связь по току, способствующая термостабили-
Рис. 33. Усилительные каскады с элементами термостабилизации режима работы транзисторов
5 Заказ № 1098
65
зации установленного режима работы транзистора. Но во время работы транзистора как усилителя между коллектором и базой через тот же резистор R1 возникает еще и отрицательная обратная связь по переменному напряжению, снижающая усиление каскада. Хотя такой способ термостабилизации режима транзистора дает определенный проигрыш в усилении, он довольно прост, поэтому его можно рекомендовать для многих конструкций.
Чаще, однако, в каскадах радиоаппаратуры, предназначенной для работы в различных температурных режимах, используют способ термостабилизации, практически не снижающий усилительных свойств каскадов. Достигается это за счет введения в усилитель дополнительных радиодеталей. Схема каскада, в котором осуществлен такой способ термостабилизации, приведена на рисунке 33,6. Резисторы R1 и R2 образуют делитель напряжения источника питания, с которого на базу транзистора подается фиксированное напряжение смещения. Термостабилизация режима транзистора происходит благодаря резистору R4 в эмиттерном участке коллекторной цепи. На нем, как и на нагрузочном резисторе R3, происходит падение напряжения, соответствующее сопротивлению этого резистора. На эмиттере, следовательно, относительно «заземленного» проводника цепи питания действует некоторое положительное напряжение. Исходный режим работы транзистора можно установить соответствующим подбором резистора R1: чем меньше его сопротивление, тем больше напряжение смещения на базе и ток коллектора. Для кремниевого транзистора напряжение на базе по отношению к «заземленному» проводнику должно быть на 0,6...0,7 В больше, чем на эмиттере, для германиевого — на 0,1...0,2 В. При этом транзистор открывается и в коллекторной цепи появляется ток покоя, равный 0,8... 1,2 мА.
Стабилизация режима транзистора происходит следующим образом. По мере возрастания тока в коллекторной цепи при увеличении температуры падения напряжения на эмиттерном резисторе R4 увеличивается. При этом разность напряжений между базой и эмиттером уменьшается, отчего автоматически уменьшается и коллекторный ток. Таким образом, между эмиттером и базой возникает обратная связь по току. Одновременно на эмиттерном резисторе происходит снижение напряжения переменной составляющей усиливаемого сигнала, в результате чего между эмиттером и базой возникает очень глубокая (почти 100%-ная) отрицательная обратная связь по переменному напряжению, снижающая усиление. Чтобы ослабить ее влияние на усилительные свойства каскада, термостабилизирующий резистор R4 шунтируют конденсатором С2. Чем больше его емкость, тем слабее отрицательная обратная связь по переменному напряжению. Для полного ее устранения в каскадах 34 ставят оксидные конденсаторы емкостью 10...20 мкФ, а в каскадах РЧ — емкостью 0,01...0,03 мкФ.
В усилителе, собираемом по такой схеме, при правильном выборе резисторов Rl, R2 и R4 режим транзистора устанавливается автоматически и дополнительной подгонки не требует. Ориентиро
вочные сопротивления резисторов рассчитывают в таком порядке. Задаются током, -текущим через делитель напряжения R1R2, который должен быть в 3...5 раз меньше тока коллектора транзистора (для рассматриваемого случая — около 0,3 мА). Падение напряжения на резисторе R4 может быть 1...3 В, для данного случая принимаем его равным 1 В. Учитывая эти исходные дан-ные, сопротивления резисторов по закону Ома должны быть:
/?4= I-?- = 1 кОм; R2=	~5,3 кОм;
1 мА	0,3 мА
(9—1,6) В	7,4 В	гл
р/=	=_»----«24 кОм.
0,3 мА 0,3 мА
О ВХОДНОМ СОПРОТИВЛЕНИИ КАСКАДА И СОСТАВНОМ ТРАНЗИСТОРЕ
Транзисторы всех рассмотренных здесь каскадов включены по схеме ОЭ и, в зависимости от статического коэффициента передачи тока &2ia, дают 10...200-кратное усиление по напряжению и 20... 100-кратное по току. Но входное сопротивление каскада, транзистор которого включен по такой схеме, составляет всего 500... 1000 Ом, что не позволяет применить его для усиления сигнала, поступающего от источника со значительно большим сопротивлением, например пьезокерамического звукоснимателя. Напряжение колебаний звуковой частоты,, развиваемое таким звукоснимателем при проигрывании грампластинки, достигает 0,25... 0,3 В. Если этот сигнал подавать на вход каскада с малым входным сопротивлением, он будет сильно шунтировать звукосниматель, а это скажется на уровне и качестве воспроизведения звука.
Для нормальной работы пьезокерамического звукоснимателя входное сопротивление первого каскада усилителя 34 должно быть возможно большим, во всяком случае не меньше нескольких десятков килоом. Лучше всего этому требованию отвечает каскад на полевом транзисторе, входное сопротивление которого исчисляется мегаомами. Но транзистор может быть биполярным, если включить его по схеме эмиттерного повторителя* т. е. по схеме ОК (рис. 34)’. Такой каскад не усиливает сигнал по напряжению, но зато его входное сопротивление может быть достаточным для согласования с большим внутренним сопротивлением пьезокерамического звукоснимателя. В то же время сравнительно небольшое выходное сопротивление каскада хорошо согласуется с примерно таким же входным сопротивлением следующего каскада усилителя, транзистор которого включен по схеме ОЭ.
Радиолюбители нередко пренебрежительно относятся к транзисторам с малым коэффициентом /г2{э, считая их вообще непригодными. А ведь и они могут обеспечить большое усиление сигнала, если включать их попарно по схеме, приведенной на рисунке 35. В этом случае транзисторы VI и V2 образуют составной транзистор, коэффициент усиления которого равен произведению коэффициентов Й21э используемых транзисторов. Если, например/
Рис. 34. Каскад, транзистор которого включен по схеме ОК (эмиттерным повторителем)
Рис. 35. Усилительный каскад на со-
ставном транзисторе
коэффициент Asia каждого из них равен 10, то коэффициент усиления составного транзистора будет около 100. Надо только при* держиваться правила: тот из транзисторов, у которого обратный ток коллектора 1кво меньше, в составном транзисторе должен быть первым (на рис. 35—VI). Наиболее рационально использовать составные транзисторы в каскадах 34, предшествующих усилителям мощности.
ДВУХТАКТНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ мощности
-Выходные каскады транзисторных усилителей 34, в том числе и трактов звуковой частоты радиовещательных приемников, чаще всего работают в режиме двухтактного усиления мощности и могут быть с применением трансформаторов и без трансформаторов. Знать и понимать принцип работы таких каскадов, во многом определяющих качество усилителя, должен каждый радиолюбитель.
Упрощенная схема трансформаторного усилителя мощности и графики, иллюстрирующие принцип его действия, изображены на рисунке 36. В таком каскаде работают два однотипных транзистора одной структуры, например п-р-п, включенные по схеме ОЭ. Трансформатор Т1 — межкаскадный: первичной обмоткой он подключен к выходу предоконечного каскада усилителя, а вторичной, имеющей отвод от середины, к базам транзисторов усилителя мощности. Трансформатор Т2—выходной. С обеих половин его первичной обмотки подается напряжение питания на коллекторы транзисторов, а в цепь вторичной обмотки включена динамическая головка В1.
Сущность действия каскада заключается в следующем. Сигнал звуковой частоты с предоконечного каскада (график а) через трансформатор Т1 поступает на базы обоих транзисторов в противофазе, т. е. со сдвигом фаз на 180°. Поэтому транзисторы открываются и закрываются поочередно, на два такта за каждый
Рис. 36. Упрощенная схема усилителя мощности на трансформаторах и графики, иллюстрирующие его работу
Рис. 37. Упрощенная схема бестранс-форматорного усилителя мощности
период напряжения, подводимого к их базам. В то время, когда на базе транзистора VI положительная полуволна напряжения, этот транзистор открывается и его коллекторный ток идет через обмотку /а трансформатора Т2 (график б). В это время транзистор V2 закрыт, так как на его базе отрицательная полуволна напряжения. В следующий полупериод, наоборот, положительная полуволна напряжения будет на базе транзистора V2t а отрицательная на базе транзистора VI. Теперь откроется транзистор V2, ток его коллекторной цепи потечет через обмотку 1$ трансформатора Т2 (график в), а транзистор VI закроется. Затем, в следующем полупериоде, вновь откроется транзистор VI и закроется транзистор V2. И так при каждом периоде усиливаемого сигнала. В первичной обмотке выходного трансформатора пульсирующие токи коллекторов обоих транзисторов суммируются (график г), возникающие при этом мощные колебания звуковой частоты индуцируются во вторичной обмотке и динамической головкой В/ преобразуются в звук.
В подобном усилителе мощности могут быть использова-ны и транзисторы структуры р-п-р, но обязательно оба кремниевые или оба германиевые, желательно с одинаковыми или возможно близкими параметрами й21э и 1кбо-Упрощенная схема бес-трансформаторного усилителя мощности показана на рисунке 37. Здесь тоже два тран-
зистора, но разной структуры: VI — п-р-п, V2 — р-п-р. По постоянному току они включены последовательно, образуя как бы делитель напряжения. Напряжение в точке соединения эмиттеров, называемой точкой симметрии каскада, равно половине напряжения источника питания. Динамическая головка по переменному току включена (через конденсатор С2) в эмиттерные цепи транзисторов. Транзисторы, следовательно, работают как эмиттерные повторители, на одну общую нагрузку.
Напряжение звуковой частоты от предоконечного каскада подается на базы обоих транзисторов. А так как они разных структур, то и работают поочередно, на два такта: транзистор VI усиливает положительные, а транзистор V2 — отрицательные полуволны сигнала звуковой частоты. Со средней точки транзисторов мощные колебания звуковой частоты поступают через конденсатор С2 к головке В1 громкоговорителя и преобразуются ею в звук.
Емкость конденсатора С2 должна быть возможно большей, чтобы не оказывать сопротивления колебаниям тока низших частот звукового диапазона. Этому требованию отвечают оксидные конденсаторы емкостью не менее 100 мкФ. С увеличением его емкости полоса колебаний звуковой частоты, воспроизводимая головкой, расширяется.
Знакомство кружковцев с некоторыми другими каскадами радиотехнических устройств будет продолжено по ходу конструирования приемно-усилительной аппаратуры.
Интегральные микросхемы
За последние годы аналоговые и цифровые интегральные микросхемы получают все большую популярность в кружках радиолюбителей всех направлений и профилей. Для кружковцев ознакомление с интегральными микросхемами и практическим их применением в любительских радиотехнических или электронных устройствах является очередным этапом освоения полупроводниковой техники, элементов микроэлектроники. Начинать же делать это, естественно, надо с аналоговых микросхем.
Прежде чем приступить к монтажу даже простых приборов и устройств на микросхемах, особенно цифровых, необходимо рассказать кружковцам о мерах предотвращения выхода микросхем из строя путем возможного попадания на их выводы электростатического заряда, который всегда есть на теле человека, из-за перегрева во время пайки. Вот некоторые из этих мер, которые им надо усвоить. Для предотвращения пробоя микросхемы статическим электричеством необходимо, чтобы электрические потенциалы монтажной платы, электрического паяльника и тела самого монтажника были одинаковыми. Для этого на ручку паяльника наматывают несколько витков оголенного медного провода или укрепляют на ней жестяную пластинку и через резистор со
противлением 100...200 кОм соединяют проводником с жалом и другими металлическими деталями паяльника. Во время монтажа свободной рукой держат за общий токонесущий проводник питания платы монтируемого устройства. Длительность касания нагретым паяльником каждого вывода микросхемы не должна превышать 3 с, а сам паяльник в это время должен быть отключен от электросети. Невыполнение этих несложных требований можег привести к порче микросхемы.
АНАЛОГОВЫЕ МИКРОСХЕМЫ
Микросхемы этой группы предназначены преимущественно для радиовещательных и телевизионных приемников, усилителей колебаний звуковой частоты, магнитофонов и другой электронной аппаратуры бытового назначения. В настоящее время в группу аналоговых микросхем входит более 40 серий, разных по сложности и своему функциональному назначению. В радиолюбительских конструкциях наиболее широко используют микросхемы серий К118, К122, К224, К174 и так называемые операционные усилители. Из них самые простые, с которых и следует начинать в кружке знакомство с аналоговыми интегральными микросхемами,— микросхемы серий КД 18 и К122.
Внешне микросхемы этих серий отличаются друг от друга в основном только конструкциями корпусов и выводов (рис. 38) J корпуса микросхем серии КН8 пластмассовые с четырнадцатью пластинчатыми выводами, а корпуса микросхем серии К122 металлические, подобные корпусам многих биполярных транзисторов, но с двенадцатью проволочными выводами. Что же касается внутренней «начинки» микросхем этих серий, то они, имеющие в обозначении одинаковые буквенные индексы, являются как бы «близнецами». Микросхемы К118УН1 с буквенными индексами А — Д, например, являются аналогами микросхем К122УН1 с такими же буквенными индексами, и наоборот. Они взаимозаменяемые. В основном микросхемы серий К118 и К122 представляют
Рис, 38. Внешний вид интегральных микросхе^м серий КИ8 и К122
собой двух-трехкаскадные усилители, отличающиеся друг от друга коэффициентами усиления и напряжением источников пи; тания. Буква К в обозначении микросхем указывает на то, что микросхемы этих серий широкого применения, а следующая за ней цифра 1—что они полупроводниковые.
Прежде чем познакомить кружковцев с практическим применением микросхем этих серий, руководителю желательно начертить на доске схему «начинки» микросхемы КП8УН1 и пояснить назначение элементов и принцип ее работы в целом. Это поможет кружковцам в будущем лучше ориентироваться в цепях конструируемых приборов и устройств на подобных микросхемах.
Рассмотрим более подробно наиболее широко используемую у радиолюбителей микросхему КП8УН1.
Микросхема КН8УН1 (рис. 39,6), как и ее аналог микросхема К122УН1, представляет собой почти законченный двухкаскадный усилитель на кремниевых транзисторах структурой п-р-п (подобных транзисторам серии КТ315). База транзистора V2 соединена с коллектором транзистора VI непосредственно. Резистор R1 вы* полняет функцию нагрузки транзистора VI первого каскада усилителя. Снимаемый с него сигнал дополнительно усиливается транзистором V2. Его нагрузкой может быть резистор R6 (в этом случае выводы 9 и 10 соединяют вместе) или другой элемент с подобной внешней нагрузкой (например, головные телефоны), который включают непосредственно в коллекторную цепь. В эмиг-терной цепи этого транзистора расположен резистор R7. На нем происходит падение напряжения тока коллекторной цепи, которое через последовательно соединенные резисторы R5 и R4 подается
Рис. 39. Схема (а) и условное графическое обозначение (б) микросхемы КИ8УН1
на базу транзистора VI и, действуя как напряжение смещения, открывает его. Открывается и транзйстор V2.
Всего микросхема имеет 14 выводов, нумерация которых идет от специальной метки на корпусе в направлении движения часовой стрелки, если смотреть снизу. Питание на микросхему подают через выводы 7 (плюс источника питания) и 14, Сигнал, который надо усилить, подают на вывод 3 — вход микросхемы, а усиленный сигнал снимают с вывода 10 — выхода микро* схемы.
Другие выводы микросхемы выполняют вспомогательные функции. Например, при подключении к выводу 11 конденсатора относительно большой емкости он совместно с резистором R3 микросхемы образует ячейку развязывающего фильтра, предотвращающего возбуждение усилителя из-за возможных паразитных связей между каскадами микросхемы через общий источник питания. Между выводами 12 и 14 также можно включить конденсатор, который, шунтируя резистор R7, ослабит или совсем устранит отрицательную обратную связь между транзисторами внутри микросхемы, снижающую ее коэффициент усиления.
Микросхема КП8УН1 может работать не только как усилитель низкой (буквы У и Н в обозначении), т. е. звуковой частоты, но и как усилитель радиочастоты диапазонов ДВ и СВ вещательного приемника, выполнять функцию некоторых других радиотехнических устройств, например генератора электрических колебаний. Примерами тому служат следующие устройства, которые могут быть собраны ребятами на макетных панелях в течение одного занятия кружка. Источником питания напряжением 6 В служит батарея, составленная из четырех элементов 332, 343, или сетевой блок питания с выходным напряжением не более 6,3 В.
1.	Простой усилитель 34 (рис. 40). Источником сигнала, который необходимо усилить, могут быть детекторный приемник, настроенный на местную или отдаленную мощную радиовещательную станцию, звукосниматель электропроигрывающего устройства или телефонный капсюль ДЭМ-4м, используемый в качестве микрофона. Через конденсатор С1 сигнал поступает на входной вывод 3 микросхемы, усиливается ею и телефонами В1, включенными непосредственно в цепь коллектора второго транзистора, преобразуется в звук. Оксидный конденсатор С4 ослабляет отрицательную обратную связь, снижающую усиление микросхемы. Конденсатор С2, показанный на схеме штриховыми линиями, может дополнительно ослабить отрицательную обратную связь и тем самым несколько повысить усиление входного сигнала. Конденсатор СЗ включают в случае возбуждения усилителя.
Используют телефоны В1 — высокоомные, типа ТОН-2, любые оксидные конденсаторы на номинальное напряжение не менее 6 В.
2.	Генератор колебаний 34 (рис. 41). Чтобы усилитель микросхемы А1 превратить в генератор электрических колебаний частотой 800...1000 Гц, воспринимаемых как звук средней тональности, необходимо между его выходом (соединенные вместе выво-
ЮМК*ЮВ !
£7 Юнк* 10Ь
Ю
Ъ С2\ ^10нк ’ ♦ *ЮВ'т’
05 OOf'HK
А1 К118УН15 =±= С* 20Н**6В
Рпс. 40. Усилитель 34
Рис. 41. Генератор колебаний 34
Рис. 42. Переговорное устройство с односторонним вызовом

ды 9 и 10) и входом (вывод 3) включить конденсатор С1 емкостью 2200...3000 пФ. Этот конденсатор создаст между выходом и входом микросхемы положительную обратную связь по переменному току, благодаря которой усилитель возбудится и станет генерировать электрические колебания. Чем больше будет его емкость, тем ниже ток звука в телефонах, подключенных к выходу генератора.
Такой генератор можно использовать в качестве источника низкочастотного сигнала для проверки работоспособности усилителей 34, тактов звуковой частоты радиовещательных приемников. Пригоден он и для тренировок по приему на слух телеграфной азбуки — азбуки Морзе. В этом случае надо только в цепь питания включить вместо выключателя S1 телеграфный ключ, а к выходу генератора подключить головные телефоны.
3.	Переговорное устройство с односторонним вызовом условного абонента (рис. 42). В нем микросхема А1 работает как усилитель и генератор колебаний 34. Двухпозиционным переключателем S3 «Передача — прием» (тумблер ТП1-2 или МТЗ) ко входу микросхемы (через конденсатор С1) можно подключить телефонный капсюль В1 (ДЭМ-4м) или В2, а к выходу (через конденсатор С4), наоборот, капсюль В2 или В1. Когда ко входу подключен капсюль В1, то он работает как микрофон. Создаваемые
им колебания звуковой частоты усиливаются микросхемой и через двухпроводную линию связи, подключенную в это время к ее выходу, поступают к капсюлю В2 абонента и преобразуются им в звук. При другом положении контактов переключателя S3, наоборот, капсюль В2 работает как микрофон, а В1 как телефон.
Для вызова абонента, находящегося на другом конце линии связи, необходимо переключателем S1 включить питание, переключатель S3 установить в положение «Передача» и нажать на кнопку S2. При этом между выходом (вывод 10) и входом (вывод 3) микросхемы включается конденсатор С2, создающий между ними сильную положительную обратную связь (как в предыдущем генераторе). В результате усилитель возбуждается и в обоих капсюлях появляется прерывистый звук — сигнал вызова. Услышав его, абонент должен кратковременно нажать на свою кнопку S4, чтобы замкнуть выход усилителя и тем самым сорвать генерацию. Прекращение прерывистого сигнала означает готовность абонента вести разговор. Теперь оператор пункта связи, отпустив кнопку S2, говорит, а абонент принимает сообщение. Закончив передачу, оператор переводит переключатель S3 в положение «Прием» и слушает ответную информацию абонента.
Таким образом с помощью одной микросхемы можно установить между приятелями по школе или радиокружку, живущими в одном доме, двустороннюю телефонную связь.
4.	Приемник 2-V-0 (рис. 43). Входной колебательный контур такого приемника с фиксированной настройкой на одну из радиовещательных станций, прием которой возможен в данной местности, образуют катушка индуктивности Ы и конденсатор С2. Грубая настройка контура на несущую частоту этой станции достигается подбором конденсатора, а точная — изменением индуктивности катушки высокочастотным сердечником. Конденсатор С1 ослабляет влияние собственной емкости внешней антенны W1 (отрезок провода длиной 2...3 м) на настройку контура.
С контура L1C2 сигнал радиостанции поступает через катушку связи L2 и конденсатор СЗ на вход микросхемы Al. С выхода микросхемы радиочастотный модулированный сигнал, усиленный
Рис. 43. Приемник с усилителем РЧ на микросхеме К118УШБ
ее двумя каскадами, поступает через разделительный конденсатор С6 на вход детекторного каскада, диоды VI и V2 которого включены по схеме умножения напряжения продетектированного сигнала. Телефоны В1 преобразуют колебания 34 в звук.
Конденсатор С5, как и подобные конденсаторы в предыдущих устройствах, ослабляет отрицательную обратную связь, снижающую усиление микросхемы. Еще больше ослабить эту связь можно включением конденсатора С4, показанного на рисунке 43 штриховыми линиями.
Контурная катушка L1 выполнена с ферритовым сердечником внутри (см. рис. 14), на которую необходимо намотать катушку связи L2. Для диапазона ДВ она должна содержать 10... 15 витков провода ПЭВ-1 0,12...0,15, а для диапазона СВ — 6...8 витков такого же провода.
Налаживание приемника сводится только к настройке контура L1C2 на несущую частоту радиовещательной станции. На это время в контур вместо постоянного конденсатора можно включить конденсатор переменной емкости и им настроить контур на выбранную станцию. По положению его роторных пластин нетрудно определить ориентировочную емкость конденсатора С2. Точной настройки контура добиваются перемещением катушки по ферритовому стержню.
В любом из описанных выше радиотехнических устройств может работать микросхема с буквенным индексом А, коэффициент усиления которой несколько меньше, чем коэффициент усиления у микросхемы К118УН1Б. Годятся, разумеется, и микросхемы К122УН1 с буквенными индексами А и Б, если учесть при монтаже их цоколевку. Можно использовать и микросхемы этих серий с буквенными индексами В — Д, но для их питания потребуется батарея гальванических элементов или выпрямитель с выходным напряжением около 12 В.
В конструкциях, описанных далее для повторения в кружке, используются аналоговые микросхемы и других серий, например серий К174, К224.
ЦИФРОВЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ
Микросхемы этой группы служат основой современных больших, мини- и микроЭВМ, устройств и систем автоматического управления производственными процессами, станков с ЧПУ, аппаратуры сбора, переработки и хранения различной информации, многих других приборов и устройств цифровой техники. Например, стали уже привычными весы с цифровой индикацией результатов взвешивания и стоимости покупок в универсамах, электронные часы и термометры, устанавливаемые у входа промышленных предприятий, учебных заведений, микрокалькуляторы, ставшие предметами первой необходимости инженеров, экономистов, бухгалтеров, многих школьников. Цифровая техника сегодня — одно из самых перспективных направлений в радиоэлектронике. Без
нее немыслимы дальнейший научно-технический прогресс, освоение космоса, эффективность обучения в общеобразовательных школах, ПТУ, в высших и специализированных учебных заведениях. Много нового вносит цифровая техника и в радиолюбительское творчество.
Что же представляет собой цифровая микросхема? Электронное устройство, внешне похожее на аналоговую микросхему серии КП8, в корпусе которого число транзисторов, диодов, резисторов и других активных и пассивных радиоэлементов может достигать десятков и даже сотен тысяч. Одна современная цифровая микросхема может выполнять функцию целого узла сложнейшего измерительного прибора, участка системы автоматического управления технологическим процессом, блока ЭВМ. Например, «механизм» наручных электронных часов, показывающий текущее время в часах, минутах и секундах, дни недели и месяцы, работающий еще и как секундомер, будильник, состоит всего из одной специально разработанной микросхемы большой степени интеграции.
Для работы цифровых микросхем характерны логические связи между входными и выходными электрическими сигналами, поэтому их часто называют логическими микросхемами. Основой их описания и логики действия служит двоичная система счисления, состоящая всего из двух цифр — единицы и нуля. Отсюда и обобщенное название микросхем этой группы и создаваемых на их базе разнообразных приборов и устройств — цифровые. Эти две цифры двоичной системы счисления позволяют цифровой аппаратуре записывать и «запоминать» практически любые числа. Например, число 25 привычной нам десятичной системы счисления, записанное в двоичном коде, выглядит так: 11001. В этом случае каждая позиция числа, которая может быть представлена в виде электрических импульсов, соответствует одному из двух логических состояний микросхемы — логической 1 или логическому 0. Относительно электрических сигналов, несущих ту или иную цифровую информацию, двоичная система счисления также соответствует двум условным уровням электрического напряжения: высокому, т. е. более положительному, низкому—менее положительному или даже нулевому.
Выполнить условие, при котором бы все цифровые сигналы имели одинаковые уровни напряжения, практически невозможно. Поэтому, учитывая возможные допуски и свойства микросхем разных серий, электрические импульсы, несущие цифровую информацию, характеризуют некоторыми интервалами напряжений. Например, для всех микросхем серии К155, наиболее доступной для кружков радиотехнического конструирования, для низкого уровня, соответствующего логическому 0, приняты напряжения от 0 до 0,4 В, т. е. не более 0,4 В, а для высокого, соответствующего уровню логической 1, не менее 2,4 В и не более напряжения источника питания, на которое рассчитаны микросхемы этой серии,— 5 В. Для микросхем других серий эти границы уровней
напряжений могут быть несколько меньшими или, наоборот, большими, но обязательно неизменными для конкретной серии.
После того как руководитель даст общее представление о цифровых микросхемах, необходимо сразу же перейти к опытам и экспериментам с логическими элементами, а позже, когда кружковцы освоят их практически, заняться монтажом простых устройств с использованием в них триггеров, делителей частоты, счетчиков импульсов, дешифраторов. Кружковцы третьего года занятий могут изготовить цифровой частотомер на микросхемах серии К176 (описан на с. 214—221).
Для практической деятельности кружка наибольший интерес представляет логический элемент 2И-НЕ, являющийся комбинацией элементов И и НЕ. В серии К155 это микросхема К155ЛАЗ, в корпусе которой четыре элемента 2И-НЕ, каждый из которых работает как самостоятельная цифровая микросхема малой степени интеграции. Для опытной проверки можно использовать любой из них.
По ходу беседы руководитель кружка чертит на доске графические обозначения элементов И, ИЛИ, НЕ и И-НЕ, поясняет символику и логику их действия. В частности, символом элемента И {рис. 44, а) служит знак «&» (заменяющий союз И в английском языке) внутри прямоугольника. Слева — два (может быть больше) входных вывода, справа — один выходной вывод. Логика действия такого элемента проста: напряжение высокого уровня (логическая 1) на выходе появляется лишь тогда, когда сигналы такого же уровня будут поданы на оба его входа.
Символ логического элемента ИЛИ — цифра 1 внутри прямоугольника (рис. 44,6). У него, как и у элемента И, может быть два и больше входов и один выход. Сигнал на выходе, соответствующий напряжению высокого уровня, появляется при подаче сигнала такого же уровня на один из входов или одновременно на все входы.
Условный символ элемента НЕ — тоже цифра 1 в прямоугольнике (рис. 44, в). Но у него один вход и один выход. Небольшой кружок, которым начинается линия связи выходного сигнала, символизирует логическое отрицание НЕ на выходе элемента. На языке цифровой техники НЕ означает, что данный элемент является инвертором — электронным устройством, выходной сигнал которого противоположен входному, т. е., пока на его входе дей ствует сигнал низкого уровня (логический 0), на выходе будет сигнал высокого уровня, и наоборот.
Рис. 44. Условное графическое обозначение логических элементов И, ИЛИ, НЕ и И-НЕ
Поскольку логический элемент И-НЕ является комбинацией элементов И и НЕ, на его графическом обозначении (рис. 44, г), есть специальный знак и небольшой кружок на линии выходного сигнала, символизирующий логическое отрицание. Выход один, а входов два и больше. Логика действия такого элемента: при сигнале низкого уровня на одном или всех входах на его выходе будет сигнал высокого уровня, который изменяется на сигнал низкого при появлении сигналов высокого уровня на всех входах элемента.
Логический элемент И-НЕ обладает еще одним свойством, суть которого заключается в следующем: если его входы соединить между собой и подать на них сигнал высокого уровня, на выходе элемента будет сигнал низкого уровня. И наоборот, при подаче на объединенный вход сигнала низкого уровня на выходе появляется сигнал высокого уровня. В этом случае элемент И-НЕ становится инвертором, т. е. логическим элементом НЕ. Это свой-* ство элемента И-НЕ широко используют в конструируемых приборах и устройствах цифровой техники.
Конкретным примером практического применения логических элементов 2И-НЕ микросхемы К155ЛАЗ может стать генератор импульсов, собранный по схеме, показанной на рисунке 45. На том же рисунке справа показана и схема транзисторного индикатора работы генератора, питающегося от того же, что и микросхема, источника постоянного тока.
Из четырех элементов микросхемы К155ЛАЗ (D1) в генераторе работают три элемента (Dl.l, D1.2, D1.3). Все они включены инверторами и соединены между собой последовательно. Вре-мязадающую цепь, определяющую частоту следования генерируемых импульсов, образуют оксидный конденсатор С1 большой емкости и резистор R1. Транзистор VI индикатора работает в режиме переключения, т. е. как электронный ключ. В то время, когда элемент D1.3 генератора находится в единичном состоянии (напряжение на его выходном выводе соответствует высокому уровню), транзистор открывается и миниатюрная лампочка накаливания Н1 в его коллекторной цепи загорается. При переходе этого элемента в нулевое состояние (на его выходе появляется напря-
Рис. 45. Генератор на логических элементах 2И-НЕ микросхемы К155ЛАЗ
жение низкого уровня) лампочка гаснет. По свечению лампочки индикатора кружковцы могут судить о частоте и длительности генерируемых импульсов. Индуцировать состояние любого из элементов генератора можно также с помощью вольтметра постоянного тока, подключая его к их выходам и входам.
, При емкости конденсатора С/, значение которой показано на схеме (рис. 45), частота следования импульсов будет около 1 Гц. При подключении параллельно ему конденсатора такой же емкости частота генерации должна уменьшиться примерно вдвое. Такого же изменения частоты генератора можно добиться увеличением сопротивления резистора R1, заменив его переменным с номинальным сопротивлением 1,5...1,8 кОм. С помощью этого резистора частоту генератора можно будет плавно изменять в пределах 0,5...20 Гц.
Емкость конденсатора С1 может быть значительно меньше, например 1 мкФ. В этом случае только переменным резистором частоту следования импульсов можно будет изменять примерно от 300 Гц до 10 кГц. Чтобы убедиться в работоспособности такого генератора, визуальный индикатор придется заменить акустическим — головными телефонами.
После демонстрации генератора в действии желательно начертить схему логического элемента 2И-НЕ (он является базовым для многих цифровых микросхем серии К155), чтобы кружковцы лучше усвоили принцип работы генератора.
Суть работы такого генератора импульсов заключается в следующем. После включения источника питания какой-то из эле ментов устройства первым примет одно из двух возможных состояний и тем самым повлияет на состояния других элементов. Допустим, что это элемент Ш.2 —он первым оказался в единичном состоянии. Напряжение высокого уровня с его выхода (вывод 6) через незаряженный конденсатор С1 передается на вход элемента D1.1, в результате чего этот элемент принимает нулевое состояние. В таком же состоянии оказывается и элемент DL3, поскольку на его входе возникает напряжение высокого уровня. Такое состояние устройства в целом неустойчиво, так как в это время напряжение на выходе элемента D1.2 постепенно уменьшается за счет зарядки конденсатора С1 через резистор R1 и выходной каскад элемента D13. Как только оно станет равно пороговому (около 1,7 В), этот элемент переключится в единичное состояние, а элемент DL2 — в нулевое. Теперь конденсатор начинает перезаряжаться через элемент D1.3, на выходе которого напряжение высокого уровня, резистор и элемент D1.2. После того как напряжение на входе первого элемента превысит пороговое и все элементы переключатся в противоположные электрические состояния, начнет формироваться следующий импульс на выходе генератора. Заметим, что генерируемые импульсы можно снимать и с выхода элемента D1.2 (вывод 6).
Большой интерес представляет и генератор прерывистого звукового сигнала, собранный по схеме, показанной на рисунке 46.
к ata. к ш —  « +
л»
К Выв 7 01
“I------
Рис. 46. Генератор прерывистого звукового сигнала
В нем работают все четыре элемента микросхемы К155ЛАЗ, а один из них используется по своему прямому назначению — как логический элемент 2И-НЕ.
Устройство состоит из двух взаимосвязанных генераторов, работающих принципиально так же, как предыдущий трехэлементный генератор. Когда, например, элемент DL1 первого генератора находится в единичном состоянии, а элемент D1.2 — в нулевом, конденсатор С1 заряжается через резистор R1 и выходные цепи обоих элементов. Как только напряжение на входе первого элемента достигнет порогового, оба элемента переключаются в противоположные состояния. После того как напряжение на вхо де первого элемента уменьшится до порогового, элементы переключатся в исходное состояние.
Генератор на элементах D1.3 и D1.4 генерирует колебания частотой около 1000 Гц, которые телефон В1, подключенный к его выходу, преобразует в звук средней тональности. Однако звук этот прерывистый, потому что работой этого генератора управляет первый генератор — на элементах D1.1 и D1.2. Он генерирует тактовые импульсы с частотой следования около 1 Гц. Телефон звучит только в те промежутки времени, когда на выходе тактового генератора (вывод 6) действует напряжение высокого уровня, ко торое и запускает второй генератор. Длительность звуковых сигналов можно изменять подбором конденсатора С1 и резистора R1 первого генератора, а тональность звука — подбором конденсатора С2 и резистора R2 второго генератора.
Подобные варианты генераторов на логических элементах 2И-НЕ широко применяют в цифровой технике. Их будем использовать и в дальнейшем в устройствах, конструируемых в кружке. Например, генератор прерывистого сигнала ребята могут использовать дома вместо электрического звонка.
В цифровой технике широко распространены триггеры — электронные устройства, обладающие двумя устойчивыми состояниями. Переключение триггера из одного устойчивого электрического состояния в противоположное происходит под воздействием внеш них электрических сигналов, например входных импульсов.
Самый простой для сборки триггер — /?5-триггер, называемый также асинхронным с установочными входами. ^S-триггер несложно собрать на логических элементах микросхемы К155ЛАЗ
и продемонстрировать его логику действия (рис. 47). Его образуют два элемента 2И-НЕ с перекрестными обратными связями между их входами и выходами. У 7?5-триггера два независимых входа и столько же выходов. В данном случае первым входом триггера является вывод 1 элемента D1.1, вторым входом — вывод 5 элемента D1.2, а выходами — соответственно выводы 3 и 6 этих логических элементов. Индуцировать состояние триггера можно вольтметром постоянного тока, подключая его попеременно к выходам элементов. Вместо кнопочных выключателей S1 и S2 можно использовать отрезки монтажного провода для имитации подачи на входы триггера напряжения низкого уровня.
При включении питания какой-то из элементов триггера первым примет единичное состояние. Допустим, что им будет элемент D1.1 — на его выводе 3 появится напряжение высокого уровня. При этом элемент D1.2 окажется в нулевом состоянии — на его выводе 6 будет напряжение низкого уровня. Если при таком состоянии триггера нажать кнопку S1, чтобы на вывод 1 элемента D1.1 подать напряжение низкого уровня, то ничего не изменится. При кратковременном нажатии на кнопку S2 оба элемента переключатся в противоположные состояния. Теперь элемент D1.2 будет в единичном состоянии, а элемент D1.1 — в нулевом. В таком состоянии элементы триггера могут находиться до тех пор, пока не выключат питание. Но стоит снова нажать на кнопку S1, и элементы переключатся в исходное состояние. Поочередным нажатием на кнопки входных цепей триггер можно переключать из одного устойчивого состояния в другое и таким образом управлять другими электрическими цепями или приборами, подключенными к его выходам.
Логическое состояние 7?3-триггера характеризуют уровнем сигнала на его прямом выходе, обозначаемом буквой Q. В опыг-
ном триггере его Q-выходом является вывод 3 микросхемы. Если на этом выходе напряжение высокого уровня (логическая 1), значит, триггер в целом находится в единичном состоянии, а если низкого (логический 0)—в нулевом. Второй выход триггера обозначают Q, что означает инверсный выход.
/?5-триггер переключается из одного устойчивого состояния в другое под воздействием уровней сигналов на его входах. Подобные триггеры называют асинхронными с установочными входами, простыми или обычными. Но в приборах и устройствах цифровой техники, конструируемых радиолюбителями, чаще используются синхронные триггеры с расширенной логикой действия, например D-триггеры.
Из нескольких разновидностей D-триггеров, входящих в серию К155, наиболее широко используют триггеры микросхемы К155ТМ2 (рис. 48,а). В корпусе такой микросхемы два D-тригге-ра, работающих независимо один от другого. У каждого из них четыре логических входа и два выхода — прямой и инверсный (обозначают небольшим кружком). Вход D — вход приема цифровой информации, а вход С — вход тактовых импульсов синхронизации, источником которых обычно служит генератор импульсов прямоугольной формы. По входам R и S D-триггер работает так же, как 7?3-триггер: при подаче на вход R напряжения низкого уровня он устанавливается в нулевое состояние, на вход S— в единичное. По входам D и С он может функционировать как ячейка памяти принятой информации или как триггер со счетным входом.
На принципиальных схемах устройств цифровой техники D-триггеры одной микросхемы обычно изображают не слитно (как на рис. 48,а), а раздельно в разных участках схемы (рис. 48,6). Кроме того, допускается тот вход или выход триггера, который в устройстве не будет использован, на схемах не показывать (рис. 48,в).
Для осмысления кружковцами логики действия D-триггера можно предложить им провести несколько опытов. Например, для начала, оставив все входы свободными, к выводам выходов подключить транзисторные индикаторы, позволяющие судить р логическом состоянии триггера (на рисунке 49 это транзисторы VI и V2 с лампочками накаливания Н1 и Н2 в коллекторных цепях). После включения источника питания сразу должна загореться лампочка одного из индикаторов. Если загорится лампочка Н2, значит, триггер принял единичное состояние, а если лампочка Н1 — нулевое. Поочередное кратковременное замыкание выводов 1 и 4 на общий проводник подтвердит, что по входам R и S D-триггер работает так же, как 7?5-триггер.
Далее на вывод 2 информационного входа D надо подать (через резистор R1) напряжение высокого уровня, запомнить или записать состояние триггера и несколько раз подряд с помощью кнопки S1 (или отрезка провода) замкнуть этот вывод на общий провод. На эти действия триггер никак не должен реагировать —
Рис. 49. Опыты с D-триггером
будет гореть лампочка того же индикатора. Затем кратковременным соединением входа R или S с общим проводом установим триггер в другое устойчивое состояние и снова несколько раз нажмем кнопку. И теперь триггер не должен реагировать на сигналы, поступающие на его информационный вход, потому что на входе С нет тактовых импульсов синхронизации положительной полярности.
Источником импульсов синхронизации может служить ранее испытанный кружковцами генератор на логических элементах (см. рис. 45) с возможно меньшей частотой следования импульсов. Хорошо бы к выходу генератора или к выводу входа С триггера подключить индикатор, позволяющий наблюдать за моментами появления и длительностью импульсов. Если триггер находился в нулевом состоянии и контакты кнопки были разомкнуты, то по фронту первого же импульса на входе С он переключится в единичное состояние и никак не будет реагировать на последующие входные импульсы. Но стоит нажать на кнопку, чтобы на входе D появился сигнал низкого уровня, и триггер по фронту очередного импульса переключится в противоположное состояние.
