«СОЛОН» - РАДИОЛЮБИТЕЛЯМ
ВЫПУСК
«солем»
В. В Мосягин
ЮНОМУ РАДИОЛЮБИТЕЛЮ
ДЛЯ ПРОЧТЕНИЯ С ПАЯЛЬНИКОМ
ISBN 5-98003-028-Х
9 785980 030285
чей ПСЛИ 5ВУI РЛОЙ чдетотщ XCTRQtlCrQA OQRA§OTI$tl ЗВУКА ЦЗ^ЕРИТЦЛЬЩ^ уСПгОЦСИЗД ПЕРЕГОЦОРШЩЕ УСТРОЙСТВ ЦСТОЧЦПВД ПИТАНИЯ РАДИОПРИЕМН 1КП
В. В. Мосягин
Юному радиолюбителю для прочтения с паяльником
Москва СОЛОН-Пресс 2003
Под редакцией А. Я. Грифа
Мосягин В. В.
Юному радиолюбителю для прочтения с паяльником / В. В. Мосягин. — М.: СОЛОН-Пресс, 2003. 208 с. — (Серия «СОЛОН — радиолюбителям», выпуск 17)
ISBN 5-98003-028-Х	.у
В книге помещены описания конструкций для юных радиолюбителей. Чтобы элементная база не стала камнем преткновения при конструировании, по возможности сокращен состав используемых комплектующих изделий. Для значительной части представленных разработок справедлива идея набора: собирается одна конструкция, проверяется и исследуется в работе, затем собирается на основе этих же деталей изготавливается следующая и т. д. Для всех конструкций разработаны печатные платы, позволяющие при желании довести разработку до законченного изделия.
Эту книгу можно заказать по почте (наложенным платежом — стоимость 111 руб.) двумя способами:
1) выслать почтовую открытку или письмо по адресу: 123242, Москва, а/я 20;
2) передать заказ по электронной почте (e-mail) по адресу: magazin@solon-r.ru.
Необходимо написать полный адрес, по которому выслать книги.
Обязательно указывать индекс и Ф. И. О. получателя!
При наличии — указать телефон, по которому с вами можно связаться, и адрес электронной почты (E-mail).
Цены действительны до 15 февраля 2003 г.
Вы можете в любое время получить свежий каталог издательства «СО-ЛОН-Пресс» по Интернету, послав пустое письмо на робот-автоответчик по адресу katalog@solon-r.ru, а также подписаться на рассылку новостей о новых книгах издательства, послав письмо по адресу news@solon-r.ru с текстом «SUBSCRIBE» (без кавычек) в теле письма.
ISBN 5-98003-028-Х
© Макет и обложка «СОЛОН-Пресс», 2003
© Мосягин В. В., 2003
Введение
В книге описаны конструкции, предназначенные для повторения начинающими радиолюбителями в радиотехническом кружке под руководством преподавателя или самостоятельно.
Сборку многих конструкций можно вести по принципу «от простого к сложному», то есть после изучения одной из них ее разбирают на детали и приступают к изготовлению следующей и т. д. Учитывая, что в конструкциях применены современные малогабаритные детали, сборку устройств желательно вести на макетной плате. Неплохой вариант макетной платы описан в журнале «Радио», №1, 1998 г., с. 30.
Возможно, некоторые устройства радиолюбители захотят воплотить в законченные конструкции. С этой целью к большинству из них приведен чертеж монтажной или печатной платы, а также даны рекомендации по замене деталей.
Все конструкции тщательно отработаны на повторяемость характеристик и поэтому среди них нет простейших схем стабилизации режимов транзисторов, обычно применяемых в устройствах для начинающих радиолюбителей. Незначительное усложнение схем окупается отсутствием необходимости подбора соответствующих деталей (резисторов, транзисторов, конденсаторов). Но в некоторых конструкциях, где это оговорено, желателен подбор транзисторов в пару по коэффициенту усиления (например, выходных транзисторов усилителя звуковой частоты, двухполупериодного детектора на транзисторах и др.), что обеспечит лучшие характеристики соответствующих устройств.
Операционные усилители (ОУ) находят широкое применение радиолюбительских конструкциях. Они дают возможность создавать простые устройства с весьма высокими техническими характеристиками.
Работу с книгой желательно вести совместно с хорошим учебником по основам радиотехники и электроники. Такими книгами являются, например, [9, 51, 61]. Замечательным подспорьем к материалам книги будут публикации для юных радиолюбителей в журналах «Радио», «Радиолюбитель», «Радиохобби» и др.
Глава 1. Мастерская радиолюбителя
Прежде чем приступить к конструированию электронных устройств, радиолюбитель должен организовать свое рабочее место. Это может быть постоянно оборудованный рабочий стол или стол, на котором необходимые инструменты и измерительные приборы располагаются только на время проведения работ. В данной главе рассматриваются два устройства, используемые на рабочем месте — сетевой фильтр, применяемый для питания измерительных устройств и аппаратуры, и регуляторы мощности для паяльника, позволяющие получить надежные и аккуратные пайки.
Необходимые инструменты, материалы и технологические приемы достаточна подробно рассмотрены в целом ряде радиолюбительских изданий [3, 9, 31, 60], поэтому в дальнейшем будут рассматриваться кратко и по мере необходимости.
Нельзя не сказать о двух чрезвычайно важных моментах. Во-первых, это безопасность при выполнении работ. Надо знать, что наибольшая сила тока, проходящая через тело, при которой человек еще может оторваться от токоведущих частей, составляет примерно 10...15 мА. Если сила переменного тока превышает 20 мА, а постоянного 40 мА, пострадавший уже не в состоянии оторваться от источника тока. Ток силой 100 мА и более является для человека смертельным. Для безопасного выполнения работ помните следующее:
•	При работе с электронными устройствами необходимо, чтобы в этом помещении находился еще один человек, который в случае необходимости мог отключить напряжение и оказать медицинскую помощь.
•	Перед началом работ следует тщательно вымыть руки с мылом. Чистые и сухие руки увеличивают сопротивление кожи человека.
•	Наиболее опасный путь прохождения тока от руки к руке — через область сердца и легких. Поэтому никогда не лезьте в
Глава 1. Мастерская радиолюбителя
5
прибор двумя руками и не касайтесь при этом другой рукой металлического корпуса устройства или заземления.
•	Ремонт устройств, питаемых от сети переменного тока 220 В, выполняйте только с извлеченной из розетки сетевой вилкой. Не полагайтесь на выключатель питания устройства. Каждый раз проверяйте это! Многие конструкции не имеют гальванической развязки от сети 220 В (у них отсутствует понижающий напряжение трансформатор). При ремонте и настройке таких устройств будьте особенно внимательными. Подключение измерительных приборов следует выполнять при отключенной из сети розетке.
•	После выключения питания конденсаторы в устройстве могут еще длительное время сохранять заряд. Для исключения возможности поражения электрическим током закорачивайте выводы высоковольтных конденсаторов через резистор сопротивлением около 100 Ом. Замыкание перемычкой или отверткой опасно, кроме того, может привести к повреждению самих конденсаторов.
•	В обычных условиях безопасным для человека является напряжение до 36 В, поэтому для монтажа радиоэлементов лучше всего использовать паяльники с таким или меньшим рабочим напряжением. Не забудьте изготовить или приобрести подставку для паяльника!
•	Помещение, в котором работают с паяльником, должно регулярно проветриваться. Пары свинца и олова вредны для здоровья человека.
•	Соблюдайте меры пожарной безопасности на рабочем месте. Это касается использования химических препаратов — спирта, ацетона и других растворителей. Не 'Оставляйте без присмотра включенным еще не настроенное устройство.
При поражении электрическим током в первую очередь пострадавшего необходимо освободить от действия тока. Следует выключить источник электрического тока, а если это невозможно — оттащить тело пострадавшего от токоведущих частей любыми способами, ни в коем случае не прикасаясь его телу руками. Последствия поражения могут быть самыми различными, поэтому следует обязательно научиться делать
6
Гпава 1. Мастерская радиолюбителя
искусственное дыхание и прямой массаж сердца. Таковы вкратце правила техники безопасности, которые следует неукоснительно выполнять.
Второе, о чем следует сказать, это безопасность самих электронных компонентов. Современные электронные устройства выполнены по технологии КМОП и весьма чувствительны к электростатическим разрядам (в литературе используют обозначение ESD — electrostatic discharge). Пройдя по ковру, мы можем генерировать на своем теле потенциал 10...15 тысяч вольт. Разряд с таким напряжением может доставлять неприятные ощущения. Разряд, возникающий при напряжении менее 3,5 тысяч вольт, вообще не ощущается человеком, но представляет смертельную опасность для электронных устройств. А некоторые современные микросхемы «не выдерживают» разряд ив 250 В!
Особенность современных устройств состоит в том, что часто пробой статическим электричеством не приводит к их мгновенному выходу из строя. Устройство «мудрит», «ведет себя странно», а по истечении некоторого времени неожиданно выходит из строя. Объясняется этот эффект тем, что в результате разряда происходит частичное разрушение тончайших соединений в микросхеме и вероятность ее выхода из строя резко возрастает.
Для уменьшения влияния статических зарядов на микросхемы или полевые транзисторы на руку оператора одевается металлический браслет, который заземляется через резистор сопротивлением 1 МОм. Такую же заземляющую цепь должен иметь и корпус паяльника, соединенный с жалом. Многие радиолюбители не без основания полагают, что должна заземляться именно та рука, в которой монтажник держит паяльник. В любом случае, чтобы снять заряд с тела, необходимо до работы с электронными устройствами, содержащими КМОП-транзисторы и микросхемы, хотя бы коснуться руками батареи отопления. Детали, чувствительные к статическому электричеству, должны храниться в металлической фольге или укрепляться на специальных проводящих пенных материалах. Для защиты полевых транзисторов их выводы обматывают тонким оголенным проводом, который снимают после окончательного монтажа всех элементов в устройстве. Детали, которые боятся статического электричества, монтируют в последнюю очередь, после установки всех остальных элементов.
Глава 1. Мастерская радиолюбителя
7
1.1. Сетевой фильтр
Для подключения аппаратуры к сети на рабочем месте необходимо иметь 4-5 розеток. Обычно используют удлинители или сетевые фильтры. Сетевой фильтр — это удлинитель с дополнительными устройствами, предотвращающими проникновение помех из сети на подключаемую аппаратуру. Помехи и выбросы, попадающие в схему от сети, могут беспрепятственно проходить в приборы через межвитковые емкости силового трансформатор ра. Помехи от близлежащих радио- и телевизионных станций, медицинской аппаратуры могут серьезно нарушать работу при наладке устройств. Кроме защиты от помех сетевой фильтр часто снабжается специальной схемой, защищающей аппаратуру от перенапряжений. Практика показывает, что примерно 100 раз в год в сети возникают перенапряжения — короткие импульсы с напряжением 350... 1000 В. Можно использовать готовый сетевой фильтр отечественного или зарубежного производства, например, «Лидер», «Пилот», «Импульс», Vector, Optima, Sven и др. Сетевой фильтр с подавителем помех нетрудно изготовить самостоятельно. Устройство такого фильтра показано на рис. 1.1. Фильтр состоит из основания 2, выполненного из какого-либо изоляционного материала — текстолита, гетинакса или фанеры толщиной 10... 15 мм. На основании закреплены 4 соединенных параллельно стандартных розетки 2, предназначенные для открытого монтажа. Размеры основания — 200 х 80 мм. Напряжение на розетки подается через подавитель высокочастотных по-
Рис. 1.1. Устройство сетевого удлинителя — подавителя помех
8
Гпава 1. Мастерская радиолюбителя
мех 4, закрытый крышкой из изоляционного материала. На верхней части крышки размещен индикатор включения сети (светодиод) 3 и выключатель сети 5, на боковой — предохранители б. К сетевому фильтру подключен шнур электросети 7.
Принципиальная схема подавителя высокочастотных помех изображена на рис. 1.2. Напряжение сети через выключатель SA1 и предохранители FU1, FU2 поступает на высокочастотный продольный трансформатор Т1. Симметричному току двухпроводной линии (току питания) обмотки трансформатора не оказывают сколь-либо существенного дополнительного индуктивного сопротивления, так как включены встречно. Вместе с тем по отношению к синфазным помехам, наводимым в сети, трансформатор создает большое последовательное индуктивное сопротивление, возрастающее с повышением частоты помех. Дальнейшему снижению помех способствует конденсатор С1. Кроме того, данный конденсатор снижает выбросы напряжения, которые могут возникнуть при включении и выключении аппаратуры от сети. Это увеличивает срок службы выключателя сети и уменьшает помехи и перенапряжения в схемах приборов. Для индикации включения сети имеется цепь VD1, Rl, HL1. Здесь для индикации сети использован светодиод HL1, имеющий большой срок службы по сравнению с неоновыми лампами и лампами накаливания, обычно используемыми для этих целей.
Рис. 1.2. Принципиальная схема подавителя помех
Детали подавителя помех размещены на печатной плате (рис. 1.3). Печатный монтаж необязателен, можно выполнить плату на пустотелых заклепках, заменив печатные проводники голым луженым проводом диаметром 0,8... 1,2 мм.
Высокочастотный продольный трансформатор Т1 выполнен на кольцевом сердечнике из феррита марки 1000НН...2000НН
Глава 1. Мастерская радиолюбителя
9
диаметром 20...30 мм. Кольцо оборачивается слоем лакоткани или фторопластовой ленты и на него одновременно двумя проводами в хорошей изоляции наматывается 4...6 витков. Можно использовать провод МГТФ сечением около 0,8 мм2 или применить провод, которым будет выполнен монтаж сетевого шнура. Следует обеспечить строгую идентичность обмоток трансформатора. Начало и конец обмоток трансформатора закрепляют нитками. Трансформатор приклеивают к плате термоплавким клеем. Начала обмоток трансформатора показаны на схеме рис. 1.2 и 1.3 точками.
Конденсатор С1 типа К78-2, К73-17 на рабочее напряжение не ниже 400 В (лучше 600 или даже 1000 В). Резистор R1 типа МЛТ-2, ОМЛТ-2. Диод VD1 кроме указанного на схеме может быть типа Д223 с индексом А, Б; КД102 с любым буквенным индексом. Светодиод HL1 АЛ307, КИПД-24 или АЛ310А. Можно использовать и неоновую лампочку, например, ТН-0,2. В этом случае резистор R1 должен быть мощностью 0,5 Вт и иметь сопротивление 150 кОм. Диод VD1 из схемы следует исключить. Держатели предохранителей типа ДПМ, выключатель любого типа на напряжение 250 В и ток не менее 10 А.
Центральные выводы держателей предохранителей соединены с выводами выключателя SA1. Такое подключение необходимо с точки зрения безопасности при смене предохраните
10
Гпава 1. Мастерская радиолюбителя
лей. При монтаже используйте для изоляции трубки в полихлорвиниловой изоляции или специальные термоусадочные трубки. Ни в коем случае не применяйте изоляционную ленту!
Монтаж розеток должен быть выполнен проводом в двойной изоляции сечением не менее 1...1,5 мм2. Такие же требования предъявляются к сетевому шнуру. Его длина может быть 2...4 м. Испытания устройства показали, что высокочастотные помехи с частотой 100 кГц подавляются на 8 дБ, а с частотой 1 МГц — 36 дБ.
Для защиты аппаратуры от высоковольтных импульсов в сети можно дополнить сетевой фильтр микросборкой ЗА-1-1,5-400А(Б), выполненной в виде пластмассовой сетевой вилки с жесткими штырями для установки в одну из свободных розеток сетевого фильтра. Защитные микросборки выпускаются серийно, их характеристики приведены в [66].
На лицевую сторону микросборки выведены три светодиодных индикатора. Средний индикатор — зеленого света, два других — красного. Зеленый светодиод светит при наличии сетевого напряжения и при исправных ограничителях напряжения. Светодиоды красного свечения (оба или один) включаются при выходе из строя обоих или одного ограничителя соответственно.
Если удастся приобрести микросборку ЗА-0-1,5-400А (можно с индексом Б), имеющую гибкие проволочные выводы, ее впаивают в сетевой фильтр параллельно выводам розеток.
1.2. Регуляторы мощности для паяльника
Регулятор, схема которого приведена на рис. 1.4, работает на одной полуволне сетевого напряжения, поэтому регулировать напряжение на нагрузке можно в диапазоне 110...215 В.
Когда тиристор VS1 полностью закрыт, в нагрузку через диод VD1 проходит только положительный полупериод сетевого напряжения. Тиристор VS1 открывают короткие управляющие импульсы, поступающие с генератора на однопереходном транзисторе VT1. Каскад питается пульсирующим напряжением с сетевого выпрямителя на диодах VD2, VD3. Этим достигается синхронизация работы генератора с частотой сети, необходимая для уменьшения уровня помех, создаваемых регуля-
Гпава 1. Мастерская радиолюбителя
11
Рис. 1.4. Регулятор мощности для паяльника
тором. Импульсы, поступающие на управляющий электрод тиристора, имеют фазовый сдвиг относительно момента времени перехода сетевого напряжения через ноль. Величина сдвига определяется постоянной времени (R1 + R2)C1. Изменяя сопротивление резистора R1, меняем момент открывания тиристора, следовательно, и действующее выходное напряжение на нагрузке. Форма напряжения на нагрузке весьма далека от синусоидальной, но для активной нагрузки этот факт не играет большого значения.
Максимальное напряжение в нагрузке будет при верхнем (по принципиальной схеме) положении движка переменного резистора R1, его значение может быть установлено подбором резистора R2.
При установке элементов VS1 и VD3 без теплоотвода мощность в нагрузке до 200 Вт, что более чем достаточно для любого паяльника, мощность которого чаще всего лежит в пределах 3Q...100 Вт.
При установке мощного диода и использовании радиаторов с площадью охлаждающей поверхности около 150 см2 мощность нагрузки может быть увеличена до 1 кВт. Такой мощностью может обладать, например, электрообогреватель.
Все детали регулятора мощности, кроме резистора R1, размещены на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита (рис. 1.5). Использованы резисторы МЛТ, СЗ-ЗЗ соответствующей мощности. Переменный резистор СП,
12
Гпава 1. Мастерская радиолюбителя
Рис. 1.5. Печатная плата регулятора мощности для паяльника и размещение деталей на ней
СПО. Диод VD2 КД102Б, КД105Б—КД105Г. Конденсатор С1 К73-9, К73-17. Транзистор VT1 может быть с индексом А, Б.
Регулятор мощности при правильной сборке практически не требует налаживания. В отдельных случаях может понадобиться подбор резистора R2 таким образом, чтобы при нулевом сопротивлении резистора R1 (верхнее по принципиальной схеме положение движка) в нагрузку поступало максимальное напряжение.
При испытании регулятора и работе с ним неукоснительно соблюдайте меры электробезопасности. Корпус регулятора и ручка резистора R1 должны быть из изоляционного материала.
Еще один регулятор мощности для паяльника (рис. 1.6) выполнен на специализированной микросхеме КР1182ПМ1
I Jictoct i. mauiuvfJUKOM pauuujinjuuinunn
А "Меньше*
▼ ’Больше*
Рис. 1.6. Регулятор мощности для паяльника на микросхеме
[40, 46]. Причем в регуляторе используется только один из имеющихся внутри микросхемы аналогов тринистора. Это достигнуто замыканием выводов микросхемы 14—16. В результате один из тринисторов отключен, а другой работает только на одной полуволне сетевого напряжения. В другом полупериоде сетевого напряжения включается диод VD1. В результате мощность нагревателя паяльника, как и в предыдущей схеме, регулируется в пределах, не превышающих 50%.
Регулятор можно использовать в сети переменного напряжения 36...40 В. В этом случае мощность паяльника, рабочее напряжение которого 36...40 В, не должна превышать 50 Вт. В качестве диода VD1 можно использовать любой выпрямительный диод с током 0,7 А и обратным напряжением 100 В.
При использовании регулятора в сети переменного напряжения 220 В мощность паяльника может быть до 150 Вт. Выпрямительный диод VD1 с обратным напряжением не менее 350 В и допустимым током 0,5 А.
Оксидный конденсатор С1 типа К50, К52, К53, переменный резистор — СП, СПО.
Учтите гальваническую связь устройства с сетью и примите все меры безопасности при налаживании и эксплуатации устройства.
Небольшое количество деталей позволяет разместить данное устройство в небольшом корпусе и даже в вилке паяльника.
Глава 2. Простые измерительные приборы и пробники
Часто при измерениях не требуется знать конкретной величины сопротивления, напряжения, силы тока, а лишь указать, в каком диапазоне находится тот или иной параметр, или выяснить направление его изменения относительно некоторого значения. При ремонте аппаратуры, после выпаивания транзистора или диода, нас интересует, исправен он или нет. В таких случаях нам помогут простейшие устройства — пробники. Как показывает практика, пробники являются теми устройствами, которые изготовляют временно, а затем постоянно используют в работе.
2.1.	Звуковой пробник
Звуковой пробник (рис. 2.1) выполнен по классической схеме несимметричного мультивибратора на двух маломощных транзисторах VT1 и VT2 разной структуры. Данная схема является настоящим «бестселлером» в радиолюбительской литературе. Подключая к ней те или иные внешние цепи, можно собрать не один десяток конструкций. Без датчиков это звуковой
Рис. 2.1. Звуковой пробник
пробник, генератор для изучения азбуки Морзе, прибор для отпугивания москитов, основа одноголосного электромузыкального инструмента. Применение внешних датчиков или устройств управления в цепи базы транзистора VT1 позволяет превратить пробник в сторожевое устройство, индикатор влажности, освещенности или температуры и многие другие конструкции.