Эти опыты — наглядное подтверждение логики действия D-триггера в режиме приема информации: если на входе D сигнал высокого уровня, триггер по фронту тактового импульса на входе С устанавливается в единичное состояние, а если низкого, то в нулевое. Каждое изменившееся состояние триггера означает запись в его памяти принятой информации, которая может быть считана или передана для расшифровки другому логическому устройству цифровой техники.
Для испытания работы D-триггера в режиме счета, т. е. как триггера со счетным входом, его инверсный выход необходимо соединить со входом D (рис. 50,а), к прямому выходу подключить индикатор и, наблюдая за импульсами на входе С (теперь
он стал информационным входом) и реакцией на них выходного индикатора, построить графики, характеризующие логику действия триггера (рис. 50,6). По фронту первого импульса триггер принимает единичное состояние, по фронту следующего за ним входного импульса — нулевое состояние, по фронту третьего импульса— снова единичное и т.д. На спады импульсов триггер не реагирует. Следовательно, в таком режиме работы £)-триггер по фронту каждого входного импульса меняет логическое состояние на противоположное. В результате частота импульсов на выходе триггера оказывается в 2 раза меньше частоты входных импульсов или, говоря иначе, в таком режиме работы триггер делит частоту входного сигнала на 2, т. е. выполняет функцию двоичного счетчика.
Кружковцы должны знать, что триггеры являются основой счетчиков импульсов, делителей частоты и многих других цифровых микросхем функционального назначения. Поэтому опытам и экспериментам с триггерами, их практическому освоению надо уделять особое внимание. В частности, практической работой кружка второго года занятий может стать конструирование кодового замка на D-триггерах.
Схема возможного варианта такого логического устройства показана на рисунке 51. Его образуют пульт управления, состоящий из кнопок S1—S10, три из которых кодируют, два D-триггера микросхемы К155ЛАЗ, два р-п-р транзистора V2 и V3, трини-стор V4 и тяговый электромагнит Y1, якорь которого механически связан с ригелем дверного замка. Кнопка S11 «Сброс» представляет собой два нормально разомкнутых контакта из тонкого пружинящего металла, которые при открывании двери должны замыкаться. В момент замыкания на /?-входах триггеров появляется напряжение низкого уровня, «сбрасывающее» их в нулевое со стояние. При закрывании двери контакты размыкаются и электронная часть замка вновь оказывается в ждущем режиме работы.
Источником питания микросхемы служит батарея гальванических элементов или выпрямитель с выходным напряжением 5... 6 В, а обмотки электромагнита — электросеть напряжением 220 В. Электромагнит может сработать и своим якорем отодвинуть ригель дверного замка лишь в том случае, когда тринистор будет
Рис. 51. Схема кодового замка на D-триггерах
открыт и выпрямленный им ток электросети потечет через обмотку электромагнита. Но чтобы тринистор открылся, оба транзистора, соединенные между собой последовательно, должны быть в открытом состоянии, что может быть только тогда, когда на их базах одновременно будут напряжения высокого уровня. Во всех других случаях тринистор будет закрыт, обмотка электромагнита обесточена и дверь открыть не удастся.
Разумеется, прежде чем приступить к подбору деталей, разработке монтажной платы, необходимо по схеме проанализировать взаимодействие элементов замка и его работу в целом.
В исходном состоянии контакты кнопок пульта управления и кнопки «Сброс» разомкнуты, оба триггера находятся в нулевом состоянии, в коллекторной цепи транзисторов тока практически нет (хотя в это время на базе транзистора V2 и действует напряжение высокого уровня), тринистор закрыт и электромагнит обесточен. Например, установленный код замка — 312. Это означает, что первой (по схеме) должна быть нажата закодированная кнопка S2, второй — кнопка S3, третьей — кнопка S1. При любом другом порядке или нажатии хотя бы на одну из незакоди-рованных кнопок (S4—S10) на пульте управления замок не сработает.
Нажатием на кнопку S2, соответствующую первой цифре кода 3, триггер D1.1 переключается в единичное состояние. При этом на базе транзистора V2 возникает напряжение низкого уровня, а на входе D триггера D1.2 — высокого. Но триггер D1.2 сохраняет нулевое состояние.
Кнопкой S3 (вторая цифра кода 1) триггер D1.2 тоже переключается в единичное состояние, в результате чего на базе транзистора V3 устанавливается напряжение высокого уровня. Но тока в коллекторной цепи транзисторов и цепи управляющего электрода тринистора еще нет, так как в это время транзистор V2 закрыт.
При нажатии на кнопку S1 (третья цифра кода 2) триггер Did переключается в исходное нулевое состояние, а триггер D1.2 продолжает сохранять единичное состояние. Теперь на базах обоих транзисторов действует напряжение высокого уровня, которым они открываются сами и возникающим током в коллекторной цепи открывают тринистор. Электромагнит при этом срабатывает и якорем отодвигает ригель дверного замка — дверь можно открывать.
Кружковцы должны ответить и на такой вопрос: что произойдет, если при наборе кода будет нажата незакодированная кнопка? Предположим, что после закодированной кнопки S2 будет нажата какая-то из незакодированных, например S4. Тогда, как и в случае замыкания контактов S119 на /?-входах триггеров появится напряжение низкого уровня, которое «сбросит» их в нулевое состояние. Придется заново набирать установленный код замка.
Для смены кода замка надо лишь изменить порядок подключения к кнопкам пульта управления проводников, идущих к ним от входов триггеров и соответствующих им резисторов R1—R3.
Тяговый электромагнит должен быть рассчитан на напряжение сети 127 В, потому что через открытый тринистор, работающий в это время как выпрямительный диод, и обмотку электромагнита ток течет только во время одного полупериода сетевого напряжения. Транзисторы могут быть любыми из серий МП35— МП38, тринистор — КУ201 или КУ202 с буквенным индексом Л —К.
Задача конструктивного оформления узлов и замка в целом решается самими кружковцами, может быть, даже в виде конкурсной защиты конкретных предложений.
При подключении устройства к электросети необходимо проследить, чтобы ее нулевой провод соединялся с общим «заземленным» проводником цепей питания электронной части кодового замка.
Где наиболее целесообразно установить такой замок? На двери помещения, где занимается кружок. Это, во-первых, интересно и, во-вторых, удобно — каждый кружковец, зная код замка на день занятий, входит в комнату, не отвлекая от дела товарищей.
Занимаясь конструированием устройств на цифровых микросхемах, кружковцы не должны забывать, что триггеры, как, впрочем, многие другие микросхемы, и не только серии К155, весьма чувствительны к электрическим помехам. Их источники очень разнообразны. Например, если каким-либо металлическим предметом, скажем, пинцетом, коснуться монтажного проводника, в цепях устройства появятся импульсные помехи, способные изменить состояние триггеров. Подобные помехи могут проникать в устройство и через его источник питания. Для защиты микросхем от электрических помех цепи питания устройств блокируют конденсаторами. В кодовом замке, например, функцию блокировочного выполняет конденсатор С1 (см. рис. 51).
Для надежной работы более сложных устройств цифровой техники, например таких, как цифровой частотомер (см. с. 214), на их платах между проводниками питания необходимо устанавливать по одному блокировочному конденсатору емкостью 0,033... 0,047 мкФ на каждые две-три микросхемы, располагая их равномерно среди микросхем устройства.
Причиной появления помех может стать и неиспользуемый входной вывод микросхемы, потому что в нем тоже могут наво^ диться паразитные электрические импульсы. Такой вывод микросхемы целесообразно вообще ни к чему не подключать, оставив его свободным, или на плате припаять к контактной площадке минимальных размеров и не подключать к ней какие-либо другие проводники. Можно также неиспользуемые входные выводы подключать к выходному выводу неиспользуемого логического элемента, соединив его входные выводы с общим проводником цепи' питания. Кроме того, неиспользуемые входы микросхем можно объединять и через резистор сопротивления 1...10 кОм подключать к плюсовому проводнику источника питания, хотя это несколько усложнит монтаж устройства.
Совершенно недопустимо подключать к входному выводу микросхемы проводник, который во время работы устройства может оказаться неподключенным к выходу источника управляющего сигнала, например в случае управления устройством кнопочным выключателем. Такой проводник для предотвращения помехи обязательно надо подключать к полюсовому проводнику питания через резистор сопротивлением 1...10 кОм.
Измерения и измерительные приборы
Грамотное конструирование радиоаппаратуры без широкого использования измерительной техники не представляется возможным. Даже начинающий радиолюбитель, приступая к проверке и налаживанию своего первого транзисторного приемника или усилителя, ощущает необходимость в измерительных приборах. Без них невозможно установить оптимальный режим работы транзистора, добиться желаемых результатов работы сконструированного радиотехнического устройства. Знание измерительной техники и умение пользоваться ею — обязательное условие современного радиолюбительского творчества.
Знакомство кружковцев с простейшими измерениями и практикой пользования измерительной техникой можно начать с устройства пробников.
ПРОБНИКИ
Пробниками называют простейшие измерительные устройства, с помощью которых можно лишь проверить электрический контакт между проводниками или выводами деталей, исправность
конденсатора, обрыв в контурной катушке или обмотке трансформатора, наличие сигнала на входе или выходе одного из каскадов приемника и т. д. Наиболее простыми являются пробники, индикаторами которых служат лампочки накаливания и головные телефоны.
Схема универсального пробника приведена на рисунке 52. Он состоит из высокоомных головных телефонов В1 (звуковой индикатор), лампочки накаливания Н1 (световой индикатор), рассчитанной на напряжение 2,5 В и ток накала 68 мА (МН2,5—0,068) или
Рис. 52. Схема универсального пробника
150 мА, батареи GB1, составленной из двух элементов 332, точечного диода V/, трех конденсаторов С1—СЗ, резистора R1, четырех гнезд (или зажимов) XI—XI и двух щупов а и б, которыми коммутируют цепи пробника. Диод любой из серий Д9 или Д2, тип конденсаторов безразличен. Роль
щупов могут выполнять гибкие проводники в надежной изоляции с однополюсными вилками и отрезками толстой медной проволоки на концах. Щуп а — общий для всех видов проверки — постоянно подключен к гнезду XI «Общ», переключается только щуп б.
Предположим, надо проверить катушку колебательного контура. Для этого отключают от нее все другие детали, штепсель щупа б вставляют в гнезде Х2, а щупом а касаются выводов катушки. Если катушка СВ диапазона намотана проводом диаметром 0,15...0,2 мм (сопротивление 3...5 Ом), то лампочка пробника светится ярко; для катушки ДВ (сопротивлением 8...12 Ом) светится вполнакала. При обрыве в катушке лампочка не горит. Пробником можно проверять целостность обмотки трансформаторов, дросселей, а также исправность конденсаторов. Загорание лампочки
при проверке конденсатора указывает на то, что он пробит или
ток его утечки недопустимо велик.
Пробником можно оценить и качество пайки. Если лампочка пробника горит полным накалом — проводники соединены надежно; в том же случае, если контакта нет или он ненадежный (место соединения «замазано» припоем без предварительного обслуживания проводников), лампочка не горит вообще или светится очень тускло.
Чтобы проверить радиочастотный каскад (до детектора) транзисторного приемника, щуп а соединяют с общим («заземленным») проводником цепи питания, щуп б вставляют в гнездо ХЗ «РЧ» и касаются им сначала базовой, а затем коллекторной цепи транзистора этого каскада. Если каскад работает, то модулиро
ванные колебания радиочастоты, пройдя через разделительный конденсатор С2, будут продетектированы диодом VI и преобразованы телефонами В1 в звук. При подключении к базе звук в телефонах должен быть слабее, чем при подключении к коллектору. Если в телефонах нет звука, значит, этот (или предшествующий ему) каскад не работает.
Для проверки каскада усиления звуковой частоты вторым щупом, вставленным в гнездо Х4 «34», касаются сначала входной (базовой), а затем выходной (коллекторной) цепи этого каскада. Действующие в них колебания звуковой частоты проходят через разделительный конденсатор С1 к телефонам и преобразуются ими в звук. Если при подключении к входной цепи звук в телефонах есть, а при подключении к выходной отсутствует — каскад неисправен.
В том случае, если пробник предназначен для проверки только детекторных приемников или входных цепей транзисторных приемников и электрических контактов, конденсаторы Cl, С2 и резистор R1 могут быть исключены, гнездо Х4 соединено непосредственно с телефонами, а гнездо ХЗ с диодом. Вторым щупом такого пробника, включенным в гнездо ХЗ, касаются незаземленных точек входного колебательного контура, а при включении в гнездо Х4 — выходной цепи детектора. Принцип обнаружения неисправности тот же.
Второй рекомендуемый для изготовления в кружке пробник — имитатор сигналов (рис. 53), с помощью которого можно проверять работоспособность приемно-усилительной аппаратуры. Он представляет собой симметричный мультивибратор — простейший генератор электрических колебаний, близких по форме к прямоугольным. Номиналы резисторов и конденсаторов подобраны так, что основная частота генерируемых колебаний (первая гармоника) равна примерно 1000 Гц (соответствует звуку средней тональ-
Рис. 53. Имитатор электрических сигналов
ности). Сигнал такой частоты обычно подают на вход проверяемого или налаживаемого усилителя 34. Кроме колебаний основной частоты, мультивибратор генерирует множество гармоник, в том числе колебаний радиочастот диапазонов ДВ и СВ. Это значит, что пробник можно использовать для проверки не только усилителей 34, но и Р4 вещательных приемников.
В мультивибраторе работают транзисторы структуры п-р-п серии КТ315 (с любым буквенным индексом). Источником питания служит малогабаритный аккумулятор G1 типа Д-0,06. Сигнал мультивибратора, снимаемый с коллектора транзистора V2 (можно с коллектора транзистора VI), через разделительный конденсатор СЗ и щуп а подают на вход усилительного каскада или всего усилителя. Щуп же б пробника подключают к общему проводнику радиотехнического устройства.
Транзисторы, резисторы, конденсаторы и аккумулятор смонтированы на плате из листового гетинакса размерами 22X50 мм, которая помещена внутрь корпуса оксидного конденсатора КЭ-2-М (диаметр 26 мм, высота 58 мм), выполняющего роль экрана. В плате под аккумулятор выпилено лобзиком отверстие диаметром 11 мм. Токосъемниками аккумулятора служат пружинящие контакты из листовой бронзы. Плата удерживается на выходном гнезде, изолированном от дюралюминиевого диска, плотно вставляемого в корпус-экран.
Замыкающий контакт выключателя питания (кнопка S1) — пластинка из тонкой бронзы, укрепленная на изолированном от корпуса винте с гайкой, который гибким проводником в изоляции соединен с токосъемником отрицательного полюса аккумулятора. При легком нажатии на пластинку она соединяется с корпусом и включает питание, при отпускании — разрывает цепь питания. Функцию щупа а выполняет отрезок толстого медного провода с заостренным концом. Он укреплен на однополюсной штепсельной вилке, вставляемой в выходное гнездо XI пробника.
Смонтированный пробник не требует налаживания. 4тобы убедиться в его работоспособности, к щупам надо подключить головные телефоны — в них должен появиться звук средней тонало-ности.
Вместо транзисторов КТ315 можно использовать любые другие маломощные кремниевые или германиевые транзисторы структуры п-р-п, например КТ301, МП35. Транзисторы могут быть и структуры р-п-р, например серий КТ361, МП39, надо только изменить полярность включения аккумулятора. Источником питания может служить элемент 332 или 316, в этом случае придется подобрать корпус больших, чем указано, размеров.
Вообще конструкции пробников, которые можно сделать в кружке, зависят от творческой смекалки ребят. Рекомендуется объявить краткосрочный конкурс на оригинальность конструкции и удобство пользования каждым измерительным пробником.
ИЗМЕРИТЕЛЬ ТОКА МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
В измерительных приборах для непосредственного отсчета значений токов, напряжений, сопротивлений резисторов или участков электрических цепей радиолюбители чаще всего используют стрелочные измерители тока магнитоэлектрической системы. По сравнению с приборами других систем, например электромагнитной, они обладают более высокой чувствительностью и имеют равномерную шкалу. Чтобы осознанно пользоваться рассматриваемым измерителем тока, кружковцы должны хорошо знать его конструкцию.
Внешний вид одного из наиболее распространенных приборов магнитоэлектрической системы — прибора типа М24 и устройство измерительного механизма такой системы показаны на рисунке 54. Его чувствительным элементом является рамка 11, обмотка которой выполнена на легком прямоугольном каркасе из тонкого картона, пропитанного лаком, или фольги. Удерживаясь на полуосях-кернах 5, концы которых упираются в подпятники 4, рамка вместе с противовесами 9 может поворачиваться в зазоре между полюсными наконечниками 3 сильного постоянного магнита 2 и цилиндрическим сердечником 10. В этом зазоре действует равномерное магнитное поле, обеспечивающее прибору равномерность шкалы. На рамке закреплена легкая стрелка 1. Выводами обмотки рамки служат тонкие спиральные пружины 8, удерживающие ее в исходном положении, при котором стрелка прибора покоится против нулевой отметки шкалы. Точно на эту отметку стрелку устанавливают с помощью корректора, состоящего из эксцентрика 6, укрепленного на корпусе прибора, и рычага 7, соединенного с пружиной.
Когда прибор подключают к электрической цепи и в обмотке рамки появляется ток, вокруг нее возбуждается магнитное поле, которое вступает во взаимодействие с магнитным полем посто-
Рис. 54, Электроизмерительный прибор магнитоэлектрической системы
янного магнита. Рамка при этом стремится повернуться на полуосях таким образом, чтобы полюсы ее магнитного поля оказались против полюсов постоянного магнита противоположной полярности. Чем больше ток, текущий через обмотку рамки, тем сильнее ее магнитное поле и тем значительнее усилие, поворачивающее ее, а вместе с ней и стрелку вокруг полуосей. Как только ток в обмотке рамки и ее магнитное поле исчезнут, рамка со стрелкой под действием пружин возвращается в исходное, т. е. нулевое положение. Прибор, следовательно, является не чем иным, как преобразователем постоянного тока в механическое усилие, поворачивающее рамку. О значении этого тока судят по углу по
ворота рамки.
Стрелочный прибор магнитоэлектрической системы является измерителем только постоянного или постоянной составляющей пульсирующего тока. Чтобы он стал измерителем переменных токов и напряжений, сопротивлений, эти электрические величины должны быть предварительно преобразованы в пропорциональ-
ные им постоянные или пульсирующие токи.
Основные параметры, по которым судят о возможном применении прибора магнитоэлектрической системы: ток полного отклонения стрелки /и, т. е. наибольшее значение постоянного тока, текущего через обмотку рамки, при котором стрелка отклоняется до конечной отметки шкалы, и сопротивление рамки Rn. Чем меньше ток полного отклонения стрелки, тем больше сопротивление рамки прибора. Для радиолюбительских измерительных приборов наиболее подходящими являются микроамперметры на ток /и =100 мкА.
Прибор характеризуется классом точности — численным показателем наибольшей возможной погрешности, выраженной в процентах от конечного (наибольшего) численного значения шкалы. Для радиолюбительских измерений пригодны микроамперметры классов точности 1...2,5.
В кружке могут оказаться приборы магнитоэлектрической системы с неизвестными параметрами /и и /?и. Установить их значения можно по схеме, приведенной на рисунке 55. Для этого потребуется: образ* цовый микроамперметр РАОбр (желательно класса 0,1...0,5, в крайнем случае авометр, включенный на предел измерения токов до 1 мА), источник постоянного тока G1 с напряжением 1,5 В, например элемент 332 или 316, 343, переменный резистор R1 сопротивлением 5... 10 кОм и постоянный рези-
Рис. 55. Схема измерения основных параметров микроамперметра
стер называемый в данном случае добавочным, сопротивление которого надо рассчитать. Добавочный резистор должен быть такого сопротивления, чтобы ограничить ток в цепи, в которую включается проверяемый прибор, и тем самым защищать его и образцовый прибор от возможных перегрузок. Если при подключении источника постоянного тока значение тока в цепи окажется больше тока /и проверяемого прибора, то его стрелка, резко отклоняясь до ограничительного упора, может погнуться, а если ток в цепи будет очень большой, то обмотка рамки может сгореть.
Приступая к работе, вначале делают предположение, что /и проверяемого микроамперметра не превышает 50 мкА (0,05 мА). Тогда при напряжении источника питания 1,5 В сопротивление добавочного резистора, рассчитанного по закону Ома, должно быть около 30 кОм, т. е.
R2= U =	=30 кОм.
/и 0,05 мА
Проверив, нет ли ошибок в полярности соединения зажимов проверяемого и образцового приборов, движок переменного резистора R1 устанавливают в положение наибольшего введенного сопротивления (на рис. 55 — в крайнее правое положение) и только после этого включают в измерительную цепь источник питания G1. При этом стрелки обоих приборов должны отклониться и по мере уменьшения сопротивления переменного резистора все больше удаляться от нулевой отметки шкалы. Заменяя добавочный резистор резисторами меньшего номинала и плавно изменяя сопротивление переменного резистора, создают в цепи ток такого значения, при котором стрелка проверяемого прибора установится точно против конечной отметки шкалы. Значение этого тока, зафиксированного образцовым микроамперметром, и будет током /и проверяемого прибора.
Затем параллельно проверяемому прибору подключают шунтирующий его переменный резистор R3 сопротивлением 1,5...3 кОм. Изменением сопротивления этого резистора добиваются, чтобы ток через прибор уменьшился вдвое. При этом резистором R2 необходимо поддерживать ток через образцовый прибор, равный /и. Численное значение параметра /?и проверяемого прибора будет равно сопротивлению введенной части переменного резистора R3, которое можно измерить омметром.
Желательно, чтобы ток 1и микроамперметров, используемых кружковцами для конструируемых ими измерительных приборов, был не более 200 мкА, а их шкалы возможно большими. Такими приборами удобно пользоваться, у них выше точность отсчета измеряемых электрических величин. Относительно малый ток /и и достаточно большие шкалы имеют приборы М24, М265, М909 и некоторые другие микроамперметры.
ИЗМЕРЕНИЕ ТОКОВ, НАПРЯЖЕНИЙ, СОПРОТИВЛЕНИЙ
Чтобы оценить значение постоянного тока, текущего в элекг* рической цепи, например в коллекторной цепи р-п-р транзистора (рис. 56,а), измерительный прибор РА включают последовательно в эту цепь. При этом измеряемый ток не должен превышать ток /и прибора, иначе стрелка его будет «зашкаливать», измерения станут невозможными и даже опасными для прибора — измерительный механизм может испортиться.
Для измерения тока, превышающего параметр /и прибора, параллельно прибору подключают резистор (рис. 56,6). В этом случае измеряемый ток идет не только через измерительный прибор, но и через шунтирующий его резистор.
Сопротивление шунта /?ш, зависящее от выбранного предела измерений и параметров измерительного прибора, можно рассчитать по формуле:
где /п — выбранный предел измерений. Электрические величины, подставляемые в формулу, должны быть в вольтах, амперах, омах или вольтах, миллиамперах, килоомах. Кружковцам предлагают решить следующую задачу.
Задача. Имеется микроамперметр с параметрами: /и=Ю0 мкА (0,0001 А). /?и=1000 Ом. Каково должно быть сопротивление шунта, чтобы этим прибором можно было измерять токи до 100 мА?
Решение:
/?ш=	-----1229---~1 Ом.
la/Ia-1	0,1/0,0001-1
Чтобы одним и тем же микроамперметром можно было измерять токи, превышающие в сотни и тысячи раз его параметр к нему подключают шунты разных сопротивлений (точнее — при
Ри.с 56. Измерение тока в коллекторной цепи транзистора (а) и измерительный прибор с шунтом (б)
Рис. 57. Схема трехпредельного измерителя тока с универсальным шунтом
бор к различным шунтам, так как первым в цепь должен включаться шунт, а уже к нему подключаться прибор, а не наоборот). При этом прибор становится многопредельным измерителем постоянного тока.
Для превращения микроамперметра в многопредельный измеритель тока обычно используют не отдельные шунты, каждый из которых рассчитан на какой-то один предел измерений, а один общий ступенчатый шунт с отводами. Такой шунт называют универсальным.
Для примера на рисунке 57 приведена схема трехпредельного измерителя тока с универсальным шунтом. В таком приборе шунт образуют резисторы R1—R3, соединенные последовательно, к которым микроамперметр РА подключен параллельно. Переход с одного предела измерений на другой осуществляется переключателем S. Положение переключателя /щ соответствует первому, наименьшему пределу измерений, /П2 — второму, /пз — третьему, наибольшему. Сопротивление резисторов, составляющих универсальный шунт, обычно рассчитывают так, чтобы второй предел измерений был в 10 раз больше первого, третий — в 10 раз больше второго и т. д. При этом отсчет измеряемых токов ведут по одной, общей шкале, изменяя только цену ее делений в соответствии с пределом, установленным переключателем.
Задача. Измеритель токов (рис. 57), в котором используется микроамперметр с такими же параметрами, как в однопредельном приборе, рассчитать на измерение токов: на пределе /П1— до 1 мА, на пределе /П2— до 10 мА, на пределе /пз1—до 100 мА.
Решение. Общее сопротивление резисторов R1 — R3 универсального шунта рассчитывают так же, как шунт однопредельного прибора. В данном примере полное сопротивление универсального шунта должно быть:
Rm=—----------------------------=1111 Ом
/п1//и-1	0,001 мА/0,0001 мА-1
Для упрощения дальнейших расчетов общее сопротивление шунта можно округлить до ПО Ом. Затем рассчитывают сопротивление каждого из резисторов шунта, начиная с резистора R3, определяющего наибольший предел измерений:
R3= (Яш+Яи) = 0’0001	-1110 Ом =1,1 Ом;
/пз	0,1 мА
R2= -±- (Rm+Rn) —R3= °’000*Л-А .ц10 Ом-1,1 Ом=Ю Ом;
/в2	0,01 мА
Rl =	(Rm+Ra)_R2-R3=Q^-^ -1110 Ом-10 Ом-
/пз	0,001 мА
— 1,1 Ом = 99,9 Ом.
По этой же методике можно рассчитать универсальный шунт на другие пределы измерений, а также на любое число пределов и, конечно, для микроамперметров с другими значениями параметров /и и Rn. К этому надо еще добавить, что сопротивление резисторов универсального шунта, как бы точно они ни были рас-
Рис. 58. Измерение напряжения на коллекторе транзистора (а) и схема трех-предельною вольтметра постоянного тока (б)
считаны, при калибровке прибора обязательно приходится подгонять под выбранные пределы измерений.
Для измерения напряжения источника питания радиотехнической конструкции, падения напряжения на резисторе или участке цепи, например на участке эмиттер — коллектор транзистора усилительного каскада (рис. 58,а), вольтметр подключают к ним параллельно. Но если в качестве вольтметра используется микроамперметр, то измерять им можно только очень малые напряжения. Например, для прибора с параметрами /и=100 мкА, 7?и=ЮОООм это напряжение не должно превышать
1/и = /и/?и=0,0001 • 1000=0,1 В.
Подключать такой прибор к источникам тока или к участку цепи с большим напряжением нельзя: можно испортить микроамперметр. Чтобы таким прибором можно было измерить большее напряжение, последовательно с ним включают добавочный резистор, гасящий избыточное (для прибора) напряжение, а чтобы измерять напряжения, различающиеся в десятки, сотни и тысячи раз, используют несколько добавочных резисторов соответствующих сопротивлений — получается вольтметр с несколькими пределами измерений.
Задача. На рисунке 58,6 показана схема трехпредельного вольтметра постоянного тока. Микроамперметр РА вместе с добавочным резистором R1 образует вольтметр первого предела, с резистором R2 — второго предела, с резистором R3 — третьего предела. Коммутация пределов измерения осуществляется переключателем S. Рассчитать значения сопротивлений резисторов каждого предела измерений.
Решение. Рассчитать сопротивление резистора каждого предела измерений вольтметра можно по формуле
Яд= _Rat
где (Уп — наибольшее напряжение установленного предела измерений.
Допустим, что вольтметр по схеме рисунка 58,6, в котором используется тот же микроамперметр, должен иметь пределы измерений 1 В, 5 В я 10 В. В таком случае
Rl = ——----------1000 Ом = 9 кОм;
0,0001 мА
7 Заказ № 1098
97
R2= -A-В-------1000 Ом = 49 кОм;
0,0001 мА
R$= 1о в-------1000 Ом=99 кОм
0,0001 мА
Важнейший параметр вольтметра — его входное сопротивление, слагающееся из сопротивления рамки используемого в нем микроамперметра и сопротивления добавочного резистора данного предела измерений. Чем оно больше по сравнению с сопротивлением участка цепи, напряжение на котором надо измерить, тем точнее будут результаты измерений. Входные сопротивления вольтметра, добавочные сопротивления которого только что рассчитаны, будут: на пределе t/ni — Ю кОм, на пределе С/П2 — 50 кОм, на пределе С/Пз—100 кОм. При сравнении пределов измерений и входных сопротивлений такого вольтметра нетрудно сделать вывод, что на каждый вольт напряжения любого предела измерений приходится одно и то же входное сопротивление 10 кОм. В связи с этим вольтметры принято оценивать величиной относительного входного сопротивления, приходящегося на 1 В предельного напряжения. Например, относительное входное сопротивление только что рассчитанного вольтметра равно 10 кОм/B. В таком слу* чае нетрудно сделать еще один вывод: чем меньше численное значение параметра /и микроамперметра, тем больше относительное входное сопротивление вольтметра, построенного на его базе, и наоборот.
Шкала вольтметра постоянного тока, как и шкала миллиамперметра или амперметра постоянного тока, равномерная, поэтому для отсчета измеряемых токов и напряжений можно пользоваться одной общей шкалой.
Тот же микроамперметр можно использовать и для измерения переменных напряжений. Но для этого в прибор надо ввести вы-
Рис. 59. Схемы однопредельного (а) и трехпредельного (б) вольтметров постоянного тока
прямитель. Примером может служить однопредельный вольтметр с однополупериодным выпрямителем, смонтированный по схеме, приведенной на рисунке 59, а. Функцию выпрямителя выполняет диод VI. При положительной полуволне переменного напряжения на левом (по схеме) щупе ток идет через добавочный резистор R1, диод VI и микроамперметр РА. При другой полярности напряжения на этом щупе диод VI закрывается и ток идет через открытый в это время диод V2 в обход микроамперметра. Через микроамперметр, следовательно, течет ток одного направления, но пульсирующий с частотой измеряемого переменного напряже* ния. Избыточное напряжение гасит добавочный резистор R1. На сколько пределов измерений рассчитывается вольтметр, столько добавочных резисторов в нем и должно быть.
Шкалы вольтметра переменного тока не совпадают со шкалами постоянного тока. Они, кроме того, неравномерны. Причина этого — нелинейность вольтамперных характеристик диодов, используемых в выпрямителях, особенно при небольших напряжениях. Поэтому ток, текущий через магнитоэлектрический прибор, не прямо пропорционален измеряемым переменным напряжениям.
Расчет сопротивлений добавочных резисторов вольтметров переменного тока несколько отличается от расчета подобных резисторов вольтметров постоянного тока. Объясняется это шунтирующим влиянием выпрямительных диодов на микроамперметр. Практически для вольтметра, выполняемого по схеме на рисунке 59, б, сопротивления добавочных резисторов должны быть примерно в 2,2 раза меньше, чем в вольтметре постоянного тока. Окончательно их подбирают опытным путем при калибровке прибора.
Сопротивление резисторов, обмоток трансформаторов, участков электрических цепей измеряют омметрами. Схема простейшего однопредельного омметра (рис. 60, а) во многом схожа со схемой однопредельного вольтметра постоянного тока. Суммарное сопротивление резисторов R1 «0» и R2, образующих добавочный резистор /?д, выбирают таким, чтобы при /?х=0, т. е. при замкнутых накоротко измерительных щупах омметра, стрелка микроамперметра РА отклонялась на всю шкалу.
Резистором R1 «0», который по своему назначению на зывают резистором установки нуля, компенсируют уменьшение напряжения разряжающегося источника питания G1. С помощью этого резистора стрелку микроамперметра перед измерениями устанавлива
ют точно на последнее деле- Рис. 60. Схемы омметров
ние шкалы, являющееся нулем шкалы омметра. Делают это при замкнутых накоротко щупах прибора. Если затем щупами омметра коснуться выводов резистора, сопротивление которого надо измерить, то отклонение стрелки прибора уменьшится, так как общее сопротивление цепи, в которую включен микроамперметр РА, увеличится. Чем больше сопротивление резистора RXt тем меньше будет отклонение стрелки прибора. Наконец, при каком-то. достаточно большом сопротивлении резистора Rx стрелка прибора вообще не отклонится (точнее — отклонится незначительно), указывая на бесконечно большое сопротивление, обозначаемое знаком «оо». Таким образом, шкала омметра обратная, у нее 0 — справа, а оо слева. Она, кроме того, нелинейная — по мере приближения к оо цена делений сильно увеличивается. В связи с этим шкалы сопротивлений в омметрах (и авометрах) делают самостоятельными.
Основной параметр омметра — его входное сопротивление /?Вх-Численное значение этого параметра находят суммированием сопротивления рамки микроамперметра и добавочных резисторов.
Надо иметь в виду, что крайние участки шкалы омметра дают значительные погрешности результатов измерений. Поэтому пользуются в основном средней, сравнительно равномерной частью шкалы. За наименьший (нижний) предел измерений обычно принимают сопротивление, соответствующее 0,1 /?вх, а за наибольший {верхний) предел—10 RBX.
Если, например, /?вх омметра равно 15 кОм, то диапазон измеряемых им сопротивлений будет примерно от 1,5 до 150 кОм.
Омметр, собранный по схеме на рисунке 60, а, имеет существенный недостаток: его входное сопротивление, а следовательно, и градуировка шкалы зависят от напряжения источника питания, что увеличивает погрешность измерений при разрядке элемента G1, В этом отношении более совершенным оказывается омметр, собранный по схеме, показанной на рисунке 60,6. Здесь переменный резистор установки нуля R1 «0» включен параллельно микроамперметру РА. Его сопротивление должно быть таким, чтобы при минимальном напряжении источника питания (оно обычно в 1,5— 2 раза меньше начального напряжения источника) и полностью введенном резисторе R1 «0» через микроамперметр протекал ток, равный его параметру /и. Тогда при работе от свежего элемента (или батареи гальванических элементов) стрелку прибора устанавливают на нуль уменьшением сопротивления резистора R1 «0», а по мере разрядки элемента сопротивление этого резистора увеличивают. На входное сопротивление, а значит, и градуировку шкалы такого омметра тоже влияет изменяющееся сопротивление резистора R1 «0». Но это влияние во много раз меньше, чем в рассмотренном ранее приборе.
Чтобы изменить пределы измерений омметра, выбирают другие значения входного сопротивления и напряжения источника пита
ния. Делают это. так же, как при конструировании многопредельного вольтметра: включают добавочные резисторы таких сопротивлений, чтобы /?вх каждого предела измерений было в 10 раз больше предыдущего предела. Соответственно увеличивают и напряжение источника питания. Градуировка шкалы для всех пределов измерений остается неизменной, только ее показания умножают соответственно на 10, 100 и т. д.
КОМБИНИРОВАННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР
Для измерения токов, напряжений и сопротивлений радиолюбители обычно пользуются комбинированным прибором — аво< метром. Он совмещает в себе амперметр, миллиамперметр, вольтметр и омметр, уже знакомые кружковцам.
Рекомендуемым здесь авометром можно измерять: постоянный ток до 500 мА (пределы измерений: 1, 10, 100 и 500 мА), постоянные напряжения до 500 В (пределы измерений: 1, 10, 100 и 500 В), переменные напряжения до 500 В (пределы измерений: 1, 10, 100 и 500 В) и сопротивления от 1 Ом до 5 МОм (пределы измерений: 1 Ом...5 кОм, 10 Ом...50 кОм и 1 кОм...5 МОм). Относительное входное сопротивление вольтметра постоянного тока около 10 кОм/B. Таким прибором можно производить практически все измерения, связанные с конструированием приемно-усилительной аппаратуры как на транзисторах, так и электронных лампах. Нет только амперметра переменного тока, что сделано исключительно с целью упрощения авометра, да и радиолюбителям, особенно начинающим, очень редко приходится сталкиваться с необходимостью измерения переменных токов.
В том случае, если в кружках не предусматривается конструирование аппаратуры на электронных лампах, пределы измерений постоянных и переменных напряжений до 100 и 500 В можно исключить, что еще упростит прибор.
Принципиальная схема авометра, рекомендуемого для кружков радиотехнического конструирования, показана на рисунке 61. Стрелочным измерительным прибором служит микроамперметр РА1 типа М24 с током /и=100 мкА и сопротивлением рамки ==645 Ом. Для микроамперметра с другими значениями параметров /и и /?и сопротивление резисторов пересчитывают по методике, описанной выше.
Верхнее (по схеме) положение замыкающего контакта переключателя S1 соответствует включению авометра на измерение сопротивлений, среднее — на измерение постоянных и переменных напряжений, нижнее — на измерение постоянных токов. В гнездо Х21 «Общ» вставляют один из щупов авометра независимо от вида производимого измерения. Выбор того или иного предела измерений осуществляется подключением второго щупа в одно из гнезд Х5—Х20. Так, при измерении переменного напряжения на шкале до 10 В второй щуп авометра подключают к гнезду Х6, постоянного напряжения на пределе до 100 В — к гнезду XII
Рис. 61. Принципиальная схема авометра

и т. д. Если измеряют постоянный ток, то параллельно микроамперметру подсоединяют универсальный шунт, состоящий из резисторов R2—R9 с общим (расчетным) сопротивлением 4300 Ом. Отводы от точек соединения резисторов R2 и R3f R4 и R5, R6 и R7 используют только в омметре авометра.
При измерении переменных и постоянных напряжений универсальный шунт отсоединяют от микроамперметра. Это делают для того, чтобы сохранить достаточно большое входное сопротивление вольтметра. В зависимости от вида тока и величины измеряемого напряжения последовательно с микроамперметром включают один из добавочных резисторов R10—R13 или R14—R17.
Вольтметр переменного тока отличается от вольтметра постоянного тока наличием в нем диодов VI или V2 однополупериод-ного выпрямителя и сопротивлениями добавочных резисторов, численные значения которых меньше сопротивлений подобных рези* сторов вольтметра постоянного, тока примерно в 2,2 раза.
Омметр авометра заметно отличается от простейших авомет-ров, схемы которых были приведены на рисунке 60. В нем при измерении сопротивлений параллельно микроамперметру подключается универсальный шунт, состоящий из резисторов R2f R3 + R4, R5+R6, R7+R8+R9. Сопротивления резисторов этого шунта, входящих в универсальный шунт микроамперметра, и добавочным резисторов R18—R21 подобраны таким образом, что входное сопротивление омметра RBX на втором пределе (ХЮ) было в 10 раз больше /?вх первого предела, равного 50 Ом, на третьем (ХЮО)^* в 10 раз больше /?Вх второго предела, на четвертом (XI000) — в 10 раз больше RBX третьего предела.
На первых трех пределах омметра (Xh ХЮ, ХЮ0) к универсальному шунту подключены цепочки, каждая из которых состоит из одного гальванического элемента 332 (Gl, G2 или G3) и резистора (R19, R20 или R21). Для измерения на четвертом пределе (ХЮ00) к омметру через гнезда XI и Х2 подключают источник постоянного тока напряжением 9 В, в качестве которого
Рис. 62. Внешний вид авометра
Рис. 63. Конструкция корпуса и размещение деталей в нем: 1— накладка; 2 — корпус; 3, 8, 9 — крепежные винты; 4 — прокладка; 5 — микроамперметр; 6— крышка; 7, 13 — уголки; 10 — ножки; 11 — стойки крепления монтажной платы 16 (обозначены штриховыми линиями); 12, 14, 15 — гнездовые колодки
могут использоваться две батареи 3336Л, соединенные последовательно, или сетевой блок питания с таким выходным напряжением.
В описываемом комбинированном измерительном приборе предусмотрены гнезда ХЗ и Х4 (100 мкА), непосредственно соединенные с зажимами микроамперметра. Это позволяет использовать микроамперметр для некоторых других измерений, например обратных сопротивлений р-п переходов транзисторов. При таком использовании микроамперметра переключатель S1 должен быть в положении «V».
Внешний вид авометра показан на рисунке 62, а конструкция его корпуса и размещение деталей в нем — на рисунке 63. Основной несущий элемент конструкции — корпус 2. К его передней стенке с внутренней стороны через прокладку 4 прикреплен микроамперметр 5. На передней стенке установлены также две колодки 15 с самодельными гнездами Х5—Х20, колодка 12 с гнездами ХЗ, Х4 и Х21, переменный резистор R1 (Уст. «0») и переключатель вида измерений S1. Для крепления колодок с гнездами использованы винты МЗХ8 с потайными головками. Уголки 7 и 13, служащие для крепления крышки 6, соединены с корпусом заклепками 8, а ножки 10 — заклепками 9.
Плату 16 (на рис. 63 показана штриховыми линиями), на которой смонтированы резисторы R2—R21 и элементы G1—G3, крепят к корпусу винтами МЗХ28 с потайными головками. Винты пропущены через пустотелые стойки 11 и ввинчены в средние резьбовые отверстия гнездовых колодок. Надписи, поясняющие на-
Рис. 64. Разметка передней стенки корпуса
значение ручек управления и гнезд, сделаны на цветной бумаге и закрыты спереди накладкой 1 из оргстекла. Она крепится к корпусу гайками переменного резистора R1 и переключателя S1, одним из винтов крепления колодки 12 и двумя винтами 3 (М2Х5), ввинченными с внутренней стороны корпуса. Колодка 14 с гнездами XI и Х2 прикреплена к уголку 13 одним винтом МЗХ6.
Корпус, крышку и уголки можно сделать из листового алюминиевого сплава Амц-П или мягкого дюралюминия. Разметка передней стенки показана на рисунке 64. Крышка не должна выступать за габариты корпуса.
Надежность работы авометра во многом зависит от тщательного изготовления гнезд. Конструктивно все они одинаковы. Для удобства изготовления гнезда объединены в четыре группы, каждую из которых монтируют на самостоятельной колодке. Устройство одной из таких групп показано на рисунке 65. Каждое гнез-
Рис. 65. Устройство и детали гнездовой колодки
Рис. 66. Устройство щупов и крепежных уголков
до (рис. 65, а) образуется отверстием в колодке 15 и пружинящим контактом 20, укрепленным на колодке винтом 21. Нижняя изогнутая часть контакта наполовину закрывает отверстие под вставляемый в него штепсель щупа, поэтому эта часть контакта при подключении щупа поднимается (рис. 65,6) и давит на штепсель, обеспечивая надежное электрическое соединение.
Колодки 12, 14 и 15, чертежи которых показаны на рисун» ке 65, в, можно изготовить из листового гетинакса, оргстекла или другого изоляционного материала. Всего потребуется две колодки 15 и по одной колодке 12 и 14. А для контактов (их 21 шт.)’ можно использовать твердую листовую латунь или бронзу толщиной 0,5 мм.
Штепсели 23 щупов и сами щупы 26 (рис. 66) вытачивают из латунного прутка диаметром 4 мм, а их корпуса 24 и 25 — из оргстекла или текстолита.
Все постоянные резисторы, диоды VI и V2, а также элементы G1—G3 монтируют на плате из листового гетинакса (или текстолита) толщиной 2,5...3 мм. Разметка платы и размещение деталей на ней показаны на рисунке 67. Роль монтажных стоек выполняют отрезки медной луженой проволоки диаметром 1,5 мм, запрессованные в плате 16. Соединения деталей на плате выполнены голым медным проводом диаметром 0,6...0,8 мм, в местах пересечения на них надеты отрезки поливинилхлоридной трубки. Для соединения платы с другими деталями платы использован многожильный провод в надежной изоляции.
Рис. 67. Разметка монтажной платы и соединение деталей на ней
Контакты-держатели 18 элементов 332 (G/—G3), изготовленные из такого же материала, что и контакты гнезд, закреплены на плате пустотелыми заклепками 19. Стойки 11 (на рис. 63 показаны штриховыми линиями), создающие необходимый зазор между монтажной платой 16 и гнездовыми колодками 15, могут быть сделаны из любого изоляционного материала, их наружный диаметр 6 мм, длина — 20 мм.
Переменный резистор R1 сопротивлением 2...3 кОм любого типа, например СП или СПО.
Резисторы R4 и R6—R9 универсального шунта проволочные, их каркасами служат резисторы МЛТ-0,5 сопротивлением не менее 200 кОм. Для их изготовления используют манганиновый провод в эмалиевой и шелковой изоляции (ПЭШОММ, ПЭГОМТ): для резисторов R4, R6 и R7 — диаметром 0,08...0,1 мм, для резисторов R8, R9 — диаметром 0,15...0,2 мм. Пригодны, конечно', другие высокоомные провода, например из константана. Чтобы при ка либровке шкалы прибора можно было опытным путем точно подобрать сопротивления резисторов, расчетную длину их проводов увеличивают на 5...10%.
Остальные постоянные резисторы типа МЛТ-0,5. Чтобы упростить налаживание авометра, их берут с несколько большим (на 10...15%), чем указано на принципиальной схеме, номинальным сопротивлением, а при калибровке подключают параллельно им резисторы с 7—10 раз большим сопротивлением, чтобы подобрать нужное сопротивление. Можно поступить иначе: каждый из рези
сторов заменить двумя-тремя, соединенными последовательно, и при калибровке опытным путем подбирать резисторы с меньшим сопротивлением. Например, резистор R2 можно составить из двух резисторов сопротивлением 1,5 кОм и 240 Ом, резистор R3— из резисторов сопротивлением 2 кОм и ПО Ом и т. д.
Переключатель вида измерений S1 — тумблер на три положения и два направления.
Закончив монтаж, сверяют его со схемой авометра, проверяют надежность всех соединений, контактов и только после этого приступают к калибровке и градуировке его шкал.
Калибровка и градуировка шкал авометра — наиболее ответственный этап, от которого зависит точность будущих измерений.
Первыми калибруют шкалы постоянных токов по схеме, приведенной на рисунке 68, а. Соединяют последовательно: градуируемый миллиамперметр РАГ, образцовый миллиамперметр РА0 (например, промышленный миллиамперметр класса 0,2...0,5 или авометр в режиме измерения постоянных токов), проволочный резистор /?а сопротивлением 50...100 Ом, резистор Re типа СП сопротивлением 5...10 кОм и батарею GB, составленную из трех элементов 343 или 373. Резистор R& полностью вводят (движок в левом, по схеме, положении), а резистор Re— выводят. Переключатель вида измерений авометра устанавливают в положение «шА», штепсели соединительных проводников вставляют в гнезда —«Общ » и «500 мА». Затем включают питание и, плавно изменяя сопротивление резистора Ra, устанавливают по шкале образцового прибора ток в цепи, равный 500 мА; сравнивают его с показаниями самодельного прибора. Если сопротивление резистора R9 универсального шунта больше расчетного, то стрелка самодельного прибора отклонится дальше конечного деления шкалы. Отматывая понемногу провод этого резистора шунта и следя за показаниями образцового прибора, стрелку градуируемого миллиамперметра устанавливают на последнее деление шкалы.
После этого питание выключают, снова полностью вводят резистор R&, штепсель соединительного провода вставляют в гнездо «100 мА» налаживаемого авометра и вновь включают питание измерительной цепи. Теперь изменением сопротивления резистора Ra стрелку образцового прибора устанавливают на отметку 100 мА и подбором сопротивления резистора R8 универсального шунга
Рис. 68. Схемы градуировки шкал авометра
добиваются отклонения стрелки градуируемого прибора точно на последнее деление шкалы.
Аналогично калибруют шкалу самодельного прибора на измерение постоянных токов на пределах 10 и 1 мА. Только теперь подбирают сопротивления резисторов R6 и R4, а соответствующий ток в измерительной цепи устанавливают резистором Re.
Калибровку прибора в таком же порядке повторяют еще раз, чтобы внести в универсальный шунт поправки, компенсирующие изменение сопротивлений резисторов R9, R8, R6 и R4. Иногда при этом приходится дополнительно подгонять их сопротивления, ЧТО-бы на всех пределах измерений показания налаживаемого и образцового миллиамперметров были одинаковыми.
Шкалу вольтметра постоянных напряжений калибруют по схеме, приведенной на рисунке 68, б. Батарею GB, питающую измерительную цепь, составляют из трех батарей 3336Л. Сопротивление переменного резистора R, подключенного к батарее потенциометром (делителем напряжения), может быть 2...3 кОм. Переключатель S/ видов измерений авометра устанавливают в положение «V», а соединительные проводники вставляют в гнезда — «Общ» и «1 В». Образцовый вольтметр PU0 переключают на такой же или ближайший больший предел измерений, а движок резистора R устанавливают в нижнее (по схеме) положение. Включают питание и, плавно изменяя сопротивление регулировочного резистора, устанавливают стрелку образцового вольтметра на напряжение 1 В. После этого сопротивление добавочного резистора R14 градуируемого вольтметра PUr подбирают так, чтобы стрелка микроамперметра установилась на последнее деление шкалы.
Точно так же, но подбирая резисторы R15—R17, калибруют самодельный вольтметр постоянного тока на остальных пределах измерений. На пределах «100 В» и «500 В» вместо батареи GB используют выпрямитель с соответствующим выходным напряжением, а напряжение в измерительной цепи регулируют переменным резистором сопротивлением 510...680 кОм (вместо 2...3 кОм).
Шкалы постоянного тока и постоянного напряжения практически линейны, поэтому шкала микроамперметра авометра, имеющая оцифрованные отметки 0, 10, 20 и т. д. до отметки 100, может использоваться для отсчета любых измеряемых токов и напряжений. Изменяется только цена делений шкалы. Например, на пределах «1 мА», «10 мА», «1 В» и «10 В» отсчеты со шкалы микроамперметра делят соответственно на 100 и 10, а на пределах «500 мА» и «500 В» умножают на 5.
Шкалы переменных напряжений нелинейны. Поэтому, кроме калибровки конечного деления шкалы, на каждом пределе измерений приходится наносить на шкалу все оцифрованные отметки.
Измерительная цепь для калибровки шкал переменных напряжений остается такой же, как на рисунке 68,6, только вместо батареи или выпрямителя используют обмотки сетевого трансформатора, рассчитанные на напряжения 5...10 и 250...500 В, а в качестве образцового прибора — вольтметр переменного тока. Вставив
штепсель соединительного проводника самодельного вольтметра в гнездо «1 В», регулировочным резистором /? устанавливают по шкале образцового вольтметра напряжение 1 В. Далее, подбирая добавочный резистор R10, выводят стрелку своего прибора на последнее деление шкалы. После этого приступают к калибровке шкалы вольтметра — наносят на нее отдельные штрихи при напряжениях 0,9, 0,8, 0,7 В и т. д. через каждые 0,1 В, замеренных по образцовому вольтметру. В том случае, если деления шкалы окажутся очень неравномерными (по сравнению со шкалой постоянных напряжений), то заменяют диоды VI и V2 выпрямителя прибора, поел чего повторяют калибровку.
Аналогично калибруют вольтметр переменного напряжения на двух соседних пределах измерений: на пределе «10 В»—подбором резистора R11 (через 1 В), на пределе «100 В»—подбором резистора R12 (через каждые 10 В). Если обмотка трансформатора не обеспечивает напряжение 500 В, то калибровать шкалу предела «500 В» можно до средней отметки предела «100 В», соответствующей 50 В. Затем, установив по образцовому вольтметру напряжение 250 В и переставив щуп самодельного прибора в гнездо «500 В», сопротивление резистора R13 подбирают таким, чтобы стрелка отклонилась до отметки 50 В.
Деления шкал разных пределов переменных напряжений практически совпадают и отличаются только их ценой, поэтому при измерениях можно пользоваться одной общей шкалой, умножая (или деля) отсчет результатов измерений, снятых по шкале прибора, на определенное число. Если, скажем, на шкалу нанесены отметки от 0 до 10, то при измерениях на первом пределе «1 В» отсчет по шкале прибора делят на 10, а на третьем «100 В» и четвертом «500 В» пределах — умножают соответственно на 10 и 50.
Входные сопротивления омметра для разных пределов измерения сопротивлений устанавливают в последнюю очередь подбором резисторов R18—R21. Для этого переключатель S1 авометра переводят в положение «Q», штепсели измерительных щупов вставляют в гнезда «Общ» и «ХЬ> и, замкнув щупы между собой, переменным резистором R1 «Уст. 0» устанавливают стрелку при* бора на конечное деление шкалы, соответствующее нулю омметра. Затем к разомкнутым щупам подключают резистор, сопротивление которого равно входному сопротивлению этого предела измерений, т. е. 50 Ом. Его можно составить из двух последовательно соединенных резисторов с номиналами 30 и 20 Ом или 39 и 11 Ом. Подбором резистора R21 стрелку микроамперметра устанавливают точно на середину шкалы.
Аналогично подгоняют входные сопротивления омметра остальных пределов измерений: на пределе «ХЮ» к его входу подключают образцовый резистор сопротивлением 5 кОм, на пределе «ХЮ0» — 50 кОм, на пределе «X1000» —500 кОм. При подгонке входного сопротивления на пределе «ХЮ00» к омметру через гнез-» да XI и Х2 подключают батарею или выпрямитель с выходным напряжением 9 В.
Рис. 69. Шкала авометра
Образцовые резисторы, обеспечивающие заданные входные со противления омметра для разных пределов измерений, составляют из прецезионных резисторов или, в крайнем случае, из резисторов с допустимым отклонением от номинала не более ±5%.
Для градуировки шкалы омметра, входные сопротивления ко торого уже подогнаны, необходимы образцовый омметр или промышленный авометр, включенный на измерение сопротивлений, и три переменных резистора сопротивлением 10...15, 50...100 и 600... 800 Ом. Первый из этих резисторов подключают к образцовому омметру и устанавливают по его шкале сопротивление 5 Ом. Затем этот же резистор, не изменяя положение движка, подключают к градуируемому омметру и делают на его шкале отметку, соответствующую сопротивлению 5 Ом. Далее, используя этот и другие переменные резисторы, точно так же наносят на шкалу отметки, соответствующие сопротивлениям до 500 Ом. Получившаяся шкала омметра является общей для всех пределов измерения сопротивлений.
Закончив градуировку авометра, осторожно снимают шкалу микроамперметра и, пользуясь отметками или записями, сделанными во время градуировки, чертят дополнительные шкалы переменных напряжений и сопротивлений. Дополнительные отметки между оцифрованными точками шкалы переменных напряжений делают делением дуги на равные части.
Шкала описанного авометра показана на рисунке 69. Ее можно начертить на листе ватмана в увеличенном масштабе, затем фотографическим способом уменьшить до необходимых размеров и наклеить на основание шкалы микроамперметра авометра.
ИСПЫТАТЕЛИ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ
С практической точки зрения наиболее важными параметрами биполярного транзистора являются неуправляемый обратный ток его коллекторного р-п перехода 1кво и статический коэффициент передачи тока h2ia. Схемы измерения этих параметров р-п-р тран-
зисгоров показаны на рисунке 70. Для транзисторов структуры п-р-п полярность включения питающей батареи GB и измерительного прибора РА должна быть обратной.
Обратный ток коллектора I кбо измеряют при заданном обратном напряжении на коллекторном р-п переходе и отключенном эмиттере (рис. 70,а). Чем он меньше, тем выше качество коллекторного перехода и стабильность работы транзистора.
Параметр характеризующий усилительные свойства транзистора, определяют как отношение тока коллектора 1Б (рис. 70,6), т. е. /г21э~
Рис. 70. Схемы измерения параметров 1кбо (а) и h2\9 биполярных транзисторов
1К к вызвавшему его току базы 1к!1б- Чем больше численное значение
этого параметра, тем больше усиление сигнала, которое может обеспечить транзистор.
Для измерения этих двух основных параметров маломощных биполярных транзисторов можно рекомендовать сделать в кружке приставку к самодельному авометру, описанному выше. Схема такой приставки показана на рисунке 71, а. Проверяемый транзистор V подключают выводами электродов к соответствующим зажимам «Э», «Б» и «К» приставки, соединенной (через зажимы XI, Х2 и проводники с однополюсными штепселями на концах) с
миллиамперметром авометра, включенного на предел измерения «1 мА». Переключатель S2 предварительно устанавливают в положение, соответствующее структуре проверяемого транзистора.
Рис. 71. Схема (а) и конструкция (б) приставки к авометру для измерения основных параметров биполярных транзисторов
При проверке транзистора структуры п-р-п с гнездом «Общ.» авометра соединяют зажим XI приставки (как на рис. 71,а), а при проверке транзистора структуры р-п-р — зажим Х2.
Установив переключатель S1 в положение «1кбо», измеряют сначала обратный ток коллекторного перехода, а затем, переведя переключатель 5/ в положение «ft2ia>,— статический коэффициент передачи тока. Отклонение стрелки прибора на всю шкалу при измерении параметра 1кбо укажет на пробой коллекторного перехода проверяемого транзистора.
Измерение параметра ft2ia происходит при фиксированном токе базы, ограничиваемым резистором R1 до 10 мкА. При этом транзистор открывается и в его коллекторной цепи (в том числе через миллиамперметр) течет ток, пропорциональный коэффициенту Л21э. Если, например, прибор фиксирует ток 0,5 мА (500 мкА), то коэффициент ft2ia проверяемого транзистора будет 50 (500: 10= «50). Ток 1 мА (отклонение стрелки прибора до конечной отметки шкалы), следовательно, соответствует коэффициенту h2i9f равному 100. Если стрелка прибора зашкаливает, миллиамперметр авометра надо переключить на следующий предел измерения тока—«10 мА». В этом случае вся шкала прибора будет соответствовать коэффициенту h2ia, равному 1000, а каждая десятая часть ее— 100.
Резистор R2, ограничивающий ток в измерительной цепи до 3 мА, нужен для предупреждения порчи измерительного прибора из-за пробоя проверяемого транзистора.
Возможная конструкция приставки показана на рисунке 71,6. Для лицевой панели, размерами примерно 130X75 мм, желательно использовать листовой гетинакс или текстолит толщиной 1,5— 2 мм. Зажимы «Э», «Б» и «К» для подключения выводов транзистора типа «крокодил». Переключатель вида измерений S1 — тумблер ТП2-1, структуры транзистора S2 — ТШ-2. Батарею питания GB1 — 3336Л или составленную из трех элементов 332, кре-
пят на панели снизу, там же монтируют и ограничительные резисторы R1 и R2. Зажимы (или гнезда) для соединения приставки с авометром размещают в любом удобном ме* сте, например на задней боковой стенке ящика. Сверху на панель наклеивают краткую инструкцию по работе с приставкой-измерителем.
Проверить работоспособность и оценить усилительные свойства транзисторов средней и большой мощности можно с помощью простого прибора, схема которого приведена на
Рис. 72. Схема испытателя транзисторов средней и большой мощности
рисунке 72. Проверяемый транзистор V подключают к зажимам, соответствующим его электродам. При этом в коллекторную цепь транзистора оказывается включенным амперметр РА1 на ток полного отклонения стрелки 1 А, а в базовую — один из резисторов R1—R4. Сопротивления резисторов подбирают с таким расчетом, чтобы ток базовой цепи транзистора можно было устанавливать равным 3, 14, 30 и 50 мА. Таким образом, проверка транзистора осуществляется при фиксированных токах в базовой цепи, устанавливаемых переключателем S1. Источником питания служат три элемента 373, соединенные последовательно, или низковольтный выпрямитель, обеспечивающий напряжение 4,5 В при токе нагрузки до 2 А.
Численное значение статического коэффициента передачи тока проверяемого транзистора определяют как отношение тока кол лектора к вызвавшему его току базы. Например, если переключатель S1 установлен на ток базы, равный 10 мА, а амперметр РА1 фиксирует ток 500 мА, значит, коэффициент h2id данного транзистора равен 50 (500:10=50).
Конструкция такого прибора-испытателя транзисторов произвольная. Ее можно сделать как приставку к авометру, амперметр которого рассчитан на измерение постоянных токов до нескольких ампер.
Производить проверку транзистора надо возможно быстрее, потому что уже при токе коллектора 250...300 мА он начинает нагреваться и тем самым вносить погрешности в результаты измерений.
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ
Для проверки работоспособности и налаживания радидаппа-ратуры используют источники различных по форме и частоте электрических сигналов, называемые измерительными генератора* ми. Наиболее часто используемым в кружке измерительным генератором является ГСС — генератор стандартных сигналов, который, вырабатывая электрические колебания частот от нескольких герц до десятков и сотен мегагерц, может быть источником амплитудно-модулированных сигналов, имитирующих сигналы радиовещательных станций. Кроме промышленного генератора, в кружке используются и самодельные простые измерительные-генераторы. Конструирование их — неотъемлемая часть практической деятельности радиотехнических кружков 1-го и 2-го года занятий.
Однотранзисторный генератор колебаний 34, схема которого показана на рисунке 73, может стать первым измерительным генератором радиолюбителя. Прибор вырабатывает синусоидальные колебания частоты 1 кГц. Сигнал такой частоты наиболее часто используют для проверки усилителей 34, трактов звуковой частоты радиовещательных приемников.
Генератор состоит из однокаскадного усилителя на транзисторе V и двойного Т-фильтра, включенного между коллектором и ба-
Рис. 73. Схема однотранзисторного генератора колебаний 34
Рис. 74. Схема генератора 34 на микросхеме К122УН1Б
зой транзистора. Подобные электрические фильтры называют Т-образными, потому что схемное построение их элементов напоминает своим видом букву Т. На схеме генератора один такой фильтр образуют резисторы R2, R4 и конденсатор С2, второй — конденсаторы С1, СЗ и резистор R3. Между собой они соединены параллельно и образуют между коллектором и базой транзистора положительную обратную связь, благодаря которой усилитель возбуждается и становится генератором колебаний фиксированной частоты. Частота генерируемых колебаний определяется номиналами конденсаторов и резисторов, образующих двойной Т-фильтр. С резистора R5, являющегося нагрузкой транзистора, колебания генератора подаются через конденсатор С4 на переменный резистор R7, а с него на вход проверяемого усилителя 34. Этим резистором напряжение на выходе генератора можно плавно изменять от нуля до 1,5...2 В.
Резисторы R4 и R2, входящие в двойной Т-фильтр, совместно с резистором R1 образуют делитель напряжения, с которого на базу транзистора подается отрицательное напряжение смещения. Резистор R6, создающий отрицательную обратную связь между эмиттерной и базовой цепями транзистора, улучшает форму генерируемых колебаний.
Чтобы проверить, работает ли генератор, достаточно подключить к его выходу головные телефоны — в них появится звук средней тональности, изменяющийся по громкости при вращении ручки переменного резистора R7.
Транзистор ГТ308В можно заменить на П416Б или другой германиевый высокочастотный транзистор со статическим коэффициентом передачи тока не менее 80. Переменный резистор R7 типа СП-I, резисторы R1—R5—МЛТ-0,125 или МЛТ-0,25, резистор R6 — ТВО-0,125 (среди резисторов типа МЛТ нет с номи
нальным сопротивлением около 5 Ом). Источником питания генератора может быть батарея «Крона» или две батареи 3336Л, соединенные последовательно.
Измерительный генератор1, вырабатывающий синусоидальные колебания фиксированной частоты 1 кГц, можно собрать на микросхеме К122УН1Б (рис. 74). Выходное напряжение генератора на нагрузке сопротивлением 10 кОм около 2 В.
Усилитель микросхемы самовозбуждается благодаря включению между его выходом (вывод 11) и входом (вывод 4) фазосдвигающей 7?С-цепочки, образованной конденсаторами С1—СЗ, резисторами R1— R5 и входным сопротивлением первого транзистора микросхемы. Частоту генерируемых колебаний можно изменять в широких пределах путем замены конденсаторов С1—СЗ конденсаторами других емкостей, но обязательно одинаковых по номиналу. С уменьшением емкости этих конденсаторов частота генерируемых колебаний увеличивается, и наоборот. Сопротивления резисторов R3 и R5, подбираемых при настройке генератора, могут быть в пределах 1,5...4,7 кОм. Оксидный конденсатор С4 устраняет отрицательную обратную связь по переменному току, действующую между транзисторами микросхемы.
Выходное напряжение и коэффициент гармонических искажений зависят от глубины положительной обратной связи, устанавливаемой подстроечным резистором R4 во время настройки генератора. Предварительно цепочку резисторов R3 — R5 заменяют переменным резистором сопротивлением 10 кОм. Сигнал с выхода генератора подают на вход «У» осциллографа и, следя за его изображением на экране, опытным путем находят такое положение движка переменного резистора, при котором колебания срываются. Затем измеряют сопротивления обоих плеч переменного резистора, восстанавливают соединение подстроечного резистора R4, включают в цепочку резистор R3 с номинальным сопротивлением, близким к сопротивлению верхнего плеча (от верхнего вывода до движка), а резистор R5 сопротивлением, равным сопротивлению нижнего плеча переменного резистора. После этого подстроечным резистором R4 устанавливают оптимальную глубину обратной связи, при которой амплитуда колебаний будет наибольшей и без искажений.
В том случае, если к форме выходного сигнала не предъявляют жестких требований, т. е. не обращают внимания на некоторые искажения, то цепочку резисторов R3 — R5 можно вообще исключить, соединив правый (по схеме) вывод конденсатора СЗ непосредственно с выводом 11 микросхемы.
В генераторе вместо микросхемы К122УН1Б можно применить другие микросхемы этой серии или аналогичные им микросхемы серии К118. Напряжение источника питания микросхем с буквенными индексами В, Г, и Д можно увеличить до 12 В, что позволит получить большее напряжение выходного сигнала.
1 Разработан Б. Степановым (Москва).
Рис. 75. Генератор 34 — ПЧ на блок-сборке БС-1
Следующий измерительный генератор — генератор 34 — ПЧ 1 (рис. 75). Он вырабатывает сигнал 34 частотой 1 кГц и модулированный им по амплитуде сигнал ПЧ частотой 465 кГц. Прибор предназначен для проверки и налаживания усилителей 34 и трактов ПЧ супергетеродинных приемников, конструируемых в кружках второго и третьего годов занятий. Питать его можно от любого источника постоянного тока напряжением 12...15 В, например от трех соединенных последовательно батарей 3336Л.
Характерная особенность этого измерительного прибора заключается в том, что в нем в качестве активных элементов используется блок-сборка БС-1 — малогабаритный блок, объединяющий в своем корпусе два биполярных транзистора структуры п-р-п и два полевых транзистора с каналом n-типа. Внешний вид и нумерация выводов элементов микросборки показаны на том же рисунке 75 (слева). На схеме генератора транзисторы показаны без окружностей, символизирующих их корпуса, потому что транзисторы сборки не имеют корпусов. Если в распоряжении кружка не окажется сборок БС-1, то вместо них в монтируемых генераторах можно применить биполярные транзисторы серии КТ315 со Статическим коэффициентом передачи тока не менее 50 и полевые транзисторы серии КПЗОЗ с любым буквенным индексом.
Это измерительное устройство, рекомендуемое для повторения в кружках радиотехнического конструирования 2-го года занятий,
1 Разработан Г. Шульгиным (Москва),
состоит из генератора сигналов ПЧ на транзисторе VI, генератора сигналов 34 на транзисторе V3 и амплитудного модулятора на транзисторах V2 и V4. Транзистор VI генератора ПЧ включен по схеме с «заземленной» (по высокой частоте — через конденсатор С2) базой.
Режим работы транзистора по постоянному току определяется делителем напряжения R1R2 в базовой цепи и резистором R3 в эмиттерной цепи, а частота генерируемых колебаний — параметрами колебательного контура, образованного катушкой индуктивности L1 и конденсаторами СЗ—С5. Самовозбуждение возникает из-за емкостной связи между коллектором и эмиттером транзистора.
Генератор 34, как и однотранзисторный генератор, собранный по схеме на рисунке 73, представляет собой каскад, охваченный положительной обратной связью через двойной Т-фильтр, состоящий из резисторов R7—R9 и конденсаторов С7—СЮ. Частота генерируемых колебаний зависит от номиналов этих элементов и составляет в данном случае 1 кГц.
Напряжение генератора ПЧ через конденсатор С6 поступает на затвор полевого транзистора V2, а напряжение генератора 34 через конденсатор СП — на затвор транзистора V4. Благодаря последовательному соединению каналов полевых транзисторов, совместное воздействие на их затворы напряжений обоих генераторов приводит к тому, что напряжение ПЧ оказывается про-модулированным по амплитуде. С выхода модулятора (точка соединения истока транзистора V2 со стоком транзистора V4) модулированное напряжение ПЧ через конденсатор С14 (он пропускает только колебания ПЧ) поступает на гнездо Х2 «ПЧ». Напряжение 34 с выхода генератора на транзисторе V3 подается на гнездо XI «34». В зависимости от того, какой сигнал необходим для проверки или настройки собранной конструкции, щупы генератора включают в гнезда ХЗ «Общ» и Х2 или ХЗ и XI.
Усилители звуковой частоты или тракты 34 приемников проверяют начиная с оконечного каскада. Щуп в этом случае вставляют в гнездо XI, а гнездо ХЗ соединяют с общим проводом проверяемого радиотехнического устройства.
Для стабилизации частоты генерируемых колебаний напряжение питания устройства поддерживается неизменным с помощью простейшего стабилизатора напряжения на стабилитроне V5 и резисторе R6.
Сравнительно небольшое число деталей позволяет собрать генератор на плате площадью 30...40 см2 (например, размерами 60X60 мм). Правда, для этого все детали должны быть малогабаритными: конденсаторы типа КМ, КЛС, резисторы типа МЛТ-0,25, ВС-0,125 и т. п. В контуре генератора ПЧ можно использовать катушку фильтра ПЧ от транзисторных супергетеродинных приемников. Стабилитрон Д814Б при необходимости можно заменить на Д809. Плата генератора с дискретными транзисторами будет несколько больших размеров.
Налаживание измерительного устройства сводится практически к настройке генератора ПЧ на частоту 465 кГц. Контролировать работу генераторов пробника удобно по осциллографу, подключенному к затвору транзистора V2. При включении питания на его экране должно появиться характерное изображение ампли-тудно-модулированных колебаний с глубиной модуляции около 30%. Глубину модуляции нетрудно рассчитать, измерив на экране осциллографа наибольший (f/max) и наименьший (t/mm) размах модулированных колебаний: т= (Umax— t/min)/(£/max+i/min).
Если генератор 34 не самовозбуждается, то параллельно конденсаторам двойного Т-моста придется подключить конденсаторы емкостью 0,002...0,01 мкФ.
Частоту генератора ПЧ, соответствующую 465 кГц, устанавливают с помощью промышленного радиовещательного супергетеродина с такой же промежуточной частотой. Поднеся генератор возможно ближе к антенному гнезду или магнитной антенне приемника, подстроечным сердечником контурной катушки L1 (а если надо, то и подбором конденсатора СЗ) добиваются появления в динамической головке приемника максимальной громкости звука частотой 1 кГц (примерно звук «ми» второй октавы). Сточной настройке генератора на частоту 465 кГц будет свидетельствовать неизменная громкость звука при перестройке приемника в любом диапазоне.
Простой частотомер (рис. 76) можно рекомендовать кружковцам для их домашних лабораторий.
Основой частотомера служат логические элементы микросхемы К155ЛАЗ, а индикатором, по которому считывают результаты измерений,— стрелочный измерительный прибор магнитоэлектрической системы. Такой прибор позволяет измерять частоту переменного напряжения от 20 Гц до 20 кГц. Весь диапазон измеряемых частот подразделен на три поддиапазона, устанавливаемых переключателем S1. Минимальное напряжение входного сигналу частоту которого необходимо измерить, около 1,5 В.
5В
V1
Ц220 Л
01 100ик*10В
V2 ZS Д220
°:2”*-- JO 200 Ги' 2QQ 2QOOCU £L||J^ л 20 кГц9
/Г W 14 D1
К выв 101
512
t 5В
Рис. 76. Простой частотомер на цифровой микросхеме
Оксидный конденсатор Cl на входе частотомера — раздели тельный. Свободно•пропуская широкую полосу колебаний звуковой частоты, он преграждает путь постоянной составляющей источника входного сигнала. Кремниевый диод V2 замыкает на общий проводник цепи питания отрицательные полуволны напряжения, а диод VI ограничивает амплитуду положительных полуволн, поступающих на вход первого элемента устройства, на уровне напряжения источника питания прибора.
Логические элементы D1.1 и D1.2, включенные инверторами, и резисторы R1—R3 образуют триггер Шмитта — устройство, пре-образущее переменное напряжение синусоидальной формы в электрические импульсы такой же частоты, а элементы D1.3 и D14 той же микросхемы — формирователь его выходных импульсов, от частоты следования которых зависят показания микроамперметра РА1. Формирователь выходных импульсов триггера Шмитта обеспечивает достоверность результатов измерения.
Элемент D1.3 формирователя включен инвертором, a D1.4 используется по своему прямому назначению — как логический элемент 2И-НЕ. При появлении на входе формирователя напряжения низкого уровня элемент D1.3 переключается в единичное состояние и своим высоким выходным напряжением заряжает через резистор R4 один из времязадающих конденсаторов С2—С4. По мере зарядки конденсатора напряжение на нем и на входном выводе 13 элемента D1.4 повышается до высокого уровня. Но этот элемент сохраняет единичное состояние, потому что на втором его входном выводе 12, как и на выходе триггера Шмитта, действует напряжение низкого уровня. В это время через элемент D1.4, один из резисторов R6—R7 и микроамперметр РА1 протекает незначительный ток.
Как только на выходе триггера Шмитта появляется импульс напряжения высокого уровня, элемент D1.4 переключается в нулевое состояние и уже через микроамперметр начинает проходить значительный ток. Одновременно элемент D1.3 переключается в нулевое состояние, и зарядившийся конденсатор формирователя начинает разряжаться. Когда же напряжение на этом времязадаю-щем конденсаторе снизится до порогового (около 1,7 В), элемент D1.4 вновь окажется в единичном состоянии. В результате на выходе формирователя появляется импульс отрицательной полярности, в течение которого через микроамперметр протекает значительно больший ток, чем начальный. Угол отклонения его стрелки пропорционален частоте следования импульсов: чем она больше, тем больше угол отклонения стрелки прибора от нулевой отметки.
Длительность импульсов на выходе формирователя определяется продолжительностью разрядки включенного времязадающего конденсатора до напряжения срабатывания элемента D1.4. Чем меньше емкость этого конденсатора, тем короче импульс, тем большую частоту входного сигнала можно измерить. Так, с конденсатором С2 емкостью 0,2 мкФ прибором можно измерять частоту колебаний приблизительно от 20 до 200 Гц, с конденсатором
СЗ емкостью 0,02 мкФ — от 200 до 2000 Гц, с конденсатором С4 емкостью 2000 пФ — от 2 до 20 кГц. Подбором резисторов R5—R7, включаемых одновременно с времязадающими конденсаторами, стрелку микроамперметра устанавливают на конечную отметку шкалы, соответствующую наибольшей измеряемой частоте поддиапазона.
Налаживание и градуирование шкалы прибора занимает обычно значительно больше времени, чем монтаж. Прежде всего надо убедиться в работоспособности триггера Шмитта. Для этого непосредственно на вход первого его элемента (выводы 1 и 2 микросхемы) подают от генератора импульсы положительной полярности с возможно меньшей частотой следования (0,5...1 Гц). При каждом импульсе стрелка микроамперметра должна резко отклоняться на некоторый угол и тут же возвращаться к нулевой отметке шкалы. Если прибор не реагирует на входные импульсы, то подбирают точнее сопротивление резистора R2 (в пределах 1,8...5,1 кОм).
Затем на вход частотомера (гнезда XI, Х2) подают сетевое напряжение, пониженное трансформатором до 3...5 В. При этом стрелка микроамперметра должна отклониться на некоторый угол, соответствующий частоте 50 Гц. Если теперь к параллельно вре-мязадающему конденсатору подключить второй конденсатор такой же или большей емкости, угол отклонения стрелки микроамперметра должен увеличиться.
Аналогично испытывают частотомер на других поддиапазонах измерения при входных сигналах соответствующих частот.
Шкала частотомера — общая для всех поддиапазонов измерения. Поэтому надо только определить начальную и конечную границы шкалы применительно к одному из поддиапазонов, например поддиапазона 20...200 Гц, после чего подогнать под нее границы других поддиапазонов измерения. В дальнейшем при переключении частотомера на поддиапазон 200...2000 Гц результат измерения, считанный по шкале микроамперметра, умножают на 10, а при измерении в поддиапазоне 2...20 кГц — на 100.
Порядок градуировки шкалы прибора может быть таким. Переключатель поддиапазонов S1 устанавливают на поддиапазон 20...200 Гц, а на вход частотомера подают сигнал частотой 20 Гц и напряжением 1,5...2 В от звукового генератора, например ГЗ-ЗЗ, и делают на шкале отметку, соответствующую углу отклонения микроамперметра. Затем генератор перестраивают на частоту 200 Гц и подбором резистора R5 устанавливают стрелку прибора на конечную отметку шкалы. После этого по сигналам генератора колебаний звуковой частоты делают на шкале промежуточные отметки, соответствующие частотам 30, 40, 50 и т. д. до частоты 190 Гц. Далее частотомер переключают на поддиапазон 200... "2000 Гц, подают на вход сигнал частотой 2000 Гц и подбором резистора R6 устанавливают стрелку прибора на конечную отметку шкалы. Если после этих действий на вход подать сигнал частотой 200 Гц, то стрелка микроамперметра должна установиться про
тив отметки, соответствующей частоте 20 Гц первого поддиапазона. Точнее установйть стрелку на эту исходную отметку шкалы можно заменой конденсатора СЗ или подключением параллельно ему второго конденсатора, увеличивающего их общую емкость.
Таким же образом подгоняют под шкалу миллиамперметра границы третьего поддиапазона 2...20 кГц.
Приемники прямого усиления
Большая часть тем программы кружка радиотехнического конструирования 1-го года занятий подчинена изучению и конструированию разных по сложности приемников прямого усиления. Оригинальность внешнего оформления, качество монтажа и функционирование изготовленных устройств в конечном счете характеризуют уровень и объем знаний и практических навыков, приобретенных кружковцами за учебный год.
Формирование навыков конструирования радиотехнических устройств начинается с изготовления простых двух-трехтранзи-сторных приемников, в ходе работы над которыми ребята учатся размечать платы и компоновать на них детали, паять, производить электрические измерения, осваивать методику поиска неисправностей, испытывают и налаживают первые самодельные приборы. Как правило, эти устройства являются чисто учебными, и после опытной проверки и нескольких экспериментов их разбирают на детали. Поэтому монтировать такие приемники можно на платах из фанеры, плотного картона или оргалита, на изготовление их не требуется много времени, что позволяет учащимся быстрее увидеть и ощутить результаты своего труда, поверить в свои силы и приступить к работе над более сложным и конструктивно законченным устройством.
Этот начальный этап практической деятельности кружка можно значительно уплотнить, если планируемые приемники кружковцы будут монтировать публично, и не каждый индивидуально, а звеньями по 3—4 человека. Каждое такое звено сообща знакомится с принципом работы и особенностями приемника, рекомендуемого руководителем, самостоятельно решает, кто какую работу будет выполнять, какой блок монтировать, продумывает технологию изготовления самодельных деталей, отдельных узлов приемника. При звеньевой работе как нельзя лучше выявляются личные интересы, наклонности, увлеченность и перспективность каждого кружковца. Звеньевой метод может сохраниться и при дальнейшей работе кружка по радиотехническому конструированию.
Поначалу, пока нет соответствующих знаний, кружковцы просто копируют предлагаемые приемники. Позже, осмыслив принцип работы входных цепей, усилителей РЧ и 34, накопив опыт монтажа и пользования измерительными приборами, у них пробуждается творческий подход к выбору схем, деталей и конструк
ций приемников повышенной сложности. Все это является необ ходимой предпосылкой для перехода к изучению и конструированию усилителей 34 для высококачественного воспроизведения грамзаписи, супергетеродинов, предусматриваемых тематическими планами кружков последующих годов занятий.