Гпава 2. Простые измерительные приборы и пробники
15
Нажимая на телеграфный ключ SB1, можно «передавать» точки и тире азбуки Морзе: при коротком нажатии в динамической головке раздается очень короткий звук (точка), при длительном — более продолжительный (тире). Изучив телеграфную азбуку, можно подумать о собственной любительской радиостанции, позволяющей связываться с радиолюбителями, проживающими практически в любой точке земного шара.
Подключив вместо телеграфного ключа гнезда XI, Х2, пробник используют для проверки монтажа, целостности предохранителей, катушек трансформаторов и т. д.
Если изменить частоту мультивибратора в область ультразвуковых частот (20...40 кГц) и умощнить схему, пробник выполняет функции устройства для отпугивания комаров, мел
ких грызунов.
На рис. 2.2 изображена печатная плата и размещение элементов звукового пробника. Конденсатор С1 может быть типа КЛС, КМ5, КМ6, К73-17 и других типов. Резисторы МЛТ-0,25, МЛТ-0,125.
Динамическая головка ВА1 низкоомная, скажем типа 1ГД-6, можно использовать телефонный капсюль ТК-67. При желании тональность генератора можно легко изменить подбором емкости конденсатора С1. При указанных номиналах элементов она составляет около 1000 Гц.
КВА1 <
K'+'GK
KSB1
Рис. 2.2. Печатная плата и размещение элементов звукового пробника
2.2.	Генераторы световых импульсов
Дополнив предыдущий генератор несколькими деталями, удастся получить светодиодную «мигалку» (рис. 2.3).
Генератор работает следующим образом. При включении источника питания конденсаторы С1 и С 2 начинают заряжаться
16
Гпава 2. Простые измерительные приборы и пробники
Рис. 2.3. Генератор световых импульсов на транзисторах
каждый по своей цепи. Конденсатор С1 по цепи Rl, Cl, R2, а конденсатор С2 по цепи R3, С2, R2. Поскольку постоянная времени второй цепи много меньше первой, сначала зарядится до напряжения источника питания конденсатор С2. По мере заряда конденсатора С1 транзистор VT1 начинает открываться и от-
крывает транзистор VT2. Далее процесс открывания обеих транзисторов происходит лавинообразно. Сопротивление участ
ка эмиттер-коллектор транзистора VT2 становится очень ма-
лым, и напряжение питания батареи GB1 оказывается приложенным к резистору R2. Благодаря элементам R3, С2, называемым схемой «вольтодобавки», заряженный до напряжения источника питания конденсатор С2 оказывается подключенным
последовательно с гальваническим элементом и приложенное к светодиоду напряжение почти удваивается. В процессе разряда конденсатора С2 светодиод некоторое время светится, так как к нему приложено напряжение выше порогового. Конденсатор С1 также начинает разряжаться, что приводит к закрытию транзистора VT1, а вслед за ним и VT2. Процесс этот снова происходит лавинообразно, до надежного закрытия обоих транзисторов. Далее конденсаторы С1 и 02 опять начинают заряжаться и работа устройства повторяется, как это было описано выше.
Частота генерации зависит от сопротивления резисторов R1, R2, емкости конденсатора С1 и напряжения источника питания GB1. При указанных на схеме значениях указанных элементов она составляет около 1,3 Гц. Ток, потребляемый устройством от батареи, равен 0,12 мА. При питании от элемента АА данное устройство подобно «лампочке Пинк Флойдыча» (в свое время группа Pink Floyd выпустила компакт-диск с альбомом Pulse, в котором был встроен мигающий светодиод) — способно непрерывно работать в течение более одного года.
Гпава 2. Простые измерительные приборы и пробники
17'
^Рис. 2.4. Печатная плата и размещение элементов генератора световых импульсов
Светоизлучающий диод HL1 должен иметь рабочее напряжение менее 2 В. Можно использовать АЛ112, АЛ307А, АЛ310, АЛ316 (красный цвет свечения), АЛ360 (зеленый цвет свечения).
Печатная плата и размещение элементов генератора световых импульсов на транзисторах приведены на рис. 2.4. Можно использовать транзисторы КТ315, КТ361 с любыми буквенными индексами. Конденсатор С1 типа К10-17, К10-47, оксидный С2 — К50-16, К50-35. В простых конструкциях, подобных этой, можно отказаться от печатного монтажа, выполнив его предварительно залуженным медным проводом толщиной 0,4...0,6 мм. Выводы деталей обрезают на расстоянии 3...4 мм от платы и вокруг каждого вывода делают 1—2 витка монтажного провода. Затем пропаивают витки паяльником. На выводы элементов, которые приподняты над платой (транзисторы VT1, VT2, светодиод HL1), надевают отрезки поливинилхлоридных трубочек, лучше разноцветных. Можно ввести свой «стандарт» маркировки элементов, например, для вывода эмиттера всегда использовать трубочки синего цвета, коллектора — красного, а базы — белого. Кстати, при монтаже располагайте элементы на плате так, чтобы надписи на них всегда можно было прочесть. Еще лучше, чтобы все надписи были обращены в одну сторону, например, слева направо.
Еще один генератор световых импульсов представляет собой формирователь прямоугольных импульсов на ОУ (рис. 2.5). Резисторы Rl, R2 образуют искусственную среднюю точку. Цепь отрицательной обратной связи образуют элементы R5, С1, а цепь положительной обратной связи — делитель R3, R4. Выходное напряжение генератора поступает на неинвер-
18
Гпава 2. Простые измерительные приборы и пробники
Рис. 2.5. Генератор световых импульсов на ОУ
тирующий вход через делитель R3, R4 с коэффициентом де-R3
ления К =--------. Предположим, что на выходе ОУ имеет-
R3 + R4
ся максимальное напряжение (по отношению к искусственной средней точке соединения резисторов Rl, R2), которое обозначим +ивых max. С этого момента времени конденсатор С1 начинает заряжаться через резистор R5. ОУ работает в режиме компаратора (устройства сравнения), сравнивает напряжение на конденсаторе С1 с частью выходного напряжения R3
Uвыхмах д3 + д4 ~ и^К> поданного на его неинвертирующий вход. До момента времени, пока напряжение на инвертирующем входе меньше, чем на неинвертирующем, выходное напряжение ОУ не изменяется. Как только оказывается превышенным порог переключения ОУ, выходное напряжение начинает уменьшаться, а положительная обратная связь через делитель R3, R4 придает этому процессу лавинообразный характер. Напряжение на выходе ОУ быстро достигает максимального отрицательного значения -ивых max- Процесс перезарядки конденсатора С1 пойдет в другую сторону. Как только напряжение на конденсаторе С1 станет более отрицательным, чем напряжение на резисторе R3 делителя R3, R4, ОУ вновь
Гпава 2. Простые измерительные приборы и пробники
19
Рис. 2.6. Печатная плата генератора световых импульсов на ОУ с размещением элементов
перейдет в состояние, при котором выходное напряжение станет положительным +ивых тах. Далее процесс повторится. Таким образом, при генерировании колебаний конденсатор С1 периодически перезаряжается в диапазоне напряжений от +иВых тахК до -ивых тахК. Период колебаний мультивибратора равен Т = 2tx = 2R5Clln[l + (2R3/R4)]. При R3= R4 период колебаний составляет Т ~ 2,2R5 Cl.
Печатная плата и размещение элементов приведены на рис. 2.6. Кроме ОУ К553УД2 можно использовать К153УД2, а также многие другие ОУ, например, КР140УД608, КР140УД708. Место установки этих типов ОУ показано на рис. 2.6 штриховыми линиями. Поскольку указанные ОУ имеют внутренние цепи частотной коррекции, надобность в конденсаторе С2 в этом случае отпадает. Резисторы МЛТ, С1-4, С2-10, С2-33 мощностью 0,125 или 0,25 Вт, конденсаторы КМ, КЛС, К10.
Учитывая, что в генераторе световых импульсов работают ОУ практически любого типа, можно изготовить своеобразный «тестер» для проверки ОУ. Интересное конструктивное исполнение такого устройства предложено в [28].
Третья схема генератора световых импульсов выполнена на цифровой КМОП-микрорхеме. Она может найти применение в качестве имитатора охранной системы, в игрушках, схемах сигнализации режимов работы. Схема генератора световых импульсов приведена на рис. 2.7. Она состоит из генератора на элементах DD1.1, DD1.2 и включенных последовательно буферных элементов DD1.3, DD1.4. В силу невысокой нагрузочной
20
Гпава 2. Простые измерительные приборы и пробники
Рис. 2.7. Генератор световых импульсов на
цифровой микросхеме
Гпава 2. Простые измерительные приборы и пробники
21
способности элементов КМОП в генераторе установлены усилители мощности на транзисторах VT1, VT2 и VT3, VT4. На выходах усилителей мощности наблюдаются импульсы противоположной полярности с частотой следования, определяемой частотозадающими элементами R2, С1 генератора. Частота генератора примерно равна Fr= 1,4 R2C1. При указанных на схеме элементах она составляет около 1 Гц.
Конденсатор С2 блокировочный по цепи питания устройства. Резистор R1 защищает вход микросхемы от перегрузок, резисторы R3, R4 определяют ток через светодиоды. В качестве примера на рис. 2.7 показаны четыре варианта подключения светодиодов к генератору световых импульсов, которые могут найти применение в конкретных конструкциях радиолюбителя. Для улучшения понимания принципа работы устройства конденсаторы СЗ, С4 изображены там, где они используются в работе.
Для первого и второго вариантов устанавливать транзисторы VT2, VT4 и конденсаторы СЗ, С4 не требуется. В первом варианте используются отдельные светодиоды любого цвета свечения, подключаемые анодом к выходам 1 и 2 генератора (либо только к одному из выходов). Наиболее широко распространенные светодиоды серии АЛ307 имеют следующие цвета свечения в зависимости от индексов: К — красный, Р — оранжевый, М, Е — желтый, Г — зеленый.
Во втором варианте применен двухцветный светодиод АЛС331АМ с отдельными выводами от кристаллов, который поочередно загорается зеленым и красным цветом.
Третий и четвертый варианты подключения рассчитаны на использование двухцветных светодиодов со встречно-параллельным включением. Здесь можно использовать светодиоды КИПД41А—КИПД41М или любые из серии КИПД45.
В третьем варианте конденсаторы СЗ, С4 не устанавливаются, резистор R4 можно заменить перемычкой, а резистор R3 имеет номинал 470 Ом.
В четвертом варианте подключения сопротивление резисторов R3 и R4 составляет около 120 Ом. Подбором сопротивлений этих резисторов и выбором емкостей конденсаторов СЗ, С4 можно установить различную длительность вспышек светодиодов HL5, HL6. При увеличении емкости цвет свечения будет
22	Гпава 2. Простые измерительные приборы и пробники
меняться скачком; при указанной на схеме наблюдаются короткие вспышки с поочередным изменением цвета свечения.
Печатная плата генератора световых импульсов и размещение деталей на ней показаны на рис. 2.8. В генераторе кроме указанной на схеме можно использовать аналогичную микросхему серии К1561. При изменении рисунка печатной платы можно применить и другие микросхемы серий К176, К.561, К1561. Конденсатор С1 типа К10-17, К73, К78, остальное — К50-6, К50-16, К50-35. Резисторы МЛТ, С2-33, С1-4. Транзисторы VT1, VT3 — любые из серий КТ315, КТ3102, a VT2, VT4 — из серий КТ361, КТ3107.
Рис. 2.8. Печатная плата и размещение элементов генератора световых импульсов на цифровой микросхеме
Налаживание генератора световых импульсов сводится к установке требуемой частоты переключения светодиодов, которая грубо может выбрана подбором конденсатора С1, а точнее — резистором R2. На время настройки частоты можно составить R2 из двух резисторов — переменного (1...2 мОм) и постоянного 100 кОм. После установки требуемой частоты генератора измеряют сопротивление цепочки из указанных резисторов и заменяют постоянным. Иногда требуется изменить яркость свечения светодиодов, которая выбирается подбором резисторов R3, R4. Необходимо следить за тем, чтобы не был превышен максимальный ток через светодиоды.
Глава 2. Простые измерительные приборы и пробники
23
2.3.	Электронный индикатор сопротивления
Хотя в этом приборе (рис. 2.9) отсутствует стрелочный индикатор, тем не менее он поможет вам оценить сопротивление электрических цепей конструкции, резисторов, проверить нити накала ламп, предохранители, конденсаторы и т. д. Для индикации результата измерения используется лампа накаливания HL1. Индикатор имеет три предела измерения: 0...20 Ом; 0...100 кОм; 0...25 МОм. В пределах выбранного диапазона измерений величина сопротивления определяется по яркости свечения лампы: чем больше сопротивление, тем менее ярким становится свечение.
Рис. 2.9. Электронный индикатор сопротивления
Индикатор представляет собой трехкаскадный усилитель постоянного тока, собранный на транзисторах VT1—VT3. Причем на диапазоне измерения «Ом» усилитель не используется, а измеряемое сопротивление подключается последовательно с лампой накаливания и источником питания через щуп Х4 и гнездо ХЗ. Если сопротивление включено между щупом Х4 и гнездом Х2, в работу вступают два каскада усилителя, выполненных на транзисторах VT2, VT3. Полностью усилитель начинает функционировать при измерении больших сопротивлений, включаемых между щупом Х4 и гнездом XI. Конденсатор С1 ограничивает полосу пропускания трехкаскадного усилителя и уменьшает чувствительность индикатора сопротивления к наводкам.
24
Гпава 2. Простые измерительные приборы и пробники
КХЗ KX4.SA1
Рис. 2.10. Размещение элементов и печатная плата электронного индикатора
Размещение элементов и печатная плата электронного индикатора сопротивления приведены на рис. 2.10. Детали индикатора сопротивления вместе с элементами питания размещены в корпусе 100 х 35 х 15 мм, изготовленном из пластмассы' или органического стекла толщиной 2...3 мм. Лампа может быть на напряжение 3 В при токе потребления до 0,15 А, ее можно заменить цепочкой из включенных последовательно светодиода (АЛ307Б) и резистора сопротивлением 100 Ом. Анод светодиода включается в цепь коллектора транзистора VT3.
2.4.	Светодиодные пробники
На рис. 2.11 и 2.13 изображены простые пробники на осно
ве светодиодов.
Первый из них (рис. 2.11) позволяет проверять цепи смонтированных конструкций и примерно оценить их сопротивление либо сопротивление резисторов проверяемых каскадов. Если сопротивление измеряемой цепи или резистора меньше 600 Ом, вспыхнут все светодиоды. Если сопротивление больше 600 Ом, но меньше 3 кОм, на такую цепь среагируют только светодиоды HL1 и HL2. Когда же сопро-
Рис. 2.11. Пробник на основе светодиодов для контроля сопротивления
Гпава 2. Простые измерительные приборы и пробники
25
▼К Х1
Рис. 2.12. Печатная плата и размещение деталей пробника для контроля сопротивления
тивление цепи превышает 3 кОм, но меньше 20 кОм, «сработает» лишь светодиод HL1. Диапазоны индикации сопротивления можно изменять в ту или иную сторону подбором сопротивлений резисторов R1—R3.
Пробник позволяет проверять исправность конденсаторов емкостью 1 мкФ и выше и приблизительно оценивать их емкость по продолжительности вспышек светодиодов HL1—HL3. При проверке электролитических конденсаторов его минусового вывода должен касаться щуп ХЗ. При повторной проверке выводы электролитического конденсатора необходимо предварительно соединить между собой для его полной разрядки.
Печатная плата пробника (рис. 2.12) выполнена методом прорезания дорожек резаком. В качестве щупа Х4 допустимо использовать зажим «крокодил», ХЗ — остроконечный щуп, впаянный в вырез печатной платы (рис. 2.12). Батарея GB1 напряжением 9 В — элемент питания, подобный «Кроне». Гнезда XI, Х2 можно взять от отслужившей свой срок батареи. Корпус пробника пластмассовый, для этих целей легко приспособить корпус от водного маркера.
Пробник, изображенный на рис. 2.13, — своеобразный светодиодный «вольтметр». В отличие от предыдущего, он не имеет источника питания.
С помощью пробника можно не только контролировать постоянное напряжение в различных цепях аппаратуры, но и опре-
26	Гпава 2. Простые измерительные приборы и пробники
Рис. 2.13. Пробник на светодиодах для определения величины напряжения и полярности тока
делять его полярность. Если, к примеру, щуп Х4 подсоединен к минусовому проводу проверяемой цепи, зажжется светодиод HL2, а если к плюсовому — HL1. Щупом Х5 может быть, как и в предыдущей конструкции, зажим «крокодил».
Работу с таким устройством начинают с включения вилки Х6 в гнездо XI. Если ни один светодиод при этом не будет реагировать на подключение, вилку переставляют в гнездо с меньшим напряжением и т. д. до тех пор, пока светодиод не начнет излучать свет. В зависимости от того, какой светодиод светится, судят о полярности напряжения, подаваемого на щуп Х4. Зажигание обоих светодиодов сигнализирует о наличии в проверяемой цепи напряжения переменного тока.
Печатная плата пробника (рис. 2.14), как и предыдущего, может быть выполнена без травления резаком, изготовленным из ножовочного полотна. Понадобится металлическая линейка,
Рис. 2.14. Печатная плата и размещение деталей пробника на светодиодах
Гпава 2. Простые измерительные приборы и пробники	27
но которой прорезают металлизацию платы. Возможно, придется немного потренироваться, чтобы приобрести необходимый навык в работе. Если по краям печатных дорожек образуются заусеницы, их аккуратно снимают мелкозернистой шкуркой. После сверления отверстий плату зачищают школьной ♦чернильной» резинкой, протирают спиртом и покрывают спиртоканифольным лаком. После высыхания лака паяльником залу-живают места будущих паек. Теперь плата готова к монтажу элементов. Чтобы в дальнейшем не произошло отслоение проводников, светодиоды HL1, HL2 желательно установить на пластмассовых подставках, которые можно взять от разобранных на детали устройств или изготовить самостоятельно.
2.5.	Автомобильный индикатор-пробник
При поиске неисправностей в электропроводке и электрооборудовании автомобиля поможет индикатор-пробник, изображенный на рис. 2.15. Устройство состоит из источника опорного напряжения DA1 и делителя R1—R4. Между выходом источника напряжения (точка А) и точками соединения резисторов R1, R2 (В) и R3, R4 (С) включены светодиоды HL1 (красного цвета) и HL2 (зеленого цвета) в противоположной полярности.
Принцип работы устройства состоит в том, что схема образует мост, сбалансированный таким образом, что при номинальном напряжении автомобильной сети 14 ±0,5 В) между точками А и В, А и С имеется напряжение соответственно Ь1,5 В и -2,0 В. Светодиоды HL1 и HL2 горят «вполнакала», сигнализируя о нормальном уровне напряжения в бортовой сети автомобиля. При повышенном напряжении в автомобильной сети (более 14,6 В) яркость свечения светодиода HL1 увеличивается, a HL2 гаснет. И наоборот, понижение напряжения менее 13,4 В вызовет погасание светодиода HL1 и яркое свечение HL2. Таким образом, индикатор-пробник весьма «чутко» реагирует на изменение напряжения в сети автомобиля.
Назначение остальных элементов пробника следующее. Диод VD1 служит для защиты от неправильного включения. Конденсаторы Cl, С2 необходимы для устойчивой работы стабилизатора напряжения DA1.
28
Гпава 2. Простые измерительные приборы и пробники
б)	в)
, Рис. 2.15. Автомобильный индикатор-пробник:
а — принципиальная схема; б — таблица функционирования;
в — замена микросхемы DA1
Печатная Плата устройства показана на рис. 2.16. Кроме указанного на схеме можно использовать микросхемный стабилизатор КР1157ЕН502Б, а также КР1157ЕН501 с индексами А или Б. В последнем случае учтите различие в цоколевках стабилизаторов. При отсутствии микросхемы стабилизатор можно заменить схемой, изображенной на рис. 2.15, в. При
R1G-Tx<T-O
К4 Г 4	---R3G-Tx<T-O
КХ2
Рис. 2.16. Печатная плата и размещение деталей автомобильного индикатора-пробника
Глава 2. Простые измерительные приборы и пробники 29
монтаже использованы резисторы МЛТ-0,125, конденсаторы К10-17. Диод VD1 может быть КД521, КД522 с любым буквенным индексом. Щуп XI выполнен в виде стальной иглы или отрезка толстого провода с заостренным концом, впаиваемой в печатную плату, щуп Х2 представляет зажим «крокодил», подключаемый к общему проводу («массе») автомобиля.
Налаживание индикатора-пробника сводится к подбору сопротивлений резисторов R1—R4 таким образом, чтобы обеспечить алгоритм работы, изображенный на рис. 2.15, б.
2.6.	Пробник для проверки радиоаппаратуры
Пробник (рис. 2.17) предназначен для проверки работоспособности низкочастотных и высокочастотных каскадов радиоаппаратуры, например радиоприемников. Обычно для налажи-
вания и ремонта пользуются двумя генераторами: звуковой частоты, которым проверяют прохождение сигнала через низкочастотные цепи (усилитель звуковой частоты), и генератором высокой частоты, ко
Рис. 2.17. Пробник для проверки радиоаппаратуры
торым исследуют
ВЧ-тракт. Конечно, для снятия амплитудно-частотных характеристик без этих приборов не обойтись. Но для отыскания неисправностей й проверки прохождения сигнала вполне подойдут более простые приборы, каким является предлагаемый пробник.
Пробник представляет собой симметричный мультивибратор, генерирующий колебания, близкие к прямоугольным. Как известно, выходной сигнал генератора прямоугольных импульсов кроме колебания основной частоты содержит множество гармоник — сигналов с частотой, кратной основной. Число гармоник и их амплитуда зависят от крутизны и спада
30	Глава 2~ Простые измерительные приборы и пробники
импульсов. Чем выше крутизна и спад импульсов — тем большее число гармоник удается обнаружить и тем больше их амплитуда. Мультивибратор имеет основную частоту (первую гармонику) около 1000 Гц, амплитуда импульсов не менее 0,5 В. Спектр его гармоник очень широк — он охватывает диапазон длинных, средних и даже коротких волн. Сигнал с конденсатора СЗ можно подавать на вход испытуемого устройства. Если проверяется радиоприемник с магнитной антенной, выход пробника соединяют с катушкой, содержащей несколько десятков витков, намотанных на отрезке ферритового стержня, которую подносят к магнитной антенне приемника.
Щуп XI выполнен в виде отрезка толстого медного провода с заостренным концом или стальной иглы, щуп Х2 представляет собой зажим «крокодил», который подключается к общему проводу испытываемого устройства.
Размещение элементов и печатная плата пробника даны на рис. 2.18. Предполагается применение малогабаритных деталей: транзисторов КТ315 с любым буквенным индексом, конденсаторов К10-47, резисторов МЛТ-0,125. Если будут использованы менее малогабаритные детали, изготовьте плату большего размера. Опять же, печатный монтаж вовсе необязателен. Батарея питания — элемент АА, выключатель SA1 — любой малогабаритный. Пробник помещается в пластмассовый корпус подходящего размера.
При работе с пробником щуп
Х2 соединяют с общим проводом проверяемого устройства, а щупом XI проверяют его каскады, от выхода к входу. При этом может оказаться, что по мере продвижения к входу проверяемого устройства, скажем усилителя звуковой частоты, выходной сигнал пробника оказывается чрезмерным и вызывает перегрузку УЗЧ. Ограничить уровень сигнала можно, если включить после
КХ2, *-"G1
•&KOVT1
R2
КХ1
R3
KSA1
♦ *
R4
Рис. 2.18. Размещение элементов и печатная плата пробника для проверки радиоаппаратуры
осз ко
Гпава 2. Простые измерительные приборы сгпробники
31
довательно со щупом XI резистор сопротивлением от нескольких десятков до нескольких сотен килоом. Этот резистор совместно с элементами цепей исследуемого устройства образует делитель напряжения, предотвращающий перегрузку его каскадов.
Практика работы с пробником показала, что это простое и надежное устройство особенно полезно при ремонте аппаратуры. Недаром подобный пробник выпускался промышленностью под названием «Щуп-генератор радиолюбительский». Учтите, что пробник не предназначен для проверки цепей напряжением выше 50 В.
2.7.	Пробник для проверки диодов и транзисторов
Пробник (рис. 2.19) также, как и предыдущий, выполнен на основе симметричного мультивибратора, но обратные связи через конденсаторы С1 и С2 снимаются с эмиттеров транзисторов VT1 и VT4. Когда транзистор VT2 закрыт, положительное напряжение через открытый транзистор VT1 обеспечивает малое выходное сопротивление и, следовательно, повышенную нагрузочную способность такой схемы. Положительный импульс с эмиттера транзистора VT1 передается через конденсатор С1 на выход мультивибратора. Конденсатор С1 разряжается через диод VD1 и открытый транзистор VT2, поэтому цепь разрядки имеет малое сопротивление.
Амплитуда выходного сигнала между выходами мультивибратора примерно равна напряжению источника питания, а полярность меняется с частотой следования импульсов (1000 Гц).
С одного из выходов мультивибратора импульсы поступают на гнездо ХЗ (к нему подключают вывод эмиттера транзистора). Второй выход мультивибратора соединен через резистор R.6, встречно включенные светодиоды HL1, HL2 и динамическую головку ВА1 с гнездом XI (для подключения вывода коллектора), а через резистор R5 — с гнездом ХЗ (для вывода базы). Если проверяемый транзистор исправен, будет светиться один из светодиодов: HL1 при структуре транзистора п-р-п или HL2 при структуре р-п-р. При неисправности транзистора загораются оба светодиода (транзистор пробит), либо не светятся (внутренний обрыв).
32
Гпава 2. Простые измерительные приборы и пробники
Рис. 2.19. Пробник для проверки диодов и транзисторов
Для проверки диодов его выводы подключают к гнездам XI и ХЗ. В зависимости от полярности подключения будет светиться тот или иной светодиод.
Кроме световой индикации пробник имеет звуковую, что делает его удобным для проверки монтажных соединений. Если вместо низкоомной динамической головки ВА1 типа 0,1 ГД-6 использовать телефонный капсюль ТК-67, его подключают параллельно светоизлучающим диодам через последовательную цепочку, состоящую из резистора сопротивлением 100 Ом и конденсатора емкостью 0,033 мкФ.
Пробник питается от батареи напряжением 4,5 В. Размещение элементов и печатная плата пробника для проверки радиоаппаратуры приведены на рис. 2.20. Для удобства работы с
Глава 2. Простые измерительные приборы и пробники 33
Рис. 2.20. Печатная плата и размещение деталей пробника
для проверки диодов и транзисторов
пробником на передней панели корпуса полезно предусмотреть несколько типов гнезд: для подключения малогабаритных транзисторов (подойдет часть панельки для микросхем), для подключения транзисторов с гибкими выводами (можно установить три контактирующие колодки с пружинящими контактами), для проверки диодов (две колодки). Отдельные клеммы, дублирующие гнезда XI, ХЗ, можно предусмотреть для подключения гибких проводников с игольчатыми щупами, используемыми при «прозвонке» монтажа.
2.8.	Пробник для проверки транзисторов и диодов на цифровой микросхеме
Идея построения пробника аналогична описанному выше, но вместо мультивибратора используется импульсный генератор на трех логических элементах «И—НЕ» DD1.1—DD1.3 (рис. 2.21).
Рис. 2.21. Пробник для проверки диодов и транзисторов на цифровой микросхеме
34
Гпава 2. Простые измерительные приборы и пробники
Элемент DD1.4 используется как выходной каскад — инвертор. Частота следования импульсов зависит от емкости конденсатора С1 и сопротивления резистора R1 и при указанных номиналах составляет несколько герц. Поэтому при проверке транзисторов и диодов соответствующие светодиоды будут вспыхивать с данной частотой, поскольку полярность напряжения между гнездами XI и ХЗ каждый раз будет меняться на противоположную.
Пробник можно использовать для качественной проверки электролитических (оксидных) конденсаторов. Их подключают к гнездам XI и ХЗ. При исправном конденсаторе светодиоды поочередно вспыхивают и медленно гаснут. Время прекращения свечения светодиодов зависит от емкости конденсатора.
Рис. 2.22. Печатная плата и размещение элементов пробника для проверки диодов и транзисторов на цифровой микросхеме
Питается пробник от батарей или выпрямителя напряжением 5 В. Логический элемент DD1 можно заменить на К555ЛН1, возможно применение аналогичных микросхем серии К155. Печатная плата и размещение элементов представлены на рис. 2.22.
2.9.	Простейший измеритель параметров транзисторов
На рис. 2.23 изображена схема для измерения одного из основных параметров транзисторов — статического коэффициента передачи тока Ьггэ. В силу простоты ее можно не выполнять в виде законченной конструкции, а собирать по мере необходимо-
Гпава 2. Простые измерительные приборы и пробники
35
Рис. 2.23. Схема для измерения статического коэффициента передачи тока транзисторов
сти. Очень полезно, например, измерить коэффициенты передачи тока 1121Э транзисторов, имеющихся в распоряжении радиолюбителя, что позволит в дальнейшем иметь отобранные пары транзисторов, а также осознанно проводить эксперименты.
Для маломощных транзисторов измерение ведется при токе базы, равном 1б = (4,5 - 0,6) В/390 кОм = 0,01 мА (10 мкА). Здесь 4,5 В — напряжение батареи G1; 0,6 В — падение напряжения на переходе база-эмиттер измеряемого транзистора VT1; 390 кОм — сопротивление резистора R1. Резистор R2 используется для защиты измерительного прибора от возможных перегрузок при проверке неисправных транзисторов. Измерение производят нажатием кнопки SB1. Если используемый прибор (тестер) рассчитан на измерение тока 5 мА, то отклонение стрелки на конечное деление шкалы будет соответствовать коэффициенту передачи 500 (Игдэ = 5 мА/0,01 мА = 500).
Для мощных транзисторов ток базы при измерениях увеличивают в 100 раз (1б = 1 мА), для этого резистор R1 должен иметь сопротивление 3,9 кОм. Сопротивление резистора R2 равно 1 Ом. Тестер переключают на диапазон измерения тока 500 мА. Максимальный коэффициент передачи тока составит, как и в предыдущем случае, 500 (h2ia = 500 мА / 1 мА = 500).
На рис. 2.23 изображена схема для измерения параметров транзисторов со структурой п-р-п. При измерениях параметров транзисторов противоположной структуры полярность включения миллиамперметра РА1 и батареи питания изменяют на обратную.
Глава 3. Источники питания радиоаппаратуры
Источники питания, приведенные в этом разделе, предназначены для питания конструкций, описанных в книге, и дру-* гих подобных конструкций. Вначале приводится описание высококачественного однополярного источника питания, который используется для питания измерительных устройств, рассмотренных в главе 9. Многие конструкции выполнены на базе ОУ и требуют двухполярного питания. В этом случае необходимо дополнить однополярный источник питания мощным делителем напряжения.
Часто радиолюбительские конструкции питаются от аккумуляторов, гальванических элементов и батарей. Настраивать и отлаживать такие устройства с элементами питания расточительно. Здесь поможет регулируемый стабилизированный источник питания.
Проблему зарядки самых различных аккумуляторов, гальванических элементов и батарей поможет решить описываемое в этом разделе зарядное устройство.
3.1.	Однополярный источник питания
Источник питания обеспечивает стабилизированное напряжение 15 В при токе 0,5 А. Стабилизатор напряжения выполнен на ОУ и имеет высокие эксплуатационные характеристики. Выходное сопротивление стабилизатора при токе нагрузки 0,5 А около 0,001 Ом, а коэффициент стабилизации — порядка 20000. Стабилизатор имеет цепи защиты от короткого замыкания на выходе.
Принципиальная схема однополярного источника питания показана на рис. 3.1. Выпрямленное диодным мостом VD1 и сглаженное конденсатором С1 напряжение со вторичной обмотки трансформатора Т1 поступает на вход стабилизатора,
Глава 3. Источники питания радиоаппаратуры
37
выполненного на операционном усилителе DA1 Его особенность заключается в том, что ток через стабилитрон VD2 задается через резистор R7 непосредственно от стабилизированного напряжения. В результате улучшаются характеристики источника питания, так как через стабилитрон протекает стабиль-
U eRG
ный ток, величина которого равна ——---= 5 мА. Выходное
R5R7
напряжение стабилизатора равно Ucma6 = Uon (1 ч--) = 15 В.
R5
Здесь Ucma6 — напряжение на выходе стабилизатора, В; Uon — напряжение стабилизации стабилитрона VD2, В. К выходу операционного усилителя через резистор R1 подключен регулирующий элемент — усилитель тока на транзисторах VT1, VT2, включенных по составной схеме. Элементы R4, R4, VT3 образуют цепь защиты выхода от короткого замыкания. Выходной ток источника питания ограничен величиной 0,7
— = 0,7 А, открывается транзистор VT3 и шунтирует базо-R4
эмиттерные переходы транзисторов VT1, VT2, препятствуя дальнейшему увеличению тока.
Следует учесть, что напряжение на входе источника питания ограничено максимально допустимым напряжением питания ОУ, т. е. не должно превышать 30 В.
Рис. 3.1. Однополярный источник питания
38
Гпава 3. Источники питания радиоаппаратуры
На рис. 3.2 приведены печатная плата и размещение элементов однополярного источника питания. Операционный усилитель К553УД2 можно заменить на ОУ К153УД2 или КР140УД608, КР140УД708, К140УД6, К140УД7 и др. Для составного регулирующего элемента можно использовать транзисторы КТ805АМ, КТ315. Резистор R4 типа МОН-0,5, остальные МЛТ-0,125, Cl-4, С2-33. Оксидные конденсаторы К50-35, К50-38, KEA-II, конденсатор С2 — КТ, КМ, КЛС. Трансформатор питания должен иметь вторичную обмотку с выходным напряжением 19...21 В и обеспечивать ток 0,7 А. Транзистор VT1 стабилизатора напряжения следует установить на теплоотводе с площадью охлаждающей поверхности около 100 см2.
Рис. 3.2. Печатная плата и размещение элементов однополярного источника питания
На основе данного однополярного источника питания можно изготовить двухполярный, если собрать еще один такой источник питания, изменив в нем полярность включения диодного моста VD1, полярность оксидных конденсаторов С1 и СЗ, поменять местами выводы питания ОУ (выводы 11 и 6) и использовать транзисторы проводимости p-n-p (VT1 — КТ818Г, VT2, VT3 — КТ3107А). Соединив общие выводы источников питания, получим двухполярный источник питания напряжением ±15 В, пригодный для питания конструкций, выполненных на операционных усилителях.
Гпава 3. Источники питания радиоаппаратуры	39
3.2.	Двухполярный источник питания
Рассматриваемый источник питания работает от стабилизированного однополярного блока питания напряжением от 9 до 30 В. В качестве примера предполагается, что использован однополярный источник питания, рассмотренный ранее (см. рис. 3.1). Схема, показанная на рис. 3.3, делит входное напряжение на два равных по модулю (симметричных) напряжения. Операционный усилитель DA1 сравнивает напряжение на выходе резистивного делителя напряжения Rl, R2 (Rl = R2) с напряжением на выходе «Общ.» усилителя мощности на транзисторах VT1, VT2. ОУ DA1 совместно с выходным каскадом умощнения на транзисторах VT1, VT2 образует повторитель напряжения (усилитель с коэффициентом усиления единица). За счет высокого коэффициента усиления ОУ без обратной связи разность напряжений на входах операционного усилителя стремится к нулю и на выходе схемы поддерживается напряжение, равное напряжению на выходе делителя Rl, R2. Работу двухполярного источника питания можно сравнить с параллельным стабилизатором напряжения.
Рис. 3.3. Двухполярный источник питания
Конденсаторы С2, СЗ служат для уменьшения внутреннего сопротивления источника питания по переменному току.
На рис. 3.4 изображена печатная плата и размещение элементов двухполярного источника питания. Она рассчитана на
40
Гпава 3. Источники питания радиоаппаратуры
Рис. 3.4. Печатная плата (а) и размещение элементов (б) двухполярного источника питания
применение ОУ с внешними цепями коррекции К553УД2, К153УД2, а также ОУ с внутренней цепью коррекции КР140УД608, К140УД6, КР140УД708, К140УД7. В последнем случае конденсатор С1 устанавливать не нужно, а место установки микросхем обозначено на рис. 3.4, б пунктирной линией. Кроме транзистора КТ819В (VT1) можно использовать транзистор того же типа с индексом Г, а также КТ817В, Г. При замене VT1 устанавливают комплементарный транзистор VT2 (КТ818В, Г или КТ816В, Г). Транзисторы VT1, VT2 через изолирующие прокладки устанавливают на общем радиаторе с площадью охлаждающей поверхности 50... 100 см2. Перед монтажом отберите резисторы Rl, R2 как можно с близким сопротивлением (Rl = R2). Обратите внимание на подведение питающих напряжений на схему — оно должно осуществляться точно так, как изображено на рис. 3.4, б.
3.3.	Регулируемый источник питания
Для настройки радиолюбительских конструкций предпочтительнее иметь стабилизированный источник питания, позволяющий регулировать выходное напряжение в необходимых пределах. Источник (рис. 3.5) выполнен на основе микросхемы интегрального регулируемого стабилизатора КР142ЕН12 (LM317T), позволяет получить стабилизированное напряжение в диапазоне от 3 до 16 В при токе до 0,5 А.
Гпава 3. Источники питания радиоаппаратуры	41
Микросхема допускает выходной ток до 1,5 А, имеет внутреннюю схему ограничения тока и схему защиты от превышения температуры нагрева кристалла. Для дополнительной защиты микросхемы служат диоды VD2 и VD3. При случайном замыкании входной цепи или отключении источника питания микросхема оказывается под большим обратным напряжением со стороны нагрузки и может быть выведена из строя. В этом случае микросхему защищает диод VD2, включающийся параллельно микросхеме. Диод VD3 защищает микросхему со стороны заряженного конденсатора СЗ.
VD2 КД522Б
Рис. 3.5. Регулируемый источник питания
Для нормальной работы микросхемы необходимо, чтобы входное напряжение превышало выходное не менее чем на г 3,5 В. В схеме, показанной на рис. 3.5, при малых выходных напряжениях на микросхеме падает значительное напряжение, и йри токах нагрузки в 0,5 А на ней будет бесполезно теряться значительная тепловая мощность. Чтобы устранить этот недостаток, можно взять трансформатор на несколько напряжений и предусмотреть переключение выводов вторичных обмоток с помощью дополнительного переключателя. Подойдут унифицированные трансформаторы ТПП255, ТПП276, ТПП292, ТПП319 (отличаются мощностью и, соответственно, габаритами) на напряжение 220 В и частоту 50 Гц.
42
Гпава 3. Источники питания радиоаппаратуры
На рис. 3.6 показаны печатная плата и размещение элементов на ней. Применены конденсаторы К50-35 (С1, СЗ, С4), К73-17 (С2).
Рис. 3.6. Печатная плата и размещение элементов регулируемого источника питания
Микросхема DA1 рассчитана на работу с радиатором, который изолируют от корпуса конструкции. Площадь охлаждающей поверхности радиатора должна быть около 200 см2. При размещении источника питания в корпусе предусмотрите в нем отверстия для вентиляции.
Можно добавить в схему индикатор включения — цепь из последовательно включенных светодиода и резистора сопротивлением 1,6 кОм, включенную параллельно конденсатору С1. Можно также дополнить схему стрелочным измерительным вольтметром, но будет достаточно, если отградуировать ручку переменного резистора R1. Для этого к гнездам XI, Х2 подключают нагрузку — резистор сопротивлением 100 Ом мощностью 2 Вт и вольтметр. Чтобы шкала была стабильна во времени, в качестве R1 лучше применить проволочный резистор, например ППБ-2в.
3.4.	Зарядное устройство
Зарядное устройство пригодно для зарядки самых различных аккумуляторов (Д-0,1, Д-0,25, Д-0,55 и др.), гальванических элементов (316, 332, 343), батарей, составленных из этих элементов, а также батарей типа 3336, «Крона». Устройство
Гпава 3. Источники питания радиоаппаратуры
43
не имеет миллиамперметра и вольтметра, однако позволяет в широких пределах и с достаточной точностью устанавливать необходимый ток зарядки и порог срабатывания схемы автоматического прекращения зарядки. Ток зарядки составляет 7...43 мА, а напряжение порога срабатывания 3,5...12 В.
Схема зарядного устройства приведена на рис. 3.7. Его основой служит стабилизатор тока на транзисторах VT1, VT2. Транзистор VT1 включен в цепь обратной связи регулирующего транзистора VT2. С увеличением зарядного тока напряжение на резисторе R6 увеличивается, что ведет к приоткрыва-нию транзистора VT1. Напряжение на базе транзистора VT2 уменьшается, что вызывает уменьшение зарядного тока. При снижении зарядного тока работа транзисторов VT1, VT2 происходит аналогичным образом. Наступает момент, когда зарядный ток через транзистор VT2 стабилизируется на некотором уровне, зависящем от положения движка переменного резистора R7 («Ток зарядки»).
Рис. 3.7. Зарядное устройство
Схема автоматического прекращения зарядки при достижении на батарее определенного напряжения реализована на компараторе, функцию которого выполняет ОУ DA1. Происходит сравнение опорного напряжения, снимаемого с движка пе
44	Гпава 3. Источники питания радиоаппаратуры
ременного резистора R3 («Напряжение окончания зарядки») с напряжением на батарее, поступающим с делителя R9, R10. При превышении напряжения на неинвертирующем входе ОУ (с выхода батареи) образцового напряжения на выходе ОУ появляется положительное напряжение, приводящее к закрытию стабилизатора тока VT1, VT2. Светодиод HL1 гаснет, свидетельствуя о прекращении зарядки.
Для предотвращения хаотичного срабатывания компаратора при снижении напряжения на батарее в цепь положительной обратной связи включен резистор R5. Это приводит К появлению гистерезиса в характеристике компаратора.
Резисторы R1—R4 и стабилитрон VD2 образуют формирователь образцового напряжения компаратора. Напряжение окончания заряда аккумулятора, элемента или батареи устанавливают переменным резистором R3.
Основная часть деталей устройства смонтирована на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм (рис. 3.8). Можно применить ОУ того же типа, что и в предыдущей конструкции. Постоянные резисторы МЛТ, С2-33, переменные СПЗ-4, лучше с линейной зависимостью сопротивления от угла поворота движка (группы А). Транзистор VT2 установлен на теплоотводе с эффективной площадью теплового рассеяния около 100 см3. Кроме транзисторов, указанных на схеме, можно использовать КТ361А—КТ361Е (VT1), КТ814Б—КТ814Г, КТ816Б—КТ816Г, КТ837 (VT2).
Если уменьшить сопротивление резистора R6 до 47 Ом, диапазон регулировки тока зарядки составит 14...84 мА. В случае, если необходимо уменьшить минимальный ток зарядки, в качестве VT1 следует использовать германиевый транзистор, например МП25, МП26.
В качестве сетевого трансформатора Т1 можно использовать любой понижающий трансформатор, обеспечивающий на вторичной обмотке напряжение 18...20 В при токе нагрузки 100 мА.