На этом этапе кружковцы должны научиться грамотно, с соблюдением действующих ГОСТ вести техническую документацию, без чего их конструкции не могут стать экспонатами выставок работ радиолюбителей-конструкторов, слетов юных техников.
БЛОЧНЫЙ ПРИЕМНИК 0-V-3
Примером практической работы по построению простого радиотехнического устройства может служить приемник, схема блоков и сами блоки которого показаны на рисунках 77—79. Он состоит из трех блоков: входного колебательного контура с детектором, двухкаскадного усилителя 34 и трансформаторного усилителя мощности. Каждый из блоков может быть самостоятельно налажен и проверен в работе, а все они, будучи соединенными между собой, образуют приемник прямого усиления 0-V-3, обеспечивающий громкий прием программ местной или отдаленной мощной радиовещательной станции.
Первый блок (рис. 77) представляет собой детекторный приемник, к выходным гнездам ХЗ и Х4 которого можно подсоединить головные телефоны В1. Внешнюю антенну W1 подключают к гнезду XI, заземление — к гнезду Х2, Катушка L1 и конденсатор переменной емкости С2 образуют входной колебательный контур приемника. Конденсатор С1 ослабляет влияние емкости антенного устройства на частоту контура. Диод VI детектирует модулированный сигнал радиостанции, на волну которой входной контур настроен, а телефоны преобразуют его в звук. Конденсатор СЗ пропускает радиочастотную составляющую продетектированного сигнала на землю в обход телефонов.
Рис. 77, Схема и конструкция радиочастотного блока приемника
Рис. 78. Схема и конструкция двухкаскадного усилителя 34 блочного приемника
Контурную катушку L1 можно взять готовой, например от промышленного лампового радиовещательного приемника, в том числе устаревшей модели. Подойдет катушка так называемого входного контура СВ диапазона или контура ДВ диапазона, в зависимости от того, на какой диапазон волн рассчитывается самодельный приемник.
Конструкция самодельной катушки колебательного контура может быть такой, как рекомендованная ранее для детекторного приемника-сувенира (см, рис. 14).
Конденсатор переменной емкости С2 может быть любого типа, но лучше малогабаритный, например из набора деталей, предназначаемых для сборки приемника «Сверчок», или типа КП-180. Подойдет также подстроечный керамический конденсатор типа КПК-2 с перекрытием по емкости от 10...25 до 100...150 пФ. Конденсаторы С1 и СЗ могут быть любого типа; емкость конденсатора С1 47...75 пФ, а СЗ— 3000...10 000 пФ. Диод VI — любой из серий Д9 или Д2. Телефоны высокоомные.
Гнезда для подключения антенны, заземления и телефонов делают из полосок жести шириной 5 и длиной 20...22 мм. Просверливают в них по два отверстия диаметром 1,4...1,6 мм для крепления полукольцом.
Все детали этого блока приемника монтируют на плате размерами 40X50 мм (таких же, как размеры плат других блоков). Сверяют монтаж со схемой блока, проверяют надежность всех соединений. Если все в порядке, то подключают антенну, зазем
ление, телефоны и настраивают приемник на волны тех радиостанций, прием которых возможен в данной местности на простейшее радиоприемное устройство.
Может случиться, что сигнал принимаемой станции прослушивается в одном из крайних положений конденсатора настройки, когда его емкость минимальная или, наоборот, максимальная, но точно настроиться на эту станцию не удается. Если в контуре приемника использована готовая катушка, то, пользуясь отверткой, ставят ее подстроечный сердечник в такое положение, при котором прием сигналов радиостанции осуществляется не в самом крайнем положении ручки настройки. А если катушка самодельная с ферритовым сердечником, то такого же результата можно добиться смещением катушки по ферритовому стержню.
На этом испытание и настройку первого блока заканчивают.
Второй блок приемника (рис. 78) — двухкаскадный усилитель 34, состоящий из транзисторов V2 и V3, резисторов R1—R5 и конденсаторов С4—С6. Входными проводниками усилитель подключают к выходным гнездам ХЗ и Х4 первого блока, а головные телефоны В1 — к гнездам Х5 и Х6 усилителя. Для питания усилителя можно использовать батарею 3336Л или три элемента 332, 343, соединив их последовательно.
Как работает такой двухблочный приемник 0-V-2? Выделенный диодом VI ток звуковой частоты течет через резистор R1, включенный в детекторную цепь вместо телефонов, и создает на нем падение напряжения продетектированного сигнала. Через оксидный конденсатор С4 это напряжение подается на базу транзистора V2, усиливается им и выделяется его погрузочным резистором R4. С этого резистора усиленное напряжение поступает непосредственно на базу транзистора V3 второго каскада и дополнительно усиливается им. В результате через телефоны, являющиеся нагрузкой транзистора V3, течет во много раз усиленный ток звуковой частоты, благодаря чему звук в телефонах гораздо громче, чем при подключении к выходу первого блока.
В таком усилителе режим работы обоих транзисторов по постоянному току определяется в основном номиналами резисторов R4, R5 и напряжением источника питания. На резисторе R5 происходит падение напряжения постоянного тока, текущего через транзистор V3, которое через делитель R2R3 подается на базу транзистора V2 и открывает его. В свою очередь на участке эмиттер-коллектор открывшегося транзистора V2 происходит падение напряжения постоянного тока, которое в отрицательной полярности подается на базу транзистора V3. Таким образом, по постоянному току транзисторы усилителя взаимосвязаны и режим их работы устанавливается автоматически: отрицательное напряжение смещения на базу транзистора V2 подается с эмиттера транзистора V3, а на базу этого транзистора — с коллектора транзистора V2.
Конденсатор С4 разделяет выходную цепь первого блока и входную цепь второго блока по постоянному току. Без него рези-
стор R1 оказался бы подключенным параллельно резистору R2 и режим работы обоих транзисторов был бы нарушен. Емкость этого конденсатора может быть в пределах от 3...5 до 10...20 мкФ. Отрицательной обкладкой он должен подключаться к базе транзистора V2, на которой относительно эмиттера отрицательное напряжение.
Оксидный конденсатор С5, шунтирующий резистор R5, устраняет действие отрицательной обратной связи по переменному току во втором каскаде. Его емкостное сопротивление для наиболее низких частот звукового диапазона (200...300 Гц) должно быть* значительно меньше сопротивления резистора R5. Этому требованию отвечает конденсатор емкостью 10...50 мкФ.
Емкость конденсатора С6 подбирают на слух во время налаживания усилителя, добиваясь наиболее приятного тембра звучания радиопередачи. С увеличением емкости этого конденсатора примерно до 0,01 мкФ его сопротивление высшим звуковым частотам (более 5...8 кГц) уменьшается, и тембр звука становится как бы мягче.
Транзисторы, используемые в усилителе этого блока приемника, могут быть серий МП39—МП42 с коэффициентом й21э = ЗО...6О. Резисторы R1—R4 типа МЛТ-0,125 или МЛТ-0,25, оксидные конденсаторы— К50-3, К52-1 или К50-6 на номинальное напряжение не менее 6 В, конденсатор С6—КСО, БМ или КДС.
Детали блока монтируют на плате размерами 40X50 мм. Сначала сверлят в ней 11 отверстий диаметром 1...1,5 мм. В девять из них плотно запрессовывают опорные монтажные стойки — отрезки медной луженой проволоки чуть большего диаметра и длиной 8... 10 мм. К ним припаивают выводы деталей. Два отверстия справа (по рис. 78) используют для крепления гнезд, таких же, как гнезда первого блока. Затем сверлят еще два отверстия диаметром 8,5 мм. В них плотно вставляют корпусы транзисторов.
Закончив монтаж, сверяют его с принципиальной схемой блока— нет ли замыканий между проводниками, ошибок в монтаже. Включают питание и касаются отверткой входного проводника, идущего к базе транзистора V2. При этом в телефонах, подключенных к гнездам Х5 и Х6, должен появиться звук низкого тона — признак работоспособности усилителя. Ко входу усилителя можно подключить звукосниматель и проиграть грампластинку.
Затем вход усилителя соединяют с выходом первого блока и настраивают его колебательный контур L1C2 на какую-либо радиостанцию. Теперь приемник должен работать значительно громче, чем без усилителя. Вместо телефонов к выходу усилителя можно подключить электромагнитный телефонный капсюль ДЭМ-4м или абонентский (радиотрансляционный) громкоговоритель, что позволит слушать радиопередачи уже всем звеном, занимающимся конструированием приемника.
Для третьего блока (рис. 79) потребуются: два низкочастотных маломощных транзистора \V4 и V5) из серий МП39—МП42 с любыми буквенными индексами, но по возможности с одинаковыми
коэффициентами ft2ia (в пределах 30...80), три резистора (R6— R8) типа МЛТ, два оксидных конденсатора К50-3 или К50 6 (С7, С9), один конденсатор типа БМ или МБМ (С8) и два трансформатора: согласующий Т1 и выходной Т2 — от любого малогабаритного транзисторного приемника или из наборов деталей, предназначаемых для сборки подобных приемников. Батарея СВ1 и выключатель S1 (любой конструкции), те же, что используются во втором блоке.
Транзисторы V4 и V5 этого блока образуют двухтактный усилитель мощности, который через согласующий трансформатор Т1 связывают с выходом второго блока приемника. Вторичная (//) обмотка этого трансформатора имеет отвод от середины, благодаря чему на базы транзисторов V4 и V5 усиливаемый сигнал поступает в разной полярности (со сдвигом фазы на 180°). Если в какой-то момент на верхнем (по схеме) конце вторичной обмотки напряжение положительно, то на ее нижнем конце оно отрицательно. В это время транзистор V4 закрывается, а транзистор V5, наоборот, открывается. В следующий момент времени (при изменении полярности напряжения на вторичной обмотке трансформатора) закрывается транзистор V5, а транзистор V4 открывается. Транзисторы работают как бы по очереди, на два такта, и каждый из них усиливает только полуволны одной полярности.
Нагрузкой усилителя служит динамическая головка В2 мощ-
Рис. 79. Схема и конструкция усилителя мощности
ностью 0,1...0,25 Вт, например 0,1ГД-6, 0,25ГД-2, подключаемая к транзисторам V4 и V5 через выходной трансформатор Т2. Его задача — согласовать относительно большое выходное сопротивление каскада с небольшим сопротивлением звуковой катушки динамической головки. Только в этом случае приемник будет работать наиболее громко.
Чтобы уменьшить искажения усиливаемого сигнала, на базу транзисторов подается начальное напряжение смещения, которое снимается с делителя R7R8.
Разметку монтажной платы этого блока приемника делают но чертежу, показанному на рисунке 79 (справа). Корпуса транзисторов вставляют плотно в отверстия диаметром 8,5 мм, а магнитопроводы согласующего и выходного трансформаторов — в соответствующие им прямоугольные отверстия по краям платы.
Налаживание смонтированного усилителя сводится к подбору резистора R7. Временно заменяют его последовательно соединенными переменным резистором сопротивлением 4,7...6,8 кОм и постоянным резистором сопротивлением 3...3,3 кОм. В разрыв проводника, соединяющего среднюю точку первичной обмотки выходного трансформатора Т2 и отрицательный полюс батареи ОВ1Л включают миллиамперметр на ток 5...10 мА. Замыкают цепь питания выключателем S1 и, плавно перемещая движок переменного резистора, устанавливают суммарный коллекторный ток транзисторов V4 й V5, равный 4...5 мА. Затем выключают питание, измеряют омметром общее сопротивление временной цепочки резисторов и заменяют ее постоянным резистором такого же сопро* тивления.
После этого проводники усилителя, обозначенные на схеме буквами а и б, соединяют с соответствующими точками второго блока, а первичную обмотку согласующего трансформатора Т1 — с, его гнездами Х5 и Х6 — приемник 0-V-3 готов.
Коротко о резисторе R6 и конденсаторах С7 и С9 третьего блока приемника. Резистор R6 и конденсатор С7 образуют развязывающий фильтр в цепи питания транзисторов второго блока, являющегося предварительным усилителем напряжения. Не будь его, усилитель 34 приемника мог бы возбудиться из-за влияния выходного каскада на работу каскадов предварительного усиления. Конденсатор С9> шунтирующий батарею питания по переменному току, служит той же цели. Он особенно необходим при частично разряженной батарее. Объясняется это тем, что при разрядке батареи ее внутреннее сопротивление увеличивается и создающееся на этом сопротивлении падение переменного напряжения может стать причиной плохой работы усилителя, а значит, и приемника в целом.
В заключение следует провести с кружковцами небольшой опыт. Настраивают входной контур L1C2 приемника на радиостанцию, сигналы которой слышны наиболее громко. Отключают заземление и снова настраивают приемник на ту же радиостанцию. Затем отключают и наружную антенну, располагая первый
блок таким образом, чтобы ферритовый сердечник контурной катушки оказался в горизонтальном положении, и, вращая блок в горизонтальной плоскости и одновременно подстраивая контур переменным конденсатором С2, пытаются принять ту же радиостанцию. Если ее сигнал достаточно сильный, то приемник будет работать не очень громко без заземления и внешней антенны. В этом случае ферритовый стержень с находящейся на нем контурной катушкой становится магнитной антенной.
В приемнике вместо р-п-р транзисторов могут быть использованы транзисторы структуры п-р-п, например серий МП35—МП38 или КТ315 со статическим коэффициентом передачи тока не менее 30. В этом случае изменяют на обратную полярность включения батареи питания и всех оксидных конденсаторов и кор« ректируют разметку плат второго и третьего блоков применительно к новым транзисторам. Для кремниевых транзисторов, например серии КТ315, сопротивление резистора R2 увеличивают до 51 кОм, а резистора R8 до 680 Ом.
Если блоки приемника аккуратно смонтированы на печатных платах из гетинакса, текстолита или стеклотекстолита, то их целесообразно сохранить как образцы для новичков радиотехнических кружков.
МАГНИТНАЯ АНТЕННА
Магнитная антенна — неотъемлемая часть почти всех транзисторных радиовещательных приемников. Только самые простые любительские приемники прямого усиления не имеют магнитных антенн. Современный портативный или стационарный транзисторный приемник может иметь гнездо или зажим для подключения внешней антенны, которая увеличивает его «дальнобойность», однако основной все же является встроенная в его корпус магнитная антенна.
Магнитные антенны небольшие по размерам, у них хорошо выражены направленные свойства. Кроме того, они малочувствительны к электрическим помехам, что весьма существенно для городов и районов с развитым промышленным производством, где уровень таких помех особенно высок.
По ходу беседы учащиеся знакомятся с устройством, свойствами и условным графическим обозначением магнитной антенны на схемах. Основными элементами являются (рис. 80): катушка
Рис. 80. Магнитная антенна
индуктивности 1 (L), намотанная на каркасе 2, и сердечник 3 из высокочастотного ферромагнитного материала, обладающего большой магнитной проницаемостью. Название «магнитная» такая антенна получила потому, что реагирует на магнитную составляющую радиоволн.
Простейшей магнитной антенной является так называемая рамочная антенна — катушка индуктивности, состоящая из одного или нескольких витков провода и имеющая форму рамки (рис. 81). Рамочные антенны широко применяют в приемниках-пеленгаторах, используемых в радиоспорте для «охоты на лис». Магнитное поле радиоволны пронизывает плоскость такой антенны и индуцирует в ней электрические колебания радиочастоты, которые з приемнике могут быть усилены, продетектированы, а затем преобразованы в звук.
Величина ЭДС, наведенной в рамочной антенне магнитным полем, зависит от ее положения в пространстве и максимальна, когда плоскость витков направлена в сторону радиостанции. Если рамку поворачивать вокруг вертикальной оси, то за один полный оборот амплитуда наведенной в ней ЭДС дважды будет достигать наибольшего значения и дважды убывать почти до нуля. На рисунке 81 это свойство магнитной антенны изображено диаграммой направленности, имеющей форму «восьмерки».
При введении внутрь рамочной антенны ферромагнитного сердечника, например ферритового, ЭДС, возникающая в ней под действием магнитного поля, резко увеличивается. Объясняется эго тем, что сердечник концентрирует силовые линии поля, благодаря чему рамка пронизывается магнитным потоком большей плотности, чем до введения в нее сердечника. Величину, показывающую, во сколько раз магнитное поле в сердечнике превышает значение внешнего поля, называют магнитной проницаемостью сердечника. Чем она больше, тем лучше приемные свойства магнитной антенны. Численное значение этой важнейшей характеристики ферритов, используемых для магнитных антенн, входит в условные обозначения их марок, например 600НН, 400НН.
Качество катушки индуктивности принято оценивать ее добротностью— числом, показывающим, во сколько раз индуктивное сопротивление катушки переменному току больше сопротивления ее постоянному току. Сопротивление же катушки переменному току зависит от ее индуктивности и частоты протекаю-
Рис 81. Направленные свойства магнитной антенны
щего через нее тока: чем больше индуктивность катушки и рабочая частота тока, тем больше ее сопротивление переменному току. Следовательно, если частота тока и индуктивность катушки известны, то ее добротность можно повышать путем уменьшения ее сопротивления постоянному току, например наматывать катушку так, чтобы необходимая индуктивность была при меньшей длине провода, увеличивать диаметр самой катушки и провода. Однако наибольший эффект дает введение в катушку ферромагнитного сердечника, так как он в несколько раз увеличивает индуктивность катушки, что позволяет уменьшать число витков, а следовательно, и сопротивление постоянному току.
Но на добротность катушки магнитной антенны значительно большее влияние оказывают потери в сердечнике, чем в ее провоз де. Поэтому при выборе марки ферритового стержня для магнитной антенны всегда учитывают, что с увеличением частоты тока в катушке потери в ферритах разных марок неодинаковы. Так, в феррите марки 2000НН потери увеличиваются уже на частотах 100...150 кГц, а в феррите марки 1000НН — на частотах в несколько мегагерц. Практически считается, что для магнитных антенн диапазонов ДВ и СВ наиболее целесообразно применять ферриты с магнитной проницаемостью 400... 1000, а для диапазона КВ —50...150.
С увеличением длины ферритового стержня эффективность магнитной антенны повышается. Практически же она обычно ограничивается габаритами корпуса приемника. Что касается формы поперечного сечения стержня, то она значительно меньше влияет на приемные свойства магнитной антенны. Ее обычно выбирают исходя из чисто конструктивных соображений. В малогабаритных приемниках, например, с целью наиболее рационального использования объема корпусов часто применяют плоские стержни прямоугольного сечения, свойства которых равнозначны свойствам круглых стержней с такой же площадью сечения.
В транзисторных приемниках применяют главным образом настраиваемые магнитные антенны, т. е. антенны, катушки которых являются составными элементами входных колебательных контуров. Индуктивность катушки магнитной антенны максимальна, когда она находится на середине ферритового стержня, и уменьшается (примерно на 20%) по мере перемещения к одному из концов стержня. Это свойство катушки используют для подбора ее индуктивности при налаживании приемников. Но устанавливать катушку ближе 10 мм к краю стержня не следует, иначе ее добротность резко (до 30%) ухудшается.
Наматывать катушку непосредственно на ферритовом стержне не рекомендуется, чтобы не увеличивать ее собственную ем® кость из-за так называемой диэлектрической постоянной ферромагнитного сердечника. Способ намотки выбирают исходя из диапазона рабочих частот, числа витков и диаметра используемого Провода, размеров ферритового стержня. Наилучшими приемными свойствами магнитная антенна обладает при однослойной намот
ке катушки с принудительным шагом. При шаге намотки 1,5... 2 мм марка провода практически не влияет на добротность катушки. Но такой способ намотки приемлем только для катушки с небольшим числом витков, например для катушек диапазона КВ. На практике чаще применяют сплошную рядовую или многослойную намотку, хотя в этом случае добротность катушки магнитной антенны зависит от марки провода. Для катушек диапазона СВ наилучшим считается многожильный высокочастотный провод марки ЛЭШО 7X0,7 или ЛЭШО 10x0,05, увеличивающий добротность катушки в 1,5...2 раза по сравнению с намоткой ее проводом марки ПЭВ-1 или ПЭВ-2.
Каркасы катушек диапазонов ДВ и СВ склеивают из прессшпана, кабельной или другой плотной бумаги клеем БФ-2. Толщина стенок — не более 0,3...0,5 мм. Катушка магнитной антенны может состоять из двух неравных секций: основной и подстроечной, намотанных на отдельных каркасах. Это позволяет изменять индуктивность катушки перемещением по стержню только подстроечной секции, имеющей меньшее число витков, не трогая основную, находящуюся на середине стержня магнитной антенны.
Важный вопрос, на котором следует акцентировать внимание кружковцев,— подключение магнитной антенны ко входу приемника. Настраиваемый колебательный контур, состоящий из катушки магнитной антенны и конденсатора настройки, может быть подключен полностью ко входу приемника только в том случае, если в первом его каскаде работает полевой транзистор. Это объясняется тем, что входное сопротивление каскада на полевом транзисторе составляет мегаомы, а сопротивление контура на резонансной частоте — сотни килоом, т. е. в несколько раз меньше. Входное сопротивление первого каскада на полевом транзисторе практически не шунтирует контур магнитной антенны, и его добротность остается достаточно высокой.
Иначе обстоит дело, когда в первом усилительном каскаде приемника используется биполярный транзистор, включенный по схеме ОЭ. Входное сопротивление его не превышает нескольких сотен ом. Чтобы предотвратить ухудшение параметров контура магнитной антенны, вход такого каскада приемника подключают не ко всему контуру, а к небольшой части его, например к отводу, сделанному от нескольких витков контурной катушки. Чаще же рядом с катушкой магнитной антенны, на ее ферритовом стержне, помещают катушку связи, намотанную на самостоятельный каркас, которую и подключают ко входу первого каскада приемника (рис. 82). В этом случае контурная катушка LK и катушка связи LCB образуют трансформатор, передающий энергию принятого радиочастотного сигнала из контура на вход каскада. Число витков катушки связи может составлять 5...10 % от числа витков контурной катушки. При такой связи настраиваемого контура магнитной антенны с первым каскадом приемника на биполярном транзисторе напряжение, снимаемое с контура, уменьшается в 10...20 раз, а шунтирующее действие входного сопротивления тран-
Рис. 82. Магнитная антенна с катушкой связи на входе усилителя радиочастоты
зистора ослабляется в 100...400 раз, что сохраняет хорошие приемные свойства магнитной антенны.
В заключение несколько практических рекомендаций, которые следует дать кружковцам во время практической работы.
Если для магнитной антенны транзисторного приемника используется стержень из феррита 600НН или 400НН диаметром 8 и длиной 120...140 мм, а для настройки малогабаритный конденсатор с максимальной емкостью 360...380 пФ, катушка диапазона СВ может содержать 60...70 витков провода ЛЭШО 7X0,07, ЛЭШО 10X0,05 или ПЭЛШО 0,1...0,15, намотанных в один слой, а катушка связи — 5...7 витков провода ПЭЛШО 0,1...0,15. Катушка диапазона ДВ может иметь 200...220 витков провода ПЭЛШО 0,1, а катушка связи—10...15 витков такого же провода. Для уменьшения собственной емкости контурную катушку этого диапазона желательно наматывать внавал (без соблюдения порядка укладки провода) четырьмя-пятью секциями, по равному числу витков в каждой секции. При отсутствии проводов марок ЛЭШО и ПЭЛШО катушки магнитных антенн и соответствующие им катушки связи можно наматывать проводом ПЭВ-1 или ПЭВ-2 такого же диаметра. В этом случае возрастает собственная емкость катушки контура магнитной антенны, что несколько уменьшает перекрываемый им диапазон радиоволн.
Высокочастотный провод, подобный проводу марки ЛЭШО, можно изготовить самостоятельно. Для этого берут 7—10 отрезков провода ПЭВ-1 или ПЭВ-2 диаметром 0,05...0,1 мм и скручивают их жгутом с помощью ручной дрели. Концы проводов такого жгута, используемого для намотки катушки, очищают от изоляции, облуживают и надежно спаивают вместе.
Стержень магнитной антенны может иметь меньшую длину — 90... 100 мм. В таком случае число витков катушки надо увеличить на 20...30%. Можно поступить так: намотать заведомо большее число витков, а при налаживании приемника постепенно уда
лить лишние витки, добиваясь необходимого диапазона частот, перекрываемого контуром магнитной антенны.
Размещая магнитную антенну в корпусе приемника, надо помнить, что находящиеся поблизости от нее стальные детали ухудшают добротность катушки. Так, корпус динамической головки, расположенный рядом с магнитной антенной или против торца ее стержня, снижает добротность катушки в 8...12 раз. Поэтому следует придерживаться правил: никакие стальные детали не располагать ближе 25...30 мм от катушки; не применять для крепления стержня магнитной антенны металлические держатели.
ПРОСТОЙ 2-V-2
Такой приемник с встроенной магнитной антенной (рис. 83) обеспечивает уверенный прием на головные телефоны программ радиовещательных станций диапазона СВ и ДВ, удаленных от места приема на несколько сот километров. Выбор диапазона волн, зависящий от местных условий радиоприема, определяется данными элементов- магнитной антенны. Источником питания приемника может быть батарея 3336Л или три элемента 332, со* единенные последовательно. Потребляемый ток не превышает 7...8 мА.
Входной колебательный контур приемника образуют катушка L1 магнитной антенны W1 и конденсатор переменной емкости CL Сигнал радиостанции, на волну которой настроен контур L1C1* через катушку связи L2 поступает на вход двухкаскадного усилителя РЧ, собранного на транзисторах VI и V2. Оба транзистора усилителя включены по схеме ОЭ. Нагрузкой транзистора Vt служит резистор R2. Для термостабилизации режима работы этого транзистора по постоянному току напряжение смещения на его базу подается с коллектора через резистор R1. Конденсатор С2 хорошо пропускает радиочастотную и совсем не пропускает постоянную составляющую базовой цепи транзистора на эмиттер.
Рис. 83. Принципиальная схема приемника 2-V-2
Сигнал, усиленный первым каскадом, через конденсатор СЗ поступает на базу транзистора V2 второго каскада усилителя. В качестве нагрузки этого каскада используется обмотка L3 высокочастотного трансформатора L3L4. С обмотки L4 модулированный сигнал РЧ подается на диод V3 для детектирования. Про-детектированный сигнал выделяется на резисторе R4, фильтруется конденсатором С4 и далее через связной оксидный конденсатор С5 поступает на вход двухкаскадного усилителя 34.
Транзисторы V4 и V5 усилителя 34, как и транзисторы усилителя РЧ, включены по схеме ОЭ. Режим работы транзистора V4 по постоянному току устанавливают подбором сопротивления резистора R5, режим транзистора V5 — подбором резистора R7. С резистора R6, являющегося нагрузкой транзистора первого каскада, усиленный сигнал 34 подается на базу транзистора второго каскада, дополнительно усиливается им, а затем телефоном В1, включенным в коллекторную цепь транзистора, преобразуется в звук. Конденсатор С7 создает между коллектором и базой транзистора V5 отрицательную обратную связь по переменному току, улучшающую работу усилителя.
Этот приемник назван условно простым, потому что в нем минимальное число элементов, без которых нельзя рассчитывать на уверенный радиоприем на магнитную антенну, и, кроме того, простейшим способом осуществляется термостабилизация режима работы по постоянному току. В самом деле, даже при хороших местных условиях радиоприема на катушке L2, связывающей первый каскад приемника с контуром L1C1 магнитной антенны, напряжение сигнала РЧ составляет всего 200...300 мкВ, а для нормальной работы детекторного каскада на его вход должно подаваться напряжение РЧ не менее 20...30 мВ. Следовательно, принятый РЧ сигнал до поступления на детектор должен быть усилен по напряжению не менее чем в 100 раз. Но на одном каскаде, коэффициент усиления которого в среднем равен 50, нельзя получить нужного усиления сигнала. Только два каскада, общий коэффициент усиления которых составит 2000...3000, могут обеспечить нормальную работу детектора на германиевом точечном диоде. А чтобы получить достаточную громкость звука в телефоне, усилитель 34 сделан двухкаскадный.
Работу кружковцев над этим приемником целесообразно организовать так: вначале детали приемника монтируют на макетной панели или картонной плате, устанавливают рекомендуемые режимы транзисторов, испытывают приемник в работе и только после этого, с учетом используемых деталей, делают разметку платы и начисто монтируют приемник.
В усилителе РЧ, кроме транзисторов ГТ308Б, можно применить транзисторы серий П401—П403, П416, П422, ГТ309 со статическим коэффициентом передачи тока не менее 50, а в усилителе 34 — любые из серий МП39—МП42. Оксидные конденсаторы С5 и С6 — К50-3 или К50-6, конденсаторы С2—С4 и С7 любых типов. Телефон В1 — электромагнитный телефонный капсюль
ДЭМ-4м или низкоомные головные телефоны. Конденсатор настройки С1 — типа КП-180, КПК-2 или любой другой с максимальной емкостью 350...380 пФ. Данные контурной катушки И и катушки связи L2 зависят от’длины ферритового стержня, используемого для магнитной антенны, и диапазона радиоволн, на который приемник рассчитывается. Об этом уже говорилось выше, Приемник налаживают в таком порядке. Сначала параллельно разомкнутым контактам выключателя S1 подключают миллиамперметр на ток 30...50 мА. Замкнув собой цепь питания приемника, он должен показывать в этой цепи ток, не превышающий 10...15 мА. (Причиной значительно большего тока может быть ошибка в монтаже, плохое качество оксидных конденсаторов, несоответствие сопротивлений резисторов указанным на схеме.)
Затем приступают к проверке и, если надо, подгонке рекомендуемых токов покоя коллекторных цепей транзисторов. Ток коллектора транзистора V5 выходного каскада устанавливают подбором резистора R7, транзистора V4 — резистора R5, транзисторов V2. и VI усилителя РЧ — резисторов R3 и R1. На это время катушку связи L2 рекомендуется замкнуть накоротко отрезком провода, чтобы на вход первого каскада не проходил сигнал с контура магнитной антенны, который может стать причиной возбуждения приемника.
Если был сделан предварительный расчет сопротивлений резисторов базовых цепей с учетом коэффициентов h2\a используемых транзисторов (см. с. 66, 67), то дополнительно подбирать эти резисторы не придется.
Затем удаляют проволочную перемычку, замыкающую катушку связи, поворачивают магнитную антенну вместе с макетной панелью в горизонтальной плоскости и одновременно настраивают входной контур конденсатором С1, проверяя, прием каких радиостанций возможен на испытываемый приемник. Границу наиболее длинноволнового участка радиоволн, перекрываемого входным контуром приемника, устанавливают перемещением контурной катушки L1 по ее ферритовому стержню: при приближении к середине стержня эта граница смещается в сторону более длинных волн, а к одному из концов стержня — в сторону более коротких волн этого диапазона. Устанавливают катушку и закрепляют ее каркас на ферритовом стержне в таком положении, при котором наиболее длинноволновая радиостанция диапазона хорошо слышна при емкости конденсатора С1, близкой к наибольшей. После этого помещают катушку связи на таком расстоянии от контурной катушки, при котором передачи радиостанций слышны наиболее громко и без заметных на слух искажений.
Не исключено, что налаженный приемник будет самовозбуж-даться — в телефонах появятся свистящие звуки, тональность которых изменяется при настройке входного контура. Наиболее вероятной причиной тому может быть паразитная обратная связь между трансформатором L3L4 и входными цепями приемника. Чтобы устранить ее, надо поменять местами включение выводов
Рис. 84. Вариант второго каскада усилителя радиочастоты и детекторного каскада приемника 2-V-2
обмотки L3 или катушки связи L2 или возможно дальше отнести этот трансформатор от магнитной антенны. Если самовозбуждается приемник, смонтированный на постоянной плате, трансформатор заключают в экран — обворачи-вают алюминиевой фольгой, которую соединяют с общим «заземленным» проводником приемника.
Выходную цепь транзистора V2 и детекторный каскад
приемника можно смонтировать по схеме, приведенной на рисунке 84, что практически исключит самовозбуждение
из-за положительной обратной связи между выходом и входом усилителя РЧ. В этом случае модулированный сигнал, усиленный транзистором V2, снимается с резистора /?/', включенного вместо трансформатора, и через конденсатор СГ поступает на вход детекторного каскада, в котором работают диоды VI' и V2', вклю
ченные по схеме умножения выходного напряжения. Так называют
способ включения диодов детекторного каскада, при котором на его нагрузке, в данном случае на резисторе R4, получается примерно в 2 раза большее напряжение продетектированного сигнала по сравнению с детектором на одном диоде. Снижение усиления транзистора V2 из-за замены трансформатора резистором
компенсируется усложненным детекторным каскадом.
Конструктивных решений приемника 2-V-2 с магнитной антенной на входе и телефоном на выходе может быть много — все зависит от габаритов используемых деталей, технической смекалки и практических навыков кружковцев. В принципе все детали, в. том числе магнитную антенну, батарею питания, можно разместить и смонтировать на гетинаксовой или текстолитовой плате размерами примерно 120X60 мм, которую помещают в пластмассовую коробку таких же размеров. Выключатель питания (любой конструкции) и телефонный капсюль ДЭМ-4м или двухгнездную колодку для подключения головных телефонов крепят на одной из стенок коробки. Останется только соединить их с монтажной платой — и приемник готов.
ПРИЕМНИК 2-V-3 С БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫМ ВЫХОДОМ
Магнитная антенна, двухкаскадный усилитель РЧ, детекторный каскад на двух диодах, включенных по схеме умножения напряжения, и трехкаскадный усилитель 34 с двухтактным бестранс-
форматорным выходом — такова структурная схема подавляющего большинства любительских портативных транзисторных приемников прямого усиления повышенной сложности. К их числу относится и описываемая здесь конструкция, созданная в радиотехническом кружке Московского городского Дворца пионеров и школьников (под руководством Н. Путятина). Выходная мощность приемника — около 100 мВт, диапазон волн — примерно 01 220 до 1330 м. Чувствительность устройства (около 20 мВ/м) достаточна для уверенного приема местных и отдаленных мощных радиовещательных станций. Источник питания — аккумуляторная батарея 7Д-0,1 напряжением 9 В. При максимальной громкости приемник потребляет ток не более 25 мА, а в режиме покоя — 6 мА.
Принципиальная схема приемника показана на рисунке 85. Входной настраиваемый колебательный контур образуют катушка L1 магнитной антенны W1 и конденсатор переменной емкости С1. Принятый и выделенный колебательным контуром L1C1 сигнал подается через катушку связи L2 и конденсатор С2 на вход двухкаскадного усилителя РЧ, выполненного на транзисторах VI и V2.
Связь между транзисторами усилителя РЧ непосредственная — база транзистора V2 напрямую соединена с коллектором транзистора VI. Напряжение смещения на базу транзистора VI снимается с эмиттерного резистора R5 транзистора V2 и подается на
Рис. 85. Схема приемника 2-V-3
нее через резистор R1. Начальное напряжение смещения на базу транзистора V2 (относительно эмиттера) подается с коллектора транзистора VI. Резистор R3 создает между эмиттером и базой транзистора VI отрицательную обратную связь по току, стабилизируя режим транзисторов обоих каскадов усилителя РЧ. Конденсатор С4, шунтирующий резистор R5, устраняет отрицательную обратную связь по переменному току, снижающую усиление каскада.
С резистора R4, являющегося нагрузкой транзистора V2, усиленный сигнал поступает через конденсатор СЗ на вход детекторного каскада на диодах V3 и V4, включенных по схеме удвоения напряжения. Нагрузкой детектора служит переменный резистор R7, выполняющий одновременно и функцию регулятора громкости. С его движка выделенный детектором сигнал звуковой частоты поступает через конденсатор С7 на вход трехкаскадного усилителя 34, аналогичного по схемному построению и работе усилителю РЧ. Его первые два каскада, в которых работают транзисторы V5 и V6, являются предварительным усилителем напряжения сигнала. В двухтактном усилителе мощности работают транзисторы разной структуры, включенные эмиттерными повторителями: р-п-р транзистор V7 усиливает по мощности отрицательные полуволны колебаний 34, а п-р-п транзистор V8— положительные полуволны. Динамическая головка В1 — нагрузка усилителя мощности — подключена к его выходу через оксидный конденсатор СЮ.
Нагрузку транзистора V6 второго каскада усилителя 34 образует цепочка резисторов R11 и R13, подключенная к отрицательному полюсу батареи GB1 через динамическую головку В1. При таком включении нагрузки через нее на коллектор транзистора вместе с напряжением источника питания подается еще и так называемая вольтодобавка — напряжение 34, созданное на звуковой катушке динамической головки, что повышает эффективность работы усилителя. Падение напряжения на резисторе R11, входящем в нагрузку транзистора V6, создает на базах транзисторов V7 и V8 напряжения смещения (относительно эмиттеров), устраняющие искажения типа «ступенька».
Конденсатор С9 «срезает» высшие частоты звукового диапазона; изменением его емкости можно в незначительных пределах подбирать желательный тембр звуковоспроизведения. Резистор R6 и конденсатор С5 образуют ячейку развязывающего фильтра, предотвращающего возбуждение приемника из-за возможной паразитной связи между усилителями 34 и РЧ через общий источник питания.
Транзисторы П402 усилителя РЧ можно заменить на транзисторы серий П401, П403, П416, ГТ309 с коэффициентом ft2ia не менее 50; МП41 усилителя 34 — транзисторами серий МП39, МП40, МП42, ГТ 108, а МП35 — транзисторами МП37, МП38 с любыми буквенными индексами. Транзисторы V7 и V8 желательно подобрать с возможно близкими значениями коэффициента
Рис.. 86. Соединение деталей на монтажной плате
Й21э- В детекторном каскаде можно применить любые точечные диоды серий Д9 и Д2.
Постоянные резисторы типа МЛТ на мощность рассеяния 0,125 или 0,25 Вт, переменный резистор R7 — СПЗ-Зб (он спарен с вы-ключателем питания S1). Оксидные конденсаторы С7, С8 и С10— К50-3 или К50-6 на номинальное напряжение 6 В, а С5 — на напряжение 10 В. Емкость конденсатора СЮ можно взять значительно больше — это улучшит воспроизведение низших звуковых частот. Остальные конденсаторы постоянной емкости — КЛС, КМ.
Конденсатор переменной емкости С1 типа КПТ (используют в массовых малогабаритных транзисторных супергетеродинах) или любой другой с максимальной емкостью не менее 240 пФ. Динамическая головка В1— 0,25ГД-1 или любая другая малогабаритная мощностью 0,1...0,5 Вт со звуковой катушкой сопротивлением 8...10 Ом.
Монтажная плата приемника и схема соединения деталей на ней показаны на рисунке 86, а компоновка платы и динамической головки в корпусе — на рисунке 87. Справа от головки находится
Рис. 87. Размещение деталей в корпусе приемника
аккумуляторная батарея 7Д-0,1. Корпус готовый, от приемников «Селга» или «Алмаз».
Для магнитной антенны использован стержень из феррита 600НН (можно 400НН) длиной 130 и диаметром 8 мм. Катушки L1 и L2, содержащие соответственно 140 и 10 витков, намотаны проводом ПЭВ-1 0,12 на отдельных каркасах, склеенных из плотной бумаги, которые с небольшим трением можно перемещать по стержню. Контурная катушка L1 находится на середине стержня, катушка связи L2— почти на конце.
Монтажная плата вырезана из листового гетинакса толщиной 1,5 мм. В отверстия, просверленные в плате, вставлены и запрессованы пустотелые заклепки под выводы деталей. Соединения между ними сделаны снизу платы (на рис. 86 показаны штриховыми линиями) отрезками провода в поливинилхлоридной изоляции. Стержень магнитной антенны укреплен на плате нитками, пропущенными через отверстия в плате и пазы круглых резиновых изоляторов, надетых на стержень и используемых как амортизаторы.
Конденсатор переменной емкости С1 прикреплен к плате двумя винтами М3 с гайками. На ось его ротора надета ручка настройки в виде пластмассового диска внешним диаметром 35 мм с накаткой (или насечкой, сделанной нагретым жалом паяльника) по окружности. Плата с деталями, смонтированными на ней, привинчена к стойкам в корпусе винтами М2,5. Прямоугольное отверстие в боковой стенке под ручку настройки предварительно
немного увеличено, и к лицевой панели корпуса прикреплена динамическая головка.