Налаживание устройства начинают со стабилизатора тока. К гнездам XI, Х2 с соблюдением полярности включают цепочку из последовательно включенных миллиамперметра и резистора мощностью 0,5 Вт сопротивлением 20...30 Ом. Резисто-
Гпава 3. Источники питания радиоаппаратуры
45
Рис. 3.8. Печатная плата и размещение элементов зарядного устройства
ром R3 устанавливают такой уровень напряжения окончания зарядки, чтобы светодиод HL1 («Зарядка») постоянно светился. Градуируют шкалу резистора R7. Устанавливают движок резистора R7 в левое по принципиальной схеме положение. Миллиамперметр должен показать 6...7 мА. При смещении движка в правое положение ток через миллиамперметр должен увеличиться до 43...44 мА.
46	Гпава 3. Источники питания радиоаппаратуры
После градуировки шкалы резистора R7 приступают к налаживанию системы автоматического прекращения зарядки источника питания. Временно выпаивают диод VD3, а к гнездам XI, Х2 с соблюдением полярности подключают регулируемый источник питания, например такой, как на рис. 3.5. Шкалу резистора R3 («Напряжение окончания зарядки») градуируют следующим образом. Устанавливают с помощью вспомогательного регулируемого источника питания максимальное напряжение (12 В). Постепенно переводя движок резистора R3 в верхнее по принципиальной схеме положение, отмечают положение, при котором светодиод HL1 гаснет («Зарядка окончена»). Нижний предел напряжения (3,5 В) корректируют подбором резистора R4, а верхний — резистора R2. Подавая с источника регулируемого напряжения различные напряжения, градуируют шкалу резистора R3.
Устанавливают диод VD3 на свое место и проверяют устройство в работе с аккумулятором, гальваническим элементом или батареей. Целесообразно устанавливать ток зарядки примерно равным одной десятой части от емкости аккумулятора (батареи или гальванического элемента).
Глава 4. Усилители звуковой частоты
В настоящей главе рассматриваются усилители звуковой частоты, пригодные для использования в различных радиолюбительских конструкциях. Здесь приведены УЗЧ на транзисторах, ОУ общего применения, специализированных ИС.
Следует выделить некоторые схемы усилителей. Первая — на микросхеме TDA7050 (см. рис. 4.3) особенно удобна для малогабаритной низковольтной (до 6 В) аппаратуры, так как требует минимума дополнительных нйвесных элементов. Вторая — на микросхеме К157УД1 (см. рис. 4.16), лучше всего работает в диапазоне питающих напряжений 6... 12 В и позволяет решить проблему УЗЧ в большинстве случаев. Третья схема (см. рис. 4.5) сочетает в себе хорошие шумовые свойства транзисторных усилителей и стабильность параметров схем на ОУ.
4.1.	Двухкаскадный усилитель звуковой частоты
Данный усилитель звуковой частоты предназначен для работы с наушниками, а также может быть использован в простых конструкциях в качестве предварительного усилителя. Двухкаскадная схема получена последовательным включением
Рис. 4.1. Двухкаскадный усилитель звуковой частоты
48
Гпава 4. Усилители звуковой частоты
двух усилителей (рис. 4.1). Транзистор VT1 усилителя включен по схеме с общим эмиттером, а второй VT2 по схеме с общим коллектором. Первый каскад обеспечивает основное усиление схемы по напряжению, а второй — по мощности. Высокая температурная стабильность схемы достигается применением делителя Rl, R2 в цепи базы транзистора VT1 и резистора R4 в цепи эмиттера этого же транзистора. Усиленный транзистором VT1
Рис. 4.2. Размещение элементов и печатная плата двухкаскадного усилителя звуковой частоты
Печатная плата и размещение
сигнал с коллектора подается непосредственно на базу транзистора VT2, а с его эмиттера через разделительный конденсатор С4 поступает на головные телефоны, где преобразуется в звуковые колебания. Низкое выходное сопротивление второго каскада, называемого эмиттерным повторителем, позволяет подключить не только высокоомные науш-
ники, но и другие преобразователи звукового сигнала, например наушники от плеера.
элементов двухкаскадного
усилителя звуковой частоты представлены на рис. 4.2.
4.2.	Усилитель на микросхеме TDA7050
Во многих радиолюбительских конструкциях УМЗЧ удобно использовать микросхему TDA7050 (рис. 4.3). Особенностью микросхемы является низкое напряжение питания (1,6...6 В) и минимальное количество дополнительных эле-
ментов.
Гпава 4. Усилители звуковой частоты
49
а)
С1 0,22мк Вход ЛК -4—|1—
0UT1
DA1 TDA7050
0UT2
СЗ 47мк С4 6 ЗВ 47мк ♦И 6,3В
Вход ПК -4—11— С2 0,22мк
Рис. 4.3. Усилитель на микросхеме TDA7050: a — стереофонический; б — мостовое включение микросхемы; в — для наушников
Микросхема может работать как стереофонический усилитель (рис. 4.3, а). Максимальная выходная мощность каждого канала на нагрузке 32 Ом при питающем напряжении 3 В составляет 130 мВт. Микросхема имеет защиту выхода от короткого замыкания.
Схема усилителя упрощается, если использовать микросхему в мостовом включении (рис. 4.3, б). Для стереофонического УМЗЧ потребуется две микросхемы. В технических условиях
50
Гпава 4. Усилители звуковой частоты
на микросхему не рекомендуется подключать в мостовом режиме нагрузку сопротивлением менее 32 Ом.
На рис. 4.3, в приведено включение микросхемы TDA7O50 в качестве усилителя для наушников.
Отечественным аналогом микросхемы TDA7050 является микросхема К174УН23. Следует отметить лучшую работу отечественного аналога в мостовом включении, особенно на нагрузку сопротивлением ниже рекомендованного. При напряжении питания 3 В и сопротивлении нагрузки 8 Ом выходная мощность составила 300 мВт, а коэффициент гармоник не превысил 0,4%.
Одно важное предупреждение: во всех экспериментах с микросхемой никогда не превышайте напряжение питания более 6 В. Микросхема «не любит» этого!
Рис. 4.4. Печатная плата и размещение деталей для схемы рис. 4.3, а
Вход ЛК
Общ.
Вход ПК
ВА1
На рис. 4.4 в качестве примера изображена печатная плата и размещение элементов стереофонического варианта УЗЧ на микросхеме TDA7050. В ней использованы оксидные конденсаторы С1—С4 зарубежного производства, конденсатор С5 — любой керамический (КМ, КЛС, К10).
4.3.	Микрофонный усилитель
Усилитель предназначен для работы с микрофоном динамического типа, например МД38, МД-45, МД-47, МД-200. Характеристика этих микрофонов в диапазоне частот 50... 15000 Гц имеет неравномерность 8... 12 дБ. Средний уровень выходного сигнала находится в пределах 0,5...1 мВ, динамический диапазон 50 дБ. При уровне выходного сигнала 0,2...0,5 В требуемый коэффициент усиления по напряжению
Гпава 4. Усилители звуковой частоты	51
микрофонного усилителя должен составлять 50...55 дБ, а соотношение сигнал/шум не хуже 60...65 дБ. Коэффициент нелинейных искажений должен быть не более 0,2%. Усилитель должен обладать хорошей температурной стабильностью и потреблять незначительный ток от источника питания, в качестве которого используется батарея или аккумулятор. Этим требованиям отвечает усилитель, принципиальная схема которого приведена на рис. 4.5.
47мк6,ЗВ
Рис. 4.5. Микрофонный усилитель
Усилитель двухкаскадный, за основу взята схема усилителя воспроизведения от магнитофона-приставки «Маяк-001 — стерео». Входной каскад собран на кремниевом малошумящем транзисторе VT2, следующий — на ОУ DA1. Микрофон ВМ1 включен непосредственно в цепь базы транзистора VT2, работающего в режиме микротоков, что позволяет получить необходимое соотношение сигнал/шум.
Особенностью усилителя является использование двух независимых цепей ООО. Первая из них — R5, VT1, С2, R1,
52
Гпава 4. Усилители звуковой частоты
Рис. 4.6. Размещение деталей и печатная плата микрофонного усилителя
С1, обеспечивает температурную стабилизацию режима работы входного каскада по постоянному току, а вторая СЗ, R4 формирует требуемую частотную характеристику усилителя. Коэффициент передачи схемы по напряжению (50 дБ) примерно равен отношению сопротивлений резисторов R4, к R2 и может быть легко поменян изменением сопротивления одного из них (например R4) практически без изменения режимов работы схемы по постоянному току. Конденсатор СЗ определяет верхнюю частоту усиливаемого сигнала, которая составляет 15 кГц.
Делитель R6—R9 служит для создания искусственной средней точки и подачи требуемого напряжения смещения на неинвертирующий вход ОУ DA1 (вывод 5). Цепь R2, С1 определяет нижнюю границу усиливаемых частот, которая выбрана около 40 Гц. С выхода схемы — вывода 10 ОУ DA1 усиленный сигнал через переходной конденсатор С7 поступает на регулятор уровня — резистор R10, далее на разъем XI. Контакты разъема 1 и 4 являются выключателем питания усилителя — когда магнитофон подключают к усилителю, через эти контакты поступает питание от батареи GB1. Усилитель потребляет от источника питания ток около 2,5 мА. Работоспособность усилителя сохраняется при снижении напряжения питания до 5 В.
Все детали предварительного усилителя, кроме резистора R10, размещены на печатной плате
Гпава 4. Усилители звуковой частоты	53
(рис. 4.6). Резисторы R1—R9 типа МЛТ 0,125, МЛТ-0,25, С1-4-0,125, С2-33-0Д25, R10 — СПЗ-4. В усилителе в качестве VT1 можно использовать транзисторы КТ3102 с индексами А—В или Д, КТ342Б, КТ358Д, a VT2 — КТ3107 с индексами Л, Ж, с несколько худшими результатами Д, И, К. Конденсаторы Cl, С2, С4...С8 зарубежные, подобные К50-35, СЗ, С6 — КТ1, КД. ОУ DA1 кроме указанного на схеме может быть типа К153УД2, а также КР140УД608, К140УД6, КР140УД708, К140УД7, причем в случае использования КР140УД608 потребляемый ток составляет 1,8 мА. Следует учесть, что при установке указанных ОУ на печатную плату первый вывод микросхем смещен на два отверстия, а конденсатор частотной коррекции С6 отсутствует. Разъем Х2 типа ОНЦ-ВГ-4-5/16В.
Усилитель практически не требует налаживания, следует лишь проверить соответствие режимов работы по постоянному току приведенным на принципиальной схеме. В зависимости от чувствительности используемого микрофона может понадобиться корректировка коэффициента усиления • микрофонного усилителя, которую осуществляют подбором величины сопротивления резистора R4.
4.4.	Направленный микрофон
Направленный микрофон можно использовать как для записи голосов животных, птиц, шума моря и т. п., так и в качестве «средства электронной разведки» в военно-спортивных играх. В первом случае необходим переносной магнитофон, во втором достаточно наушников, например, от плеера. Направленность микрофона значительно повышает соотношение сигнала к шуму на входе усилителя и позволяет качественно усиливать и записывать звуки отдаленных источников.
Конструкция микрофона, описанная в [12], показана на рис. 4.7. Основа конструкции — цилиндрический футляр 1 диаметром 60...65 мм и длиной 450...600 мм, который нетрудно склеить из чертежной бумаги. Для уменьшения отражения звука от стенок футляр оклеивают изнутри слоем поролона 2. Микрофонный капсюль 3 прикрепляют к футляру проволочными кольцами и резинками 5. Вблизи микрофона крепят
54
Гпава 4. Усилители звуковой частоты
Рис. 4.7. Конструкция направленного микрофона
усилитель 6, заключенный в экран, например, из белой жести от банки из-под сгущенного молока. Под усилителем находится элемент питания 10. Тыльную сторону футляра закрывают крышкой 7, на которой закрепляют разъем 9 и переменный резистор 8 (R10).
Для удобства пользования к футляру прикрепляют ручку — скобу 11 из полистирола толщиной 5 мм. На скобе-ручке крепят гайку 12, с помощью которой направленный микрофон устанавливают на фотоштативе.
Направленный микрофон позволяет записывать звуки с расстояния до 100 м. Еще лучших результатов удается добиться, если изменить конструкцию направленного микрофона. Для этого микрофон помещают в центр параболического рефлектора или дополнительно снабжают его набором резонансных трубок, см., например, [38, 48]. В любом конструктивном исполнении дополнительно увеличить дальность действия микрофона позволяет сужение полосы пропускания усилителя. На рис. 4.8 показана принципиальная схема усилителя, работающего в «телефонной» полосе частот 280...3400 Гц. Он собран на двух ОУ, входящих с состав достаточно малошумящего операционного усилителя К157УД2. Каскады идентичны и представляют собой включенные последовательно неинвертирующие усилители. Нижнюю границу полосы пропускания каждого из каскадов усилителя определяют элементы Rl, С1 и R2, R3, С2, а верхнюю — R4, СЗ и R5, С4. Конденсаторы С5, С6 служат для частотной коррекции ОУ, делитель R6, R7
Гпава 4. Усилители звуковой частоты
55
Рис. 4.8. Узкополосный микрофонный усилитель
образует искусственную среднюю точку. Конденсаторы С7, С8 шунтируют цепи питания ОУ DA1. Переменный резистор R2 — регулятор уровня, с помощью его коэффициент усиления схемы по напряжению можно менять в пределах 50...64 дБ.
К выходу усилителя (вывод 9 микросхемы DA1) могут быть подключены наушники сопротивлением по постоянному току 16... 100 Ом. При напряжении питания 6...9 В усилитель работает устойчиво и мощности, выделяющейся в нагрузке, вполне достаточно для прослушивания. Если будет применен ОУ другого типа, между его выходом и точкой соединения элементов R5, С4, выводы 3 и 5 разъема Х2 может потребоваться токоограничивающий резистор сопротивлением 33...47 Ом.
Печатная плата и размещение элементов на ней приведены на рис. 4.9. Конденсаторы С1—С4 могут быть типов К10-17, К10-47, К73-5, К73-9, К73-17, С5, С6 — КТ1, КД. В качестве ОУ DA1 можно использовать КР1434УД1, являющийся аналогом К157УД2, а также К140УД20. В последнем случае рису-
56
Гпава 4. Усилители звуковой частоты
Рис. 4.9. Печатная плата и размещение элементов узкополосного микрофонного усилителя
нок печатной платы придется подкорректировать, не забыв о токоограничивающем резисторе на выходе второго ОУ (вывод 10 микросхемы К140УД20). Резистор R2 типа СП4-1. Типы остальных элементов такие же, как в предыдущей схеме.
Данная схема также практически не требует налаживания, следует лишь убедиться в наличии нулевого напряжения на выходе схемы (между выводами 2 и 3, 5 разъема XI).
4.5.	Микшер
Микшер можно использовать для озвучивания любительских фильмов, на дискотеках, в музеях и туристических автобусах, т. е. там, где диктор должен давать пояснения, не прерывая исполнение музыкального произведения. Другое применение микшера — собственное исполнение любимых произведений под фонограмму — караоке. Причем в качестве источников программ используются обычные стереофонические кассеты и компакт-диски с записью певцов.
Схема микшера приведена на рис. 4.10. Он имеет три входа — микрофонный и два линейных. К микрофонному входу подключается динамический микрофон с сопротивлением 600 Ом. Входное сопротивление линейных входов «Линейный 1» и «Линейный 2» — 220 кОм. Для обеспечения автома-
Гпава 4. Усилители звуковой частоты
57
XS1
R5 1,8к
DA1 К1401УД2Б С1-СЗ, С5-С8 4,7мк 16В С9, С10 220мк16В VT1, VT2 КТ3102В
VD1, VD2 КД522Б
R14
560к
Рис. 4.10. Микшер
тического понижения уровня музыкальной программы при поступлении сигнала на микрофонный вход используют вход «Линейный 1». Стереофонический сигнал с источника музыкального сопровождения поступает через делители R2, R9, R6, VT1 и R3, RIO, R4, VT2 на входы сумматоров, выполненных на ОУ DA1.2 и DA1.3. Транзисторы VT1, VT2 включены в качестве переменных резисторов, управляемых напряжением. Сопротивление коллектор-эмиттер транзисторов VT1, VT2 зависит от уровня напряжения на их переходах база-эмиттер. Постоянное напряжение на включенные параллельно базо-
58	Глава- 4? Усилатели звуковой'4а£тоты
эмиттерные переходы транзисторов VT1, VT2 поступает с двухполупериодного выпрямителя на диодах VD1, VD2. Переменное напряжение с выхода микрофонного усилителя на ОУ DA1.1 (вывод 1) поступает на дополнительный усилитель на ОУ DA1.4 и далее через цепочку С8, R21 на выпрямитель VD1, VD2. При чтении дикторского текста транзисторы VT1, VT2 открываются и на входы сумматоров DA1.2, DA1.3 поступает только часть сигнала со входа «Линейный 1». Время срабатывания определяется произведением R21C11, время восстановления зависит от величины емкости конденсатора СИ. Автоматический режим работы микшера может быть выключен переключателем SA2.
Номинальный входной уровень линейных входов 0,5...0,8 В. Выходное сопротивление микшера менее 100 Ом, что позволяет подключать к нему практически любой УМЗЧ или магнитофон.
Коэффициент усиления по микрофонному входу около 50 дБ, подбором резистора R14 он может быть уточнен для используемого микрофона. Резисторы Rl, R24, R25 служат для устранения щелчков при подключениях к разъемам XS1 и XS4. Конденсаторы С1—С8 переходные, резисторы R22, R23 образуют искусственную среднюю точку, необходимую для питания ОУ от однополярного источника напряжения.
В режиме «Стерео» ОУ DA1.2 и DA1.3 играют роль многовходовых сумматоров соответственно левого и правого каналов. Суммируются сигналы с двух линейных входов и с выхода микрофонного усилителя DA1.1. Коэффициент передачи микшера по всем входам составляет -1.
Режим «Караоке» устанавливается переключателем SA1. Здесь используется тот факт, что в большинстве стереофонических записей голос певца располагается в середине кажущегося источника звука, т. е. равномерно и синфазно распределен в правом и левом каналах записи [26]. При включении SA1 суммирование сигналов осуществляется на ОУ DA1.3, а ОУ DA1.2 работает в режиме инвертора. В результате осуществляется вычитание синфазных сигналов в обоих каналах, приводящее к практически полному подавлению голоса певца в фонограмме.
Сигнал левого канала со входа «Линейный 1» (или «Линейный 2») подается на инвертор, выполненный на ОУ DA1.2. Ко-
Гпава 4. Усилители звуковой^аЬтотъ)	59
эффициент передачи равен--------для входа «Линейный 1»
R2 + RQ
и -	 для входа «Линейный 2», R15 = R2 + R9, R15 = R7. На
R7
входы сумматора DA1.3 поступают сигналы с инвертора DA1.2 (резистор R16), правого канала источника сигнала (резисторы R3, R10 или R8 в зависимости от выбранного входа), а также с микрофонного усилителя DA1.1 (резистор R18). Синфазные (одинаковые) сигналы левого и правого каналов в результате наличия инвертора DA1.2 вычитаются, остальные суммируются с сигналом микрофонного усилителя и с выхода DA1.3 (вывод 8) через разделительный конденсатор С 7 поступают на оба контакта разъема XS4. Выходной сигнал в режиме «Караоке» монофонический.
Основная часть деталей, кроме входных и выходных разъемов, размещена на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм (рис. 4.11). ОУ DA1 кроме указанного на схеме может быть С индексом А. Транзисторы VT1, VT2 желательно подобрать с одинаковым коэффициентом передачи h2ia — 100...350. Конденсатор С4 типа К10-17, К73-17, оксидные конденсаторы — К50-35. Перед монтажом необходимо отобрать резисторы из соотношений R2 + R9 = R7 = Rll - R15; R3 + R10 = R8 = R16 - R17 = R18 с точностью 2...5%. Переключатели SAI, SA2 малогабаритные зарубежного производства. Перед изготовлением печатной платы обязательно уточните шаг имеющихся у вас переключателей и при необходимости скорректируйте рисунок печатной платы. Разъемы XS1—XS4 типа Jack 3,5 с винтами для крепления, причем XS1 монофонический, остальные — стереофонические.
Печатная плата микшера помещена в корпус из дюралюминия толщиной 1,5 мм размером 80 мм (ширина), 30 мм (высота) и на 85 мм (глубина). Корпус представляет собой два П-об-разных уголка, скрепленных втулками, на которых закреплена также печатная плата устройства.
Налаживание микшера начинают с проверки режимов работы по постоянному току. На всех выходах ОУ (выводы 1, 7, 8 и 14) должно быть напряжение, равное половине напряжения питания.
60
Гпава 4. Усилители звуковой частоты
Рис. 4.11. Печатная плата и размещение элементов микшера
61
Глава 4. Усилители звуковой'частоты
Далее подключают микрофон к входу XS1 микшера, а к входам XS2, XS3 — источники программ (тюнер, магнитофон, проигрыватель компакт-дисков и т. п.). Выход XS4 соединяют с усилителем мощности звуковой частоты. Переключатель SA1 устанавливают в положение «Стерео», а переключатель SA2 — в положение «Авт». Требуемый коэффициент усиления по микрофонному входу подбирается регулировкой сопротивления резистора R14.
Проверяют работу микшера в автоматическом режиме. Подают на вход XS2 музыкальное сопровождение. При разговоре в микрофон уровень громкости музыкального сопровождения уменьшается, музыка как бы отступает на второй план. Уровень громкости музыкального сопровождения может быть изменен подбором резисторов R4, R6 (одинакового номинала). При установке переключателя в положение «Выкл» уровень музыкального сопровождения должен оставаться постоянным вне зависимости от того, разговаривают перед микрофоном или нет.