Приемник налаживают до окончательной сборки всех его деталей в корпусе. Начинают с проверки режимов работы транзит сторов, указанных на принципиальной схеме. При этом магнитную антенну желательно отключить (или временно замкнуть выводы катушки связи L2). Подав питание, измеряют напряжение на эмиттерах транзисторов V7 и V8. При необходимости напряжение в точке соединения эмиттеров, равное половине напряжения батареи питания, устанавливают подбором резистора R10. Затем измеряют ток в цепи коллектора транзистора V7. Если он отличается от указанного на схеме значения более чем на 20%, подбирают резистор R11. Точнее коллекторный ток транзисторов V5 и V6 устанавливают подбором резистора R13.
В усилителе РЧ токи коллекторов транзисторов VI и V2 зависят от сопротивления резистора R1. На время налаживания его можно заменить переменным резистором сопротивлением 12... 15 кОм, а после установки тока через резистор R4, равного 1,5... 2 мА, вмонтировать в приемник постоянный резистор сопротивлением, равным измеренному сопротивлению переменного резистора.
После установки режимов подключают магнитную антенну (или удаляют замыкающую перемычку выводов катушки L2). Конденсатором переменной емкости настраивают приемник на какую-нибудь радиостанцию, а перемещением катушки L2 по стержню добиваются наибольшей громкости звучания приемника.
Далее проверяют работу приемника при приеме удаленных радиостанций. Если чувствительность приемника недостаточна, ее увеличивают сближением катушек L2 и L1 или увеличением числа витков катушки L2. Границы диапазона принимаемых волн можно сдвигать в ту или иную сторону соответствующим изменением числа витков катушки L1 или ее перемещением по ферритовому, стержню.
МАЛОГАБАРИТНЫЙ РЕФЛЕКСНЫЙ
Рефлексными называют приемники, в которых один или несколько каскадов используются для одновременного усиления как модулированных колебаний РЧ (до детектора), так и колебаний 34 (после детектирования). Рефлексные каскады позволяют сократить число активных элементов, используемых в приемнике, уменьшить его размеры.
Принцип построения рефлексного приемника иллюстрирует структурная схема, приведенная на рисунке 88. Модулированные колебания радиостанции, на волну которой настроен входной контур приемника, поступают к усилителю А, а после усиления детектируются диодом V. Колебания 34, выделенные детектором, подаются на вход того же усилителя А, который теперь работает •и как усилитель 34. Усиленные колебания 34 могут быть преобразованы в звук телефоном В или после дополнительного усиления— динамической головкой прямого излучения. Разделение сиг-
налов в канале усиления осуществляется соответствующими нагрузочными элементами.
В число приемников прямого усиления, планируемых для конструирования в кружках радиолюбителей, может быть включен рефлексный приемник на интегральной микро-
Рис. 88. Структурная схема рефлексного приемника
схеме К118УН1Б (рис. 89). Сигнал радиостанции, на волну которой настроен контур L1C1 магнитной антенны W1, через катушку связи L2 поступает на вход (вывод 3) микросхемы А1. Роль радиочастотной нагрузки микросхемы выполняет обмотка L3 высокочастотного трансформатора. С обмотки L4 этого трансформатора сигнал РЧ поступает к детектору на диоде VI. Выделенный детектором сигнал звуковой частоты подается через оксидный конденсатор С8 и катушку связи L2 на входной вывод микросхемы. При этом микросхема выполняет еще и роль усилителя 34, нагрузкой которого является телефон В1, подключенный через конденсатор С6 к выводу 12. А чтобы в телефон не попадали колебания РЧ, этот вывод микросхемы зашунтирован конденсатором С4.
Конденсатор С5 улучшает условия работы приемника при частично разрядившейся батарее питания GB1, когда ее внутреннее сопротивление увеличивается. Конденсатор С2 совместно с резистором микросхемы образует развязывающий фильтр, предотвра
Рис. 89. Рефлексный приемник на микросхеме КН8УН1Б
щающий возбуждение усилителя из-за паразитной обратной связи между транзисторами микросхемы через общий источник питания. Конденсатор СЗ устраняет отрицательную обратную связь по переменному току между каскадами микросхемы.
Детали приемника (кроме микросхемы): конденсаторы С4 и С7 типов КЛС, КЮ-7; СЗ, С5 и С6— К50-6; С/ —КПК-2 или любой другой односекционный конденсатор переменной емкости; резистор R1 типа МЛТ-0,25; диод VI серии Д9 или Д2 с любым буквенным индексом. Телефон В1 — малогабаритный типа ТМ-2М (можно .заменить телефонным капсюлем ДЭМ-4м).
Для магнитной антенны использован стержень из феррита марки 400НН (можно 600НН) диаметром 8 мм и длиной 60...100 мм (зависит от габаритов корпуса приемника). Если приемник рассчитывается на СВ диапазон, катушка L1 контура магнитной антенны должна содержать 65...75 витков провода ПЭВ-1 0,12...0,15, а катушка связи L2, которую наматывают поверх катушки L1,— 3...4 витка такого же провода. Каркасом катушки L1 служит бумажная гильза. Для приема радиостанций ДВ диапазона в катуш ке L1 должно быть 200...220 витков такого же провода, намотанных на каркасе четырьмя-пятью секциями, а в катушке L2 — 8... 10 витков, размещенных между секциями катушки L1.
Высокочастотный трансформатор наматывают на кольцевом сердечнике из феррита марки 600НН типоразмера К7Х4Х2. Обмотка L3 содержит 80 витков, L4 — 70 витков провода ПЭВ-1 0,1...0,12.
Источником питания приемника служит батарея напряжением 6 В, составленная из четырех последовательно соединенных элементов 316, 332 или пяти аккумуляторов Д-0,1. Ток, потребляемый приемником от источника, не превышает 3 мА. Это значит, что батарея, составленная из гальванических элементов, будет практически работать в течение всего установленного для нее срока хранения. Работоспособность приемника сохраняется до снижении напряжения батареи до 4,5 В.
Внешний вид монтажной платы приемника и деталей его входного контура, а также схема соединения деталей на плате показа ны на рисунке 90. Монтажная плата выполнена печатным методом из фольгированного стеклотекстолита. Изолирующие участки в фольге между токонесущими проводниками прорезаны резаком из отрезка ножовочного полотна. Лишние выводы микросхемы выкушены. Монтажную плату вместе с деталями входной цепи и батареей питания можно разместить в готовом корпусе от малогабаритного транзисторного приемника.
Приемник, как правило, начинает работать сразу после вклю чения питания и настройки его входного контура на местную или отдаленную мощную радиовещательную станцию. Если, однако, он самовозбуждается, это указывает на необходимость поменять местами выводы катушки связи L2, обмотки L3 высокочастотного трансформатора или изменить расположение этого трансформатора относительно магнитной антенны.
Рис. 90. Печатная плата и конструкция приемника
Границу высокочастотного участка диапазона волн, перекрываемого приемником, устанавливают положением катушки L1 контура магнитной антенны на ферритовом стержне.
В ходе работы по изготовлению приемника можно внести в него некоторые изменения и дополнения. Так, микросхему КП8УН1Б можно заменить на К122УН1Б, скорректировав при этом «рисунок» печатной платы с учетом конструктивных особенностей новой микросхемы и подключения к ней внешних элементов.
Приемник может быть с фиксированной настройкой на местную радиовещательную станцию, если в контур магнитной антенны вместо конденсатора переменной емкости С1 включить керамический или слюдяной конденсатор соответствующей емкости. В этом случае приемник может стать двухконтурным, отчего резко возрастут его селективность и чувствительность. Для этого параллельно обмотке L3 высокочастотного трансформатора надо подключить конденсатор такой емкости, который бы совместно
с этой обмоткой образовал колебательный контур, настроенный, как и входной контур L1C1, на волну местной радиовещательной станции.
ПОРТАТИВНЫЙ ПРИЕМНИК НА ДВУХ МИКРОСХЕМАХ
В этом приемнике, разработанном В. Фроловым (Москва), использованы две аналоговые микросхемы широкого применения: К122УП1Г — видеоусилитель и К174УН4Б— интегральный усилитель мощности. Первая из них работает в усилителе РЧ, вторая — в усилителе 34 приемника. Настройка — фиксированная на 6 заранее выбранных радиовещательных станций, работающих в диапазоне частот 150...1200 кГц. Фиксированная настройка удобнее традиционной плавной, особенно если учесть, что из-за сравнительно низкой чувствительности приемника прямого усиления редко удается принять более 4—6 радиостанций.
Выходная мощность приемника — около 0,35 Вт при коэффициенте гармоник (по тракту 34) не более 2%; воспроизводимый трактом 34 диапазон частот (на встроенную динамическую головку)—140...10 000 Гц. Питается приемник от двух батарей 3336Л, соединенных последовательно. Ток, потребляемый приемником в режиме молчания, не превышает 11 мА, работоспособность приемника сохраняется при снижении напряжения батареи до 5 В.
Принципиальная схема приемника показана на рисунке 91. Его входное устройство состоит из магнитной антенны W1 и конденсаторов С1—С9, подключаемых к контурной катушке L1 антенны кнопочными переключателями S1—S6. Кнопки S1—S4 предназначены для настройки приемника в диапазоне СВ (частоты московских радиостанций 1107, 335, 873 и 549 кГц), a S5 и S6 — в диапазоне ДВ (частоты 263 и 200 кГц). Конечно, частоты настройки входного контура могут быть и иными — все зависит от того, какие программы радиостанций хорошо слышны в том или ином месте приема. Резисторы R1 и R2, шунтирующие контур магнитной антенны при настройке на мощные радиостанции первой программы Всесоюзного радио (263 кГц) и программы «Маяк» '(200 кГц), снижают напряжение сигнала на входе усилителя РЧ, предотвращая тем самым его перегрузку, и одновременно расширяют полосу пропускания тракта РЧ, что благоприятно сказывается на качестве звучания. Последовательный контур L3C12, называемый режекторным, при подключении к входу усилителя РЧ нажатием кнопки S2 осуществляет фильтрацию помехи от соседней по частоте радиостанции третьей программы (873 кГц). Происходит это потому, что на частоте резонанса последовательный колебательный контур обладает очень малым сопротивлением, поэтому напряжение помехи при его подключении к входу приемника резко уменьшается. Таким способом можно значительно ослабить помеху в любом другом участке диапазона, надо только перестроить (подбором конденсатора С12 и изменением индуктивности катушки L3) контур на несущую частоту мешающей приему
Рис. 91. Принципиальная схема приемника на двух микросхемах радиостанции и подключить его к контактам соответствующей кнопки.
Принятые магнитной антенной и выделенные входным контуром модулированные колебания РЧ через катушку связи L2 и конденсатор СП поступают на вход усилителя РЧ, собранного на микросхеме А1. Усиленный сигнал с выхода микросхемы подается на детектор, выполненный на диодах VI и V2, включенных по схеме удвоения выходного напряжения. Нагрузкой детектора служит переменный резистор R5, выполняющий и функцию регулятора громкости. Фильтр нижних частот C15R4C16, а также конденсатор С19 предотвращают попадание в тракт 34 радиочастотной составляющей продетектированного сигнала. Во избежание самовозбуждения усилителя из-за паразитной обратной связи между его выходной и входной цепями выводы 8 и 9 микросхемы А1, конденсатор С14 и диоды VI, V2 детекторного каскада помещены в экран, который соединен с общим «заземленным» проводом.
С движка переменного резистора R5 отфильтрованный сигнал 34 поступает на вход усилителя 34, выполненного на микросхеме А2. Схема ее включения — типовая, с вольтодобавкой в цепи питания предоконечного каскада усилителя мощности (как в усилителе приемника по схеме на рис. 85). С выхода микросхемы усиленный по мощности сигнал 34 через конденсатор С22 подается на динамическую головку В1 и преобразуется ею в звук.
Для предотвращения паразитной обратной связи усилителей РЧ и 34 через цепи питания первый из них подключен к батарее
питания GB1 через развязывающий фильтр R3C10. Конденсатор С17 шунтирует внутреннее сопротивление батареи питания, возрастающее по мере ее разрядки, и тем самым уменьшает падение на нем напряжений сигналов РЧ и 34.
Приемник собран в основном из готовых деталей. Самодельными являются только магнитная антенна, монтажная плата и корпус приемника.
Магнитная антенна выполнена на плоском ферритовом (марки 400НН) стержне размерами 3X20X115 мм (можно использовать и круглый стержень диаметром 8...10 мм). Катушки L1 и L2 намотаны на одной общей бумажной гильзе, склеенной из кабельной (или другой плотной) бумаги клеем БФ-2. Для повышения добротности входного контура катушку L1 желательно намо тать многожильным высокочастотным проводом ЛЭШО 7X0,07 или ЛЭШО 10X0,05. Катушка L1 должна содержать 130 витков, размещенных в 6—8 секциях, намотанных внавал. Катушку L2/ имеющую 4 витка, наматывают между средними секциями катушки L1 проводом ПЭВ-1 0,25. Катушка L3 — от фильтра ПЧ или контура гетеродина диапазонов СВ, ДВ любого малогабаритного транзисторного супергетеродина. Емкость конденсатора С12 за висит от индуктивности используемой катушки и частоты, на которую необходимо настроить режекторный контур. В описываемом приемнике применена катушка фильтра ПЧ от приемника «Ней ва» (индуктивность 240 мкГ). Для настройки на частоту 873 кГц нужен конденсатор емкостью 130 пФ.
В тракте РЧ приемника можно использовать микросхемы К122УП1 (А—В),К122УН1 (А — Д), а также микросхемы К118УП1 (А—Г) и КИ8УН1 (А — Д). При использовании микросхем серии КН8 не следует забывать, что у них другой корпус и иная цоколевка, чем у микросхем серии К122, поэтому придется соответственно изменить рисунок печатной платы. Кроме того, все указанные микросхемы с индексами А, Б рассчитаны на питание напряжением 5,7...7 В, а это потребует подбора резистора R3, с тем чтобы при свежей батарее питания напряжение на выводе 7 этих микросхем не превышало допустимого. Наконец, следует учитывать, что при использовании микросхем с индексами А чувствительность приемника будет несколько ниже. Интегральный усилитель 34 К174УН4Б можно заменить микросхемой К174Н4А (без каких-либо изменений в монтажной схеме) или микросхемами К174УН5, К174Н7, К174УН8 (с изменением рисунка печатной платы). Диоды VI, V2 — любые из серий Д2, Д9.
Постоянные резисторы любые малогабаритные. Резистор /?7-— МОН-0,5 или самодельный проволочный, переменный резистор R5— СП4-6М группы В. Оксидные конденсаторы могут быть типа К50-6, К50-12, К53-1 и т. п., остальные конденсаторы — КМ (С6, С8, СЮ—С16, С18, С19), КТ-1 (С4). Подстроечные конденсаторы Ы— СЗ, С5, С7, С9 — КПК-М. Для переключения фиксированных настроек применен блок переключателей П2К с зависимой фиксацией кнопок, выключатель питания S7 — также П2К, но с независимой фиксацией. Динамическая головка В1—1ГД-40 или любая другая мощностью 0,5... 1 Вт со звуковой катушкой сопротивлением 4...8 Ом.
Все детали приемника, кроме входного устройства, головки громкоговорителя, батареи питания и выключателя S7, смонтированы на печатной плате (рис. 92), изготовленной из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм (можно использовать и гетинакс такой же толщины). Детали установлены со стороны печатных проводников. Выводы микросхем А1 и А2 К122УП1 (или К122УН1) и К174УН4А (или К174УН4Б) до пайки необходимо отформовать, как показано на этом рисунке. В качестве экрана выходной цепи микросхемы А1 и детекторного каскада использован тонкостенный отрезок латунной трубки, изолированный изнутри полоской кабельной бумаги (на рис. 92 трубка изображена штриховыми линиями). Переменный резистор R5 установлен на согнутом из листового алюминиевого сплава уголке, закрепленном на печатной плате двумя винтами М2Х5. Оксидные конденсаторы С17, С22 закреплены на печатной плате с помощью отрезков провода диаметром 0,5 мм, пропущенных в предусмотренные для этой цели отверстия в плате и скрученных с обратной стороны. Выводы конденсаторов С20, С21 пропущены вниз отверстия с зенковкой (они изображены на рисунке в виде двух концентрических окружностей) и выведены на обращенную к читателю сторону платы через отверстия в соответствующих печатных проводниках. Между платой и корпусами этих конденсаторов проложены согну-
Рис. 92. Чертеж печатной платы и размещение деталей на ней. Микросхемы, резисторы и конденсаторы установлены на плате со стороны токонесущих печатных проводников и площадок и припаяны к ним
Рис. 93. Внешний вид приемника и размещение деталей в его корпусе
тые в кольцо отрезки одножильного монтажного провода в поли« винилхлоридной изоляции.
Вместе с другими смонтированными деталями плата помещена в корпус, склеенный из листового (толщиной 2,5 мм) полистирола черного цвета. Внешний вид готового приемника и размещение деталей в его корпусе показаны на рисунке 93. Плата закреплена в корпусе тремя винтами МЗХ6, ввинченными в резьбовые отверстия стоек высотой 32 мм. Стойки изготовлены из листового полистирола толщиной 6 мм и приклеены к левой боковой и нижней стенкам корпуса (контуры стоек показаны штриховыми линиями).
Из такого же материала сделаны и стойки высотой 26 мм, к которым привинчен дюралюминиевый уголок с кнопочным переключателем и кронштейнами — держателями стержня магнитной антенны.
Подстроечные конденсаторы входного устройства закреплены выводами статоров в отверстиях диаметром 3 мм, просверленных в небольшой (размерами 70X25 мм) плате из фольгированного материала той же толщины, что и печатная плата приемника. Выводы статоров конденсаторов загнуты со стороны фольги и припаяны к ней. Закреплена плата с помощью отрезков луженого провода диаметром 1,5 мм, припаянных к фольге, а также неиспользуемым контактам кнопочного переключателя и фольге «заземленного» провода основной печатной платы.
Отсек, в котором размещены батареи 3336Л, склеен из двух пластин такого же материала, что и корпус. Динамическая головка закреплена четырьмя винтами М4Х4, ввинченными в резьбовые отверстия бобышек высотой 3,5 мм (полистирол черного цвета), приклеенных к передней стенке корпуса. В отверстия декоративной решетки, расположенные за пределами диффузора головки, вклеены изнутри .заглушки из черного полистирола толщиной 1 мм.
Задняя стенка корпуса (полистирол черного цвета толщиной 2,5 мм) крепится с помощью четырех винтов МЗХ6. Два из них ввинчены в резьбовые отверстия стоек, одна из которых приклеена к правой боковой стенке корпуса, а другая закреплена винтом в верхней (см. рис. 92) части печатной платы. Еще два винта ввинчены через отверстия в нижней стенке корпуса в полистироловую планку размерами 90X10X6 мм, приклеенную к нижней части задней стенки.
Налаживание правильно собранного приемника несложно л сводится в основном к настройке его на несущие частоты уверенно принимаемых в данной местности радиостанций. Для этого при ненажатых кнопках S1—S7 припаивают к катушке L1 магнитной антенны конденсатор переменной емкости с перекрытием по емкости от 5...7 до 470...510 пФ (если используется блок КПЕ, то для получения максимальной указанной емкости его секции соединяют параллельно) и включают питание. Если приемник са-мовозбуждается, меняют местами включение выводов катушки связи L2. Изменяя емкость КПЕ и ориентацию магнитной антенны в горизонтальной плоскости, отыскивают радиостанции, передачи которых слышны наиболее громко (регулятор громкости — в положении максимального усиления). При этом следует учесть, что радиостанции СВ диапазона лучше слышны в вечернее время. Емкость конденсаторов, которые надо подключать к катушке L1, чтобы настроиться на одну из выбранных радиостанций, ориентировочно определяют по введенной части роторных пластин КПЕ. При необходимости конденсатор нужной емкости можно составить из нескольких, соединив их параллельно или последовательно, однако в любом случае следует стремиться к тому, чтобы точная настройка на выбранную радиостанцию получалась при средней емкости подстроечного конденсатора.
Для подавления помех от мешающих радиостанций используют режекторные контуры, аналогичные контуру L3C12, настраивая их на частоты этих станций подбором конденсатора или изменением индуктивности катушки.
Перегрузку усилителя РЧ, проявляющуюся в больших искажениях прослушиваемой передачи, устраняют шунтированием входного контура резистором сопротивлением несколько десятков килоом. Его сопротивление определяют опытным путем: подключают параллельно контуру переменный резистор сопротивлением 330... 470 кОм и уменьшают его сопротивление до тех пор, пока искажения не исчезнут (громкость передачи при этом несколько снизится). Отпаяв резистор, измеряют сопротивление его введенной
части и подключают к соответствующей секции переключателя постоянный резистор ближайшего к измеренному значению номинала.
Искажения, вносимые усилителем 34, можно снизить уменьшением сопротивления резистора R6.
Электросеть в качестве источника питания радиоаппаратуры
Для питания радиотехнических устройств на транзисторах или интегральных микросхемах используют не только гальванические элементы и батареи, но и сетевые блоки питания. Ознакомление юных радиолюбителей с расчетом и конструированием таких блоков предусмотрено программами всех кружков радиотехнического профиля.
Приступая к изучению этой темы, следует подчеркнуть кружковцам, что в первичных обмотках сетевых трансформаторов выпрямителей, используемых для питания различной радиоаппаратуры, действует сравнительно высокое напряжение. Поэтому надо придерживаться элементарного правила: не касаться руками контактов и проводников цепи первичной обмотки трансформатора, а любые изменения в монтаже делать только после отключения блока от сети.
Металлический корпус готового блока питания не должен иметь электрического контакта с цепями выпрямителя и стабилизатора. Такой корпус желательно заземлять через установленный на нем дополнительный зажим.
УПРОЩЁННЫЙ РАСЧЕТ ВЫПРЯМИТЕЛЯ
Выпрямители сетевых блоков питания радиолюбители обычно строят по схеме, изображенной на рисунке 94. Трансформатор Т понижает напряжение осветительной сети до некоторого необходимого значения, диоды VI—V4, включенные по мостовой схеме, выпрямляют это напряжение, а конденсатор фильтра Сф сглаживает его пульсации. Резистор RH символизирует нагрузку, питающуюся от выпрямителя. При конструировании сетевого блока питания сначала с учетом конкретной нагрузки рассчитывают параметры выпрямителя, а затем по полученным результатам — его трансфор -матор.
Исходные параметры при расчете выпрямителя: С/н— требуемое напряжение на нагрузке, которое, как правило, равно напряжению на выходе
Рис. 94. Схема двухполупериодного выпрямителя
фильтра выпрямителя Uo и /н— максимальный ток, потребляемый нагрузкой. От этйх данных, определяемых конкретным радиотехническим устройством, зависит выбор диодов для выпрямителя, мощность сетевого трансформатора и числа витков в его вторичной и первичной обмотках.
Переменное напряжение на вторичной обмотке трансформатора (Un) подсчитывают по формуле:
С/ц = Л.[7н,
где А — коэффициент, численное значение которого зависит от
тока нагрузки (табл. 2).
Зная ток нагрузки, определяют максимальный ток, текущий через каждый диод выпрямительного моста:
/у — 0,5 • Б • Iн.тах, где Б — коэффициент, зависящий от максимального тока
Таблица 2
Коэффициент	Максимальный ток нагрузки, А					
	0,1	0,2	0,4	0,6	| 0,8	1,0
А	0,8	1,0	1,2	1,4	1,5	1,7
Б	2,4	2,2	2,0	1,9	1,8	1,8
нагрузки (табл. 2).
Обратное напряжение диодов, используемых в выпрямителе, должно быть в 1,5 раза больше напряжения источника питания,
т. е.
U обр — 1,5 • £7н»
Емкость фильтрующего конденсатора Сф в мкФ определяют по формуле:
Сф = 3200 -In/UvKn,
где Кп — коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения, характеризующий отношение амплитудного значения переменной составляющей частотой 100 Гц на выходе выпрямителя к среднему значению выпрямленного напряжения.
Чем больше емкость фильтрующего конденсатора и меньше ток, потребляемый нагрузкой, тем меньше пульсация выпрямленного напряжения и, следовательно, слабее прослушивается фон переменного тока в динамической головке или громкоговорителе радиотехнического устройства. Для большинства любительских транзисторных конструкций допустим коэффициент пульсаций питающего напряжения /Сп = 0,01. Номинальное напряжение фильтрующего конденсатора не должно быть меньше напряжения на выходе выпрямителя, иначе он может оказаться пробитым более высоким напряжением.
Трансформатор выпрямителя рассчитывают в такой последовательности. Сначала определяют максимальное значение тока, который будет течь во вторичной обмотке: 1и = 1,5-/н.тах. Далее подсчитывают максимальную мощность, Вт, потребляемую выпрямителем от вторичной обмотки: Pn—Un-Im а затем мощность самого трансформатора: Ртр = 1,25-P/j.
Площадь сечения магнитопровода S (см2), соответствующую расчетной мощности трансформатора, определяют по формуле:
5=1,зКР^.
где 1,3 — постоянный усредненный коэффициент.
Рассчитав магнитопровод трансформатора, определяют число витков первичной и вторичной обмоток по формулам:
Wi = 50 - C///S, wn = 55 - UnlS.
Диаметр проводов обмоток трансформатора (в мм) можно определить из таблицы 3 или по формуле:
^ = 0,02}Л Iобм,
где /обм — ток в обмотке, мА.
Познакомившись с методикой
расчета выпрямителя, кружков-
цы приступают к расчету сетевого блока питания для одного из собранных ими устройств.
Для примера приведем расчет выпрямителя для питания приемника, выполненного по схеме, показанной на рисунке 85. За исходные данные принимаем: t/H = 9 Б, /н.тах=0,1 А (с некоторым запасом), [// = 220 В. На вторичной обмотке трансформатора должно быть переменное
Таблица 3
Л)бМ, МА	dt мм
25	0,1
25...60	0,15
60... 100	0,2
100...160	0,25
160...250	0,3
250...400	0,4
400...700	0,5
700... 1000	0,6
напряжение: Un = А • [7н = 0,8-0,9~7 В. Ток, текущий через каждый диод выпрямительного моста, составит: /у = 0,5-5-/н.тах = = 0,5-2,4-0,1 =0,12 А. Следовательно, для выпрямителя можно использовать диоды серий Д7, Д226, Д229 с любыми буквенными индексами, потому что их средний выпрямленный ток и обратное напряжение значительно больше расчетных. Пригоден также выпрямительный блок КЦ402Б.
Емкость конденсатора фильтра (при коэффициенте пульсаций выпрямленного напряжения /Сп = р,01) может быть: Сф = 3200Х Х^н.тах/^н • Кп=3200 -0,1/9- 0,01 ж 3500 мкФ. Можно использовать оксидный конденсатор емкостью 4000...5000 мкФ, например типа К50-6, на номинальное напряжение 10 В.
Теперь определим значение тока во вторичной обмотке транс
форматора:
М= 1,5-/н.тах= 1,5-0,1 =0,15 А.
Мощность, потребляемая выпрямителем от вторичной обмотки трансформатора, будет: Рц = tM-M = 7-0,15^ 1 Вт. Таким образом, мощность самого трансформатора выпрямителя должна составить: Ртр= 1,25-Рц = 1,25-1 = 1,25 Вт. Для трансформатора та
кой мощности можно использовать магнитопровод с минимальной площадью сечения сердечника:
S = 1,3	1,3-1,1« 1,4 см2.
Предположим, подобран магнитопровод УШ12Х12 (площадь поперечного сечения сердечника принимаем равной 1,4 см2). В таком случае первичная обмотка, рассчитанная на напряжение сети 220 В, должна содержать оу/ = 5О-£///5 = 50-220/1,4 = 7856 витков, а вторичная обмотка иуп = 55-t/n/S = 55-7/l,4 = 275 витков. Для первичной обмотки трансформатора можно использовать провод диаметром 0,1...0,12 мм, а для вторичной — 0,2...0,25 мм.
На практике для сетевых трансформаторов блоков питания транзисторной аппаратуры используют магнитопроводы, площадь сечения которых значительно превышает расчетную (обычно не менее 3...4 см2). Это позволяет уменьшить число витков в обмотках, выполнять их проводами большего диаметра и использовать трансформаторы для блоков питания другой аппаратуры.
ТРАНСФОРМАТОР БЛОКА ПИТАНИЯ
После того как сделан расчет выпрямителя, кружковцы приступают к подбору подходящего магнитопровода, изготовлению каркаса и намотке сетевого трансформатора. Для многих конструкций можно использовать магнитопроводы с каркасами выходных трансформаторов ламповых приемников устаревших моделей, телевизоров. Если площадь сечения сердечника магнитопровода окажется больше расчетной, надо заново пересчитать только число витков обмоток трансформатора. Кроме того, необходимо проверить, уместятся ли будущие обмотки с каркасом в окне имеющегося магнитопровода. Упрощенно это можно определить, умножив расчетную мощность трансформатора на коэффициент 50,— полученное значение характеризует выраженную в квадратных миллиметрах площадь окна магнитопровода.
Провод укладывают на каркас виток к витку, делая между рядами и обмотками прокладки из конденсаторной бумаги. Первой наматывают первичную, т. е. сетевую, обмотку, а поверх нее — вто-.. ричную. Пластины магнитопровода собирают вперекрышку—без воздушного зазора между пачками.
Кроме самодельных трансформаторов для сетевых блоков питания радиоаппаратуры, конструируемой кружковцами, могут быть использованы без каких-либо переделок унифицированные выходные трансформаторы кадровой развертки (ТВК) телевизоров различных марок. Каждый из таких трансформаторов имеет обмотку I, которая в самодельном сетевом блоке питания используется как первичная (сетевая), а обмотка II — как вторичная (понижающая) . Обмотка III трансформаторов ТВК-110ЛМ, ТВК-110Л1 и ТВК-110Л2, намотанные таким же проводом, как и обмотки I, в блоке питания не используются.
СТАБИЛИЗАЦИЯ ВЫПРЯМЛЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Чтобы выпрямленное напряжение сетевого блока питания было возможно стабильнее, не изменялось из-за колебаний напряжения электросети, непостоянства тока, потребляемого нагрузкой, к выходу выпрямителя подключают стабилизатор напряжения, через который и питают нагрузку.
Основой его служит стабилитрон — кремниевый диод, внутреннее сопротивление которого мало и очень незначительно меняется при изменении тока. Малая зависимость падения напряжения на стабилитроне от протекающего тока является основным свойством стабилитрона. Благодаря этому свойству напряжение на стабилитроне, а значит, и на нагрузке, подключенной к нему, поддерживается практически постоянным.
Вольтамперные характеристики нескольких наиболее часто используемых в самодельных конструкциях стабилитронов показаны на рисунке 95. При включении стабилитрона в прямом (пропускном) направлении его вольтамперная характеристика аналогична вольтамперной характеристике кремниевого сплавного диода. Но стабилитрон работает в режиме обратного направления. При. увеличении обратного напряжения ток через стабилитрон вначале растет очень медленно (на характеристике — горизонтальный уча-
Рис. 95. Вольтамперные характеристики некоторых стабилитронов
сток ветвей), а затем при некотором значении обратного напряжения наступает так называемый «пробой» р-п перехода, после чего даже небольшое увеличение напряжения значительно влияет на рост тока через стабилитрон (на характеристике — спадающий вниз участок ветви). У разных стабилитронов режим «пробоя» наступает при разных обратных напряжениях: у стабилитрона КС133А, например, при 3...3,7 В, у стабилитрона Д808 —при 7..Д5 В. В стабилизаторах напряжения стабилитроны работают в режимах, соответствующих этим участкам их вольта мпер-ных характеристик. Пробой р-п перехода не ведет к порче стабилитрона, если ток через него не превышает допустимого значения.
Стабилизирующие свойства такого полупроводникового прибора характеризуются его дифференциальным сопротивлением, которое выражают как отношение изменения напряжения стабилизации к вызвавшему его малому изменению тока стабилизации, т. е. Гд=Д[/Ст/Д/ст (см. характеристику стабилитрона КС133А на рис. 95). Чем меньше численное значение этого параметра стабилитрона, тем стабильнее напряжение на нем при изменении тока.
Чтобы стабилизатор выполнял свою функцию, протекающий через него ток должен быть не меньше минимального тока стабилизации /cT.min, т. е. наименьшего тока, при котором работа стабилитрона в режиме «пробоя» устойчива, и не больше максимального тока стабилизации /ст.тах— наибольшего тока, при котором температура нагрева р-п перехода стабилитрона не превышает допустимой. При выборе полупроводникового прибора для работы в стабилизаторе напряжения ориентируются по его напряжению стабилизации £/ст — напряжению между его выводами в рабочем режиме.
Простейший стабилизатор — параметрический, работающий как делитель нестабилизированного напряжения (рис. 96), образуют резистор /?Гас, называемый гасящим или балластным, и стабилитрон V. Нестабилизированное напряжение, подаваемое от выпрямителя на вход стабилизатора, должно быть на 40...50% больше напряжения стабилизации используемого стабилитрона. Рабочий режим его устанавливают подбором резистора /?Гао. Нагрузка /? подключена параллельно стабилитрону, и напряжение на ней соответствует напряжению стабилизации использованного полупроводникового прибора. Благодаря стабилизирующим свойствам ток через стабилитрон изменяется пропорционально току нагрузки, но только в обратном порядке, поэтому общий ток, потребляемый от выпрямителя самим параметрическим стабилизатором и подключенной к нему нагрузкой, остается практически неизменным. А все изменения напряжения на входе стабилизатора, возникающие, например, из-за колебаний сетевого напряжения, гасит резистор Rrac*
Эффективность работы стабилизатора оценивают коэффициентом стабилизации напряжения Кет — числом,
показывающим, во сколько раз уменьшаются пульсации выпрямленного напряжения на выходе устройства по сравнению с такими же характеристиками входного напряжения.
Определить коэффициент стабилизации напряжения простейшего параметрического стабилизатора можно по упрощенной формуле:
is _ is Rrac'Ucr
Лет — Лсгл	---•
Гд • Uвх
Выходное сопротивление параметрического стабилизатора примерно равно дифференциальному сопротивлению стабилитрона, т. е.
Квых ~ Гд.
Стабилизатор напряжения, собранный по схеме на рисунке 96, можно использовать для питания многих простейших радиотехнических устройств и их узлов, при этом потребляемый ими ток не должен превышать максимальный ток через используемый стабилитрон. Так, для стабилитрона КС196 потребляемый от него ток не должен превышать 15...18 мА при напряжении 9...10 В (в зависимости от t/CT конкретного стабилитрона).
Для питания приемника, усилителя 34 или другого устройства, потребляемый ток которого превышает максимальный ток стабилитрона, в стабилизатор напряжения вводят транзисторный усилитель тока. Примером может служить компенсационный стабилизатор напряжения, собранный по схеме на рисунке 97. Здесь резистор R1 и стабилитрон VI образуют параметрический стабилизатор, поддерживающий на базе транзистора V2, называемого в данном случае регулирующим, постоянное напряжение, практически равное напряжению [/ст используемого стабилитрона. Регулирующий транзистор включен эмиттерным повторителем.
Напряжение на выходе такого стабилизатора, а значит, и на его нагрузке /?н равно разности напряжений стабилизации стабилитрона VI и на эмиттерном р-п переходе транзистора V2. А так как напряжение на базе транзистора относительно эмиттера (напряжение смещения) составляет доли вольта, то можно считать,
что выходное напряжение UBblx равно напряжению UCT используемого стабилитрона.
Принцип действия такого стабилизатора заключается в следующем. При повышении напряжения на входе стабилизатора t/вх, например из-за колебаний напряжения сети, напряжение на выходе стабилизатора t/вых также стремится возрасти. Это приводит к тому, что напряжение на эмиттерном переходе регулирующего транзистора V2 начинает уменьшаться и тем самым закрывать транзистор. При этом падение напряжения на участке эмиттер— коллектор транзистора возрастает настолько, что напряжение на выходе стабилитрона уменьшается до исходного уровня. Аналогично стабилизатор реагирует и на понижение входного напряжения, но только в обратном порядке. Таким образом, регулирующий транзистор стабилизатора выполняет функцию прибора, сопротивление которого при изменении входного напряжения и тока нагрузки управляется напряжением на эмиттерном переходе, в результате чего выходное напряжение стабилизатора остается практически постоянным.
Резистор R2 не влияет на входные и выходные параметры стабилизатора, он нужен лишь для того, чтобы и при отключенной нагрузке регулирующий транзистор работал как усилитель тока. Сопротивление резистора R2 должно быть таким, чтобы ток, текущий через него, был несколько больше начального неуправляемого тока транзистора — примерно 5...10 мА.
Надежность работы стабилизатора и величина потребляемого тока зависят от параметров регулирующего транзистора. В частности, предельно допустимое напряжение между его эмиттером и коллектором должно быть больше максимального выходного напряжения стабилизатора, а предельно допустимый ток коллектора— больше максимального тока нагрузки. Потребляемый нагрузкой ток может быть тем больше, чем больше /z2ia регулирующего транзистора, но при этом его предельно допустимая мощность рассеивания должна быть на 20...30 % больше максимальной мощности, потребляемой стабилизатором от выпрямителя. Этим требованиям наиболее полно отвечают транзисторы большой мощности.
Чтобы регулирующий транзистор не перегревался во время работы, его устанавливают на радиатор.
ВЫПРЯМИТЕЛЬ И СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ
На рисунке 98 приведены схемы двухполупериодного выпрямителя, параметрического и компенсационного стабилизаторов напряжения, которые можно использовать для питания различной радиоаппаратуры как раздельно, так и совместно. Двухполупе-риодный выпрямитель (рис. 98, а) образуют трансформатор Т1Я понижающий напряжение сети до 12...13 В, диоды VI—V4, вклю« ченные по мостовой схеме, и конденсатор С1, сглаживающий пульсации выпрямленного напряжения. Трансформатор первичной обмоткой / присоединяют к электроосветительной сети через плав-
г
Рис. 98. Схемы выпрямителя и стабилизаторов напряжения блока питания транзисторной аппаратуры
кий предохранитель F1 на ток 0,5 А. Нагрузку или стабилизатор напряжения подключают к разъему XI, являющемуся выходом выпрямителя. Сила тока, потребляемого нагрузкой, может достигать 0,4...0,5 А при значительных пульсациях выпрямленного ‘ напряжения.
Параметрический стабилизатор (рис. 98,6) состоит из резистора R1 и стабилитрона V5. Его вход подключают к выходу выпрямителя через разъем Х2, а нагрузку к выходу стабилизатора через разъем ХЗ. Выходное напряжение 9 В (зависит от напряжения стабилизации используемого стабилитрона), максимальный ток нагрузки— 15...20 мА.
Компенсационный стабилизатор (рис. 98, в) входным разъемом Х4 подключают к разъему XI выхода выпрямителя, а стабилизированное напряжение питания нагрузки снимают с выходного разъема Х5. Транзистор V6 — регулирующий элемент стабилизатора. Постоянное напряжение на его базу подается с параметрического стабилизатора R2V5. Балластный резистор R3 поддерживает рабочий режим регулирующего транзистора при отключенной нагрузке. Максимальный ток, потребляемый нагрузкой, может составлять 200 мА. Коэффициент стабилизации выходного напряжения около 30, выходное сопротивление не более 2 Ом.
Возможные конструкции выпрямителя и стабилизаторов напряжения, разработанные В. Васильевым (Москва), показаны на рисунке 99. Стабилизаторы выполнены в виде сменных приставок к выпрямителю.
Трансформатор Т1 — ТВК-110ЛМ. Фильтрующий конденсатор С1 составлен из двух, соединенных параллельно конденсаторов типа К50-ЗБ емкостью по 500 мкФ, на номинальное напряжение 25 В (можно использовать конденсатор К50-6 емкостью 1000 мкФ на такое же номинальное напряжение). Трансформатор, диоды выпрямительного моста и фильтрующий конденсатор размещены и смонтированы на панели из листового изоляционного материала (гетинакс, стеклотекстолит), размеры которой определяются габаритами деталей. С помощью металлических уголков панель крепят к боковым стенкам — стойкам. Функцию выходного разъема выпрямителя выполняют два гнезда на передней стенке.
Держатель плавкого предохранителя находится на задней стенке, через которую выведен и сетевой шнур с двухполюсной вилкой на конце.
При правильном монтаже деталей выпрямитель налаживать не придется. Надо только измерить напряжение на его выходе при различных нагрузках. При подключении эквивалента нагрузки сопротивлением 30...40 Ом (проволочный резистор) потребляемый ток должен быть в пределах 0,5...0,6 А при напряжении 15...17 В. Увеличить потребляемый ток до 1,2...1,4 А можно заменой диодов Д226Б выпрямительного моста на более мощные диоды серии Д229.
Параметрический стабилизатор напряжения выполнен в виде переходной колодки, которую входными штепсельными вилками Х2 подключают к выходным гнездам выпрямителя XI, а нагрузку— к ее выходным гнездам ХЗ. Колодка состоит из двух планок, скрепленных между собой с помощью металлических полосок, согнутых наподобие буквы П. Задняя планка, на которой укреплены входные вилки, должна быть из изоляционного материала (гетинакс, текстолит). Передняя планка металлическая, но выходные гнезда должны быть изолированы от нее. Стабилитрон и гасящий резистор выводами припаяны непосредственно к соответствующим гнездам и вилкам.
Чтобы не ошибиться при подключении стабилизатора к выпрямителю, возле вилок и гнезд приставки необходимо пометить полярность напряжения.
Рис. 99. Конструкции выпрямителя и стабилизаторов напряжения
Компенсационный стабилизатор напряжения также выполнен в виде переходной колодки, состоящей из передней металлической панели с выходными гнездами Х5 и задней планки с входными вилками Х4, которыми стабилизатор подключают к выходу выпрямителя XI. Панель и планка скреплены между собой такими же, как в параметрическом стабилизаторе, металлическими уголками.
Передняя панель — пластина размерами 70X50 мм из листового дюралюминия (или алюминия) толщиной 3 мм, она выполняет функцию теплоотводящего радиатора регулирующего транзистора V6. Стабилитрон V5, гасящий и балластный резисторы R2 и R3 смонтированы на контактах входного и выходного разъемов.
Безошибочно смонтированный компенсационный стабилизатор налаживания не требует. Его выходные параметры можно проверить, подключая к нему эквиваленты нагрузок разных сопротивлений.
В любом из описанных здесь стабилизаторов можно использовать маломощный стабилитрон с иным напряжением стабилизации. Соответственно изменится и выходное стабилизированное на-* пряжение. Несколько таких приставок-стабилизаторов с разными выходными напряжениями позволят питать от одного и того же выпрямителя разные по сложности радиотехнические устройства и приборы, конструируемые в кружке.
При изготовлении стабилизаторов по приведенным схемам следует учитывать, что нельзя заранее предугадать, какие точно получатся напряжения на их выходах. Объясняется это разбросом параметров стабилитронов одной и той же серии. Например; напряжение стабилизации стабилитрона Д814Б, наиболее часто используемого радиолюбителями для сетевых блоков питания, может быть 8...9,5 В. Примерно в таких же пределах может быть и выходное напряжение стабилизатора. Чтобы это напряжение было вполне определенного значения, например 9 В, приходится опытным путем подбирать соответствующий стабилитрон. Для питания любительской аппаратуры это необязательно, потому что подобный разброс значений выходного напряжения не имеет практического значения.
При пользовании сконструированными стабилизаторами кружковцы должны помнить, что стабилитрон параметрического стабилизатора или регулирующий транзистор компенсационного стабилизатора из-за длительных перегрузок или коротких замыкании в цепях питающейся нагрузки могут перегреться и выйти из строя. Поэтому перед подключением к сетевым блокам питания любого радиотехнического устройства надо убедиться, что замыканий в нем нет, а сразу же после подключения измерить потребляемый ток — он не должен быть больше допустимого.
Можно усложнить стабилизатор, включив в него защитное устройство от перегрузок. Подобный стабилизатор, схема которого приведена на рисунке 100, с двумя фиксированными выходными напряжениями: при включении стабилитрона Д810 (V2) напряжение на входе стабилизатора будет 9 В, при включении ста
билитрона Д814Д (V3) —12 В. Резистор R1 и подсоединенный к нему (переключателем S2) стабилитрон образуют параметрический стабилизатор, создающий на базе управляющего транзистора V4 (относительно минусового проводника) положительное напряжение, соответствующее напряжению стабилизации включенного стабилитрона. Коллекторной нагрузкой этого транзистора служит эмит-терный переход регулирующего транзистора V5, Нагрузка, подключенная к выходу стабилизатора, оказывается
Рис. 100. Стабилизатор напряжения с двумя фиксированными выходными напряжениями и защитой от перегрузок
включенной в коллекторную цепь регулирующего транзистора. Диоды V6 и V7 — элементы защиты от перегрузок.
Пока ток нагрузки не превышает 250...300 мА, диод V7 открыт и образует, с резистором R3 делитель напряжения, обусловливающего момент срабатывания защиты. Диод V6 в это время закрыт
и не влияет на работу стабилизатора.
При коротком замыкании или чрезмерно большом потребляемом токе анодный вывод диода V7 оказывается соединенным с
минусовым проводником через малое сопротивление нагрузки и диод закрывается. Диод же V6, наоборот, в это время открывается и шунтирует включенный стабилитрон. При этом оба транзистора закрываются и ток во внешней цепи падает до 20...30 мА.
Регулирующий транзистор V5 (П213, П214, П217) должен быть с теплоотводящим радиатором. Транзистор КТ315 можно заменить кремниевыми п-р-п транзисторами КТ301, КТ312, МП111—- МП113 с коэффициентом передачи тока 40...50, а диод Д223 — диодами Д220, Д206, Д226 с любыми буквенными индексами.
Налаживают этот стабилизатор так. К зажимам XI и Х2 под* ключают вольтметр постоянного тока и последовательно соединенные проволочный переменный резистор . (он имитирует нагрузку) сопротивлением 400...500 Ом и миллиамперметр на ток 500 мА. Движок резистора устанавливают в положение наибольшего введенного сопротивления и подключают вход стабилизатора к выходу выпрямителя. Вольтметр должен показывать напряжение, соответствующее включенному стабилитрону, а миллиамперметр — ток, не превышающий 30 мА. С уменьшением сопротивления пе* ременного резистора ток через нагрузку должен увеличиваться, а напряжение на нем оставаться практически неизменным. При замыкании выводов переменного резистора должно резко уменьшиться выходное напряжение — почти до нуля — и ток через нагрузку—до 20...30 мА.
После наладки стабилизатора надо подобрать резистор R3 такого сопротивления, чтобы система защиты срабатывала при токе нагрузки 250...300 мА.
БЛОК ПИТАНИЯ С РЕГУЛИРУЕМЫМ ВЫХОДНЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ
Для испытания, налаживания и питания различной транзистора ной аппаратуры удобно пользоваться блоком питания с регулируемым выходным стабилизированным напряжением.
Схема одного из таких блоков питания, который можно рекомендовать для изготовления в кружке радиотехнического конструирования, приведена на рисунке 101. Он состоит из сетевого трансформатора Т1, двухполупериодного выпрямителя VI с конденсатором С1, сглаживающим пульсации выпрямленного напряжения, индикатора перегрузки (лампа Н1 и резистор R1) и стабилизатора на стабилитроне V2 и транзисторах V3, V4. Выходное напряжение плавно регулируют переменным резистором R3 почти от 0 до 12 В. При повышении тока нагрузки до 250...300 мА выходное напряжение остается практически постоянным.
Трансформатор Т1 понижает напряжение сети до 12...14 В, а блок VI (диоды выпрямительного блока КЦ402Е включены по мостовой схеме) выпрямляет его. В результате двухполупериодного выпрямления на фильтрующем конденсаторе С1 действует постоянное напряжение, равное 16... 18 В. Через параллельно соединенные проволочный резистор R1 и лампу накаливания HI оно подается на вход стабилизатора напряжения.
Резистор R2 и стабилитрон V2 стабилизируют напряжение на переменном резисторе R3. Транзистор V3, включенный эмиттер-ным повторителем, является управляющим элементом. Напряжение с его нагрузочного резистора R4 подается непосредственно на базу регулирующего транзистора V4. Нагрузка /?н (усилитель, приемник или другое радиотехническое устройство)' включена в эмиттерную цепь транзистора V4, и потребляемый ею ток течет через участок эмиттер — коллектор этого транзистора.
Когда движок резистора R3 находится в крайнем нижнем (по
Рис. 101. Схема блока питания с регулируемым выходным напряжением
Рис. 102. Монтажная плата (а) и вид на лицевую панель (б) блока питания схеме) положении, напряжение на базе управляющего транзистора равно нулю, оба транзистора закрыты и напряжение на выходе стабилизатора также равно (или близко) нулю. При перемещении движка резистора вверх на базе управляющего транзистора появляется постепенно увеличивающееся отрицательное напряжение, открывающее его. Открываясь сам, транзистор V3 открывает регулирующий транзистор V4, в результате нагрузка потребляет все больший ток.
Напряжение на выходных зажимах XI и Х2 стабилизатора на 0,3...0,4 В меньше, чем на базе управляющего транзистора V2. По мере увеличения тока нагрузки все больше увеличивается падение напряжения на лампе Н1 и резисторе R1. Сопротивление этого резистора выбрано таким, чтобы при токе нагрузки 200... 250 мА нить лампы начинала заметно накаляться, а при токе более 500 мА ярко светиться. Яркое свечение лампы служит сигналом о перегрузке стабилизатора или коротком замыкании в цепях питания нагрузки.
Конденсатор С2 дополнительно сглаживает пульсации выпрямленного напряжения и тем самым улучшает коэффициент пульсаций блока питания.
Трансформатор Т1, выпрямительный блок VI и конденсатор С1 монтируют на панели, которую крепят в глубине фанерного или пластмассового корпуса с резиновыми ножками снизу. Детали стабилизатора напряжения монтируют на плате размерами 120Х Х80 мм (рис. 102,а), выполненной под печатный монтаж из фольгированного стеклотекстолита (токонесущие проводники и площадки создают прорезями в фольге шириной около 1 мм). Монтажную плату с помощью четырех винтов с гайками и стоек высотой 25...30 мм, надетых на винты, крепят на пластмассовой панели, являющейся лицевой стенкой корпуса (рис. 102,6). На этой панели монтируют выключатель питания S1, выходные за
жимы XI и Х2, плавкий предохранитель, сигнальную лампу Н1. На нее же наклеивают и шкалу переменного резистора R3, по которой устанавливают напряжение питания нагрузки.
Функцию сетевого трансформатора в выпрямителе выполняет трансформатор ТВК-110-Л-2. Выпрямительный блок КЦ402Е можно заменить четырьмя диодами серий Д226, Д229, Д7, включив их по мостовой схеме.
Конденсаторы С1 и С2 — типа К50-6, постоянные резисторы — МЛТ, переменный резистор R3— СП или СПО с функциональной характеристикой вида А (чтобы шкала была равномерной). Вы ключатель питания — тумблер МТ-1. Резистор R1 — проволочный, мощность рассеяния не менее 10 Вт. Для него можно использовать провод высокого удельного сопротивления (манганиновый, нихромовый, константановый) толщиной 0,18...0,2 мм в любой изоляции, намотав его на корпус резистора МЛТ или ВС.
Сигнальная лампа Н1 — коммутаторная КМ6-60 (6 ВХ60 мА), торцевая часть баллона которой имеет форму собирательной лиазы. Можно также использовать лампу МН6,3-0,26 или МН6,3-0,3.
Стабилитрон Д814Д можно заменить на Д813 или другим маломощным с напряжением стабилизации, близким к 12 В, например Д814Г, Д811.
Регулирующий транзистор V4 следует установить на теплоог-водящем радиаторе, роль которого может выполнять отрезок дюралюминиевого уголка шириной стенок 30 мм, длиной 50 мм. Двумя винтами М3 его крепят непосредственно на монтажной плате, чтобы он имел контакт с площадкой фольги, с которой соединены коллекторы транзисторов и резистор R2.
При безошибочном монтаже и соединении стабилизатора с выпрямителем налаживание блока питания сводится только к подбору резистора R2. Его сопротивление должно быть таким, чтобы при отключенной нагрузке ток, текущий через стабилитрон, составлял 15...18 мА. При вращении ручки переменного резистора R3 в направлении движения часовой стрелки напряжение на выходных зажимах блока должно плавно изменяться почти от 0 до напряжения стабилизации использованного стабилитрона. Если после такой проверки блока резистором R3 установить наибольшее напряжение и кратковременно замкнуть выходные зажимы, сигнальная лампочка должна ярко загореться.
В режиме длительной перегрузки, а тем более при коротком замыкании выходной цепи регулирующий транзистор и диоды выпрямителя могут перегреться и выйти из строя. Поэтому, увидев яркое свечение индикатора перегрузки, надо незамедлительно отключить нагрузку и не подключать вновь к блоку, пока не будет устранена неисправность.
БЛОК ПИТАНИЯ МИКРОСХЕМ СЕРИИ К155
Цифровые микросхемы серии К155 рассчитаны на питание от источника постоянного тока напряжением 5 В±5%, т. е. в пределах 4,7,..5,25 В. Питание они могут получать и от блока с регу-
Рис. 103. Схема блока питания цифровых микросхем серии К155
лируемым выходным напряжением. Однако для этой цели лучше иметь самостоятельный сетевой блок питания, обеспечивающий микросхемам стабильное напряжение 5 В.
Схема возможного варианта такого блока питания показана на рисунке 103. Он аналогичен предыдущему блоку (см. рис. 101 но несколько проще его. Переменное напряжение обмотки II сетевого трансформатора Т1 выпрямляется диодами V/— V4, включенными по мостовой схеме. Конденсатор С1 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Резистор R1 и стабилитрон V5 (напряжение стабилизации стабилитрона КС168А 6...7,5 В) образуют параметрический стабилизатор, напряжение с которого через подстроечный резистор подается непосредственно на базу регулирующего транзистора V6 и открывает его. Чем больше эю напряжение, тем больше транзистор открывается, тем больше напряжение на выходе блока и ток, потребляемый от него нагрузкой. Конденсатор С2 дополнительно сглаживает пульсации выпрямленного напряжения, а конденсатор СЗ блокирует цепь питания микросхем по высшим частотам электрических колебаний, что защищает их от различного рода электрических помех.
Напряжение на выходе блока, равное 5 В, устанавливают пэ контрольному (образцовому) вольтметру постоянного тока подстроечным резистором R2.
Значение тока, потребляемого нагрузкой от такого блока питания, может достигать 500...600 мА, что соответствует мощности 2,5...3 Вт. Такой мощности достаточно для питания 15—20 микросхем серии К155. В большей же части конструируемых в кружке приборов и устройств цифровой техники микросхем будет меньше, поэтому в стабилизаторе напряжения функцию регулирующего может выполнять менее мощный транзистор, чем КТ815А, например транзисторы серии ГТ404, КТ605 и даже КТ315. И если в распоряжении кружковцев не окажется транзисторов большой или средней мощности, то в стабилизаторе блока можно использовать транзистор КТ315 с буквенным индексом А—Е. А когда потребуется увеличить потребляемый нагрузкой ток, его можно будет заменить более мощным п-р-п транзистором.
Усилители звуковой частоты
Усилитель колебаний звуковой частоты — неотъемлемая часть любого (кроме детекторного) радиовещательного приемника, магнитофона, телевизора и многих других радиотехнических устройств. С работой, принципами построения и налаживанием усилителей 34 кружковцы знакомятся уже в процессе конструирования приемников прямого усиления. Вообще работу над приемниками прямого усиления можно рассматривать как средство накопления учащимися знаний, практического опыта и выявления устойчивых интересов к тем или иным направлениям радиотехнического конструирования. Одни из них займутся изучением и конструированием радиоприемной аппаратуры, например супергетеродинов, другие—-измерительными приборами, третьи — усилителями 34 для высококачественного воспроизведения монофонических и стереофонических грамзаписей. Таким образом, на следующем этапе радиотехнического творчества учащихся, который может начинаться уже на 2-м году занятий, одной из ведущих тем практической деятельности кружков будет конструирование усилителей 34 повышенной сложности.
ПАРАМЕТРЫ УСИЛИТЕЛЕЙ 34
Усилители 34, от которых в значительной степени зависит качество звуковоспроизведения, характеризуются многими параметрами. Наиболее важными из них с практической точки зрения считаются номинальная выходная мощность, коэффициент гармоник, чувствительность и частотная характеристика. С каждым из этих параметров и надо познакомить учащихся.
Под номинальной выходной мощностью РНом понимают мощность, выделяемую на нагрузке (громкоговорителе), при которой нелинейные искажения соответствуют указанным в описании. При дальнейшем увеличении мощности усилителя нелинейные искажения активно возрастают.
В чем суть нелинейных искажений усиливаемого сигнала 34? Дело в том, что в процессе усиления любого сигнала, даже идеально синусоидального, в нем из-за нелинейности характеристик усиливающих элементов (транзисторов или электронных ламп) появляются колебания, частота которых в 2, 3, 4 и более раз превышает частоту основного сигнала, т. е. в усиливаемом сигнале появляются вторая, третья, четвертая и т. д. гармоники. Эти новые колебания, примешивающиеся к усиливаемому сигналу, и есть нелинейные, или гармонические, искажения, которые возрастают по мере увеличения выходной мощности усилителя. Их оценивают коэффициентом гармоник. Мощность, при которой коэффициент гармоник достигает 10%, называют максимальной Ртах выходной мощностью усилителя 34.
Коэффициент гармоник Кг измеряют при синусоидальном входном сигнале и выражают процентным отношением сум-
мирного напряжения всех гармоник Ur к выходному напряжению U ВЫХ.»
Кг^ -100%.
С вых
Для усилителей 34 разных классов допустимый коэффициент гармоник устанавливается соответствующими нормами (ГОСТ). Например, для усилителей 34 радиовещательных приемников, радиол, магнитол, электрофонов коэффициент Кг может быть 5... 7%, для усилителей 34 бытовых магнитофонов — 5%. 4ем выше класс радиоаппаратуры, тем ниже коэффициент гармоник.
4увствительность усилителя 34 — это то напряжение сигнала звуковой частоты, которое надо подать на вход усилителя, чтобы получить на его нагрузке номинальную выходную мощность. 4увствительность большей части усилителей, предназначенных для воспроизведения грамзаписи, составляет 100... 250 мВ; такое напряжение развивает пьезокерамический звукосниматель.
4астотную характеристику усилителя изображают графически в виде кривой, показывающей зависимость напряжения выходного сигнала от его частоты при неизменном напряже* нии на входе. Кривизна характеристики объясняется тем, что усилитель неодинаково усиливает сигналы разных частот. Хуже всего он усиливает колебания самых низких (примерно до 100 Гц) и наиболее высоких (более 8... 10 кГц) частот звукового диапазона, поэтому его частотная характеристика неравномерна и имеет спады, или, как еще говорят, завалы по краям диапазона. Крайние частоты диапазона, на которых наблюдается спад усиления на 30% ( — 3 дБ), принято считать границами полосы частот усиливаемых колебаний. 4астотная характеристика, или полоса про= пускаемых частот трактами 34 сетевых радиоприемников, может быть от 40...60 до 10 000 Гц, а таких же трактов малогабаритных («карманных») приемников — от 800 до 3500 Гц. 4ем выше класс усилителя 34, тем шире должна быть полоса равномерно усиливаемых им частот.
Ориентировочные параметры усилителя 34, приводимые в описании той или иной любительской конструкции, позволяют судигь о качестве работы усилителя и пригодности его для тех или иных целей. Повторяя усилитель, радиолюбитель-конструктор нередко вносит в него изменения, дополнения, заимствованные из описаний других усилителей, добиваясь желаемых результатов. Параметры готового усилителя можно измерить и сравнить с параметрами исходного варианта усилителя.
Конечный результат работы усилителя 34 зависит не только от его параметров, но и от звуковоспроизводящих свойств динамической головки громкоговорителя, которая является его нагрузкой. Можно создать усилитель с очень хорошими техническими данными, но если головка будет узкополосной, к тому же недостаточной мощности, то реализовать хорошие качества уси
лителя не удастся. Поэтому следует подчеркнуть кружковцам, что, приступая к конструированию усилителя 34, они должны подобрать для него соответствующую динамическую головку прямого излучения.
УСИЛИТЕЛЬ 34 ДЛЯ ПОРТАТИВНОГО РАДИОПРИЕМНИКА
Усилители 34 любительских портативных приемников обычно трехкаскадные с бестрансформаторным выходом, например тракт 34 описанного выше приемника прямого усиления 2-V-3 (см. рис. 85). Такой или подобный ему усилитель с выходной мощностью 100... 120 мВт пригоден практически для любого другого портативного приемника, в том числе супергетеродинного типа.
Как правило, радиолюбители не просто копируют описанные в литературе усилители, а вносят в них какие-то изменения, дополнения, стремясь улучшить их работу. К числу таких усилителей можно, например, отнести усилитель, разработанный В. Казаченко, схема которого показана на рисунке 104. Его выходная мощность составляет 100 мВт на нагрузке сопротивлением 8...10 Ом, полоса пропускания частот— 100...10000 Гц, коэффициент гармоник— не более 5%. Параметры вполне хорошие для трехкаскадного усилителя на маломощных транзисторах.
Характерные особенности этого варианта усилителя 34 — использование в его входном устройстве дифференциального каскада и стабилизация коллекторного тока транзистора второго каскада, что повысило стабильность работы усилителя.
Вход усилителя подключают к выходу детекторного каскада приемника. Переменный резистор R1 при этом выполняет функцию нагрузки детектора и регулятора громкости. С его движка сигнал 34 через конденсатор С1, от емкости которого зависит
Рис. 104. Схема усилителя 34 для портативного радиоприемника
нижняя граница полосы пропускания усилителя, и резистор R2 поступает на базу транзистора. V7/, образующего совместно с тран-зистором V2 дифференциальный каскад. Напряжение смещения на базу транзистора VI подается с делителя R3R4 и ячейку фильтра R5C2, предотвращающего самовозбуждение усилителя.
С резистора R6, являющегося нагрузкой транзистора VI, усиленный сигнал 34 поступает далее непосредственно на базу транзистора V3 второго каскада усилителя. Коллекторная цепь этого транзистора питается постоянным током, стабилизированным полевым транзистором V4. Из этой цепи сигнал, усиленный вторым каскадом, поступает непосредственно на базы транзисторов V5 и V6 выходного каскада. Первый из них усиливает положительные полуволны колебаний звуковой частоты, второй — отрицательные. Усиленные по мощности колебания 34 проходят через кон* денсатор С4 к головке В1 и преобразуются ею в звук.
Между выходом усилителя (точка соединения эмиттеров транзисторов V5 и W>) и базой транзистора V2 дифференциального каскада введены две взаимосвязанные цепи отрицательной обратной связи: по постоянному напряжению — через резистор R9 и по переменному напряжению — через резисторы R9, R8 и конденсат тор СЗ. При изменении тока покоя транзисторов выходного каскада изменяется соответственно и ток, текущий через эмиттер-ный переход транзистора V2 и резистор R7. А так как резистор R7 общий для обоих транзисторов каскада, то и изменяющееся падение напряжения на нем влияет соответственно на режим транзистора VI и его усилительные свойства. Воздействуя на дифференциальный каскад, цепи отрицательной обратной связи стабилизируют режим работы усилителя в целом и его коэффициент усиления.
Коэффициент гармоник можно несколько снизить, если между базами транзисторов выходного каскада включить диод (на рис. 104 он показан штриховыми линиями), как это часто делают для устранения искажений типа «ступенька».
Печатная плата усилителя размерами 75X35 мм, выполненная из фольгированного стеклотекстолита, и детали, смонтированные на ней, показаны на рисунке 105. Большую часть резисторов устанавливают на плате вертикально. Между коллектором транзистора VI и базой транзистора V3 сделана проволочная перемычка со стороны установки деталей (на рис. 105 обозначена сплошной линией). Переменный резистор R1, имеющий прямое отношение к выходной цепи детектора того приемника, совместно с которым усилитель будет работать, размещают на лицевой панели корпуса приемника.
Транзисторы VI и V2 дифференциального каскада могут быть любыми из серий КТ315, КТ312. Транзистор серии КТ361Б (V3), можно заменить на КТ203 или КТ361 с любым буквенным индексом, МП37Б (V5) — транзисторами из серий МП35 — МП38, МП41 (V6) — транзисторами из серий МП39 — МП40. Желательно, чтобы коэффициент передачи тока транзисторов V5 и V6 был не ме-
Рис. 105. Монтажная плата усилителя и размещение деталей на ней нее 50. Полевой транзистор КПЗОЗД (V4) может быть любым другим из этой же серии.
Переменный резистор R1 может быть любого типа, в том числе совмещенным с выключателем питания S1, оксидные конденсаторы — К50-6. Динамическая головка В1 может быть типа 0,25ГДШ-3, 0,5ГДШ-1, 0,5ГДШ-2 со звуковой катушкой сопротивлением 8...10 Ом.
Налаживание усилителя сводится только к подбору резисто» pa R10 в истоковой цепи полевого транзистора. Его сопротивление должно быть таким, чтобы при напряжении источника питания 9 В ток покоя усилителя составлял 3...4 мА. При необходимости снизить коэффициент гармоник надо печатный проводник между базами транзисторов выходного каскада разрезать и включить в разрыв этого проводника любой диод из серии Д9.
Испытать усилитель в работе можно путем проигрывания грамзаписи.
УСИЛИТЕЛЬ 34 С МИКРОСХЕМОЙ НА ВХОДЕ
Этот малогабаритный усилитель 34, разработанный В. Барановым, В. Семеновым, В. Трофимовым, можно использовать в тракте 34 радиовещательного приемника или для воспроизведения монофонической грамзаписи через пьезокерамический звукосниматель. Источником питания усилителя может быть батарея гальванических элементов или сетевой блок питания с выходным стабилизированным напряжением 12,8, 9 или 6 В. Ток, потребляемый усилителем в режиме покоя, соответственно равен 5,5, 4 и 2,7 мА. Основные характеристики усилителя: полоса рабочих частот 80...12 000 Гц при неравномерности частотной характеристики не более 1,5 дБ; выходная мощность на нагрузке сопротивлением 4 Ом при напряжении источника литания 12,8 В —2 Вт, соответственно при 9 В — 0,8 Вт, 6 В — 0,25 Вт; чувствительность
усилителя около 200 мВ, коэффициент гармоник не более 1 входное сопротивление около 25 кОм.
Принципиальная схема усилителя и схема используемой в нем микросхемы К2УС245 показаны на рисунке 106. Всего в усилителе семь каскадов, пять из которых, образующих тракт предварительного усиления напряжения сигнала 34, объединены в микросхеме А1. В шестом каскаде, обеспечивающем сдвиг фазы сигнала на 180°, что необходимо для работы следующего за ним двухтакт-» ного каскада, работают транзисторы VI и V2 разных структур. В седьмом, двухтактном каскаде усиления мощности, используются транзисторы V3 и V4 средней мощности структуры р-п-р.
Сигнал от звукоснимателя через разделительный конденсатор С1 и вывод 2 микросхемы А1 поступает на первый ее транзистор, работающий как эмиттерный повторитель. Резисторы R1 и R2 образуют делитель, с которого на базу этого транзистора микросхемы подается начальное положительное напряжение смещения.
Связь между транзисторами первого и второго каскадов микросхемы емкостная, через конденсатор С2, включенный между ев выводами 1 и 5. Остальные межкаскадные связи непосредственные. Положительное напряжение на коллекторы транзисторов второго, третьего и четвертого каскадов микросхемы (вывод 7) по-» дается через развязывающий фильтр R4C5, на коллектор транзистора пятого каскада (вывод 9) — через динамическую головку В1 и резистор R7. Ввод 6 микросхемы является ее общей «заземленной» точкой.
Рис. 106. Усилитель 34 с микросхемой К2УС245 на входе
Сигнал 34, усиленный микросхемой, поступает через ее выходной вывод 9 непосредственно на базы транзисторов VI и V2, а с их нагрузочных резисторов R5 и R6 — непосредственно на базы транзисторов V3 и V4 выходного каскада. Головка В1, подключенная через конденсатор С6 к общей точке транзисторов V3 и V4, преобразует усиленный сигнал в звуковые колебания.
Равномерность частотной характеристики усилителя в рабочем диапазоне частот и достаточно высокую термостабильность обеспечивает отрицательная обратная связь по переменному току, напряжение которой снимается с выхода усилителя и вместе с напряжением питания подается через вывод 3 микросхемы на коллектор ее входного транзистора. Эта же обратная связь устраняет и искажения типа «ступенька», хотя на базы транзисторов VI и V2 не подается напряжение смещения.
Глубину отрицательной обратной связи регулируют подбором резистора R3, С увеличением его сопротивления глубина обратной связи увеличивается. При этом уменьшаются нелинейные искажения, расширяется полоса усиливаемых частот, но усиление несколько снижается.
Входной транзистор микросхемы одновременно стабилизирует режим работы всего усилительного тракта. Происходит это следующим образом. Коллектор этого транзистора и делитель напряжения смещения в базовой цепи транзистора второго каскада питаются через общий резистор в микросхеме. Значит, любые изменения напряжения источника питания вызывают изменения коллекторного тока транзистора первого каскада и, следовательно, напряжения смещения на базе транзистора второго каскада. А так как транзисторы всех последующих каскадов усилителя, в том числе предоконечного (транзисторы VI, V2) и выходного (V3, V4), непосредственно связаны между собой, то изменения смещения на базе транзистора второго каскада микросхемы передаются на выход усилителя, что ведет к симметрированию плеч выходного каскада.
Все детали усилителя, кроме головки громкоговорителя и источника питания с выключателем, можно смонтировать на печатной плате размерами 90X55 мм, выполненной из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Внешний вид платы и схема соединения деталей показаны на рисунке 107. Вывод 6 микросхемы должен быть обязательно соединен проволочной перемычкой с общим токонесущим проводником платы, это позволяет устранить паразитную положительную обратную связь через печатные проводники платы и уменьшить нелинейные искажения.
Резисторы, использованные в усилителе, типа МЛТ-0,125, конденсаторы — К50-6 [С1—СЗ, С5—С7) и КЛС (С4). Динамическая головка В1 может быть со звуковой катушкой сопротивлением 4...6 Ом мощностью 0,5...2 Вт (в зависимости от напряжения источника питания). Чтобы при пониженной температуре не ухудшалось воспроизведение низших звуковых частот, конденсатор С6 должен быть холодоустойчивым.
Рис. 107. Внешний вид усилителя (а) и его печатная плата (б) с соединениями деталей на ней
Желательно, чтобы пары транзисторов VI—V2 и V3—V4 имели одинаковые или возможно близкие параметры hug-
Транзисторы выходного каскада (ГТ403Б) укреплены в ребристых теплоотводящих радиаторах (рис. 108) путем тугой посадки во внутренние цилиндрические отверстия в них. Со стороны вы водов транзистора надевают стальную шайбу, и всю конструкцию стягивают вместе с платой двумя винтами. Для лучшего охлаждения транзисторов их теплоотводы зачернены.
Если детали усилителя предварительно проверены и нет ошибок в монтаже, то налаживание усилителя сводится всего к двум
Рис. 108. Теплоотводящий радиатор транзистора выходного каскада: 1 — радиатор; 2 — транзистор; 3 — винт М2; 4 — шайба; 5 — монтажная плата
операциям. Сначала, подсоединив к выходу динамическую головку и включив питание, подбором резистора R1 устанавливают на выводе 3 микросхемы (а значит, и в точке симметрии выходного каскада) напряжение, равное половине напряжения источника питания. Затем резистором R3 подбирают такую глубину отрицательной обратной связи по переменному току, при которой параметры усилителя будут соответствовать заданным. При отсутствии измерительных приборов, с помощью которых можно оце
нить частотную характеристику усилителя и его коэффициент усиления, глубину отрицательной обратной связи устанавливают на слух, добиваясь неискажен-
ного воспроизведения грамзаписи.
Плату усилителя, питающую его батарею или сетевой блок питания и выключатель, можно смонтировать в ящике громкоговорителя произвольной конструкции. Регулятором громкости может быть переменный резистор сопротивлением 25...30 кОм, включенный потенциометром на входе усилителя перед конденсатором С/. Провода, идущие от звукоснимателя к входной розетке (СГ-3 или СГ-5), укрепленной на лицевой стенке ящика, и от регулятора громкости к входу микросхемы, должны быть в экранирующей оплетке, которую соединяют с общим «заземленным» проводом усилителя.
УСИЛИТЕЛЬ 34 ПОВЫШЕННОЙ МОЩНОСТИ С ПОЛЕВЫМ ТРАНЗИСТОРОМ НА ВХОДЕ
Основные характеристики этого варианта усилителя \ предназначаемого в основном для воспроизведения монофонической грамзаписи (можно использовать и для стационарного приемника с питанием от сети переменного тока), следующие: номинальная выходная мощность 2 Вт при коэффициенте гармоник не более 1%, максимальная около 2,5 Вт; чувствительность 250 мВ, полоса пропускаемых частот 20...18 000 Гц при неравномерности частотной характеристики ±1 дБ; входное сопротивление 1 МОм, выходное — не более 1 Ом; питание от сети переменного тока через двухполупериодный выпрямитель. Усилитель имеет два узкополосных регулятора тембра, один из которых позволяет изменять усиление на частоте 100 Гц, второй на частоте 7,5 кГц.
1 Разработан Ю. Богдановым и Н. Хухтиковым (г. Загорск Моск, области) .
Принципиальная схема усилителя показана на рисунке 109. Все пять его транзисторов, образующих три каскада предварительного усиления напряжения и двухкаскадный усилитель мощности, связаны между собой непосредственно и режимы их работы устанавливают подбором резистора R2.
Сигнал от пьезокерамического звукоснимателя электропроигрывающего устройства (ЭПУ) поступает через разъем XI на переменный резистор R1, а с его движка — на затвор полевого транзистора VI, включенного по схеме общего стока (ОС). Благодаря большому входному сопротивлению полевого транзистора, он практически не шунтирует звукосниматель, внутреннее сопротивление которого составляет мегаомы.
Переменный резистор R1 выполняет функцию нагрузки звукоснимателя и регулятора громкости усилителя. Чем выше (по схеме) находится его движок, тем больше напряжение сигнала 34, поступающего от звукоснимателя на вход усилителя. Резистор R3— элемент автоматического смещения: создающееся на нем падение напряжения прикладывается к управляющему переходу затвор— исток полевого транзистора.
Нагрузки транзисторов каскадов: первого — параллельно соединенные резистор R2 и эмиттерный переход транзистора V2 второго каскада; второго — транзистор V3 третьего каскада, включенный эмиттерным повторителем; третьего — последовательно соединенные резистор R7 и диод V4, включенный в прямом направ-
Рис. 109. Принципиальная схема усилителя
лении. Падение напряжения на этом диоде, равное 0,6...0,7 В, создает на базах транзисторов V5 и V6 относительно их эмиттеров начальные напряжения смещения, устраняющие искажения типа «ступенька» (в двухтактных усилителях мощности приемников прямого усиления, описанных ранее, такую функцию выполняли резисторы). Транзистор V5 (структуры р-п-р) усиливает отрицательные полуволны сигнала, а транзистор V6 (структуры п-р-п)— положительные. Усиленный по мощности сигнал поступает через конденсатор С5 большой емкости к динамической головке В1 громкоговорителя и преобразуется ею в звук.
Резистор R7 и динамическая головка, через которую он подключен к общему «заземленному» проводнику цепи питания, образуют цепь «вольтодобавки» (как в усилителе 34 приемника прямого усиления по схеме на рис. 85), обеспечивающей усилителю максимальную выходную мощность. Сопротивление этого резистора должно быть равно или меньше произведения сопротивления звуковой катушки динамической головки на статический коэффициент передачи тока транзистора V6, т. е.: где /?н — сопротивление звуковой катушки головки В1.
Резистор R4 создает между выходным и входным каскадами отрицательную обратную связь по току и переменному напряжению, стабилизирующую режим работы транзисторов усилителя.
Переменные резисторы R5, R6, конденсаторы С2, СЗ и катушка L1 образуют между выходом усилителя и истоком полевого транзистора первого каскада две параллельные частотозависимые цепи обратной связи, позволяющие изменять усиление на частотах 100 Гц и 7,5 кГц и тем самым регулировать тембр звука. Глубину обратной связи на частоте 100 Гц регулируют резистором R5, на частоте 7,5 кГц — резистором R6.
Блок питания усилителя состоит из трансформатора Т1, понижающего напряжение сети до 12...13 В, двухполупериодного выпрямителя на диодах V7—V10, включенных по мостовой схеме, и конденсатора С4, сглаживающего пульсации выпрямленного напряжения. Положительное напряжение на коллектор транзистора V6 подается через «заземленный» проводник цепи питания, на эмиттер транзистора V3 — через звуковую катушку головки В/, резистор R7 и диод W, а на коллектор транзистора V2 — через эмиттерный переход транзистора V3. По постоянному току транзисторы выходного каскада, включенные эмиттерными повторителями, соединены последовательно и делят напряжение источника питания на две равные части. Поэтому на эмиттерах этих транзисторов относительно «заземленного» проводника должно быть напряжение, равное половине напряжения источника питания ( — 8,5 В для рассматриваемого усилителя).
Усилитель смонтирован в корпусе размерами 210X130X60 мм (рис. ПО). На лицевой панели из листового дюралюминия размещены входной XI и выходной Х2 разъемы, переменные резисторы регулирования громкости R1 и тембра R5 и R6, держатель плавкого предохранителя F1 и выключатель сети S1. Двухпро-
Рис. 110. Внешний вид усилителя
водной сетевой шнур с вилкой на конце выведен через отверстие в задней стенке.
Остальные детали усилителя, кроме транзисторов V5 и V6 выходного каскада и катушки индуктивности L1, смонтированы на печатной плате размерами 75X22,5 мм (рис. 111, а) из фольгированного стеклотекстолита толщи
ной 1,5...2 мм.,Она крепится к корпусу четырьмя винтами М2,5. Транзисторы выходного каскада снабжены теплоотводящими радиаторами (рис. 111,6), представляющими собой пластины размерами 36X36 мм из листового дюралюминия толщиной 5 мм. Винтами М3 радиаторы с установленными на них транзисторами крепят ко дну корпуса. Детали блока питания (трансформатор Т1, диоды V7—V10, конденсатор С4) смонтированы на отдельной панели.
Полевой транзистор VI может быть любым из серии КП103, транзистор V2 — серии КТ315 или КТ301, транзисторы V3 и V5 — серий П601—П606, ГТ806, транзистор V6 — серий П701, КТ601, КТ602, КТ801, диод V4 — серий Д220, Д223, диоды V7 — V10 — серии Д226 или Д229 с любым буквенным индексом.
Рис. 111. Монтажная плата (а) и теплоотводящий радиатор (б) выходных транзисторов усилителя
В выходном каскаде можно также использовать кремниевые транзисторы КТ814 (V5) и КТ815 (V6) или КТ816 и КТ817 с любым буквенным индексом. В этом случае последовательно с диодом V4 (между базами транзисторов V5 и Уб) включают подстроечный резистор сопротивлением 100 Ом. Теплоотводящими радиаторами транзисторов могут служить дюралюминиевые пластины 40X40 мм и толщиной 4...5 мм, к которым транзисторы крепят винтами М3 с гайками.
Постоянные резисторы, используемые в усилителе, типа МЛТ-0,25 (R2—R4) и МЛТ-0,5 (/?7), переменные резисторы — СП-I. Конденсатор С1 типа МБМ, оксидные конденсаторы С2 и СЗ—К53-1, С4 и С5 — К50-6. Разъемы XI и Х2 — розетки СГ-3 или СГ-5.
Катушка L1, намотанная на кольце из феррита 2000НМ типоразмера К17,5X8X5 мм, содержит 700 витков провода ПЭВ 2 диаметром 0,12 мм; ее индуктивность должна быть 0,6...1 Гн.