В завершении проверяют работу микшера в-режиме «Караоке».. Переключателем SA1 устанавливают данный режим. На вход (XS2 или XS3) микшера подают стереофонический сигнал с записью исполнения певца. Убеждаются в том, что голос исполнителя подавлен, и проверяют возможность исполнения произведения перед микрофоном. Если уровень подавления голоса в музыкальном произведении недостаточен, следует точнее подобрать сопротивление резистора R16. Для этого вместо него включают цепочку из постоянного резистора 200 кОм и подстроечного 47 кОм. После регулировок измеряют сопротивление цепочки из резисторов и заменяют предварительно подобранным резистором, сопротивлением как можно близким к найденному. На этом налаживание микшера можно считать законченным.
4.6.	Трехкаскадный усилитель мощности звуковой частоты на транзисторах
Принципиальная схема усилителя приведена на рис. 4.12. Его выходная мощность около 150 мВт.
Первые два каскада собраны на транзисторах VT1, VT2 и являются усилителями напряжения. Выходной каскад, выпол-
62
Гпава 4. Усилители звуковой частоты
Рис. 4.12. Принципиальная схема трехкаскадного усилителя
ненный на транзисторах VT3, VT4 разной проводимости, — усилитель мощности. К выходному каскаду через конденсатор С4 подключена нагрузка — динамическая головка В1.
Все каскады усилителя выполнены с непосредственной связью. Температурная стабилизация режимов работы транзисто-
Рис. 4.13. Размещение элементов и печатная плата
Гпава 4. Усилители звуковой "частоты
63
ров достигается введением местных и общих обратных связей по постоянному току. Местные обратные связи введены включением резисторов R3, R6 в цепи эмиттеров транзисторов VT1, VT2, а общая обратная связь достигается с помощью резистора R4, включенного между базой транзистора VT1 и эмиттером транзистора VT2.
Для достижения максимальной выходной мощности в выходном каскаде введена положительная обратная связь по переменному напряжению подключением резистора R7 к головке ВА1. Для уменьшения искажений типа «ступенька» между базами выходных транзисторов VT3, VT4 должно быть небольшое напряжение, которое получается в результате протекания тока коллектора транзистора VT2 через резистор R5.
Желательно использовать выходные транзисторы VT3, VT4 с близкими коэффициентами передачи. Размещение элементов и печатная плата усилителя даны на рис. 4.13.
4.7.	УЗЧ для радиоприемника
На ОУ DA1 выполнен предварительный усилитель, а на транзисторах VT1, VT2 — оконечный каскад (рис. 4.14). Каскады охвачены глубокой отрицательной обратной связью по постоянному току через резистор R5. Усилитель сохраняет ра-
Рис. 4.14. УЗЧ для радиоприемника
64
Гпава 4. Усилители звуковой частоты
Рйс. 4.15. Печатная плата и размещение элементов УЗЧ для радиоприемника
ботоспособность в широком диапазоне температур и при изменении напряжения источника питания от 3 до 12 В. Резистор R6 уменьшает искажения типа «ступенька». Конденсаторы С1, СЗ, С5, С6, С7 служат для фильтрации соответствующих питающих цепей усилителя. Через цепь Rl, С1, СЗ напряжение питания может быть подано на усилитель высокой частоты радиоприемника.
Усилитель практически не нуждается в налаживании. Следует лишь убедиться в наличии на выводах эмиттеров транзисторов VT1, VT2 напряжения, равного половине напряжения питания.
Операционный усилитель КР140УД608 может быть заменен на ОУ типа К140УД6, КР140УД708, К140УД7. Транзисторы VT1, VT2 желательно отобрать с одинаковым статическим коэффициентом передачи тока базы. Вполне допустимо применить германиевые транзисторы типа МП38, МП42.
Потребляемый усилителем ток в режиме молчания составляет около 5 мА. Максимальная выходная мощность усилите
Гпава 4. Усилители звуковой частоты	65
ля при напряжении питания 9 В около 100 мВт; при этом потребляемый ток возрастает до 50...65 мА. Полоса воспроизводимых частот 350... 15000 Гц.
Все детали усилителя, кроме переключателя SA1, динамической головки ВА1 и батареи питания, смонтированы на печатной плате из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита толщиной 2 мм. Чертеж печатной платы и расположение на ней элементов показаны на рис. 4.15.
Постоянные резисторы МЛТ-0,125, С1-4-0,125. Конденсаторы С2, СЗ, С5 типа К10-17, К10-7в, оксидные конденсаторы С1, С6, С7 — К50-35, К50-38. Выключатель SA1 может быть совмещен с регулятором громкости, типа СПЗ-Зб. Динамическая головка ВА1 кроме указанной на схеме может быть любой другой, мощностью до 1 Вт.
Чувствительность усилителя составляет около 20 мВ и определяется отношением резистора R5 к R3. При необходимости чувствительность можно изменить подбором резистора R3.
4.8.	УМЗЧ на микросхеме К157УД1
Очень удачный УМЗЧ можно собрать на микросхеме ОУ средней мощности К157УД1, предназначенной для использования в аппаратуре магнитной записи звука. ОУ имеет устройство защиты от перегрузки и коротких замыканий на выходе.
Принципиальная схема УМЗЧ показана на рис. 4.16. Входной сигнал через разделительный конденсатор С1 поступает на неинвертирующий вход ОУ DA1. Делитель Rl, R2 обеспечивает искусственную среднюю точку, равную половине напряжения питания. Элементы R4, R3, С2 образуют цепь отрицательной обратной связи. Коэффициент усиления УМЗЧ по переменному току составит 1 + R4/R3. Конденсатор С2 определяет нижнюю границу воспроизводимых частот, е 1
равную =----------. По постоянному току усилитель охвачен
2тсДЗС2
100-процентной отрицательной обратной связью, при этом постоянное напряжение на выходе ОУ в точности равно напряжению смещения на его неинвертирующем входе, т. е. половине напряжения питания.
66
Гпава 4. Усилители звуковой частоты
Рис. 4.16. УМЗЧ на микросхеме К157УД1
Элементы СЗ—С5, R5 корректируют амплитудно-частотную характеристику ОУ. Усиленный сигнал звуковой частоты через разделительный конденсатор С7 подается на динамическую головку ВА1. Емкость конденсатора С7 также определяет ниж-
, 1 нюю границу полосы пропускания усилителя: =-----------.
2nRHC7
Конденсатор С6 шунтирует источник питания. Элементы С8, R6 образуют так называемую цепь Зобеля, предотвращающую самовозбуждение при индуктивном характере нагрузки, каковой является динамическая головка ВА1.
Монтаж усилителя выполнен на печатной плате размерами 50 х 35 мм из односторонне фольгированного стеклотекстолита (рис. 4.17). Было собрано несколько экземпляров усилителей и оценены пределы возможных питающих напряжений. Нижний предел оказался равным 3,5...3,8 В. При сопротивлении нагрузки от 4 до 16 Ом повышать напряжение питания свыше 12 В не имеет смысла, так как вступает в действие система защиты микросхе-
Гпава 4. Усилители звуковой частоты
67
Рис. 4.17. Печатная плата и размещение деталей УМЗЧ на микросхеме К157УД1
мы и повышения выходной мощности не происходит. Для каждого сопротивления нагрузки существует оптимальное напряжение питания. При сопротивлении нагрузки 4 Ом оно составляет 6...9 В (выходная мощность усилителя 125... 180 мВт), а при нагрузке 8 Ом — 9... 12 В (выходная мощность 420...500 мВт). Если при работе усилителя корпус микросхемы нагревается, может понадобиться радиатор из латуни или алюминия, закрепляемый к теплоотводящим площадкам микросхемы винтами М2. При этом между платой и теплоотводящими площадками микросхемы необходимо проложить втулки из любого материала.
4.9.	Стереофонический УМЗЧ
Усилитель выполнен на дешевой микросхеме KIA6283K фирмы Samsung, предназначенной для использования в массовых устройствах — магнитофонах, магнитолах, радио- и те
68
Гпава 4. Усилители звуковой частоты
левизионных приемниках и другой аудиоаппаратуре. Микросхема выполнена в удобном для монтажа корпусе SIP4 с 12 выводами.
Основные параметры микросхемы (для одного канала) следующие:
Минимальное напряжение питания, В................  6
Максимальное напряжение питания, В..............  15
Ток потребления в режиме покоя (при напряжении питания 13 В), мА.................19
Выходная мощность при напряжении
питания 13 В и сопротивлении нагрузки 4 Ом, Вт...4,5
Коэффициент усиления, дБ..........................48
Полоса воспроизводимых частот, Гц......... 30...	18000
Коэффициент гармоник при выходной мощности 0,1 Вт на частоте 1 кГц, не более, %....0,2
Номинальное сопротивление нагрузки, Ом.............4
Принципиальная схема усилителя изображена на рис. 4.18. В основном использовано типовое включение микросхемы KIA6283K. Фильтры нижних частот Rl, С12 и R2, С13 на входе усилителей каждого из каналов ограничивают спектр высокочастотных составляющих и способствуют уменьшению динамических искажений. Коэффициент усиления по напряжению определяется отношением сопротивлений двух резисторов: находящегося внутри микросхемы и R3 (R4 в другом канале). При указанных на схеме номиналах резисторов чувствительность усилителя около 20 мВ.
Конденсаторы С5, СЮ находятся в схеме «вольтодобавки», СИ, С14 — фильтрующие по цепям питания. Цепочки С6, R1 (С9, R4) предотвращают самовозбуждение усилителя и защищают выходной каскад при наличии реактивностей в нагрузке. Остальные конденсаторы С1—С4 — переходные.
Печатная плата и размещение элементов даны на рис. 4.19. Микросхему KIA6283K можно заменить на аналогичную КА22062 фирмы Samsung или ТА7233Р, ТА7283АР фирмы Toshiba, которые имеют идентичные схемы и параметры. Использованы оксидные конденсаторы К50-35, К50-38 и их зарубежные аналоги. Остальные конденсаторы К10-17.
Гпава 4. Усилители звуковой частоты
69
DA1
Рис. 4.18. Стереофонический УМЗЧ
70
Гпава 4. Усилители звуковой частоты
Рис. 4.19. Печатная плата и размещение элементов стереофонического УМЗЧ
Резисторы МЛТ. Микросхема должна устанавливаться на теплоотвод, площадь которого равна 200...300 см2. Необходимо обеспечить хороший тепловой контакт, желательно применить кремнийорганическую теплопроводящую пасту, например КПТ-8, АлСил-3, что позволит значительно облегчить тепловой режим микросхемы.
Глава 5. Приемники прямого усиления
Конструирование приемников остается одним из доступных радиолюбителю направлений деятельности, позволяющему достаточно быстро и наглядно увидеть результаты своего труда [8, 9, 11, 16, 59, 61]. В настоящей главе приводятся усилители высокой частоты на транзисторах, ОУ и специализированных микросхемах, позволяющие реализовать различные структурные схемы радиоприемников и составлять новые, пользуясь ими как радиоконструктором.
5.1. Детекторные приемники
Детекторный приемник является одной из первых конструкций начинающего радиолюбителя. Схема простого детекторного приемника приведена на рис. 5.1. Основным элементом радиоприемника служит колебательный контур LI, С2, настраиваемый на частоту выбранной радиостанции. При точной настройке контура величина сигнала на нем возрастает. Далее сигнал подается на детектор, состоящий из германиевого диода VD1, конденсатора пс ных телефонов BF1. После детектирования через головные телефоны протекает ток звуковой частоты, который в свою очередь преобразуется телефонами в звуковые колебания.
Непременным атрибутом детекторного радиоприемника являются хорошая наружная антенна WA1 и заземление, подключаемые к гнездам XI и Х2 соответственно. Конденсатор С1 уменьшает емкость, вносимую антенной в колебательный контур.
емкости
и ГОЛОВ-
WAI
Х1
VD1 Д9Б м-
ХЗ
ci _L 150 Т
Х2
_1_сз
“Г 1000
П BF1

Рис. 5.1. Схема простого детекторного приемника
72	Гпава 5. Приемники прямого усиления
Конденсатор переменной емкости С2 типа КП-180 (с твердым диэлектриком) или любой другой с твердым или воздушным диэлектриком и максимальной емкостью не ниже 180 пФ, конденсаторы Cl, С2 — КМ5, КМ6, КСО, КЛС, КТ и другие. Емкость конденсатора С1 может находиться в пределах от 51 до 200 пФ, С2 — от 1000 до 4700 пФ. Диод — любой маломощный германиевый, например Д2, Д9А, Б, В, Д18, ГД507А и др. Головные телефоны высокоомные ТОН-1, ТОН-2 с сопротивлением не менее 3000 Ом.
Для проведения экспериментов с детекторным радиоприемником изготовьте несколько катушек индуктивности L1. Одну из них намотайте на пластмассовом или картонном каркасе с наружным диаметром 20 мм, длиной 80 мм, толщиной стенок 1...2 мм. Катушку наматывают виток к витку проводом ПЭЛ, ПЭВ диаметром 0,2 мм. Число витков катушки для средневолнового диапазона 135, длинноволнового — 300. Можно намотать одну катушку, содержащую 300 витков, сделав отвод от 135 витка.
Другая катушка, лучшего качества, наматывается на солидном каркасе диаметром 60...80 мм и длиной 120... 150 мм. На каркас наматывают 150 витков провода марки ПЭЛ или ПЭВ диаметром 0,6 мм. Намотка ведется виток к витку, при намотке делаются отводы от 25, 50, 75-го витков. Отводы выполняются в виде петель, которые затем необходимо тщательно зачистить шкуркой и облудить паяльником. В процессе экспериментов изменяют индуктивность катушки L1, под паи -ваясь к части ее выводов.
Еще одна катушка индуктивности мотается на ферритовом стержне 600НН или 400НН диаметром 7...8 мм на каркасах, перемещаемых с некоторым усилием по длине стержня. Длина длинноволновой катушки 100 мм, средневолновой — 85 мм. Для диапазона длинных волн катушка содержит 300 витков провода ПЭВ 0,2 мм, намотанных виток к витку, средних — 80 витков того же провода, намотанных «вразрядку» 5-ю секциями по 16 витков, расстояние между секциями около 1 мм.
Катушку на ферритовом стержне в дальнейшем используют для сборки приемников прямого усиления. Для этого на отдельном каркасе шириной 7... 10 мм наматывают катушку связи, содержащую 8... 12 витков указанного выше провода.
Гпава 5. Приемники прямого усиления
73
с двухполупериодным детектором и усилителем звуковой частоты
Громкость звука детекторного радиоприемника можно повысить, добавив к нему одно- двухкаскадный усилитель звуковой частоты. Усилитель подключают к нагрузке детектора — резистору сопротивлением 8,2... 12 кОм, которым заменяют наушники BF1 в схеме рис. 5.1.
На рис. 5.2 изображена схема детекторного радиоприемника с двухполупериодным детектором на диодах VD1, VD2 и усилителем звуковой частоты. Усилитель звуковой частоты изображен схематично, можно использовать любую из предложенных в предыдущей главе конструкций У34.
5.2.	Радиоприемники прямого усиления на транзисторах
Ниже приведены однокаскадные усилители высокой частоты (УВЧ) с детекторами, образующие вместе с любой схемой УЗЧ радиоприемник прямого усиления. Однокаскадные УВЧ имеют активные схемы детекторов, а детекторы двухкаскадных УВЧ пассивные на основе диодной двухполупериодной схемы. Приемники могут работать в диапазоне длинных или средних волн, но можно ввести схему коммутации и получить двухдиапазонный радиоприемник.
74
Гпава 5. Приемники прямого усиления
Радиоприемник по схеме рис. 5.3 содержит один каскад усиления по высокой частоте на двух транзисторах VT1 и VT2. Транзистор VT2 включен по схеме с общим коллектором, VT1 — с общей базой. Одно из основных достоинств такого каскада состоит в том, что выходная цепь схемы слабо связана с входной и удается получить больший коэффициент усиления по сравнению со схемой на одном транзисторе. База транзистора VT2 заземлена по высокой частоте с помощью конденсатора СЗ. Нагрузка каскада — высокочастотный дроссель L3. С коллектора транзистора VT1 модулированный высокочастотный сигнал через конденсатор связи С4 поступает на детектор, выполненный по схеме с общим коллектором на транзисторе VT3. Хотя детектор имеет коэффициент усиления по напряжению менее единицы, его коэффициент передачи все равно выше, чем у диодного, а искажение низкочастотного сигнала ниже. Цепочка С6, R5, С7 фильтрует низкочастотный сигнал, с резистора R6 через разделительный конденсатор СЮ он пода-
Рис. 5.3. Однокаскадный УВЧ ОК-ОБ с детектором на транзисторе по схеме с ОК
Гпава 5. Приемники прямого усиления
75
Рис. 5.4. Монтажная плата УВЧ (а) и приемы монтажа деталей на ней (б, в)
стся на резистор R7, служащий регулятором громкости, и далее с движка переменного резистора на вход УЗЧ. Питание , схемы хорошо отфильтровано цепью R8, С8, С9.
Схема расположения деталей на монтажной плате показана на рис. 5.4. Опорными монтажными точками резисторов, конденсаторов, соединительных проводников и других деталей могут быть пустотелые заклепки (пистоны) или шпильки — отрезки медной луженой проволоки диаметром 0,9... 1,3 мм, запрессованные в отверстия платы (рис. 5.4, б и рис. 5.4, в соответственно. На рис. 5.4, б показаны приспособления для развальцовки пистонов и пример установки детали в них. В качестве приспособлений хорошо подходят заточенные на наждаке
76
Гпава 5. Приемники прямого усиления
дюбели, применяемые для строительных работ. Один из них зажимают в тисках, а другим с помощью легких ударов молотка развальцовывают пистон. Пистонами могут быть предварительно нарезанные отрезки медных трубок, длина которых на 0,6...1,5 мм превышает толщину платы. Можно изготовить подобные пистоны из медной пластины или луженой жести толщиной 0,5...0,8 мм. Диаметр отверстий в плате желательно выбрать в диапазоне 2...3 мм.
Для запрессовки шпилек в отверстия плат также используют приспособление — стальной пруток с направляющим отверстием в торце (рис. 5.4, в). С помощью этого приспособления шпильку направляют в отверстие платы, диаметр которого примерно на 0,1 мм меньше диаметра шпильки, и запрессовывают ее ударом молотка. На рис. 5.4, в даны размеры приспособления для запрессовки шпилек диаметром 1 мм и длиной 10 мм в плату толщиной 1,5...2 мм.
Схема радиоприемного устройства (рис. 5.5) состоит из однокаскадного усилителя высокой частоты на транзисторах VT1, VT2, образующих так называемую каскодную схему. Первый транзистор усилителя VT2 включен по схеме с общим эмиттером, а второй VT1 — с общей базой. В результате вход и выход каскада хорошо развязываются друг от друга и удается получить достаточный коэффициент усиления по напряжению даже при использовании одного каскада усиления по высокой частоте. Нагрузкой транзистора VT1 является трансформатор L3, L4. Трансформатор высокой частоты использован для того, чтобы получить два противофазных напряжения высокой частоты, необходимых для работы активного двухполупериодного детектора на транзисторах VT3, VT4. Коэффициент гармоник детектора значительно меньше, чем диодного, а коэффициент передачи выше. После фильтрации цепью С7, R9, С8 напряжение звуковой частоты через разделительный конденсатор СИ поступает на регулятор громкости R11. Питание схемы осуществляется через фильтр R10, С9, СЮ.
Соединения деталей этого УВЧ показаны на рис. 5.6. Емкости конденсаторов СЗ—С6 могут быть в диапазоне от 6800 пФ до 0,068 мкФ. Транзисторы КТ315 могут быть с любыми буквенными индексами. Их можно заменить аналогичными им транзисторами серий КТ312, КТ316, КТ342, КТ358 с коэффи-
Гпава 5. Приемники прямого усиления
77
Рис. 5.5. Однокаскадный УВЧ ОЭ-ОБ с двухполупериодным детектором на транзисторах
Рис. 5.6. Монтажная плата
циентом передачи Ьггэ не менее 50. Желательно, чтобы коэффициенты передачи транзисторов VT1, VT2 отличались не более чем на 20%, a VT3 и VT4 были как можно более близкими.
78
Гпава 5. Приемники прямого усиления
Катушки высокочастотного трансформатора L3 и L4 намотаны проводом ПЭВ-1 0,08...0,1 мм на ферритовом кольце типоразмера К7 х 4 х 2 (внешний диаметр 7 мм, внутренний — 4 мм, а высота — 2 мм). Катушка L3 содержит 250 витков, катушка L4 намотана в два провода и содержит 100 витков. Затем начало одной обмотки соединяют с концом другой, таким образом получают средний вывод катушки L4. Для удобства намотки провода на ферритовое кольцо изготовьте специальное приспособление — челнок. На челнок наматывайте провод такой длины, чтобы с небольшим запасом хватило на всю катушку. Витки старайтесь укладывать плотно друг к другу и следите за тем, чтобы провод при намотке не закручивался в петли.
Высокочастотный трансформатор в последнюю очередь монтируют на печатной плате, прикрепив небольшим количеством клея, например клеем «Момент».
После проверки монтажа подключите магнитную антенну, усилитель звуковой частоты и включите питание радиоприемника. Проверьте режимы работы каскадов по постоянному току и, если необходимо, подберите резисторы Rl, R5. Если приемник работоспособен, удастся настроиться на одну из мощных радиостанций. При самовозбуждении приемника (сопровождается свистами и сильными искажениями передачи), попробуйте удалить магнитную антенну от катушек L3, L4 высокочастотного трансформатора, или поменяйте местами выводы катушки L3.
Укладку диапазонов ведите с помощью заводского радиоприемника, имеющего требуемый диапазон (ДВ или СВ).