Сетевой трансформатор может быть готовым, например типа ТВК, или самодельным. Для самодельного трансформатора подойдет магнитопровод сечением 5...5,5 см2, например Ш16X32. Его первичная (I) обмотка должна содержать 2200 витков провода ПЭВ-1 0,12, вторичная (II) обмотка—120 витков провода ПЭВ-1 0,96.
Динамическая головка В1 мощностью 3...5 Вт со звуковой катушкой сопротивлением 6...8 Ом. Можно также использовать готовый громкоговоритель мощностью до 10 Вт, например 10МАС-1.
Налаживание усилителя заключается в установке напряжения на эмиттерах транзисторов выходного каскада, равного половине напряжения источника питания, и общего тока, потребляемого усилителем от блока питания, равного 80... 100 мА. Но сначала, подключив усилитель к сети, надо измерить напряжение на выходе выпрямителя (на конденсаторе С4). В зависимости от данных сетевого трансформатора, использованного в блоке питания, оно может отличаться от указанного на схеме. Напряжение на эмиттерах транзисторов V5 и V6, равное половине этого напряжения, устанавливают подбором резистора R2. Затем измеряют общий ток, потребляемый усилителем, и если он значительно превышает 100 мА, то диод V4 заменяют аналогичным диодом с меньшим прямым сопротивлением.
В том случае, если в выходном каскаде используется пара транзисторов КТ814 и КТ815 или КТ816 и КТ817, рекомендуемый ток устанавливают подстроечным резистором, включенным последовательно с диодом V4.
Может случиться, что усилитель станет возбуждаться на высших частотах звукового диапазона — в головке появится непре-кращающийся свистящий звук. Устранить возбуждение можно увеличением емкости конденсатора С1.
Качество работы усилителя и его регуляторов проверяют при проигрывании новой грампластинки.
СТЕРЕОФОНИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ ИЗ ДЕТАЛЕЙ Р А Д ИОКО НСТРУ КТОРА
Среди наборов деталей и материалов, выпускаемых для радиолюбителей промышленными предприятиями страны, есть радиоконструктор «УНЧ 2 ВтХ2» '(торговое название «Старт-7240»), предназначенный для сборки несложного двухканального стереофонического усилителя. Основные характеристики каждого из его каналов: номинальная выходная мощность при напряжении источника питания 12 В и нагрузке сопротивлением 4 Ом — 2 Вт, чувствительность — 250 мВ, диапазон пропускания частот — 40... 20 000 Гц, коэффициент гармоник на частоте 1 кГц не превышает
1А1
КГ74ЧН7
1R2 Юк
id 4= 4700
__________8^ _____
^3500мк^25В	J00
’ । II______ -
04 0068м к |
102
2 мк* 25В
109 100мк*168
1R1 ЮОк
2R1 ЮОк
4 1R5\
200к\
2А1
J1C8 \4700
Левый канал
1С6500мк II *108
,	1С11
4= 500м к
I *16В
1_________
107 510
1R8
Т 1СЮ ^р0068мк
'Ипит
2R2100K
-.2
201 __
4700 "Т"
2R7100 Правый канал |
2С9
100 МК к 16 В
12________
3 207510
2R3 47к
2011 4= 500м к Т *168
' Опит
Рис. 112. Принципиальная схема стереофонического усилителя
2С22мк*25В 8
2R5 200к
206500м* и *10В
2R8 1 2010 0068МК

1
J

9
7
* Uпит
9
1%. Ток, потребляемый усилителем в отсутствие входного сигнала, не превышает 40 мА.
Источником питания усилителя может служить батарея, составленная из гальванических элементов 343, 373, или сетевой блок питания с выходным напряжением 6...15 В, а нагрузками — динамические головки мощностью 2,5...3 Вт со звуковыми катушками сопротивлением 4...8 Ом. Но, естественно, при более низком напряжении источника питания и большем сопротивлении нагрузки выходная мощность каждого канала усилителя соответственно уменьшается. Такой усилитель могут собрать даже кружковцы 2-го года занятий.
Принципиальная схема усилителя показана на рисунке 112, Его основой служат две аналоговые микросхемы К174УН7
Рис. 113. Монтажная плата (а), схема соединения деталей (б) и внешний вид усилителя (в) с видом крепления к микросхеме радиатора (показано слева вверху)
(М/ и 2А1), конструктивно подобные микросхеме К174УН4Б, работающей в приемнике прямого усиления (см. рис. 91). На схеме усилителя группы деталей левого и правого каналов очерчены штриховыми линиями. Кроме того, в позиционные обозначения деталей левого канала усилителя введена цифра 1 (1R1, 1С1 и т. д.), деталей правого канала — цифра 2 (2R1, 2С1 и т. д.). Разъем XI, переменный резистор R4 и конденсаторы СЗ, С4, в обозначении которых нет этих цифр, являются общими для обоих каналов усилителя.
Каналы усилителя идентичные, поэтому ознакомиться с его работой можно на примере любого из каналов, например левого, т. е. верхнего (по схеме рис. 112) канала.
Сигнал 34 с линейного выхода стереофонического магнитофона или от стереофонического звукоснимателя электропроигрывающего устройства (ЭПУ) поступает на гнездовую часть разъема XI и далее через резисторы 1R1, 1R2 и конденсатор 1С2 — на вход (вывод S) микросхемы 1А1. В этой входной цепи усилителя переменный резистор 1R1 выполняет функцию регулятора гром кости, а конденсатор 1С1 и переменный резистор 1R3— функцию регулятора тембра. Чем меньше сопротивление резистора 1R3, тем сильнее «заваливаются» высшие частоты звукового диапазо на, тем ниже тембр звука.
Микросхема К174УН7 представляет собой многокаскадный усилитель с гальваническими связями между транзисторами и двухтактным усилителем мощности на выходе. Положительное напряжение источника питания {/пит подают на нее через вывод 1, а отрицательное — через вывод 10. Конденсаторы СЗ и С4
блокируют источник питания по всему диапазону частот усиливаемого сигнала, что предотвращает усилитель от возможного самовозбуждения. С целью более полного использования по мощности выходного каскада микросхемы используют конденсатор 1С9, соединяющий выход микросхемы (вывод 12) с нагрузкой ее предоконечногб каскада (вывод 4). Сигнал 34, усиленный микросхемой, поступает через оксидный конденсатор 1С11 к нагрузке В1 и преобразуется ею в звук.
Конденсатор 1С5 входит в развязывающий фильтр в цепи питания транзисторов выходных каскадов микросхемы. Резистор 1R6 и конденсатор 1С6 образуют цепь отрицательной обратной связи, определяющей коэффициент усиления микросхемы. Резистор 1R8 и конденсатор 1С10— корректирующая цепь, обеспечивающая усилителю устойчивость работы. Через резистор 1R9 вводится дополнительная отрицательная обратная связь, уменьшающая нелинейные искажения и неравномерность амплитудно-частотной характеристики усилителя.
- Переменный резистор R4, включенный между входами каналов усилителя,— регулятор стереобаланса. При перемещении его движка вверх (по схеме) громкость звучания головки 2В1 правого канала возрастает, а головки 1В1 левого канала уменьшается, и наоборот. Движок этого резистора устанавливают в такое положение, при котором уровень звучания головок обоих каналов был бы одинаковым, иначе эффект объемности звучания музыки или голоса певца пропадает.
Все детали каналов усилителя, кроме элементов входных цепей и, конечно, динамических головок, монтируют на готовой печатной плате (рис. 113), входящей в набор. Порядковые номера входных и выходных контактов на ней соответствуют указанным на принципиальной схеме усилителя. Резисторы 1R8 и 2R3 типа МЛТ-0,5, остальные постоянные резисторы — ВС-0,125. Все оксидные конденсаторы — К50-16, другие конденсаторы постоянной емкости— КЮ-7. К микросхемам, прежде чем монтировать их на плате, крепят винтами с гайками теплоотводящие радиаторы, которые входят в набор деталей. Во избежание выхода из строя микросхем и отслоения печатных проводников длительность пайки электрических контактов не должна быть более 2...3 с.
Переменные резисторы 1R1 и 2R1, а также 1R3 и 2R3 — сдвоенные типа СПЗ-4дМ, a R4 — СПЗ-4аМ. Их размещают на лицевой стенке корпуса усилителя. Там же могут быть входной и выходные разъемы и выключатель питания усилителя. Резисторы 1R2, 2R2 и конденсаторы 1С1, 2С1 монтируют непосредственно на выводах переменных резисторов. Проводники, идущие от входных контактов 2 и 4 платы к переменным резисторам, должны быть в экранирующих оплетках, которые «заземляют»—соединяют с общим проводником цепи питания усилителя. Расстояние между громкоговорителями (головками, заключенными в ящики) должно быть не менее 1,5 м.
Для питания усилителя при его испытании наиболее целесообразно использовать сетевой блок с регулируемым выходным напряжением. Это позволит кружковцам оценить работу каждого канала и усилителя в целом при разных напряжениях источника питания и, как результат наблюдений, сделать соответствующие выводы.
УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ 34
Этот усилитель, разработанный С. Филиным, выполнен по схеме (рис. 114), ставшей традиционной для большей части современных транзисторных усилителей 34: с двуполярным источником питания и дйфференциальным каскадом на входе. Такое техническое решение усилителя упрощает его источник питания, так как в фильтре его выпрямителя становится возможным использовать сравнительно низковольтные оксидные конденсаторы, а нагрузку усилителя подключить к его выходу без разделительного конденсатора большой емкости. Такой усилитель относится к радиоаппаратуре повышенной сложности, поэтому рекомендовать его можно в основном лишь кружкам 3-го года занятий.
Номинальная выходная мощность усилителя на нагрузке сопротивлением 4 Ом составляет примерно 20 Вт, диапазон рабочих частот—16...60 000 Гц при неравномерности частотной характеристики на краях диапазона не более 2 дБ. Коэффициент гармоник не превышает 0,5%. Чувствительность усилителя при но-
Рис. 114. Принципиальная схема усилителя мощности 34
минальной выходной мощности — 0,8 В. Входное сопротивление усилителя — около 10 кОм, а выходное — менее 1 Ом.
Усилитель питается от нестабилизированного двуполярного источника постоянного тока напряжением ±15 В с общей «заземленной» средней точкой. Это нулевая точка усилителя: по отношению к проводникам +15 и —15 В здесь нулевое напряжение, а между ними действует напряжение 30 В. И если любой из этих проводников случайно окажется соединенным с общим нулевым, то на электродах транзисторов противоположного плеча усилителя будет недопустимое для них высокое напряжение, которое может стать причиной выхода их из строя. Эту особенность двуполярного источника питания кружковцы должны хорошо усвоить и не забывать о ней при монтаже и испытании усилителя.
Усилитель четырехкаскадный, с гальванической связью между всеми транзисторами. Его первый каскад на транзисторах VI и V2 — дифференциальный усилитель. Он необходим для поддержания весьма малого (почти нулевого) постоянного напряжения на звуковой катушке динамической головки (или головок) громкоговорителя В/, чтобы через нее не проходил постоянный ток выходного каскада усилителя. Достигается это следующим образом. База транзистора VI соединена через резистор R1 с общим проводником двуполярного источника питания, а база транзистора V2— с выходом усилителя (через резистор R6). Как только на выходе усилителя появится отличное от нуля постоянное напряжение, усиленный дифференциальным каскадом сигнал рассогласования поступит на последующие каскады и изменит их режим работы так, чтобы постоянное напряжение на выходе усилителя стало нулевым. Если параметры транзисторов VI и V2 идентичны, а сами транзисторы работают при одинаковой температуре, то напряжение на выходе усилителя по отношению к общему проводу будет равно нулю. В этом случае через нагрузку не протекает постоянный ток и, следовательно, разделительного конденсатора в цепи нагрузки может не быть. А чтобы режим работы дифференциального каскада оставался стабильным, питание эмиттерных цепей его транзисторов стабилизировано стабилитроном V3.
При налаживании усилителя режим работы дифференциального каскада по постоянному току устанавливают подстроечным резистором R3. Шунтирующий его конденсатор СЗ улучшает стабильность работы каскада по переменному току. Особенно это ощущается при значительных пульсациях питающего напряжения или колебаниях напряжения сети переменного тока более чем на 10%. В принципе же этот конденсатор можно исключить, что практически не скажется на основных технических данных усилителя. Однако, учитывая возможность появления дестабилизирующих причин, которые могут возникнуть при эксплуатации усилителя, его лучше все же оставить.
С резистора R2, являющегося нагрузкой дифференциального каскада, сигнал 34 поступает на базу транзистора V4 усилителя
напряжения. В коллекторную цепь этого транзистора включен полевой транзистор V5, работающий как стабилизатор тока в этой цепи и как нагрузка транзистора. Стабилизатор тока уменьшает нелинейные искажения и позволяет получить сигнал на нагрузке усилителя с максимальной неискажённой амплитудой,
близкой к напряжению источ- _	11С. „	.
г	Рис. 115. Схема блока питания усили-
ника питания.	теля	J
С коллектора транзистора
V4 усиленный сигнал поступает на вход двухкаскадного усилителя мощности на транзисторах V7—V10, а с его выхода непосредственно на громкоговоритель В1, которым преобразуется в звуковые колебания. Транзистор V6 обеспечивает необходимое начальное напряжение смещения на базах транзисторов V7 и VS, что устраняет искажения типа «ступенька», атакжетермостабили-зирует рабочие токи этих транзисторов. Ток покоя выходных транзисторов усилителя устанавливают подстроечным резистором R8.
Усилитель имеет глубокую отрицательную обратную связь — через ячейку R6C4 и цепочку R7C5. Ее глубину по переменному току устанавливают путем подбора резистора R7. Конденсатор С4 в этой цепи ограничивает ток, потребляемый усилителем на высших звуковых частотах, и предотвращает его самовозбуждение. Такую же функцию выполняет и конденсатор С2, шунтирующий нагрузочный резистор R2 дифференциального каскада.
Питается усилитель от двуполупериодного выпрямителя, схема которого показана на рисунке 115. Оксидные конденсаторы С6 и С7 сглаживают пульсации выпрямленного напряжения и одновременно делят его на два равнозначащих плеча. Средняя точка между ними и один из выводов нагрузки В1 соединены общим проводом, что практически эквивалентно двум отдельным источникам постоянного тока. Для защиты выходных транзисторов усилителя и выпрямителя от перегрузок и коротких замыканий на выходе усилителя, в цепи питания включены плавкие предохранители F1 и F2.
Большая часть деталей усилителя смонтирована на печатной плате размерами 90X45 мм (рис. 116), изготовленной из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Транзисторы V9 и V10 выходного каскада усилителя установлены на готовых ребристых радиаторах, имеющихся в магазинах радиотоваров. Все постоянные резисторы типа МЛТ, подстроечные R3 и R8— СП5 3 (можно использовать СП-0,5, СПЗ-16 и др.). Оксидные конденсаторы С1, СЗ и С5 типа К53-4 (можно использовать К50-6), С6 и С7 — К50-6. Конденсаторы С2 и С4 — КТ (можно использовать КД, КМ).
Рис. 116. Печатная плата усилителя (а) и монтаж деталей на ней (б)
Полевой транзистор V5, работающий как стабилизатор тока, требует предварительного подбора тока стока, осуществляемого по схеме, приведенной на рисунке 117. Здесь резистор R9 временно заменен двумя соединенными последовательно резисторами: постоянным сопротивлением 27 Ом, ограничивающим ток через транзистор, и переменным на 3,3 кОм. В цепь стока транзистора включают миллиамперметр на ток 5...10 мА. При напряже-
нии источника питания 10... 15 В переменным резистором устанавливают ток стока в пределах 3,5...4,5 мА. Затем измеряют омметром общее сопротивление цепочки резисторов в истоковой цепи транзистора и монтируют в усилитель резистор R9 такого же номинала.
Транзисторы VI, V2 и V6 могут быть любыми из серии КТ312, КТ301, КТ315, П307. Но пару транзисторов для дифференцированного каскада
Рис. 117. Схема установки режима работы полевого транзистора
надо подобрать с примерно оди-
наковыми статическими коэффициентами передачи тока /z2ia. Транзистор V4 может быть серий КТ203, ГТ321, МП21; V5 — серий КП302А — КП302В, КПЗОЗ; V7 — серий КТ503А — КТ503Г, ГТ404Б — ГТ404Г; V8 — серий КТ502А — КТ502Г, ГТ402Б — ГТ402Г; V9 и V10 — серий КТ908, КТ808, КТ802 —КТ805 с любыми буквенными индексами. Коэффициент /z2ia транзисторов V7 и V8 должен быть не менее 50, а транзисторов V9 и V10 — не менее 30. Желательно, чтобы произведения коэффициентов h2w транзисторов V7— и V8—V10 были равны.
Блок питания монтируют на самостоятельной плате, размеры которой зависят от имеющихся деталей. Мощность сетевого трансформатора Т1 должна быть не менее 60 Вт. Можно использовать
любой промышленный трансформатор с двумя вторичными обмотками, рассчитанными на максимальный ток нагрузки 0,8... 1 А и напряжение каждой обмотки около 12 В, например трансформатор от блока питания магнитофона «Маяк-202». Для само дельного трансформатора можно использовать магнитопровод, собранный из пластин Ш-20, толщина набора 40 мм. Обмотка I должна содержать 1250 витков провода ПЭВ-2 0,3...0,35, обмотка //— 150 витков провода ПЭВ-2 0,9...1,1 с отводом от середины. На плате блока питания могут быть установлены и плавкие предохранители F1 и F2.
Громкоговоритель В1 мощностью не менее 20 Вт, например 35АС-1 или самодельный, головки которого должны быть включены так, чтобы сопротивление громкоговорителя было 4 Ом. К уси-
лителю можно подключить и громкоговоритель сопротивлением 8 Ом, но тогда номинальная выходная мощность усилителя снизится до 10 Вт.
Налаживание усилителя проводят с подключенным к его выходу эквивалентом нагрузки — резистором сопротивлением 4 Ом на мощность рассеяния 20...25 Вт. Параллельно ему подключают милливольтметр постоянного тока и подстроечным резистором R3 добиваются нулевого напряжения на выходе усилителя. После этого подстроечным резистором R8 устанавливают суммарный ток
покоя транзисторов усилителя в пределах 30...40 мА. Уменьшать его более чем до 20 мА нельзя — могут появиться искажения ти^ па «ступенька».
Напряжения в цепях усилителя можно проконтролировать с помощью вольтметра постоянного тока с относительным входным сопротивлением не менее 10 кОм. При напряжении источника питания ±15 В на аноде стабилитрона V3 должно быть напряжение — 11 В, на коллекторе транзистора VI--------h 14,6 В, на
эмиттере транзистора V7 F0,35...0,5 В, на коллекторе транзистора V8 14,5...14,65 В, между базами транзисторов V7 и V8 — 0,6...0,7 В.
Для стереофонического усилителя его второй канал должен быть построен по аналогичной схеме с использованием идентичных деталей. При этом в блок питания никаких изменений вносить не нужно. Надо только параллельно оксидным конденсаторам С6 и С7 подключить еще по одному конденсатору такой же емкости и установить плавкий предохранитель F3 на ток 0,5 А.
ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ УСИЛИТЕЛЯ 34
Для измерения чувствительности, выходной мощности и коэффициента гармоник усилителя 34 нужны осциллограф, вольтметр переменного тока, звуковой генератор (ЗГ) и эквивалент нагрузки исследуемого усилителя. Последний представляет собой прово лочный резистор, сопротивление которого равно полному сопротивлению звуковой катушки динамической головки (или громкоговорителя) усилителя. Его мощность рассеяния должна быть не меньше мощности динамической головки (если в громкоговорителе усилителя несколько головок, то их общей мощности) г
Измерителей коэффициента гармоник обычно нет в радиотехнических кружках школ и внешкольных учреждений. Поэтому искажения, вносимые усилителем в сигнал, оценивают по упрощенной методике, используя для этого любой низкочастотный осциллограф. В этом случае измерения начинают со снятия амплитудной характеристики усилителя — зависимости выходного напряжения t/вых усиливаемого сигнала частотой 1000 Гц от входного напряжения (7ВХ при постоянной нагрузке 7?н, равной сопротивлению ее эквивалента
Схема соединения измерительных приборов с усилителем, амплитудную характеристику которого надо снять, приведена на рисунке 118, а. Усилитель и звуковой генератор должны питаться
Рис. 118. Схема измерения основных параметров усилителя 34
от отдельных источников. К выходу усилителя вместо динамической головки (иЛи громкоговорителя) подключают эквивалент нагрузки Рэ, а к нему — вход «Y» осциллографа. Регулятор громкости устанавливают на максимум и подают на вход усилителя от звукового генератора сигнал частотой 1000 Гц напряжением 30...40 мВ. Развертку горизонтального отклонения луча осциллографа устанавливают такой, чтобы на его экране хорошо просматривалось изображение одного колебания. Измерив входное напряжение t/BX, вольтметр переменного тока PU переключают на эквивалент^ нагрузки R3 и измеряют выходное напряжение усилителя t/вых. ’Результаты измерений фиксируют (см. табл. 4).
Таблица 4
Амплитудная характеристика усилителя (условия измерения)
С^вх» мВ	30	40	50	60	70	80	93	100	НО	120
£/вых> В	1,2	1,6	2,0	2,4	2,8	3,2	3,6	3,8	4,0	4,1
Не изменяя частоту сигнала ЗГ, увеличивают ступенями через каждые 10 мВ его напряжение, заносят в таблицу результаты измерений. Входное напряжение увеличивают до тех пор, пока на экране не появится заметное на глаз срезание «верхушек» синусоиды (рис. 118,6). Это явление происходит из-за симметричного ограничения напряжения выходного сигнала и сопровождается увеличением коэффициента гармоник усилителя примерно до 10%. Оно означает, что выходная мощность достигла максимальной Рмакс. После этого входной сигнал ЗГ уменьшают до пропадания заметных на глаз искажений синусоиды и считают, что при этом усилитель отдает нагрузке номинальную выходную мощность Рном- Выходные напряжения на эквиваленте нагрузки, соответствующие максимальной РМакс и номинальной Рном выходным мощностям, в таблице следует выделить.
Далее по результатам измерений, занесенным в таблицу, строят амплитудную характеристику усилителя (рис. 119). До точки а она прямолинейна, а затем начинает отклоняться вниз, что говорит о нарушении пропорциональности между входным и выходным напряжениями усилителя и появлении искажений усиливаемого сигнала.
Теперь, пользуясь формулой Рвых = t7BbiX2/PH, можно подсчитать выходную мощность усилителя для различных значений t/вых. На рисунке 119 параллельно оси 1/вых слева помещена вторая вертикальная ось Рвых, на которой отмечены расчетные выходные мощности усилителя в ваттах.
Точка а на графике, с которой начинается перегиб амплитудной характеристики, обычно .соответствует номинальной выходной мощности усилителя.
По амплитудной характеристике можно определить и численное значение чувствительности усилителя — оно соответствует Значению Un При Рвом-
Численное значение коэффициента гармоник Кг усилителя 34 можно измерить с помощью заградительного фильтра L1C1C2 (рис. 120), настроенного на основную частоту 1000 Гц, который включают между выходом усилителя, нагруженного на эквивалент нагрузки и вольтметром переменного тока PU. Катушку L1 этого фильтра, содержащую 290 витков провода ПЭВ-2, наматывают на ферритовом кольце 2000НМ типоразмера К20Х12X6 с помощью челнока. Конденсаторы С1 и С2 фильтра — типа МБМ или КБ.
Рис. 120. Схема измерения коэффициента гармоник
Сначала переключатель S устанавливают в положение 1, соответствующее отключенному фильтру, и вольтметром PU измеряют напряжение ивых. Допустим, ивых равно 3 В (3000 мВ). Затем, переведя переключатель S в положение 2, включают заградительный фильтр и измеряют напряжение гармоник 1/г. Предположим, что это напряжение будет 70 мВ. Коэффициент гармоник Кг подсчитывают по приведенной ранее приближенной формуле:
Кг« • 100% «	% « 2,3 %.
U в ых	oUUU
По такой методике можно с достаточной точностью измерить чувствйтельность, выходную мощность и коэффициент гармоник практически любого усилителя 34. Для стереофонического усилителя параметры каждого канала измеряют раздельно, сравнивают и, если надо, выравнивают соответствующим подбором деталей и режимов работы транзисторов.
Супергетеродины
Конструирование супергетеродина — одна из ведущих’тем кружков 3-го года занятий. Но интерес юных радиолюбителей к супергетеродину проявляется обычно уже на 2-м году занятий, как только налажен и опробован приемник прямого усиления. Поэтому руководителю кружка целесообразно после сборки и наладки приемника прямого усиления организовать работу по перемонтажу его в супергетеродин: для этого двухкаскадный усилитель РЧ надо превратить в преобразователь частоты и усилитель ПЧ. Добавятся только катушки гетеродина и фильтров ПЧ, а магнитная антенна, детекторный каскад и усилитель 34 останутся неизменными.
Такой непосредственный переход от приемника прямого усиления к супергетеродину .значительно упростит понимание уча* щимися принципа работы этого сложного радиотехнического устройства и, кроме того, позволит провести ряд познавательных экспериментов. Например, можно дополнить супергетеродин однокаскадным апериодическим усилителем РЧ или вторым каскадом усиления ПЧ, что повысит его чувствительность, ввести систему АРУ, индикатор настройки. Все это пригодится кружковцам пра конструировании супергетеродинов, отвечающих современным техническим требованиям.
В число приемников, планируемых для кружков 3-го года занятий, желательно включить конструирование супергетеродинов для наблюдения за любительскими станциями, работающими в 160-метровом диапазоне, отведенном начинающим коротковолновикам. Эта практическая деятельность кружков будет содействовать приобщению ребят к радиоспорту, к несению службы связи в народном хозяйстве, в Вооруженных Силах нашей Родины.
ПРИНЦИП РАБОТЫ
Приступая к работе по конструированию супергетеродина, кружковцы должны прежде всего уяснить его отличие от приемника прямого усиления. Оно заключается, главным образом, в способе усиления модулированных колебаний РЧ. В приемнике прямого усиления принятый сигнал усиливается без какого-либо изменения несущей частоты радиостанции. В супергетеродине же принятый сигнал преобразуется в колебания более низкой, так называемой промежуточной .частоты (ПЧ), на которой и происходит основное усиление сигнала. А детектирование, усиление колебаний 34 и преобразование их в звуковые колебания в супергетеродине происходят принципиально так же, как в приемнике прямого усиления.
Супергетеродин по сравнению с приемником прямого усиления обладает значительно лучшими чувствительностью и селективностью, что обеспечивает ему прием большего числа радиовещательных станций и лучшую отстройку их одну от другой. Эти характерные для супергетеродина качества объясняются тем, что на промежуточной частоте проще, чем на несущей частоте радиостанции, добиться необходимого устойчивого усиления принятого сигнала и значительного ослабления помех со стороны соседних по частоте станций благодаря применению нескольких резонансных колебательных контуров.
Структурная схема супергетеродина и упрощенные графики, иллюстрирующие процессы, происходящие в основных его узлах и трактах, показаны на рисунке 121. Его входной контур L1C1, с помощью которого осуществляется настройка на радиостанции, такой же, как в приемнике прямого усиления. С контура сигнал принятой радиостанции 17Вх поступает в так называемый смеситель. В него подают еще сигнал гетеродина £/Гет от местного маломощного генератора колебаний РЧ. В смесителе эти два сигнала, смешиваясь, преобразуются в колебания промежуточной частоты t/пч, равной обычно разности частот гетеродина и принятого сигнала, которые затем усиливаются усилителем ПЧ. В большинстве случаев промежуточная частота радиовещательных приемников равна 465 кГц. На этой частоте, соответствующей примерно середине участка между диапазонами ДВ и СВ, радиовещательные станции не работают. Если бы выбранная промежуточная частота оказалась внутри любого радиовещательного диапазона, она могла бы совпасть с несущей частотой одной из станций или быть близкой к ней. В таком случае сигнал этой станции беспрепятственно проходил бы через преобразовательный каскад, усилитель ПЧ и являлся постоянной помехой приема других радиостанций.
Усиленные колебания промежуточной частоты иУПч поступают на детектор, выделенные им колебания звуковой частоты усиливаются до необходимой мощности усилителем 34, после чего преобразуются в звук динамической головкой В, подключенной к выходу усилителя.
Рис. 121. Структурная схема супергетеродина и графики, иллюстрирующие принцип его работы
Смеситель, и гетеродин образуют преобразовательный каскад супергетеродина. В данном случае это преобразователь с отдель ным гетеродином. В выходную цепь преобразователя частоты и входную цепь усилителя ПЧ включены колебательные контуры L3C3 и L4C4, настроенные на промежуточную частоту 465 кГц. Они образуют фильтр ПЧ (ФПЧ), выделяющий колебания промежуточной частоты и отфильтровывающий колебания частот входного сигнала, гетеродина и их различных комбинаций.
Поскольку промежуточная частота супергетеродина 465 кГц, то при настройке на любую радиовещательную станцию частота его гетеродина должна превышать частоту входного сигнала на 465 кГц, т. е. на значение промежуточной частоты. Чтобы получить постоянную промежуточную частоту при настройке приемника на радиоволну любой длины, нужно, чтобы диапазон частот гетеродина был сдвинут по отношению к диапазону, перекрываемому входным контуром, на частоту, равную промежуточной. Достигается это соответствующим подбором индуктивности катушек входного и гетеродинного контуров, использованием для одновременной настройки обоих контуров сдвоенного блока конденсатора переменной емкости (на структурной схеме конденсаторы С1 и С2), а также включением в контуры дополнительных сопрягающих конденсаторов.
Преобразователь частоты простого любительского супергетеродина имеет обычно не отдельный гетеродин, а совмещенный со
смесителем. Транзистор такого преобразователя частоты выполняет одновременно роль смесителя и гетеродина. Кроме того, такие приемники обычно делают однодиапазонными (чаще всего средневолновыми), что упрощает их входные и гетеродинные контуры.
ОДНОДИАПАЗОННЫЙ С ОДНОТРАНЗИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ
Практическое знакомство кружковцев с устройством и работой супергетеродина можно начать с постройки радиочастотного тракта с детекторным каскадом, например по схеме, приведенной на рисунке 122. В преобразовательном каскаде супергетеродина работает транзистор VI, в усилителе ПЧ — транзистор V2, в детекторном каскаде — диод V3. Трактом звуковой частоты такого варианта супергетеродина может быть усилитель 34 любого приемника прямого усиления.
Входной колебательный контур образуют катушка L1 магнитной антенны W1, конденсатор переменной емкости СЗ и подстроечный конденсатор С2. Сигнал радиостанции, на несущую частоту которой настроен контур, через катушку связи L2 и-конденсатор С7 поступает на базу транзистора VI. Эта часть супергетеродина аналогична входной цепи приемника прямого усиления. Но в коллекторную цепь транзистора этого каскада приемника включен колебательный контур L4C9, настроенный на частоту 465 кГц, промежуточную, поэтому он выделяет колебания только этой частоты.
Колебательный контур гетеродина образуют катушки L3 и конденсаторы. С4—С6. Настройка его осуществляется конденсатором переменной емкости С4 одновременно с настройкой входного контура L1C2C3. Конденсатор С5 — сопрягающий: будучи включенным в контур последовательно, он смещает диапазон частот, генерируемых гетеродином, в сторону более высоких частот, не из*
Рис. 122, Схема радиочастотного тракта супергетеродина
меняя при этом диапазона, перекрываемого конденсатором С4. Подстроечный конденсатор С6 служит для сопряжения настроек контуров в высокочастотном конце диапазона.
Контурная катушка гетеродина имеет два отвода, позволяющие включать ее как автотрансформатор. При этом нижняя (по схеме) ее секция, через конденсатор С8 связанная с эмиттерной цепью транзистора (параллельно резистору R3), выполняет функцию катушки положительной обратной связи, благодаря которой гетеродин возбуждается.
В момент включения питания в контуре L3C4—С6 возникают очень слабые высокочастотные колебания. Наибольшую амплитуду имеют те из них* частота которых равна резонансной частоте контура. Через верхний (по схеме) отвод катушки L3, катушку связи L2 и конденсатор С7 часть напряжения гетеродина поступает на базу транзистора VI. Возникающие в результате этого изменения базового тока вызывают более мощные колебания эмиг-терного тока, значительная часть которых через конденсатор С8 и нижний (по схеме) отвод катушки подается в контур, увеличивая тем самым амплитуду возникающих в нем высокочастотных колебаний. Часть энергии колебаний гетеродина снова подается на базу транзистора, из эмиттерной цепи в контур и т. д. Этот нарастающий процесс продолжается до тех пор, пока не устано-iBHTcn некоторое равновесие, когда энергия высокочастотных колебаний, вводимых в контур, станет равной энергии потерь в нем и в базовой цепи транзистора.
В результате совместного воздействия колебаний гетеродина и сигнала радиостанции, на волну которой настроен входной контур, в коллекторной цепи транзистора VI возникают колебания различных частот, в том числе и промежуточной. Контур L4C9, включенный в эту цепь, настроен на частоту 465 кГц, поэтому выделяет в основном лишь колебания этой частоты и подавляет колебания всех других частот.
С контуром L4C9 индуктивно связан контур L5C11, также настроенный на частоту 465 кГц. Напряжение этой частоты, снимаемое с части витков катушки L5, через конденсатор С12 подается на базу транзистора V2 усилителя ПЧ. Контур L6C13 в коллекторной цепи этого транзистора также настроен на частоту 465 кГц и, следовательно, как и контуры L4C9 и L5C11, выделяет в основном только колебания промежуточной частоты. Через катушку связи L7 усиленные колебания ПЧ поступают на диод V3 и детектируются им. Конденсатор С15 отфильтровывает радиочастотную составляющую сигнала, подаваемого с нагрузки детектора R10 на вход усилителя 34.
Делители напряжения R1R2 и R4R5 определяют режимы работы транзисторов по постоянному току. Предполагается, что транзисторы радиочастотного тракта и усилителя 34 супергетеродина будут питаться от одного источника постоянного тока напряжением 9 В. При этом резистор R11 и конденсатор СЮ образуют развязывающий фильтр, предотвращающий паразитную связь
Рис. 123. Конструкции катушек супергетеродина
между ними через общий источник питания. К входному контуру магнитной антенны через конденсатор С1 небольшой емкости можно подключить внешнюю антенну, например комнатную, что улучшит прием отдаленных радиовещательных станций.
Радиочастотный блок супергетеродина монтируют на
отдельной плате, которая позже будет соединена с платой усилителя 34. Размеры платы зависят от габаритов используемых деталей. Предварительно блок желательно собрать на макетной или временной картонной панели, наладить, после чего детали перенести на постоянную плату.
Конденсаторы переменной емкости СЗ, С4 и подстроечные конденсаторы С2 и С6 входного и гетеродинного контуров — это блок КПЕ-5 или КПЕ-3 (из четырех подстроечных конденсаторов, находящихся на корпусе КПЕ, используются два). Такие блоки КПЕ устанавливают в промышленные малогабаритные супергетеродины IV класса, например в приемнике «Сокол».
Конструкция и данные катушек L1 и L2 входной цепи могут быть такими же, как у приемника прямого усиления. А-возможные варианты конструкций остальных катушек радиочастотного тракта супергетеродина показаны на рисунке 123. В первом варианте конструкции (рис. 123, а) высокочастотным сердечником катушки служит отрезок круглого ферритового стержня марки 400НН или 600НН диаметром 8...10 и длиной 15...20 мм, во втором (рис. 123,6)—ферритовые кольца с подстроечным стержнем. Индуктивность первой катушки изменяют, передвигая ее по стержню, второй — подстроечным стержнем.
Для гетеродинной катушки L3 и катушек L4—L6 контуров ПЧ, выполняемых по первому варианту, потребуются четыре отрезка ферритового стержня. Чтобы от длинного ферритового стержня отломить отрезок нужной длины, надо по окружности стержня сделать ребром шлифовального бруска неглубокую канавку, затем длинную часть стержня, обмотанную в несколько слоев бумагой, зажать в тиски и через дощечку резким ударом молотка отломить короткую часть. Отрезки стержня туго вставляют в отверстия в плате и дополнительно приклеивают к ней клеем «Феникс» или БФ-2. Каркасами катушек служат бумажные гильзы, которые с небольшим трением можно перемещать по сердечникам. Чтобы витки катушек не спадали, их выводы закрепляют на гильзах колечками, отрезанными от резиновой или поливинилхлоридной трубки подходящего диаметра.
Каркас гетеродинной катушки второго варианта конструкции (см. рис. 123,6) можно сделать так: на хвостовике сверла диаметром 3 мм склеить из бумаги тонкостенную гильзу длиной 10...
Таблица 5
Намоточные данные катушек L3—L7 супергетеродина
Катушка	Число витков	
	1-й вариант конструкции	2-й вариант конструкции
L3 ,L4 L5 L6 L7	3+8+58 65 10+55 65 40	6-+-15Ч-85 110 20+90 110 60
марок ПЭВ-1, ПЭВ-2 диаметром
12 мм, затем насадить на нее с клеем БФ-2 ферритовые кольца марки 600НН с внеш-* ним диаметром 8 мм и хорошо просушить. Внутрь каркаса должен входить и с трением перемещаться в нем ферритовый стержень той же марки диаметром 2,8 и длиной 12 мм.
Намоточные данные катушек L3—L7 обоих вариантов конструкций приведены в табл. 5. Провод, используемый для катушек, может быть 0,1...0,15 мм. Катушку связи L7 наматывают поверх контурной катушки L6 усилителя ПЧ.
При таких данных катушек супергетеродин будет перекрывать радиовещательный диапазон СВ, а контуры ФПЧ могут быть настроены на промежуточную частоту 465 кГц.
Статический коэффициент передачи тока транзисторов должен быть не менее 50. Причем вместо транзисторов КТ315Б мож-
но использовать аналогичные им кремниевые транзисторы структуры п-р-п, например серий КТ301, КТ312. Диод V3—любой из серии Д9 или Д2.
В радиочастотном блоке супергетеродина могут применяться и германиевые транзисторы структуры р-п-р, например серий ГТ308, ГТ310, ГТ313, П401 — П403. В этом случае надо только изменить полярность включения оксидного конденсатора СЮ и батареи питания. Отклонение от номиналов резисторов, указанных на схеме, допустимо в пределах до ±20%.
Включение выводов и отводов гетеродинной катушки L3 должно быть выполнено точно по схеме, иначе приемник работать не будет. Начало катушки (на схеме помечено точкой) должно со-
единяться с «заземленным» проводником источника питания, первый (от начала) отвод — через конденсатор С8 с эмиттером транзистора VI, второй — с катушкой связи L2, конец — с общей точкой конденсаторов С5 и С6.
Расстояние между осями катушек L4 и L5 фильтров ПЧ должно быть 18.x..20 мм. Катушку L6 с находящейся на ней катушкой L7 надо возможно дальше отнести от входной цепи, чтобы предотвратить возможное самовозбуждение приемника из-за паразитных связей между ними.
Налаживание радиочастотного блока супергетеродина начинают с проверки токов покоя коллекторных цепей транзисторов. При необходимости рекомендуемый ток транзистора V2 можно скорректировать подбором резистора R4, а ток транзистора VI— резистора R1. Точку соединения миллиамперметра с контурами фильтров ПЧ желательно «заземлить» через конденсатор емко
стью 0,01...0,05 мкФ, чтобы зашунтировать миллиамперметр по переменному току и тем самым избежать ошибок в измерении коллекторных токов.
Затем проверяют, генерирует ли гетеродин. Для этого гетеродинную катушку L3 или конденсатор С6 на короткое время замыкают накоротко отверткой или проволочной перемычкой. Если при этом ток в коллекторной цепи транзистора VI уменьшится на 0,1...0,2 мА, значит, гетеродин работает. Постоянство тока служит признаком отсутствия генерации, что указывает на неправильное подключение выводов гетеродинной катушки или ошибку при ее намотке.
Потом приступают к наиболее ответственной и кропотливой работе — настройке фильтров »промежуточной частоты и сопряжению настроек входного и гетеродинного контуров преобразователя частоты. На это время к выходу блока (параллельно резистору R10) можно подключить высокоомные головные телефоны и по ним контролировать настройку и работу блока.