Особенностью радиоприемника (рис. 5.7) является применение усилительного каскада на полевом транзисторе VT1. Высокое входное сопротивление полевого транзистора позволяет полностью включить колебательный контур во входную цепь и тем самым увеличить сигнал на входе усилителя высокой частоты. Усиленный сигнал с нагрузки усилителя VT1 — резистора R1 поступает на вход прецизионного детектора на операционном усилителе и диодах VD1, VD2. Диоды VD1, VD2 включены в цепь обратной связи операционного усилителя. Такая схема позволяет в широких пределах изменять коэффициент передачи детектора с помощью переменного резистора R4. В нижнем (по принципиальной схеме) положении движка
Гпава 5. Приемники прямого усиления
79
DA1 КР140УД1А
VD1 Д9Б
-н-
С5
С4	22мк	R7
0.15к	25В	110	+9В
Св 0,1мк
Общ.
---------1-------►
Рис. 5.7. Однокаскадный УВЧ на полевом транзисторе с детектором на операционном усилителе
резистора коэффициент передачи максимален, а в верхнем — минимален. Резистор R4 является регулятором громкости. После фильтрации цепочкой R6, С7 низкочастотный сигнал поступает на вход усилителя звуковой частоты. Питание высокочастотного каскада и детектора поступает через развязывающий фильтр R7, С4, С5.
Схема соединения деталей на монтажной плате изображена на рис. 5.8. Полевой транзистор VT1 смонтирован выводами кверху, а требуемые выводы ОУ DA1 удлинены голым монтажным проводом.
Налаживание начинают с установки режимов УВЧ по постоянному току. Они установятся автоматически, если на стоке полевого транзистора VT1 будет напряжение +4,3 В. Рекомендуемый режим работы транзистора установите подбором резистора R2.
При подключении усилителя звуковой частоты учтите, что на выходе УВЧ имеется постоянное напряжение. Подключайте его через переходной конденсатор емкостью 2,2...4,7 мкФ. Если конденсатор оксидный, его плюсовой вывод соединяют с выходом УВЧ.
80
Гпава 5. Приемники прямого усиления
Рис. 5.8. Монтажная плата
Двухкаскадные усилители высокой частоты (схемы, изображенные на рис. 5.9, 5.11, 5.13) состоят из магнитной антенны W1, усилительных каскадов и диодного детектора VD1, VD2, включенного по схеме удвоения напряжения. Напряжение низкочастотного сигнала с выхода детектора фильтруется дополнительной RC-цепочкой и выделяется на нагрузке — переменном резисторе, являющемся регулятором громкости. С данными схемами можно применять любой усилитель звуковой частоты, описанный ранее.
Рис. 5.9. Двухкаскадный УВЧ из идентичных каскадов по схеме с ОЭ
Гпава 5. Приемники прямого усиления
81
Схемы, изображенные на рис. 5.9, 5.13, имеют чувствительность 10...20 мВ/м и позволяют принимать мощные радиостанции в диапазонах длинных 750...2000 м (400... 150 кГц) или (и) средних волн 187...570 м (1600...525 кГц), удаленные на расстояние 100...250 км. В схеме рис. 5.11 за счет резонансных цепей во всех каскадах чувствительность поднята до 5...7 мВ/м. В результате радиус действия приемника составляет 300...500 км.
Следует заметить, что чувствительность схем, изображенных на рис. 5.9, 5.13, также может улучшена до 7...8 мВ/м за счет включения резонансной цепи во втором каскаде усилителя. Такой цепью может служить высокочастотный широкополосный дроссель L5, примененный в схеме, приведенной на рис. 5.11.
Увеличить радиус действия всех приемников можно подключением наружной антенны.
Катушка L1 и конденсатор переменной емкости С2 образуют колебательный контур, настраиваемый на сигналы радиовещательных станций. Чтобы сравнительно низкоомный вход усилителей (входное сопротивление составляет единицы килоом) не шунтировал колебательный контур (сопротивление контура при настройке на сигнал принимаемой станции составляет сотни килоом), высокочастотное напряжение подается с катушки связи L2, расположенной на стержне магнитной антенны и образующей с катушкой L1 понижающий трансформатор. В результате можно установить выгоднейшую связь контура с усилителем, подбирая число витков катушки связи и расстояние между нею и контурной катушкой L1 магнитной антенны.
Напряжение питания подается через фильтр R9 С8 С9, предотвращающий самовозбуждение приемника из-за паразитных связей между усилителями высокой и звуковой частот через общий источник питания. Причем параллельно электролитическому конденсатору включен керамический, существенно улучшающий параметры фильтра на высоких частотах.
Схема УВЧ, изображенная на рис. 5.9 усилителя высокой частоты состоит из двух идентичных каскадов усиления по схеме с общим эмиттером. Здесь используется высокоэффективный способ температурной стабилизации режима работы транзистора. Кроме того, каскад малочувствителен к смене
82
Гпава 5. Приемники прямого усиления
транзисторов, имеющих технические характеристики в пределах, заданных техническими условиями.
Конденсаторы С5, С7 в каскадах устраняют отрицательную обратную связь по переменному току между эмиттером и базой транзистора. Их емкость должна быть такой, чтобы сопротивление переменному току на самой низшей частоте рабочего диапазона было намного меньше сопротивления резистора R4 (R8). На практике величина емкости может лежать в диапазоне 4700...68000 пФ.
Режимы работы каждого из каскадов по постоянному току независимы друг от друга и могут быть изменены подбором резисторов Rl, R5. Ток коллектора каждого из каскадов выбран равным 1 мА. Однако контролировать режимы транзисторов удобнее, измеряя не ток, а напряжение на их электродах. На схемах указаны напряжения, измеренные относительно общего («заземленного») проводника приемника вольтметром с относительным сопротивлением более 10 кОм/В.
Связь между каскадами, также, как и между катушкой связи и магнитной антенной — емкостная через конденсатор связи С4.
Рис. 5.10. Размещение элементов и печатная плата двухкаскадного УВЧ из идентичных каскадов
Все детали схемы, кроме магнитной антенны и регулятора громкости R11, размещаются на печатной плате размером 45 х 30 мм, рис. 5.10. Использовано размещение каскадов «в линейку», позволяющее уменьшить паразитные связи между ними. Если будете изменять топологию печатной платы, например размещать детали в корпусе от какого-либо малогабаритного приемника, постарайтесь сохранить такое размещение, а детали детектора во избежание
Гпава 5. Приемники прямого усиления
83
Рис. 5.11. Двухкаскадный УВЧ с трансформаторной связью самовозбуждения приемника размещайте как можно дальше от магнитной антенны WA1 и конденсатора переменной емкости С2. При малых габаритах печатной платы часть платы, на которой размещен детектор, возможно придется закрыть латунным или алюминиевым экраном, соединенным с общим проводом.
В схеме рис. 5.11 применены усилительные каскады, схожие с предыдущим УВЧ. Однако связь между первым и вторым каскадом трансформаторная. Трансформатор высокой частоты (катушки трансформатора L3 и L4) позволяет гораздо лучше, чем в схеме с резисторами в цепи коллектора согласовать относительно большое выходное сопротивление первого каскада с малым входным сопротивлением второго каскада усилителя колебаний высокой частоты. Коллекторной нагрузкой транзистора VT2 является высокочастотный дроссель L5. Создающееся на нем напряжение модулированного сигнала радиовещательной станции подается через конденсатор связи С6 на вход детекторного каскада. Как указывалось выше, детекторный каскад собран по схеме удвоения напряжения. По сравнению с однодиодным, такой детектор позволяет значительно повысить уровень сигнала на выходе приемника, а значит и громкость приема .радиостанций.
Режим работы каскадов по постоянному току задается в каждом каскаде независимо с помощью делителей Rl, R2 и R4, R5 в их базовых цепях и резисторов R3, R5 в цепях эмиттеров. Режим работы первого каскада устанавливается (при
84
Гпава 5. Приемники прямого усиления
Рис. 5.12. Монтажная плата
Рис. 5.13. Двухкаскадный УВЧ ОК-ОЭ
Рис. 5.14. Печатная плата и размещение элементов УВЧ ОК-ОЭ
Гпава 5. Приемники прямого усиления
85
необходимости) изменением сопротивления резистора R1, второго — резистора R4.
Применение резонансных цепей в коллекторах каскадов усилителей позволяет получить неплохие чувствительность и избирательность приемника прямого усиления, однако требуют больших усилий при наладке.
Поскольку с данным УВЧ можно провести целый ряд экспериментов, требующих перепайки деталей, они размещены на монтажной плате, показанной на рис. 5.12.
Катушки трансформатора L3 и L4 и высокочастотный дроссель L5 намотаны проводом ПЭВ 0,08...0,1 на ферритовых кольцах марки 600НН или 1000НН с внешним диаметром 7 и высотой 2 мм (типоразмер К7 х 4 х 2). Катушка L3 содержит 250, катушка L4 — 100, дроссель L5 — 250 витков. Перед намоткой следует скруглить острые кромки колец наждачной шкуркой, чтобы не повредить изоляцию провода.
В схеме рис. 5.13 усилитель высокой частоты апериодический двухкаскадный. В первой схеме транзистор VT1 включен по схеме с общим коллектором, a VT2 — с общим эмиттером. Возможный вариант печатной платы с размещением элементов представлен на рис. 5.14.
5.3.	На микросхемах
Кроме транзисторов и специализированных микросхем в УВЧ приемников прямого усиления и других высокочастотных каскадах можно использовать ОУ. Номенклатура операционных усилителей, которые мы выбрали для экспериментов, имеет сравнительно небольшую частоту единичного усиления (1...10 МГц). Для улучшения частотных свойств можно использовать только часть каскадов, находящихся внутри ОУ. Как это сделать, покажем на примере двух операционных усилителей — К553УД2 (К153УД2) и КР140УД1А (К140УД1А).
Первый УВЧ выполнен на основе ОУ К553УД2 (рис. 5.15). Усилитель имеет частоту единичного усиления более 100 МГц. Это достигнуто благодаря использованию промежуточного и выходного каскада ОУ при отключенном входном. Для обеспечения работы схемы по постоянному току введен транзистор
86
Гпава 5. Приемники прямого усиления
Рис. 5.15. УВЧ на микросхеме К553УД2
Рис. 5.16. Печатная плата и размещение элементов УВЧ на микросхеме К553УД2
VT1. Коррекция АЧХ схемы осуществляется конденсатором С5. Коэффициент усиления УВЧ примерно равен отношению резисторов R6 к R5 и составляет 2000. С выхода ОУ через разделительный конденсатор С6 усиленное напряжение высокой частоты поступает на двухполупериодный детектор на германиевых диодах VD1, VD2. После детектирования и фильтрации с помощью элементов СТ, R7, С8 на переменном резисторе R8 имеется напряжение звуковой частоты принятой радиостанции. С движка резистора R8 — регулятора громкости низкочастотный сигнал поступает на усилитель звуковой частоты.
Печатная плата УВЧ изображена на рис. 5.16. ОУ К553УД2 может быть заменен на К153УД2. Транзистор VT1
Гпава 5. Приемники прямого усиления
87
Рис. 5.17. УВЧ на микросхеме КР140УД1А
Рис. 5.18. Печатная плата и размещение элементов УВЧ на микросхеме КР140УД1А
обязательно высокочастотный, с граничной частотой не менее 500 МГц. Кроме указанного на схеме можно использовать транзисторы КТ326Б, КТ363Б. Конденсаторы постоянной емкости. КТ, КД, КЛС, КМ, К10-7. Резистор R8 — СП, СПО, остальные МЛТ-0,125, С1-4-0,125.
При другой топологии печатной платы обязательно учтите, что вывод 3 микросхемы DA1 (вход промежуточного каскада) имеет довольно высокую чувствительность, поэтому минимизируйте длину проводника, идущего к коллектору транзистора VT1.
Режимы работы схемы по постоянному току относительно общего провода следующие. На эмиттере транзистора VT1
88
Гпава 5. Приемники прямого усиления
должно быть напряжение +7,75 В, базе +7,15 В, а на коллекторе +1,45 В. На выходе ОУ (вывод 10) должно быть напряжение, близкое к половине напряжения питания (+4,5 В).
Другая схема УВЧ собрана на ОУ КР140УД1А (рис. 5.17). Для улучшения частотных свойств выходной каскад на транзисторе VT1 подключен к промежуточному каскаду ОУ DA1, а выходной каскад ОУ не используется. Наличие инвертирующего каскада VT1 привело к тому, что входы ОУ «поменялись» местами. Теперь вывод 9 ОУ DA1 неинвертирующий, а вывод 10 — инвертирующий. Коэффициент передачи УВЧ примерно равен отношению сопротивлений резисторов R4 к R3.
Печатная плата и размещение элементов этого УВЧ показаны на рис. 5.18. Плату изготовляют из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5...2 мм.
Признаком нормального режима работы усилителя по постоянному току будет напряжение на коллекторе транзистора VT1, близкое к половине напряжения питания.
5.4.	Радиоприемник на интегральной микросхеме
На рис. 5.19 изображен простой радиоприемник прямого усиления на многофункциональной микросхеме К174ХА10, содержащей усилитель высокой частоты, детектор и усилитель звуковой частоты [2]. Прием радиостанций ведется на магнитную антенну в одном из диапазонов (длинных или средних волн). Колебательный контур состоит из катушки индуктивности L1 и конденсатора переменной емкости С2, которым приемник перестраивается по диапазону. Связь с колебательным контуром осуществляется с помощью катушки связи L2. Для улучшения согласования сравнительно низкого входного сопротивления микросхемы с высоким сопротивлением входного колебательного контура рекомендуется установить на входе повторитель на полевом транзисторе VT1 (рис. 5.19, б). Необходимость в катушке связи отпадает. Для приема удаленных радиостанций к гнезду XI приемника может быть подключена наружная антенна WA1.
После усиления усилителем ВЧ и детектирования сигнал звуковой частоты с вывода 8 микросхемы DA1 через раздели-
Гпава 5. Приемники прямого усиления
89
Рис. 5.19. Простой приемник прямого усиления на интегральной микросхеме: a — принципиальная схема; б — схема дополнительного каскада на полевом транзисторе
тельный конденсатор С6 поступает на П-образный сглаживающий фильтр C7R2C8 и с его нагрузки — резистора R3, являющегося регулятором громкости, — на вход усилителя 34 (вывод 9 микросхемы). С выхода микросхемы сигнал 34 поступает через конденсатор СИ на динамическую головку ВА1. Конденсаторы СЗ—С5, С9, СЮ — блокировочные по соответствующим цепям питания. Выключатель SA1 совмещен с регулятором громкости R8.
Большинство деталей приемника можно разместить на печатной плате небольших размеров. В качестве примера на
90
Гпава 5. Приемники прямого усиления
Рис. 5.20. Печатная плата приемника прямого усиления на интегральной микросхеме
рис. 5.20 показана печатная плата, рассчитанная на размещение в корпусе приемника «Юность-102». От этого же приемника взяты магнитная антенна WA2, конденсатор переменной емкости С2 и динамическая головка ВА1 типа 0,2ГД-1.
Магнитную антенну можно изготовить самостоятельно на прямоугольном стержне размером 100 х 16 х 4 мм из феррита
Гпава 5. Приемники прямого усиления	91
400НН или 600НН. Катушку L1 размещают на каркасе из плотной бумаги. Для диапазона СВ она содержит 75 витков провода ЛЭШО 7 х 0,07. С несколько худшим результатом можно взять провод ПЭВ-2 0,2 мм. На рис. 5.20 показан вариант размещения деталей с истоковым повторителем на полевом транзисторе. Если необходима катушка связи (рис. 5.19, а), то ее наматывают поверх катушки L1, она состоит из 2-3 витков любого провода в изоляции. Для диапазона ДВ катушка L1 имеет 250 витков провода ПЭВ-2 0,15, а катушка связи L2 — 5-6 витков того же провода.
Полевой транзистор VT1 — любой из серий КПЗОЗ, КП307. Конденсатор переменной емкости односекционный с диапазоном изменения емкости от 5 до 180...240 пФ. Оксидные конденсаторы К50-16, К50-35, неполярные К10-17, КЛС, КМ. Переменный резистор СПЗ-З, подстроечный СПЗ-19, остальные МЛТ, С2-33. Источник питания — батарея, подобная «Кроне», или аккумулятор 7Д-0Д25.
После монтажа проверяют правильность установки деталей. Особенно тщательно контролируют установку микросхемы, транзистора и оксидных конденсаторов. Включив питание и установив движок переменного резистора R3 примерно в среднее положение, настраивают конденсатором переменной емкости С2 и изменением направления антенны на одну из радиостанций. Здесь понадобится подстройка с помощью резистора R1 до появления характерных шумов на выходе микросхемы. Далее с помощью образцового приемника уточняют границы принимаемого диапазона перемещением катушки L1 по стержню антенны. Границы диапазона полезно уточнить несколько раз, добиваясь лучшего совпадения с образцовым приемником.
Глава 6. Приемники прямого преобразования
Большинство начинающих радиолюбителей становится коротковолновиками после изготовления простейшего приемника прямого преобразования. Ведь такой приемник содержит лишь самый необходимый минимум узлов, требуемых для приема сигнала, — входной фильтр, гетеродин, низкочастотный ФНЧ и усилитель звуковой частоты. При всей простоте эти приемники имеют высокие параметры при приеме однополосных (SSB) и телеграфных сигналов. Обязательно прочтите книги Владимира Тимофеевича Полякова, посвященные технике прямого преобразования [55, 56].
6.1. Коротковолновый приемник
Принципиальная схема однодиапазонного приемника прямого преобразования показана на рис. 6.1. Приемник рассчитан на прием радиостанций любительского диапазона 10 м (28,5...29,1 МГц), но может быть построен и на другие диапазоны.
На входе приемника установлен двухконтурный полосовой фильтр L1C1C4 и L2C7C9. Настройка контуров фильтра осуществляется подстроечными конденсаторами С1 и С9. Смеситель выполнен на полевом транзисторе VT1. Смесители на полевых транзисторах сравнительно редко используют в любительских конструкциях, их достоинства недостаточно оценены. Сигнал с входного контура L2C7C9 подается на исток транзистора, а низкочастотный сигнал снимается со стока, т. е. схема не требует источников питания. Напряжение гетеродина подается на затвор смесителя VT1 через буферный каскад на VT3. Смеситель имеет высокую линейность и чувствительность, поскольку канал полевого транзистора ведет себя как линейный элемент (управляемый резистор) и через него протекает только незначительный ток сигнала. Для смесителя
Гпава 6. Приемники прямого преобразования
93
0,22 мк
94
Гпава 6. Приемники прямого преобразования
Рис. 6.2. Монтажная плата коротковолнового приемника прямого преобразования
Гпава 6. Приемники прямого преобразования
95
на полевом транзисторе характерно малое проникновение сигнала во входную цепь, определяемое в основном емкостями затвор-исток, затвор-сток. Высокое входное сопротивление смесителя позволяет ограничить мощность гетеродина до минимально возможной величины.
Гетеродин выполнен на полевом транзисторе VT2 и отличается высокой стабильностью и малым уровнем собственных шумов. Частота гетеродина изменяется конденсатором переменной емкости С2. Благодаря высокому входному сопротивлению цепь затвора практически не шунтирует контур, что повышает стабильность частоты. Диод VD1 стабилизирует амплитуду колебаний гетеродина. Обратная связь подается с истока транзистора VT2 на отвод катушки L3. Пределы перестройки частоты гетеродина составляют 14,25...14,55 МГц. В стоковую цепь гетеродина включена нагрузка — резистор R3 и каскад усиления на транзисторе VT3. Для нормальной работы смесителя VT1 необходимо напряжение гетеродина амплитудой 0,6...0,8 В.
Сигнал звуковой частоты с выхода смесителя выделяется фильтром L4C11C12 с частотой среза 3 кГц. Усилитель звуковой частоты приемника двухкаскадный с непосредственной связью. Первый каскад выполнен на малошумящем транзисторе VT4, а второй каскад — на ОУ DA1. Каскады охвачены отрицательной обратной связью по переменному и постоянному току. Коэффициент передачи усилителя примерно равен отношению резисторов R11/R7. Нижняя граница полосы пропускания определяется элементами С15Д9 и C16R7 и выбрана равной 280 Гц. На высоких частотах частоту среза усилителя определяет в основном амплитудно-частотная характеристика ОУ и конденсатор С17. Она равна примерно 3 кГц. С выхода ОУ РА1 усиленный сигнал подается на регулятор громкости R16 й на оконечный усилитель на транзисторах VT5—VT7. На транзисторе VT5 выполнен усилитель напряжения, a VT6, VT7 образуют двухтактный эмиттерный повторитель. Диоды VD2, VD3 создают небольшое начальное смещение выходных транзисторов, устраняя искажения типа «ступенька».
Приемник питают от стабилизированного источника питания напряжением 9 В. Потребляемый ток в режиме молчания составляет около 10 мА.
96
Гпава 6. Приемники прямого преобразования
Вместо указанных на схеме в приемнике можно использовать следующие активные элементы. ОУ К553УД2 может быть заменен на К153УД2. Можно применить ОУ с цепями внутренней коррекции К140УД6, К140УД7, К140УД8 и их аналоги в пластмассовых корпусах. Транзистор VT1 должен иметь наименьшее напряжение отсечки. Пригодны транзисторы КПЗОЗА, КПЗОЗВ, КПЗОЗЖ. В качестве VT2 могут быть использованы КПЗОЗЕ, КПЗОЗД, КП307. Транзистор VT3 заменим на КТ363, КТ3126, КТ3127, КТ3128. В качестве VT4 можно использовать транзисторы КТ3107 с индексами Л, Ж, Д, И, К; VT5, VT6 — КТ3102, КТ315, a VT7 — КТ3107, КТ361 с любыми буквенными индексами. Диод VD1 может быть КД5ОЗ, КД509, КД514 с любым буквенным индексом, VD2, VD3 — любые кремниевые, например КД521, КД522, Д220, Д223.
В приемнике использованы катушки на керамических каркасах диаметром 6 мм. Катушки LI, L2 содержат по 7 витков провода ПЭЛ 0,44, катушка L3 — 16 витков провода ПЭЛ 0,7, отвод от 6-го витка. Намотка катушек виток к витку. Катушка гетеродина L3 заключена в алюминиевый экран. Катушка L4 фильтра нижних частот намотана на кольце К16 х 8 х 4 мм из феррита 200QHH и содержит 310 витков провода ПЭЛШО 0,1.
Конденсатор переменной емкости С2 с воздушным диэлектриком и максимальной емкостью около 35 пФ. Особое внимание уделите качеству конденсаторов С6, С8, С4, С7. Они должны быть обязательно керамические, с минимальным ТКЕ. К остальным конденсаторам требования менее жесткие, они могут быть любых типов (КТ, КЛС, КМ, К10, К73).
Монтаж приемника выполнен йа плате из односторонне фольгированного текстолита размером 180 х 60 мм (рис. 6.2).
После проверки правильности монтажа включают питание и проверяют режимы работы каскадов по постоянному току. Об исправности гетеродина судят по увеличению падения напряжения на резисторе R6 при срыве колебаний (закорачивании катушки L3). Далее, присоединив антенну (лучше использовать наружную антенну со снижением из коаксиального кабеля, но подойдет и отрезок провода длиной 2,5 м — четверть волны), прослушивают эфир. Диапазон приемника устанавливают подстроечным конденсатором С5, а входной фильтр настраивают конденсаторами Cl, С9 по максимальной громкости приема.
Гпава 6. Приемники прямого преобразования	97
Для достижения максимальной чувствительности подбирают режим работы каскада VT3 с помощью резистора R4. Настроенный приемник имеет чувствительность порядка 0,5 мкВ.
6.2. УКВ-приемник
Познакомиться с эфиром любительского диапазона 2 м (144...146 МГц) поможет приемник прямого преобразования, принципиальная схема которого показана на рис. 6.3.
Входной сигнал от антенны WA1 через контур L1C1 подается на УВЧ, собранный по схеме с общим эмиттером. С целью получения максимальной чувствительности использован малошумящий для данного диапазона транзистор. С выхода УВЧ сигнал поступает на двухконтурный полосовой фильтр L2C5 и L3C6, значительно ослабляющий нежелательные помехи от мощных радиовещательных станций УКВ- и ТВ-диапазонов. Связь между контурами фильтров индуктивная.
Смеситель приемника выполнен на встречно-параллельных диодах Шотки VD1, VD2. Вольтамперная характеристика встречно-параллельных диодов симметрична и не содержит членов с четными степенями. Поэтому такой нелинейный элемент практически не детектирует ни напряжение сигнала, ни напряжение гетеродина. Немаловажно, что в цепи нагрузки детектора отсутствует постоянный ток и частотные составляющие вида fc±freT. Смеситель выполняет преобразование fc - 2freT, то есть подобен синхронному ключу, подключающему источник сигнала к фильтру низкой частоты (ФНЧ) R5C6 с частотой, равной удвоенной частоте гетеродина. Когда частота замыканий такого синхронного «ключа» близка к частоте сигнала, в ФНЧ поступают биения с частотой fc - 2freT (верхняя боковая полоса (ВВП) приема) или 2freT - fc (нижняя боковая полоса — НБП). Преобразование сигнала происходит на второй гармонике гетеродина, и его частота должна быть вдвое ниже частоты сигнала.
Гетеродин собран на полевом транзисторе VT2, перестраивается в диапазоне 72...73 МГц. Для настройки служит варикап, подключенный к отводу контурной катушки L4 гетеродина. Настройка осуществляется переменным резистором R14, изменяющим постоянное напряжение на катоде варикапа VD3. На-
98
Гпава 6. Приемники прямого преобразования
Рис. 6.3.	•
УКВ-приемник прямого преобразования: а — принципиальная схема;
б — схема простейшего резонансного волномера
Гпава 6. Приемники прямого преобразования	99
стройка гетеродина на вдвое низшую частоту улучшает его стабильность и уменьшает нежелательное излучение сигнала.
Предварительная фильтрация звуковых сигналов осуществляется простейшим ФНЧ — цепочкой R5C8. Далее звуковой сигнал поступает на предварительный усилитель 34, выполненный на малошумящем полевом транзисторе VT3. С его нагрузки — резистора R7 усиленный сигнал подается на усилитель, реализованный на ОУ DA1. Этот каскад выполняет основное усиление и фильтрацию звуковых сигналов звуковой частоты. Коэффициент усиления каскада примерно равен отношению сопротивлений резисторов R20 к R18. Элементы RIO, R12, R13, R16, R17, С12, С16—С18 образуют полосовой фильтр — два совмещенных звена второго порядка низких и высоких частот Саллена-Ки [56]. Напряжение обратной связи, необходимое для работы активного фильтра, подается в точку соединения элементов R12, С16. Усилитель DA1 охвачен стопроцентной обратной связью по постоянному току, а постоянное напряжение, равное половине напряжения питания ОУ, снимается с делителя R16, R17.
Далее усиленный и отфильтрованный звуковой сигнал поступает через регулятор громкости R22 на оконечный усилитель, выполненный по классической схеме. Он содержит усилитель напряжения на транзисторе VT4 и двухтактный эмит-терный повторитель на комплементарных транзисторах VT5, VT6. Диоды VD5, VD6 создают начальное смещение на базах выходных транзисторов, устраняя искажения типа «ступенька». Приемник питается от стабилизированного источника питания напряжением 12 В. Ток потребления в режиме молчания составляет около 25 мА.
В УКВ приемника кроме указанного на схеме транзистора можно использовать 2Т3120А, с несколько худшими результатами применить КТ371А, 2Т371А, КТ382А, Б. Полевые транзисторы VT2, VT3 типа КПЗОЗ с индексами В-Е, или КП307 с любыми буквенными индексами. В оконечном УЗЧ подойдут любые низкочастотные транзисторы соответствующего типа проводимости. В смесителе кроме диодов Шотки VD1, VD2 неплохо работают диоды КД503А, Б; Д311, ГД507А, а также диодная сборка КДС523. Вместо варикапа КВ 109В (VD4) можно использовать КВ109Г или импортный ВВ910. Стабилитрон
100	Глава 6. Приемники прямого преобразования
VD3 — любой из серии Д818. В УВЧ подойдут диоды типа КД521, КД522 (VD4, VD5) с любыми буквенными индексами.
В высокочастотной части приемника применены керамические конденсаторы КД, КТ, К10 и другие малогабаритные. В У34 можно использовать неполярные конденсаторы К10, К73, К78, оксидные — любых типов, например К50-35, К50-68. Желательно подобрать подстроечные конденсаторы высокого качества с воздушным диэлектриком типа КПВМ, в крайнем случае подойдут КПК-М. Особое внимание следует обратить на качество конденсаторов в контуре гетеродина.
Постоянные резисторы приемника МЛТ-0,125 и МЛТ-0,25. Переменные R14 и R22 — типа СП, СПО.
Контурные катушки приемника намотаны проводом ПЭЛ-0,7. Катушки L1—L3 бескаркасные, они наматываются на оправке диаметром 5 мм. L1 содержит 5 витков, длина намотки 8 мм. Отводы сделаны от 1,5 и 2 витков. Катушки L3 и L4 содержат по 4 витка, намотка виток к витку. На катушку L5 гетеродина обратите особое внимание, так как от качества ее изготовления зависит стабильность частоты гетеродина. Каркасом катушки служит керамическая трубка диаметром 5 мм от конденсаторов КБГ. У них отпаиваются щечки с выводами и удаляется содержимое. Металлизированные кольца на краях керамической трубки стачивают на наждачном бруске, для того чтобы разорвать короткозамкнутый виток, находящийся рядом с катушкой и сильно ухудшающий ее добротность. Оставшуюся часть металлизации используют для припайки выводов. Провод наматывается с большим натяжением. Катушка содержит 6 витков, которые наматываются виток к витку. Отвод сделан от 1,5 витка.
Основная часть деталей приемника смонтирована на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита размерами 180 х 60 мм. Расположение деталей показано на рис. 6.4. Отверстия для монтажа деталей в плате не сверлятся, монтаж производится «внахлест». Дорожки на печатной плате проделываются резаком или остро заточенным ножом (будьте аккуратны!). Монтажная плата размещается р закрытом корпусе из дюралюминия. Позаботьтесь о механической прочности корпуса и надежности всех электрических контактов меж-
Глава 6. Приемники прямого преобразования
101
Рис. 6.4. Монтажная плата УКВ приемника прямого преобразования
К SA1 ’ Общ
102
Гпава 6. Приемники прямого преобразования
ду частями конструкции, ведь от этого также зависит стабильность частоты гетеродина.
Во избежание фона переменного тока выводы резисторов R14 и R22 при удалении от печатной платы проводят экранированным проводом.
Налаживание УКВ-приемника начинают с проверки монтажа и установки режимов работы по постоянному току, указанных на принципиальной схеме рис. 6.3, а. Для настройки подбирают резисторы, отмеченные звездочкой.
Устанавливают регулятор громкости R22 в положение максимальной громкости и убеждаются в отсутствии самовозбуждения. Если усилитель самовозбуждается, проверяют качество экранировки выводов переменного резистора R22. Иногда к самовозбуждению может привести близость к входному каскаду проводников, идущих к разъему XS2. Часто самовозбуждение приемника устраняется увеличением емкости блокировочных конденсаторов С21, С24.
При наличии измерительных приборов — генератора звуковой частоты и милливольтметра, полезно снять частотную характеристику УЗЧ. Звуковой генератор через резистор сопротивлением в несколько мегаом (2,7...10 МОм) подключают ко входу УЗЧ — точке соединения резисторов R4 и R5. К выходу усилителя — разъему XS2 подключают нагрузку — резистор сопротивлением, равным сопротивлению используемых наушников (32...300 Ом). Усилитель должен иметь полосу пропускания по уровню -3 дБ от 280 до 3000 Гц.
Высокочастотную часть приемника настраивают, пользуясь измерительными приборами — резонансным волномером, УКВ-генератором (генератором стандартных сигналов — ГСС) или гетеродинным индикатором резонанса.
На рис. 6.3, б показан простейший резонансный волномер, который поможет в настройке устройств этого диапазона. Катушка волномера представляет собой один виток медного провода диаметром 1,5...2,5 мм. Диаметр витка 40 мм. Резонансная частота волномера устанавливается КПЕ'с воздушным диэлектриком максимальной емкостью около 100 пФ. КПЕ снабжают шкалой, которую градуируют, пользуясь генератором стандартных сигналов. Индикатором служит обычный аво-метр, включенный на минимальный предел измерения напря
Гпава 6. Приемники прямого преобразования
103
жения. Волномер перекрывает довольно широкий диапазон — примерно от 45 до 165 МГц. После градуировки волномер пригоден к работе.
Частоту гетеродина (72...73 МГц) контролируют волномером. При его отсутствии поможет радиовещательный приемник с диапазоном УКВ-1. Настраиваемый приемник размещают на расстоянии примерно 1,5 м от радиовещательного. Гетеродин прослушивается как несущая мощной радиостанции в паузах передачи. Ротор подстроечного конденсатора гетеродина должен быть ввернут примерно на три четверти от своего максимального положения.
Контуры L1C1, L2C5, L3C6 настраивают по максимуму сигнала, подаваемого на вход приемника с ГСС (частота сигнала 144 МГц). При правильной настройке роторы конденсаторов контуров оказываются ввернутыми на одну треть. При отсутствии генератора можно принять гармонику кварцевого калибратора, работающего на частоте, кратной частоте принимаемого сигнала. Этот же прибор поможет отградуировать шкалу настройки приемника. Шкалой служит диск, насаженный на ось переменного резистора R14.
Простейшей антенной приемника является штырь длиной 0,25Х (0,5 м), соединенный с центральной жилой коаксиального кабеля. Можно принимать сигналы любительских радиостанций на направленную антенну.
Настроенный приемник имеет довольно высокую чувствительность, сравнимую с чувствительностью профессиональных приемников.
Глава 7. Супергетеродинные приемники
В этой главе займемся изготовлением популярного у радиолюбителей УКВ-радиоприемника на одной из первых микросхем КС1066ХА1 (зарубежный аналог TDA7000). Ее особенностью является предельная простота, хорошая повторяемость и надежность. Низкая промежуточная частота (70 кГц) позволяет обойтись без фильтров сосредоточенной селекции, активным фильтром нижних частот. Единственным намоточным изделием является катушка гетеродина. Радиоприемник назван тюнером, так как не имеет оконечного усилителя звуковой частоты.
Можно превратить тюнер в стереофонический, добавив стереодекодер на один из диапазонов (УКВ-1 или УКВ-2). Описания таких устройств также приведены в этом разделе.
Практические конструкции подобных УКВ-радиоприемни-ков на современных микросхемах приведены в книге Бориса Юрьевича Семенова [61].
7.1.	УКВ-тюнер
Тюнер работает в УКВ-диапазоне, позволяющем принимать радиопередачи с достаточно высоким качеством.
Схема, представленная на рис. 7.1, реализована всего на двух микросхемах. Высокочастотная часть выполнена на микросхеме DAI КС1066ХА1 (аналог микросхема TDA7000 фирмы Philips), а на микросхеме DA2 — сдвоенном ОУ — предварительный усилитель звуковой частоты (DA2.1) и компаратор (DA2.2), входящий в систему точной настройки. Технические характеристики тюнера следующие:
Диапазон принимаемых частот...... 65,8...74 МГц (УКВ1)
или ........................... 100...	108 МГц (УКВ2)
Чувствительность: не хуже ...................5 мкВ
Гпава 7. Супергетеродинные приемники
105
Отношение сигнал/щум............................50	дБ
Коэффициент гармоник на частоте 1 кГц: не более .... 0,7%
Полоса захвата ............................... 300	кГц
Полоса воспроизводимых частот .........40	Гц... 12,5 кГц
Напряжение питания............................... 9	В
Потребляемый ток ...............................12	мА
Приемная антенна WA1 подключается к апериодическому усилителю высокой частоты на транзисторе VT1, включенном по схеме с общей базой. Наличие УВЧ обеспечивает уверенный прием в загородных условиях. С коллектора VT1 усиленный сигнал через разделительный конденсатор С16 подается непосредственно на вход микросхемы DA1. Отсутствие входного контура несколько ухудшает избирательность приемника, но обеспечивает хорошую повторяемость и упрощает настройку. Микросхема DA1 включена по типовой схеме. Единственная катушка L1 — гетёродинная. Настройка на принимаемую станцию электронная; реализована включением в контур гетеродина варикапа VD1. Управляющее напряжение поступает на варикап с резистора R12. Питание микросхемы DA1 и цепи электронной настройки R12, R13 стабилизировано. Стабилизатор параметрический на стабилитроне VD2, источнике тока VT4, R16 и регулирующем транзисторе VT3.
Конденсаторы С19—С23 образуют с активными внутренними элементами микросхемы DA1 полосовой фильтр ПЧ. При типовых значениях емкости указанных конденсаторов частота ПЧ равна 70 кГц.
К выводу 4 микросхемы подключается конденсатор СИ, осуществляющий обратную связь по частоте. Величина его емкости определяет постоянную времени ФНЧ системы АПЧ тюнера.
С выхода активного полосового фильтра (вывод 12 микросхемы DA1) усиленный, но еще не ограниченный по амплитуде сигнал используется для индикации точной настройки на принимаемую радиостанцию. Через эмиттерный повторитель на транзисторе VT2 сигнал ПЧ подается на детектор VD2, VD3 и далее на неинвертирующий вход компаратора, выполненного на ОУ DA2.2. На инвертирующий вход компаратора подается опорное напряжение со среднего движка подстроечного рези-
Рис. 7.1. УКВ тюнер
Гпава 7. Супергетеродинные приемники
Гпава 7. Супергетеродинные приемники
107
стора R16, включенного в цепь источника тока на транзисторе VT4. При точной настройке на радиостанцию постоянное напряжение на цепочке R17C27 превышает опорное и компаратор переключается, что приводит к свечению светодиода HL1.
Выходной сигнал звуковой частоты снимается с вывода 2 микросхемы DA1 через цепочку коррекции предискажений с постоянной времени 50 мкс. Для диапазона УКВ2 постоянная времени должна быть увеличена до 75 мкс. Для этого емкость конденсатора С7 увеличивают до 3300 пФ.
К выводу 3 микросхемы подключен выход внутреннего генератора шума, включающегося при отсутствии сигнала на входе тюнера. Если отключить этот конденсатор, настройка на радиостанции станет бесшумной, что непривычно для радиослушателя. Конденсатор С5 определяет постоянную времени цепи бесшумной настройки. Переключателем SB1 эта постоянная времени уменьшается в несколько раз подключением резистора R6, тем самым включается бесшумная настройка.
Конденсатор С14 служит для шунтирования по высокой частоте симметричного входа микросхемы, а конденсатор С12 — блокировочный по цепи питания микросхемы. Назначение остальных конденсаторов следующее: СЮ — конденсатор фильтра в цепи усилителя-ограничителя, С4 и С6 — фазосдвигающие конденсаторы фильтров частотного детектора и коррелятора соответственно.
На микросхеме DA2.1 выполнен предварительный усилитель звуковой частоты, повышающий уровень выходного сигнала на линейном выходе до 0,5 В. Такой уровень выходного сигнала достаточен для нормальной работы практически любого УМЗЧ.
Катушка L1 бескаркасная, намотана на оправке диаметром 3 мм. Для диапазона УКВ1 катушка содержит 7,5 витков провода ПЭЛ 0,4 мм, а для диапазона УКВ2 — 4,5 витка того же провода. Для получения двухдиапазонного приемника можно установить обе катушки и коммутировать их с помощью переключателя.
Тюнер смонтирован на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита (рис. 7.2). При монтаже использованы постоянные резисторы МЛТ-0,125, переменный СПЗ-36 (R12) и подстроечные СПЗ-19а (R13, R16), оксидные конденсаторы
108
Гпава 7. Супергетеродинные приемники
б)
Рис. 7.2. Печатная плата и размещение элементов УКВ-тюнера
К50-35, К50-38, остальные любые малогабаритные, например К10. Переключатель SB1 — любой малогабаритный. Микросхему DA1 можно заменить на TDA7000, а также К174ХА42А. Транзистор VT1 типа КТ368 может быть заменен
Гпава 7. Супергетеродинные приемники	109
на КТ339А, VT2, VT3 могут быть КТ3102 с индексами В, Г, Е; VT4 — КП302, КПЗОЗ, КП307. Диоды VD2, VD3 — КД521, КД522 с любыми буквенными индексами.
Налаживание тюнера заключается в укладке границ диапазона подстроечным резистором R13 и сближением (или, наоборот, растягиванием) витков катушки L1. Кроме того, с помощью резистора R16 устанавливают такой уровень опорного напряжения, чтобы наблюдалась четкая работа индикатора точной настройки HL1 при приеме всех радиостанций.
7.2.	Стереодекодеры системы с пилот-тоном
Стереодекодер выполнен на микросхеме КА2263 фирмы Samsung и является аналогом микросхемы ТА7343АР фирмы Tochiba, но имеет по сравнению с ним меньшую стоимость. На рис. 7.3 приведена схема стереодекодера. Резистор R3 служит для настройки частоты генератора, управляемого напряжением, до момента захвата пилот-тона, когда загорается светодиод HL1 («Стерео»). Цепочки С7, R7 и С8, R9 имеют постоянную времени 50 мкс и служат для компенсации предыскажений. Стереодекодер можно принудительно переключать в режим «Моно» переключателем SA1.
Потребляемый стереодекодером ток не превышает 15 мА. Уровень сигнала на входе не должен быть более 700 мВ. Напряжение питания 6 В. Декодер сохраняет работоспособность
Рис. 7.3. Стереодекодер на микросхеме КА2263
110
Гпава 7. Супергетеродинные приемники
в диапазоне питающих напряжений от 3,5 В до 12 В. Коэффициент гармоник стереодекодера в режимах «Стерео» и «Моно» не превышает 0,1%. Отношение сигнал/шум в режиме «Стерео» — 74 дБ.
На рис. 7.4 показана печатная плата стереодекодера с размещением элементов. Микросхему КА2263, как указывалось ранее, можно заменить на ТА7343АР, а также еще одним аналогом — DBL1009 фирмы Daewoo. Оксидные конденсаторы Cl, С9, СЮ типа К50-35, СЗ, С5, С6 — К53-1, К53-4, К53-14, С4, С7, С8 — К73, К78, С2 — К10-17. Постоянные резисторы МЛТ-0,125, подстроечный — СПЗ-19а.
Рис. 7.4. Печатная плата стереодекодера на микросхеме КА2263 с размещением элементов
Еще одна схема стереодекодера по системе с пилот-тоном изображена на рис. 7.5. Стереодекодер выполнен на микросхеме AN7410 фирмы Panasonic. На рис. 7.6 приведена структурная схема данной микросхемы. Микросхема содержит все элементы, необходимые для демодуляции стереосигнала для У KB-радиоприемника по системе с пилот-тоном: входной усилитель, двойной балансный демодулятор, генератор-формирователь опорных частот на основе фазовой автоподстройки частоты и схему индикации наличия стереосигнала.
С выхода ЧМ-детектора радиоприемника стереосигнал через разделительный конденсатор С1 поступает на входной усилитель (вывод 2 микросхемы DA1). Через конденсатор СЗ с выхода входного усилителя сигнал поступает на фазовый детектор схемы ФАПЧ. Внешние элементы С2, С4, R1 образуют
Гпава 7. Супергетеродинные приемники
111
Рис. 7.5. Стереодекодер на микросхеме AN7410
ФНЧ схемы ФАПЧ, С5 — конденсатор фильтра низкой частоты в контуре ФАПЧ, работающем со схемой индикации. Резистор R7 определяет разделение каналов на выходе стереодекодера. Элементы С6, R2, R3 определяют среднюю частоту ГУН, которая настраивается резистором R3. На выходе стереодекодера установлены RC-цепи R5, С9 и R6, СЮ с постоянной времени 50 мкс. Стереодекодер включается в режим «Моно» переключателем SA1. Цепь R4, HL1 служит для индикации наличия стереофонического сигнала на выходе стереодекодера.