Наиболее простой (хотя и не очень техничный) способ настройки фильтров ПЧ и сопряжения настроек контуров радиочастотного тракта супергетеродина для начинающих конструкторов— по сигналам радиовещательных станций. Выполнять такую работу надо в вечернее время суток, когда условия прохождения радиоволн диапазона СВ улучшаются.
Порядок настройки контуров следующий. Установив роторы подстроечных конденсаторов С2 и С6 в положение, соответствующее средней емкости, пытаются настроить приемник на какую-либо радиовещательную станцию, медленно вращая ось блока конденсаторов переменной емкости и поворачивая при этом плату с магнитной антенной. Одновременно можно изменять и индуктивность гетеродинной катушки L3. Если не удастся принять станцио на магнитную антенну, то ко входу приемника (гнездо XI) подключают наружную антенну. Настроив приемник на любую стан цию, изменением индуктивности сначала катушки L6, а затем L5 и L4 фильтров ПЧ добиваются максимальной громкости приема сигналов этой станции. Настройку фильтров ПЧ повторяют в указанной последовательности еще 2—3 раза, пока малейшее изменение индуктивности этих катушек не будет заметно снижать громкость приема радиостанции.
После настройки контуров ПЧ переходят к установке границ диапазона волн, перекрываемого приемником, и сопряжению входного и гетеродинного контуров. Делают это так. Конденсаторы СЗ и С4 блока КПЕ устанавливают в положение, близкое к максимальной емкости. Затем постепенно изменяют индуктивность гетеродинной катушки L3 до тех пор, пока не будет принят сигнал радиостанции наиболее длинноволнового участка диапазона. Далее, не изменяя индуктивности этой катушки и емкости конденсаторов блока КПЕ, перемещением катушки L1 контура магнитной антенны по ферритовому стержню добиваются наиболее громкого приема той же станции.
После этого приемник перестраивают на одну из -радиостанций наиболее коротковолнового участка диапазона (емкость конденсаторов СЗ и С4 близка к наименьшей) и подстроечным конденсатором С2 добиваются наибольшей громкости приема этой станции. Если этого сделать не удается даже при максимальной емкости конденсатора С2, то изменяют (увеличивают) емкость подстроечного конденсатора С6 гетеродинного контура, подстраивают приемник на волну той же станции и снова добиваются наибольшей громкости изменением емкости конденсатора С2 входного контура.
Сопряжение настроек гетеродинного и входного контуров на концах диапазона надо повторить в такой же последовательности 2—3 раза.
Проверить работоспособность налаженного блока можно с помощью пробника-генератора 34 — ПЧ (см. с. 117), начиная с детекторного каскада. Если он исправен, то при подаче на его вход модулированного сигнала с гнезда Х2 «ПЧ» (см. рис. 75) в головных телефонах должен быть слышен звук средней тональности, соответствующий частоте 1 кГц. Затем щупом, вставленным в то же гнездо генератора, прикасаются к проводнику базовой цепи транзистора V2 усилителя ПЧ. Убедившись в его работоспособности, щуп приближают к базовой цепи транзистора VI преобразовательного каскада, но не касаются ее проводников, так как сигнал генератора сравнительно велик, и если не предпринять этой меры предосторожности, то можно перегрузить каскады блока. Перегрузка может стать причиной неправильной настройки фильтров ПЧ на частоту 465 кГц при налаживании приемника.
Независимо от того, как конструктивно будет выполнен описанный блок супергетеродина, его следует рассматривать как учебный. Накопленный во время его монтажа и наладки опыт позволит кружковцам перейти к конструированию более сложных супергетеродинов.
ТРЕХДИАПАЗОННЫЙ СУПЕРГЕТЕРОДИН С ОТДЕЛЬНЫМ ГЕТЕРОДИНОМ
Этот супергетеродин 1 обеспечивает уверенный прием на внутреннюю магнитную антенну радиостанций диапазонов ДВ, СВ и участка КВ, охватывающего вещательные диапазоны 25 и 31 м. Промежуточная частота приемника — 465 кГц, выходная мощность— около 125 мВт. Для борьбы с затуханиями сигналов, особенно характерных для коротковолновых станций, в приемник введена система АРУ — автоматического регулирования усиления. Питается приемник от батареи напряжением 9 В («Крона» или аккумуляторной 7Д-0,1). Средний потребляемый ток не превышает 50 мА. Работоспособность приемника сохраняется при снижении напряжения источника питания до 5 В.
1 Разработан Н. Катричевым (г. Хмельницкий).
KI
>a Cl RIO rl ЮОк
4T~---
4= cj j. j
no\
; tc/8 fc20J I JzoooJ^ool
Ci}.!
С 1910
L11~3L12
+28
\юоо И
\R12 |jj*
C247 CS 811
81 33
C62 8
11 603038
C72 8
кг из Cl 330K	68k
СЮ 330
C11 120
CH 56
LI
5_ 4~
L9
CHO.OIhk a
7\811
680
13 KT3106
•68
7 260
614 CO ISO
615
C13 62
C16 0.01MK
ЭХ
pC22 0,01 mk
Л7’Й
R8 ISO
89 Izl
6,8/CLj
Я 86 680
12 •1.4В ГТ310Б
R5 47k
Принципиальная схема приемника приведена на рисунке 124. Всего в нем 8 транзисторов, один из которых полевой. Транзисторы VI и V2 работают в преобразователе частоты с отдельным гетеродином, V& и V4 — в двухкаскадном усилителе ПЧ, а транзисторы V7—VII — в трехкаскадном бестрансформаторном усилителе 34. Коммутация входных цепей и цепей гетеродина осуществляется пятисекционным переключателем S1. Верхнее (по схеме) положение замыкающих контактов секций переключателя
B10.2SГД-2
$зо
=L С31	R?1 =L- 035
+f_200M**10B 680 ^200мк-10В
С26.1 005мк J
U3 3
V4 ГТЗЮБ
№ +, 9,7 к
С”°01™ М>*
10мк*10В
R23*1k
9В
С25±_ 0.01 м/ГГ
7\R13 /л
jr VS ^Д98
V6
Д9В J_ £28
001мк
С29-OfllMK
V10
Rid 330 к
R22 43*
R20
4,7к
Й *9
U Д9Б 033	.
10HK40S&
) V8 НП41
R19 47
ГТЗЮб = 10мк*ПВ
1000 ,
С36 ЮОМКЧОВ ) VII МП38

Рис. 124. Принципиальная схема трехдиапазонного супергетеродина
соответствует включению КВ диапазона, среднее — СВ, нижнее—Д В.
Полевой транзистор VI включен по схеме ОС, биполярные транзисторы V3, V4 усилителя промежуточной частоты и транзисторы V7, V8 каскадов предварительного усиления колебаний звуковой частоты — по схеме ОЭ, а транзисторы V10 и VII двухтактного бестрансформаторного усилителя мощности — по схе* ме ОК, т. е. эмиттерными повторителями. Отрицательное напряжение на сток полевого транзистора (он с каналом n-типа) подается через общий «заземленный» проводник и катушку L10 в цепи стока. Указанные на схеме напряжения на электродах биполярных транзисторов измерены относительно «заземленного» проводника вольтметром постоянного тока с относительным входным сопротивлением 10 кОм/В.
-Входные настраиваемые контуры приемника образуют' катушки L1—L3, находящиеся на общем ферритовом стержне магнитной антенны W1, и конденсатор переменной емкости С1. Кондеи* саторы С2, С4—С7 обеспечивают необходимое сопряжение настроек входных и гетеродинных контуров. Во входной контур КВ диапазона входит только катушка L1, СВ диапазона — катушки L1 и L2, а ДВ диапазона — все три последовательно соединенные катушки L1—L3.
Сигнал радиостанции, на волну которой настроен входной контур, поступает через резистор R1 на затвор полевого транзистора VI, работающего в смесителе преобразователя частоты. Напряжение смещения на этом электроде транзистора создается ис-
токовым резистором R3. Резистор R2 необходим на случай обрыва в одной из контурных катушек. Через конденсатор СЗ (и гнездо XI) ко входу приемника может быть подключена внешняя антенна, улучшающая условия приема сигналов отдаленных радиовещательных станций.
Гетеродин преобразователя частоты выполнен на. транзисторе V2.no схеме индуктивной обратной связи между эмиттерной и базовой цепями. Колебательный контур диапазона КВ гетеродина образуют катушка L4 и конденсаторы С8, С9 и С12, диапазона СВ — катушка L6 и конденсаторы С8, СЮ и С13, диапазона ДВ— катушка L8 и конденсаторы С8, СП, С14. Конденсатор переменной емкости С8, входящий во все. контуры гетеродина, совместно с конденсатором С1 входных контуров образует блок КПЕ настройки приемника.
Отрицательное напряжение на коллектор гетеродинного транзистора подается через ту из катушек L4, L6, S8, которая контактами секций S1.2, ,81.3 переключателя диапазонов S1 включена в контур гетеродина. Секции S1.4 и S1.5 этого переключателя включают в соответствующие контуры сопрягающие конденсаторы С9—СП. Так, например, при включении диапазона С$ напряжение на коллектор гетеродинного транзистора подается через L6, контакты секции S1.3 переключателя и резистор R4, а контакты секции S1.4 включают в контур L4C12 сопрягающий конденсатор С9. Катушки контуров других диапазонов и относящиеся к ним сопрягающие конденсаторы в это время в работе приемника участия не принимают.
Катушки L5, L7 и L9, индуктивно связанные с соответствующими катушками колебательных контуров, являются катушками обратной связи, благодаря которой каскад возбуждается и генерирует электрические колебания. Частота их превышает частоту входного сигнала на 465 кГц. Через конденсатор С17 высокоча стотное напряжение гетеродина подается в истоковую цепь трап-зистора VI и, смешиваясь с напряжением входного сигнала, создает в его стоковой цепи колебания ПЧ.
Режим работы транзистора гетеродина по постоянному току обеспечивается резисторами R6, R7 и R9. Резисторы R4 и R5 улучшают форму генерируемых колебаний. Конденсатор С15, шунтирующий катушки L7 и L9 по переменному току, повышает устойчивость работы гетеродина при включении диапазона КВ.
Контуры L10C18 и L11C20, настроенные на промежуточную частоту 465 кГц и связанные между собой через конденсатор С19, образуют полосовой фильтр ПЧ, обеспечивающий приемнику необходимую селективность по соседнему частотному каналу. Через катушку связи L12 колебания промежуточной частоты подаются на вход усилителя ПЧ. Его первый каскад на транзисторе V3 — резонансный. Нагрузкой транзистора служит контур L13C23, настроенный, как и контуры L10C18 и L11C20, на промежуточную частоту. Шунтирующий его резистор R12 обеспечивает необходимую полосу частот, пропускаемую этим каскадом.
Сигнал, усиленный первым каскадом тракта ПЧ, через катушку связи L14 поступает на базу транзистора V4 второго каскада, а с его нагрузочного резистора R14 через конденсатор С27 на вход детекторного каскада, диоды V5 и V6 которого включены по схеме удвоения выходного напряжения. Нагрузкой детектора служит переменный резистор R17, служащий одновременно и регулятором громкости. Конденсаторы С28, С29 и резистор R15 образуют фильтр, «очищающий» сигнал звуковой частоты от радиочастотной составляющей продетектированного сигнала.
Смещение на базы обоих транзисторов усилителя ПЧ подается через один общий резистор R10, образующий с резисторами R16 и R17 делитель .напряжения источника питания, и соответствующие им катушки связи L12 и L14. Одновременно в базовые цепи этих транзисторов подается и напряжение АРУ, снимаемое с нагрузочного резистора R17 детектора и фильтруемое ячейкой R16C24. При повышении уровня сигнала радиостанции, на которую настроен приемник, положительное напряжение постоянной составляющей продетектированного сигнала, создающееся на верхнем (по схеме) выводе резистора R17, увеличивается. Это изменившееся напряжение на выходе детектора снижает отрицательное смещение на базах транзисторов усилителя ПЧ и тем самым уменьшает его коэффициент усиления. При снижении уровня входного сигнала происходят обратные процессы. В рассматриваемом приемнике системой АРУ охвачены оба каскада усилителя ПЧ, а не один, как это часто бывает в любительских супергетеродинах.
Рис. 125. Размещение деталей на плате

14 Заказ № 1098
Рис. 126. Вид на печатную плату со стороны токонесущих проводников (а) и схема размещения деталей на ней (б)
Резисторы R11 и R13, зашунтированные по переменному току конденсаторами С21 и С25, являются элементами термостабилизации режимов работы транзисторов усилителя ПЧ.
С движка переменного резистора R17 сигнал 34, выделенный детекторным каскадом, подается через конденсатор С32 на вход трехкаскадного усилителя 34 с двухтактным бестрансформатор-ным выходом. Динамическая головка В/, подключенная через конденсатор С36 к выходу усилителя, преобразует сигнал 34 в звук.
Резистор R21 и конденсаторы СЗО, С31, С35 образуют фильтр, предотвращающий возбуждение приемника из-за возможных паразитных связей между транзисторами усилителя радиочастотного тракта через общий источник питания.
Детали приемника, кроме динамической головки В1 и батареи питания, смонтированы на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм (рис. 125, 126). Плату устанавливают в корпус промышленного приемника «Селга-402». Конденсатор С26 включают в том случае, если усилитель ПЧ само-возбуждается. Конструктивно его размещают со стороны печатных проводников монтажной платы. Динамическая головка типа 0,25ГД-2 (такая же, как в приемнике «Селга-402») укреплена на лицевой стенке корпуса. Настройка приемника осуществляется с помощью верньерного механизма, связанного с осью блока КПЕ.
Все. постоянные резисторы — МЛТ-0,125 (или УЛМ), переменный резистор R17 с выключателем питания S2—СПЗ-ЗВ. Конденсаторы С18, С20 и С23 — ПМ-1; C2t СЗ, С5, С8 — С19-^КТ-la; остальные постоянные конденсаторы — С10-7В. Оксидные конденсаторы — К50-6.
В приемнике использован блок КПЕ типа КПТМ-4. На его корпусе находятся четыре подстроечных конденсатора, роторы которых попарно соединены между собой. Из них три конденсатора включены во входные контуры приемника (С4, С6 и С7). У некоторых блоков КПТМ-4 роторы всех четырех подстроечных конденсаторов соединены между собой и с общей осью конденсаторов переменной емкости через контактную пружинящую пластину.
Такой блок КПЕ перед установкой следует доработать: разрезать общую пружинящую пластину на две части и подпаять вывод монтажного провода к той из них, которая соединена только с одной парой роторов подстроечных конденсаторов. При установке блока КПЕ в приемник надо следить, чтобы вывод той части пружинящей пластины, которая соединена с осью конденсаторов переменной емкости, был припаян не к общему «заземленному», а к минусовому проводнику источника питания. Добавленный вывод припаивают к точке соединения подстроечных конденсаторов С4 и С6 на печатной плате.
Переключатель диапазонов S1 продольно-движкового типа от приемника «Сокол» или «Топаз». Но он доработан: неиспользуе-
мне контактные группы удалены, а движок переключателя (рис. 127) изготовлен из гетинакса толщиной 1 мм. Вставленные в отверстия замыкающие контакты должны соответствовать коммутации цепей гетеродина. К движку приклеена ручка управления в виде кнопки. Для установки движка переключателя в третье положение прямоуголь
рив. 127. Движок переключателя диапазонов
ное отверстие в задней крышке корпуса удлинено по разме-
ру этой ручки.
Для магнитной антенны использован стержень из феррита марки 150ВЧ диаметром 10 и длиной 130 мм. Его боковые по
верхности сточены до толщины 7 мм (стержень 150ВЧ диаметром 8 мм доработки не требует). Катушки L1—L3 намотаны на бу-
мажных гильзах, склеенных с таким расчетом, чтобы при нала-
живании приемника их можно было перемещать по стержню. Катушка L1 содержит 5,5 витка провода ПЭВ-2 0,2 (шаг намотки ’2 мм), L2—80 витков такого же провода, L3—250 витков провода ПЭВ-2 0,12, намотанных четырьмя секциями. Стержень удерживается на плате кронштейном, изготовленным из оргстекла толщиной 0,8 мм. Для этого заготовку, нагретую в кипящей воде, изгибают на оправке, имеющей форму стержня. К печатной плате кронштейн прикреплен двумя винтами М2 с гайками, после чего его стенки стянуты винтом М2 с потайной головкой.
Для гетеродинных катушек пригодны каркасы с подстроечны ми ферритовыми сердечниками от любого транзисторного промышленного супергетеродина. В катушке L4 13 витков провода ПЭВ-2 0,2, L5—2 витка такого же провода. Остальные гетеродинные катушки намотаны проводом ПЭВ-2 0,12 и содержат: L6— 110+15 витков, L8—190 + 25 витков, L7 и L9—по 4 витка.
Катушки тракта ПЧ, намотанные проводом ПЭВ-2 0,12, помещены в ферритовые чашки диаметром 6,1 мм с арматурой от приемника «Этюд». Контурные катушки LIO, L11 и L13 содержат по 90 витков, а катушки связи L12 и L14, намотанные в верхних секциях их каркасов (со стороны подстроечных сердечников), соответственно 90 и 30 витков.
Нумерация выводов всех катушек, соответствующая помеченной на принципиальной схеме приемника, указана на рисунке 128.
Вид на верньерное устройство со стороны печатных проводников монтажной платы и чертежи его деталей показаны на рисунке 129. Для визира (д) можно использовать листовой алюминий или латунь толщиной 0,2...0,3 мм. Подшкальную планку (г) можно сделать из оргстекла или другого термопластичного листового материала, нагревая заготовку по линии сгиба ребром
горячего утюга. Малый шкив (а) и большой шкив (в) желательно выточить на токарном станке из любой пластмассы. Ручку настройки (е) и малый шкив устанавливают на стальных осях (б), закрепляемых на плате гайками М2. Для закрепления большого шкива ось блока КПЕ следует подпилить надфилем, придав ей форму поперечного сечения, аналогичную форме центрального отверстия шкива.
В приемнике вместо тран-
Рис. 128. Катушки супергетеродина зиСТОрОВ ГТ310 МОЖНО ИС-пользовать транзисторы серии ГТ309 или другие высокочастотные структуры р-п-р со статическим коэффициентом передачи тока не менее 50. Полевой транзистор КПЗОЗ можно заменить на КП302. В усилителе 34 также могут быть использованы другие транзисторы соответствующих структур: МП39 —ПМ42 и МП35 —МП38.
Налаживание начинают после тщательной проверки монтажа. Затем, установив режимы работы транзисторов по постоянному току (указаны на принципиальной схеме), параллельно звуковой катушке динамической головки подключают осциллограф, а на резистор R17, выполняющий функцию регулятора громкости, подают от звукового генератора сигнал частотой 1000 Гц напряжением 10...15 мВ. Резистор R23 временно заменяют‘соединенными последовательно постоянным, резистором сопротивлением 510 Ом и переменным на 1 кОм, а резистор R22— постоянным сопротивлением 10 кОм и переменным 100 кОм. Подбором сопротивлений переменных резисторов этих цепочек добиваются минимальных искажений формы выходного сигнала. Постоянное напряжение на эмиттерных выводах транзисторов V10 и VII при этом должно составлять примерно половину напряжения источника питания.
Для динамической головки со звуковой катушкой сопротивлением 8... 10 Ом номинал резистора R23 1 кОм не является оптимальным. Максимальную неискаженную выходную мощность можно получить при значении сопротивления около 500 Ом. Но в этом случае коллекторный ток транзистора V8 увеличивается, что снижает экономичность усилителя в режиме покоя.
Усилитель 34 можно считать налаженным нормально, если при напряжении источника питания 9 В и напряжении входного сигнала 10...15 мВ неискаженное напряжение на звуковой катушке динамической головки будет не менее 1,4 В.
Переходя к настройке контуров усилителя П4, движок переключателя диапазонов S1 извлекают из его основания, чтобы со-
Рис. 129. Вид на верньерное устройство со стороны печатных проводников монтажной платы и чертежи его деталей
рвать колебания гетеродина. Блок КПЕ устанавливают в положе ние максимальной емкости. На гнездо XI и общий «заземленный» провод приемника от ГСС подают модулированный сигнал промежуточной частоты 465 кГц такого уровня, при котором в динамической головке прослушивается частота модуляции. Вращением подстроечных сердечников катушек LIO, L11 и L13 добиваются максимального напряжения на выходе приемника (по мере настройки контуров ПЧ входное напряжение уменьшают). Затем подбором резистора R10 добиваются максимально устойчивого усиления тракта ПЧ. Если при этом усилитель будет само-
возбуждаться, то включают конденсатор С26, показанный на схеме штриховыми линиями.
Преобразователь частоты настраивают при вставленном движке переключателя диапазонов, начиная с гетеродина. Прежде всего убеждаются в том, что гетеродин генерирует на всех диапазонах при ввернутых подстроечниках контурных катушек. Для этого к крайним точкам последовательно соединенных катушек L5, L7 и L9 подключают последовательно соединенные высокочастотный диод любого типа и вольтметр постоянного тока. На всех диапазонах показания вольтметра должны быть в пределах 0,3...0,5 В.
Приступая к настройке контуров гетеродина, блок КПЕ приемника устанавливают в положение максимальной емкости- конденсаторов, а на гнездо XI подают от ГСС модулированный сигнал напряжением 50...200 мкВ, соответствующий наименьшей частоте каждого из диапазонов. Для диапазона ДВ частота этого сигнала должна быть 145 кГц, СВ — 515 кГц, КВ — 9,2 МГц. Вращением подстроечного сердечника гетеродинной катушки соответствующего диапазона добиваются максимального сигнала модулирующей частоты на выходе приемника. В диапазоне КВ максимальный выходной сигнал может быть при двух положениях подстроечного сердечника. Устанавливают тот из них, при котором индуктивность катушки L4 наименьшая. После этого подбором резистора R7 добиваются устойчивой генерации гетеродина во всех диапазонах при снижении напряжения источника питания до 5 В.
После настройки гетеродинных контуров предельно уменьшают уровень сигнала ГСС и на наименьшей частоте каждого из диапазонов перемещением входных катушек по ферритовому стержню магнитной антенны добиваются максимального сигнала на выходе приемника.
На этом настройку приемника можно считать законченной.
Цифровой частотомер
В тематический план кружка 3-го года занятий надо включить изучение и конструирование устройств цифровой техники повышенной сложности, например цифрового частотомера.
Примером такого измерительного прибора ^ожет стать описываемый здесь пятиразрядный частотомер с цифровой индикацией результатов измерения, разработанный в радиокружке станции юных техников г. Березовский Свердловской области под руководством В. Иванова. Прибор позволяет измерять частоту электрических колебаний в пределах 100...99 999 Гц и может быть использован для настройки различных генераторов, электронных часов, устройств автоматики. Амплитуда входного сигнала — 1...30 В.
Рис. 130. Структурная схема цифрового частотомера
Структурная схема частотомера показана на рисунке 130. Его основные элементы: формирователь импульсного напряжения сигнала /х измеряемой частоты, генератор образцовой (талонной) частоты, электронный ключ, счетчик импульсов с блоком цифровой индикации и управляющее устройство, организующее работу прибора. Принцип его действия основан на измерении числа импульсов, поступающих на вход счетчика в течение строго определенного времени, равного в данном приборе 1 с. Этот необхэ димый измерительный интервал времени формируется в блоке управления.
Сигнал fx, частоту которого надо измерить, подают на вход формирователя импульсного напряжения. Здесь он преобразуется в импульсы прямоугольной формы, частота следования которых соответствует частоте входного сигнала. Далее преобразованный сигнал поступает на один из входов электронного ключа. А на второй вход ключа подается сигнал измерительного интервала времени, удерживающий его в открытом состоянии в течение 1 с.
В результате на выходе электронного ключа, а значит, и на входе счетчика появляется пачка импульсов. Логическое состояние счетчика, в котором он оказывается после закрывания ключа, отображает блок цифровой индикации в течение интервала времени, устанавливаемого устройством управления.
Принципиальная схема частотомера показана на рисунке 131. Кроме транзисторов, в частотомере используют восемь цифровых микросхем серии К176 и пять (по числу разрядов) семисегментных люминесцентных индикаторов типа ИВ-6. В микросхему К176ИЕ12 (D/), предназначаемую специально для электронных часов, входит генератор (условный символ G), рассчитанный на совместную работу с внешним кварцевым резонатором Z1 на частоту 32 768 Гц. Делители частоты микросхемы делят частоту генератора до 1 Гц. Эта частота, формируемая на соединенных вместе выводах 4 и 7 микросхемы, и является в частотомере образцовой.
В микросхеме К176ЛЕ5 (D2) четыре логических элемента 2ИЛИ-НЕ, а в микросхеме К176ТМ1 (D3) — два D-триггера. Один из элементов 2ИЛИ-НЕ выполняет функцию электронного клю
Рис. 131. Принципиальная схема цифрового частотомера
ча (D2.4), а три других и оба D-триггера работают в устройстве управления.
Каждая из микросхем К176ИЕ4 (D4—D8) содержит декадный счетчик импульсов, т. е. счетчик до 10, и преобразователь (дешифратор) ее логического состояния в сигналы управления семисегментным индикатором. На выходах а—д этих микросхем формируются сигналы, обеспечивающие индикаторам Н1 — Н5 свечение цифр, значение которых соответствует логическому состоянию счетчиков. Микросхема D4 и индикатор Н1 образуют младший счетный разряд, а микросхема D8 и индикатор Н5 — старший счетный разряд частотомера.
В конструкции прибора индикатор Н5 должен быть крайним слева, а Н1— крайним справа.
Для питания микросхем, транзисторов и управляющих электродов индикаторов можно использовать две соединенные последовательно батареи 3336Л (GB/), а для питания нитей накала индикаторов — один элемент 343 или 373 (G1).
Формирователь импульсного напряжения образуют транзисторы V2—V5. Сигнал поданный на его вход через гнездо XI, переключатель S1, конденсатор С1 и резистор R1, усиливается и ограничивается по амплитуде дифференциальным каскадом на транзисторах V2 и V5. С нагрузочного резистора R5 сигнал поступает на базу транзистора V4 второго каскада, работающего как инвертор. Резистор R8, создающий между этими каскадами положительную обратную связь, обеспечивает им триггерный характер, работы. При этом на коллекторе транзистора V4 формируются импульсы с крутыми фронтами и спадами, частота следования которых соответствует частоте исследуемого сигнала. Каскад на транзисторе V5 ограничивает напряжение импульсов до уровня, обеспечивающего микросхемам необходимый режим работы. Далее преобразованный сигнал поступает на входной вывод 12 электронного ключа D2.4. Второй входной вывод ключа подключен к выходу формирователя измерительного, интервала времени, равного 1 с. Поэтому число импульсов, прошедших за это время через электронный ключ к счетчику, высвечивается индикаторами в единицах Герц.
Работу управляющего устройства иллюстрируют временные диаграммы (рис. 132).
На вход С (вывод 11) триггера D3.2 непрерывно поступают импульсы генератора образцовой частоты (рис. 132,а), а на такой же вход триггера D3.1— импульсы генератора запуска, собранного на логических элементах D2.1 и D2.2 (рис. 132,б). За исходный примем случай, когда оба триггера находятся в нулевом состоянии. В это время напряжение высокого уровня, действующее на инверсном выходе триггера D3.2, поступает на входной вывод 13 электронного ключа D2.4 и закрывает его. С этого момента через ключ прекращается прохождение импульсов сигнала измеряемой частоты на вход счетчика. С появлением на входе С триггера D3.1 импульса генератора запуска этот триггер при-
Рис. 132. Временные диаграммы, иллюстрирующие работу управляющего устройства частотомера
нимает единичное состояние и напряжением высокого уровня на прямом выходе подготавливает триггер D3.2 к дальнейшей работе. Одновременно на выводе 9 элемента D2.3, соединенном с инверсным выходом триггера D3.1, появляется напряжение низкого уровня. Очередной импульс генератора образцовой частоты переключает триггер D3-.2 в единичное состояние. Теперь на его инверсном выходе и на выводе 13 элемента D2.4 будет напряжение низкого уровня, которое открывает электронный ключ и тем самым разрешает прохождение через него импульсов сигнала измеряемой частоты.
Прямой выход триггера D3.2 (вывод 13) соединен с 7?-входом (вывод 4) триггера D3.1. Следовательно, когда триггер D3.2 оказывается в единичном состоянии, он, воздействуя напряжением высокого уровня на прямом выходе переключает триггер D3.1
в нулевое состояние. Этот триггер находится в нулевом состоянии до тех пор, пока сохраняется интервал измерительного времени. Очередной импульс генератора образцовой частоты на входе С триггера D3.2 переключает его в нулевое состояние и напряжением высокого уровня на инверсном выходе закрывает электронный ключ. В результате прекращается прохождение импульсов сигнала измеряемой частоты к счетчику и начинается цифровая индикация результатов измерения (рис. 132,д, ж).
Каждому интервалу измерительного времени предшествует появление на выводах 5 Я-входов микросхем D4—D8 кратковременного импульса положительной полярности (рис. 132,г), сбрасывающего триггеры счетчика в нулевое состояние. С этого момента и начинается цикл счет — индикация работы частотомера. Формирование импульсов сброса происходит на выходе логического элемента D2.3 в моменты совпадения на его входах напряжений низкого уровня. Время индикации можно плавно изменять в пределах 2...5 с резистором R17 генератора импульсов запуска.
Светодиод V7 в коллекторной цепи транзистора V6, работающего в режиме ключа, служит для визуального наблюдения за длительностью времени индикации.
В частотомере предусмотрена возможность контроля его работоспособности. Для этого переключатель S1 переводят в положение «Контроль», при котором входная цепь прибора оказывается соединенной с выводом 14 микросхемы D1 генератора образцовой частоты. При исправной работе частотомера индикаторы должны высвечивать частоту 32769 Гц.	'
Внешний вид описанного частотомера показан на рисунке 133. Через удлиненное прямоугольное отверстие в лицевой стенке корпуса, прикрытое пластинкой зеленого органического стекла, хо-
Рис. 133. Внешний вид частотомера
Рис. 134. Платы частотомера и размещение деталей на них. Штриховыми линиями обозначены дополнительные проволочные перемычки
рошо видны светящиеся цифры индикаторов. Слева от отверстия расположен «глазок» светодиодного индикатора V7. Под ним находится переменный резистор R17 установки длительности индикации результата измерения и входное гнездо XI. Слева от них — выключатель питания S2 («77») и двухсекционный переключатель S1 «Измерение-контроль». При нажатии на кнопку «К» (контроль) вход формирователя импульсного напряжения подключается к генератору образцовой частоты, а при нажатии на кнопку «77» (измерение) — к входному гнезду XI.
Другие детали частотомера смонтированы на двух печатных платах размерами 115X60 мм, выполненных из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм. На одной из них (рис. 134, а) находятся детали формирователя импульсного напряжения, генератора образцовой частоты и устройства управления, на другой (рис. 134, б)—микросхемы D4—D8 и цифровые индикаторы Н1— Н5. Все постоянные резисторы типа МЛТ. Подстроечный резистор R3— СПЗ-16, переменный R17 может быть любого типа. Оксидные конденсаторы СЗ и С5 — К50-6 или К53-1А, неполярные С1 и С8— К53-7 (можно заменить наборами конденсаторов типа К73-17). Конденсаторы С2, С4 могут быть типа КЛС или К73-17, С6 — керамический КТ-1, КМ, подстроечный, конденсатор С7—КПК-МП. Переключатель S1 «Измерение-контроль» образуют два кнопочных переключателя П2К с зависимой фиксацией в нажатом положении; выключатель питания S2 — тоже П2К, но без фиксации, т. е. с возвратом в исходное положение при повторном нажатии на кнопку.
Микросхему К176ИЕ12 можно заменить на подобную ей микросхему К176ИЕ5, скорректировав соответственно печатные про-
водники монтажной платы. Цифровые индикаторы могут быть типа ИВ-ЗА (вместо ИВ-6), но тогда в цепь питания их нитей накала надо будет включить резистор сопротивлением 2 Ом на мощность рассеяния 0,5 Вт.
Налаживание безошибочно смонтированного частотомера сводится в основном к установке наилучшей чувствительности формирователя импульсного напряжения и, если надо, к подстройке генератора образцовой частоты. При установке необходимой чувствительности на вход частотомера подают от генератора 34 сигнал с амплитудой 1 В, к выходу электронного ключа D2.4 подключают осциллограф и подстроечным резистором R3 добиваются появления на экране осциллографа пачек импульсов. Подстройку образцовой частоты генератора производят: грубо — подбором конденсатора С6, точно — подстроечным конденсатором С7. Точность настройки контролируют по образцовому частотомеру, подключенному к выводу 14 микросхемы D1.
Немного о печатных платах
В заключение несколько практических советов, связанных с подготовкой печатных плат к монтажу. И относятся они не только к рассмотренным устройствам и приборам. Дело в том, что печатные платы любительских конструкций разрабатываются их авторами под совершенно конкретные, нередко дефицитные детали. Однако в распоряжении кружка или тех учащихся, которые повторяют рекомендуемые конструкции для личного пользования дома, таких деталей может и не быть. Есть аналогичные по основным параметрам другие детали, но у них иные габариты, конструктивные особенности. Оксидный конденсатор К53-1,
например, монтируют в горизонтальном положении, а конденсатор К50-6, которым его можно заменить, в вертикальном положении. Для конденсатора К53-1 расстояние между опорными точками его выводов может быть 20...50 мм, а для конденсатора К50-6-—всего 3...10 мм. Значит, для заменяющих деталей , задуманного устройства нужна соответствующая им разметка токонесущих печатных проводников и опорных площадок на монтажной плате. Следовательно, не надо спешить с заготовкой печатной платы для будущей конструкции.
Наиболее целесообразно сначала подобрать все детали будущего радиотехнического устройства, разместить их на бумаге в рекомендуемом порядке и попытаться найти такое их взаимное расположение, чтобы при монтаже возможно меньше было дополнительных проволочных соединений. Только после такой предварительной работы и, конечно, с учетом возможных изменений и дополнений можно уточнить размеры платы, разметить печатные проводники на ней и заняться травлением монтажной платы.
В радиолюбительской практике наибольшее распространение получил метод изготовления печатных плат путем травления фольгированного материала — гетинакса, текстолита или стеклотекстолита толщиной 2...3 мм. Поверхность фольги заготовки печатной платы перед нанесением на нее рисунка проводников тщательно зачищают абразивной шкуркой, чтобы удалить пленку окислОв и загрязнений, и тут же обезжиривают ацетоном*. В дальнейшем избегают касания фольги руками.
Чертеж печатной платы приклеивают к заготовке (по углам) несколькими каплями клея БФ-2. Затем острым шилом или кернером переносят на заготовку центры всех монтажных площадок, отверстий, контуры вырезов и самой платы. После удаления чертежа на фольгу наносят рисунок печатной платы кислотоупорной краской, например нитроэмалью НЦ-25, асфальтобитумным лаком, цапон-лаком или клеем БФ-2, но слегка подкрашенным, чтобы на фольге просматривался рисунок будущих проводников. Неровности линий или подтеки устраняют острием перочинного ножа или скальпеля, а тонкие слои краски дополнительно подкрашивают.
Травят печатную плату' в растворе хлорного железа плотностью 1,3 (150 г хлорного железа в порошке растворить в 200 см3 воды). Готовый раствор выливают в плоскую стеклянную, эмалированную или пластмассовую ванночку, например для фоторабот, и погружают в него заготовку печатной платы. Время травления зависит от температуры раствора и интенсивности обмена его у поверхности фольги. Поэтому для ускорения травления ванночку периодически покачивают. При температуре раствора 20... 25 аС процесс травления заканчивается примерно через 1 ч, а в подогретом до температуры 40...50 °C растворе требуется около 15 мин.
Протравленную плату тщательно промывают попеременно холодной и горячей водой, после чего сверлят отверстия под вы-
воды деталей, крепежные винты, выпиливают лобзиком большие отверстия и обрабатывают плату по контуру. Во избежание отслаивания печатных проводников от основы платы отверстия сверлят со стороны фольги вначале сверлом диаметром 0,6...0,8 мм. Далее все отверстия с обеих сторон платы зенкуют сверлом, заточенным под углом 90° с таким расчетом, чтобы после рассверловки требуемого диаметра на отверстиях остались небольшие фаски.
Перед монтажом плату шлифуют мелкой шкуркой, промывают растворителем или ацетоном, чтобы удалить остатки краски, и сразу же все печатные проводники и контактные площадки покрывают канифольным лаком (15%-ный раствор толченой канифоли в спирте или ацетоне), предохраняющим их от окисления.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Борисов В. Г. Практикум начинающего радиолюбителя.— М.: Изд-во ДОСААФ, 1983.
Борисов В. Г. Юный радиолюбитель.—7-е изд., пе-рераб. и доп.— М.: Радио и связь, 1985.
Бирюков С. А. Цифровые устройства на интегральных микросхемах.—2-е изд., перераб и доп.— М.: Радио и связь, 1987.
Варламов Р. Г. Мастерская радиолюбителя.— М.: Радио и связь, 1983.
Васильев В. А. Приемники начинающего радиолюбителя.— М.: Радио и связь, 1984.
Иванов Б. С. Электронные самоделки.— М.: Просвещение, 1985.
Меерсон А. М. Радиоизмерительная техника.— 3-е изд., перераб и доп.— Л.: Энергия, 1977.
Партин А. С., Борисов В. Г. Введение в цифровую технику.—М.: Радио и связь, 1987.
Пономарев Л. Д., Евсеев А. Н. Конструкции юных радиолюбителей.— М.: Радио и связь, 1985.
Программы для внешкольных учреждений и общеобразовательных школ. Техническое творчество учащихся.—М.: Просвещение, 1988.
Путятин Н. Н. В помощь начинающему радиолюбителю.— М.: Энергия, 1980.
Румянцев М. М. Конструирование радиовещательных приемников.— М.: Изд-во ДОСААФ, 1982.
Справочник	радиолюбителя-конструктора.— 3 е
изд., перераб. и доп.— М.: Радио и связь, 1983.
Фролов В. В. Язык радиосхем.— М.: Радио и связь, 1988.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 3
Организация и содержание кружковой работы
Комплектование кружка 5
Материально-техническая база кружка б
Содержание кружковой работы 15
Материалы для проведения занятий по основным темам программы
Наша страна — родина радио 26
Основы радиопередачи и радиоприема 31
Полупроводниковые диоды и транзисторы 42
Каскады радиотехнических устройств 58
Интегральные микросхемы и их применение 70
Измерения и измерительные приборы 88
Приемники прямого усиления 123
Электросеть в качестве источника питания радиоаппарату ры 154
Усилители звуковой частоты 170
Супергетеродины 195
Цифровой частотомер 214
Немного о печатных платах 221
Рекомендуемая литература 223
Учебное издание
БОРИСОВ ВИКТОР ГАВРИЛОВИЧ
КРУЖОК РАДИОТЕХНИЧЕСКОГО КОНСТРУИРОВАНИЯ
Зав. редакцией Т. С. Дагаева
Редакторы Л. Н. Шипова, В. А. Моисеенкова
Младший редактор Т. Н. Клюева
Художник Е. М. Молчанов
Художественный редактор Н. А. Парцевская
Технический редактор Т. Е. Молозева
Корректор И. Н. Панкова
ИБ № 12770
Сдано в набор 14.06.89. Подписано к печати 25.01.90. Формат 60X90‘/ie.
Бум. типограф. № 2. Гарнит. литер. Печать высокая. Усл. печ. л. 14+0,25 форз. Усл. кр.-отт. 14,75. Уч.-изд. л. 15,85+0,42 форз. Тираж 250 000 экз. Заказ № 1098. Цена 65 к.
Ордена Трудового Красного Знамени издательство «Просвещение» Государственного комитета РСФСР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. Москва, 3-й проезд Марьиной рощи, 41.
Областная ордена «Знак Почета» типография им Смирнова Смоленского облуправления издательств, полиграфии и книжной торговли, 214000, г. Смоленск, проспект им. Ю. Гагарина, 2.
ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ	ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ
65 к.