Стереодекодер прй напряжении питания 6 В обеспечивает разделение каналов 45 дБ. Коэффициент гармоник не превышает 0,07%.
Печатная плата и размещение элементов на ней даны на рис. 7.7. Вместо микросхемы AN7410 можно установить микросхему AN7411, которая имеет более широкий диапазон пи-
112
Гпава 7. Супергетеродинные приемники
ФНЧ >
УПТ
ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ
, СХЕМА ИНДИКАЦИИ
ФАЗОВЫЙ ДЕТЕКТОР
а)
Назначение аыводов микросхемы AN7410
1	Питание (+6 В)
2	Вход НЧ
3	Выход НЧ
4	Выход левого канала
5	Выход правого канала
6	Выход схемы индикации режима
7	Общий
8	Резистор схемы разделения стереосигнала
9	Вход сигнала принудительного включения монофонического режима
10	Конденсатор фильтра низкой частоты
11	Конденсатор фильтра низкой частоты
12	Выход сигнала опорного генератора
13	Вход фазовых детекторов
14	Фильтр схемы ФАПЧ
15	Фильтр схемы ФАПЧ
16	Цепь подстройки частоты опорного генератора
б)
Рис. 7.6. Структурная схема и назначение выводов микросхемы AN7410
тающих напряжений от 3,6 до 14 В. Оксидные конденсаторы К50-35 или аналогичные импортного производства. Причем конденсаторы С2—С5 могут быть как оксидными, так и керамическими К10-17, К10-43, КМ5, КМ6. Конденсаторы С6, С9, СЮ типа К73, К78. Резисторы такого же типа, как и в стереодекодере, изображенном на рис. 7.3.
Налаживание устройства сводится к проверке монтажа и подстройке средней частоты ГУН по надежному срабатыванию
Гпава 7. Супергетеродинные приемники
113
Рис. 7.7. Печатная плата стереодекодера на микросхеме AN7410 и размещение элементов на ней
стереоиндикатора HL1 при настройке радиоприемника на частоты У KB-радиостанций, ведущих передачи в стереорежиме. Вывод 12 микросхемы DA1 служит для контроля выхода опорного генератора 19 кГц, который может быть осуществлен с помощью осциллографа или частотомера.
7.3.	Стереодекодер системы с полярной модуляцией
Стереодекодер (рис. 7.8) может работать в составе УКВ-приемника в отечественном частотном диапазоне (УКВ-1). Он выполнен на микросхеме К174ХА35, имеющей 18-выводный корпус. На принципиальной схеме устройства изображена структурная схема этой БИС. Подробно работа этой микросхемы описана в [4], здесь же кратко охарактеризуем особенность внешних цепей, которых не так много.
Стереодекодер работает по принципу временного разделения каналов. Коммутация стереосигналов осуществляется в детекторе разностного стереосигнала (А-Б), включенном между входами эмиттерных повторителей 3 и 4. На входе устройства предусмотрена корректирующая цепь, подключаемая к
R2I
10,6к|
R4 R7 DA1 К174ХА35 9,31к 18,7k 9|
Рис. 7.8. Стереодекодер на микросхеме К174ХА35
Вход
С1 1мк
С2 240
R1 Юк
С4 Юмк 6,3В
С5 0,047мк
R3 6,8к
С6 620
Аттенюатор
С7 0,0216мк-[-С3 510
Эмиттер-1 ный J
Эмиттерный повторитель 2
Эмиттерный 1^ I |“ повторитель 4 ,пп„
повторитель 1
R5 1к
R613K
R8 18,7к
4
3
2
£ Триггер Шмитта
Т Синхронный — детектор —4
[_ Переключатель М-

----------- I 31,25«Гц Фазовый ' детектор
УПТ
L—ZZ
114	Глава 7. Супергетеродинные приемники
С9 510
-ЧН-
сю 4,7мк 16В -чн-
С11 4,7мк 16В -Не-
10
100к
, Аттенюатор
Детектор (А-Б)
Эмиттерный I 'повторитель 3[^
Стаби-
напря-
F1- -I .
Гпереклю- I
I чатель |
ГУН -I
ЮбкГц f
Делитель частоты на 2
С12 510 -------II—
С13 22мк 6,3В —ЧН-R9 18к
Делитель .частоты на 2 62,5«Гц
Система ФАПЧ
С8 2,2мк
выход канала В
---►
Выход канала А
---►
_+С14
-т-ЮОмк
6,3В
° Контроль
частоты 62,5кГц
Гпава 7. Супергетеродинные приемники
115
выводам 5, 8 и 9 микросхемы DA1. Чтобы получить максимальное разделение стереосигналов (до 60 дБ), все элементы R2, R4, С7, R7, R8 корректирующей цепи должны иметь допуск не хуже 1%.
Резистором R3 устанавливается частота ГУН, при которой происходит гарантированный захват поднесущей. Частота ГУН выбрана равной 250 кГц. Конденсаторы С9, С12 вместе со встроенными внутри микросхемы DA1 резисторами сопротивлением 100 кОм образуют цепи коррекции предискажений с постоянной времени 50 мкс.
Назначение остальных внешних элементов следующее. Конденсатор С1 разделительный, установлен на входе стереодекодера. Не следует превышать максимальный уровень входного комплексного стереосигнала (300 мВ) на входе микросхемы, так как в этом случае резко увеличиваются нелинейные искажения на выходе стереодекодера. Цепь C4R5C5 — фильтр нижних частот системы фазовой автоподстройки частоты. Элементы C2C3R1 образуют корректирующий фильтр верхних частот, необходимый для получения удвоенной частоты системы ФАПЧ, на которой происходит работа микросхемы.
Конденсатор С8, подключаемый к выводу 4 микросхемы, образует ФНЧ, а цепь R9C13 — блокировочная. Конденсатор С14 установлен по цепи питания микросхемы. Желательно питать стереодекодер стабилизированным напряжением, так как разделение каналов максимально при питающем напряжении 6 В и довольно резко ухудшается при его изменении в ту или иную сторону. Справочные данные указывают допустимый диапазон питающих напряжений стереодекодера в режиме «Стерео» 5,4...6,6 В.
Светодиод HL1 индицирует режим стереоприема, переключателе SA1 позволяет принудительно переходить в режим «Моно». Вывод 18 микросхемы используется для контроля частоты 62,5 кГц.
Возможный вариант печатной платы приведен на рис. 7.9, а, а монтаж элементов выполнен по схеме рис. 7.9, б. Перед монтажом отберите элементы для стереодекодера. Это касается резисторов R2, R4, R7, R8 и конденсаторов С6, С7. Оказалось, что эти элементы довольно легко выбрать из деталей с допуском 5 и даже 10%. Можно найти резисторы несколько боль-
116
Гпава 7. Супергетеродинные приемники
б)
sS.sj.
со S
Рис. 7.9. Печатная плата стереодекодера на микросхеме К174ХА35 и размещение элементов на ней
шего номинала, а затем для получения точного значения сопротивления включить параллельно ему резистор в несколько сотен килоом. Такой резистор удается отыскать довольно быстро. Конденсатор С6 должен иметь небольшой ТКЕ. Печатная
Гпава 7. Супергетеродинные приемники
117
плата рассчитана на установку резисторов МЛТ-0,125, неполярных конденсаторов К10-17, оксидных — К50-35.
Основные характеристики стереодекодера следующие:
Номинальное напряжения питания, В....................6
Потребляемый ток, мА, в режиме стерео/моно......11/4,5
Минимальное сопротивление нагрузки, кОм..............47
Коэффициент разделения стереоканалов в режиме «Стерео», дБ, не менее...................  34
Разбаланс по выходному напряжению между сигналами каналов, дБ, не более................2
Коэффициент гармоник в режиме «Стерео», %, не более . . 0,5
Отношение сигнал/шум в режиме «Стерео», дБ, не менее . . 60
Выходное сопротивление, кОм........................1,5
Уровень подавления сигнала поднесущей частоты
31,25 кГц в режиме «Стерео», дБ, не менее...........20
Уровень подавления второй и третьей гармоник сигнала поднесущей частоты 62,5 и 93,75 кГц в режиме «Стерео», дБ, не менее.....................40
Настройка устройства проста. Подключив стереодекодер к радиоприемнику и настроив его на станцию, работающую в стереорежиме, вращают подстроечный резистор R3 до зажигания индикатора HL1 «Стерео». Даже такая простая настройка оказывается достаточной. Можно воспользоваться инструментальным методом, контролируя с помощью частотомера частоту 62,5 кГц на выводе 18 микросхемы.
Глава 8. Мультивибратор в радиолюбительских устройствах
Без конструкций на основе автоколебательного мультивибратора редко обходится практически любое периодическое радиотехническое издание. Мы столкнулись с ним уже в самом начале книги (см., например, рис. 2.17, далее он нам понадобится для рассмотрения). Кратко напомним соотношения, необходимые для учета особенностей расчета элементов мультивибратора.
Обычно элементы в плечах мультивибратора делают одинаковыми, т. е. Re = R2 = R3, RK = Rl = R4, С = Cl = С2. Напряжение питания мультивибратора выбирают исходя из допущения ип»ибэ нас»икэ нас, гДе U6a нас — Напряжение НЭСЫ-щения база-эмиттер, UK3 нас — напряжение насыщения коллектор-эмиттер. Для маломощных кремниевых транзисторов ибэнас = 0,7...0,8 В, UK3нас = 0,1...1 В. При напряжении питания Un> 7... 10 В частота автоколебаний мультивибратора
- 1 «
'° ~ 2ЯбС1п2 ~ R6C 9
а период
Т = — « 1,4R,C. f '0
Обратите внимание, что при сделанных предположениях частота и период зависят только от пассивных компонентов. Дрейф параметров транзисторов и изменение напряжения питания не оказывают влияния на частоту, генерируемую схемой.
Если элементы в плечах мультивибратора различны, получаем следующие длительности полупериодов колебаний:
tl = R3C21n2 — для транзистора VT1,
t2 = R2Clln2 — для транзистора VT2.
Гпава 8. Мультивибратор в радиолюбительских устройствах 119
1
Частота колебаний f 1	________1	~	144
Т° tl + t2 (R2Cl + R3C2)ln2 R2C1 + R3C2'
Кроме указанных допущений для правильной работы мультивибратора обычно предполагают, что обратные токи транзисторных переходов пренебрежимо малы. Это справедливо для переходов кремниевых транзисторов. Еще полагают, что Т
tl = t2 = — > 1RKC и выполняется условие насыщения транзи-
сторов VT1, VT2:
к V»
П21эмин I
Из последних двух требований вытекает, что минимальный коэффициент передачи транзисторов, используемых в мультивибраторе, должен быть
^21эмин — Ю.
Впрочем, для современных транзисторов это условие всегда выполняется.
Максимальная частота, генерируемая схемой, определяется параметрами R6C, паразитными емкостями в цепи коллекторов транзисторов и частотными свойствами самих транзисторов. Для выбора минимального значения емкости конденсаторов С1 и С2 (Cl = С2 = С) справедливы следующие приближенные выражения:
С>-----6— + CMt с»см,
2nfTRK м’
где fT .— граничная частота усиления транзисторов VT1 и VT2 в схеме с общим эмиттером, См — емкость монтажа.
Например, при fT = 250 МГц (транзисторы КТ315) для RK — 1 кОм, См = 10 пФ получаем минимальное значение емкости конденсаторов С ~ 10,64 пФ. Из второго соотношения получаем минимальное значение емкости конденсаторов С = 100 пФ, так как она должна быть минимум на порядок больше емкости монтажа. Минимальное значение Re — 10RK =10 кОм, а максимально достижимая частота колебаний мультивибратора f0 = 720 кГц.
120 Гпава 8. Мультивибратор в радиолюбительских устройствах
8.1.	Двухтональный звонок
Звонок (рис. 8.1) состоит из двух генераторов: генератора тона, выполненного на транзисторах VT3 и VT4, и симметричного мультивибратора на транзисторах VT1 иУТ2. Выход мультивибратора соединен с генератором тона через резистор R5, поэтому он будет периодически подключаться к общему проводу (минусу источника питания), то есть параллельно резистору R7. При этом частота генератора будет изменяться скачком: при закрытом транзисторе VT2 из головки ВА1 будет слышен звук одного тона, при закрытом — другого. Конденсатор СЗ сглаживает крутые фронты импульсов мультивибратора, приводящие к неприятным тонам в звучании звонка.
Рис. 8.1. Двухтональный звонок
K-GB1 KSB1.BA1
Рис. 8.2. Печатная плата двухтонального звонка с размещением элементов
Гпава 8. Мультивибратор в радиолюбительских устройствах 121
На тональность звука влияют резисторы R7 и R5 и конденсатор С4. На частоту переключения тональности — резисторы R2, R3 и конденсаторы Cl, С2.
На рис. 8.2 показаны топология печатной платы и размещение элементов. Применяемые в конструкции резисторы и конденсаторы могут быть любых типов, малогабаритные. Например, можно установить полярные конденсаторы К50-35, остальные К10-17, резисторы МЛТ-0,125.
8.2.	Электронная сирена
Сирена (рис. 8.3) состоит из двух мультивибраторов, собранных по идентичным схемам на двух логических элементах «2И—НЕ». Генерируемая частота первого мультивибратора определяется элементами R2, С1 и R3, С2, второго — элементами R4, СЗ и R5, С4. Один из мультивибраторов управляет работой второго. Частота импульсов первого мультивибратора во много раз меньше второго.
Рис. 8.3. Электронная сирена
Основная часть элементов этого устройства размещена на печатной плате с размерами 30 х 50 мм (рис. 8.4). Конденсаторы Cl, С2 применены типа К50-16, К50-35, а СЗ, С4 — любые малогабаритные, например К10-17, К10-43, КМ-5, КМ-6.
122 Глава 8?Мультивибратор в радиолюбительских устройствах
Рис. 8.4. Печатная плата и размещение элементов электронной сирены
8.3.	Имитатор шума прибоя
Во многих конструкциях, например имитаторах помех в переговорных устройствах, имитаторах звуков паровоза, шума прибоя и др., может найти применение генератор шума, схема которого показана на рис. 8.5, б. Источником шума служит стабилитрон VD1, работающий в режиме малых токов. Напряжение шумов усиливается операционным усилителем DA1. Конденсатор С 2 ограничивает спектр шумов, предотвращая перегрузку усилительного каскада.
Имитатор шума прибоя (рис. 8.5) построен на основе упомянутого генератора шума. Он состоит из генератора управляющего напряжения — мультивибратора на транзисторах VT1, VT2, имеющего частоту около 0,15 Гц, интегрирующей цепочки R5, СЗ, управляемого делителя на полевом транзисторе VT3, резисторе R6 и генератора шума, изображенного в виде функционального узла. Нумерация элементов генератора шума (рис. 8.5, б) продолжает нумерацию данной схемы. При положительной полярности импульса мультивибратора напряжение на затворе полевого транзистора плавно увеличивается в течение около 7 с, в результате увеличивается сопротивление
Гпава 8. Мультивибратор в радиолюбительских устройствах 123
Рис. 8.5. Имитатор шума прибоя: а — принципиальная схема; б — схема генератора шума
сток-исток полевого транзистора VT3 и возрастающее напряжение шумов с выхода генератора шума через резистор R6, поступает на вход усилителя звуковой частоты. Затем конденсатор СЗ плавно и сравнительно быстро разряжается через резистор R5, что приводит к уменьшению коэффициента передачи делителя. На выходе схемы формируется сигнал, напоминающий шум прибоя. На основе данной схемы можно построить устройство эмоциональной разгрузки комнаты отдыха.
Чертеж печатной платы и схема размещения элементов на ней показаны на рис. 8.6. Отверстия под крепления делаются в подходящем месте в зависимости от места установки платы.
124 rfiaeS~б:Мультивибратор в радиолюбительских устройствах
mA
9
Рис. 8.6. Печатная плата и размещение элементов имитатора шума прибоя
8.4.	Генератор «мяу»
Вы можете «оживить» игрушку-кота, оснастив ее предлагаемым устройством. Принципиальная схема генератора изображена на рис. 8.7. Устройство состоит из генератора управляющего напряжения, интегрирующей цепочки R5, СЗ и управляемого генератора на транзисторе VT3. Генератор управляющего напряжения представляет собой мультивибратор, выделенный на схеме рис. 8.5, а штриховой линией. Частота генератора изменена уменьшением сопротивления резисторов R2 и R3 до 51 кОм. Управляемый генератор вырабатывает колебания частотой 500...800 Гц. Но под воздействием сигналов мультивибратора на нагрузке генератора (резистор R9) выделяются сигналы сложной формы, которые через разделительный конденсатор поступают на усилитель мощности — один из усилителей звуковой частоты, рассмотренный ранее.
После отладки схемы на макетной плате детали генератора монтируют на печатной плате из фольгированного стеклотек-
Гпава 8. Мультивибратор в радиолюбительских устройствах 125
Рис. 8.7. Генератор «мяу»
Рис. 8.8. Печатная плата и размещение элементов генератора «мяу»
столита (рис. 8.8). Во время отладки изменением емкости конденсаторов С4—С6 добиваются наиболее «правдоподобного» звучания игрушки.
Глава 9. Измерительные устройства
Решив оснастить свою лабораторию измерительными приборами, радиолюбители многое из них могут изготовить Самостоятельно. В данной главе рассмотрены как законченные измерительные приборы, так и их узлы, позволяющие сконструировать свои измерительные схемы.
9.1.	Омметр с линейной шкалой
Омметр (рис. 9.1) имеет линейную шкалу, не требует калибровки установки нуля перед измерениями, не чувствителен к изменению питающего напряжения. Отклонение стрелки измерительного прибора РА1 пропорционально отношению сопротивлений резисторов Rx (испытываемый резистор) и R1 или R2 (образцовый резистор). При равенстве сопротивлений резисторов стрелка миллиамперметра РА1 отклоняется на последнюю отметку шкалы. При замыкании входа омметра напряжение на выходе операционного усилителя DA1 из-за обратной связи устанавливается равным напряжению на неинвертирующем входе (оно определяется напряжением стабилизации стабилитрона VD1), и ток через миллиамперметр не протекает. Омметр имеет два предела измерения: 1 кОм и 100 кОм, устанавливаемых тумблером SA1. Кнопка SB1 включается на время измерения и служит для установки стрелки прибора перед измерениями в привычное нулевое положение. Элементы R3, VD1, С1 образуют параметрический, стабилизатор напряжения, а диод VD2 защищает измерительный прибор РА1 от перегрузки.
В приборе используется миллиамперметр (тестер) с током полного отклонения 1 мА. Для налаживания и калибровки прибора необходимы резисторы сопротивлением 1 и 100 кОм (для каждого из двух пределов измерения). Например, для калибровки омметра на пределе измерения «1 кОм» следует подключить к зажимам XI, Х2 резистор сопротивлением 1 кОм и
Гпава 9. Измерительные устройства
127
Рис. 9.1. Омметр с линейной шкалой
вращением ручки подстроечного резистора R4 установить стрелку миллиамперметра на последнее деление шкалы. Такую же операцию проводят на другом пределе измерения «100 кОм». Обратите внимание, что перед первым включением питания омметра движок резистора R4 должен быть выведен в верхнее (по схеме) положение.
Детали устройства смонтированы на печатной плате, чертеж которой показан на рис. 9.2. На ней установлены все детали, кроме кнопки SB1, переключателя SA1 и гнезд XI—Х4.
Рис. 9.2. Печатная плата и размещение элементов омметра с линейной шкалой
Х1 Х2
128
Гпава 9. Измерительные устройства
Кроме указанного на схеме, можно применить практически любой ОУ. Без корректировки печатной платы подойдут ОУ типа КР140УД608, К140УД6, КР140УД708, К140УД7. При установке этих ОУ конденсатор С2 не нужен.
9.2.	Измеритель RLC
Операционные усилители можно с успехом использовать в схемах измерения и контроля сопротивлений, величины емкости конденсаторов и индуктивности. На рис. 9.3, а показана схема измерения, в которой осуществляется контроль сопротивлений. Можно вести поиск перемыканий и обрывов печатных проводников, измерение сопротивления в схемах, шунтированных емкостью, измерение сопротивлений резисторов, шунтированных диодами и переходами полупроводниковых приборов, при условии, что напряжение на измеряемом резисторе Rx запирает переход и сопротивление утечки полупроводникового перехода много больше (на два порядка и более) сопротивления резистора Rx. Возможно и измерение прямого сопротивления перехода полупроводникового прибора при условии, что сопротивление резистора, шунтирующего переход, много больше, чем прямое сопротивление перехода (например, полупроводникового диода или транзистора). Выходное напряжение в схеме, показанной на рис. 9.3, а, равно
С70
С7вых = — Rx = -IORX, т. е. через инвертирующий вход ОУ под-Ro
держивается фиксированный ток /о. Знак «минус» перед выражением обозначает, что напряжение на выходе схемы будет иметь полярность, обратную поданному на ее вход.
На рис. 9.3, б изображена схема на ОУ для измерения величины емкости конденсатора. Измерение ведется на переменном токе частотой fo и амплитудой Uo. Известно, что сопротивление конденсатора равно Хс = —-—. Выходное напряжение 27if0Cx
связано с емкостью конденсатора следующим соотношением Uвых U()Rq2tiCx.
Гпава 9. Измерительные устройства
129
а)
б)
Рис. 9.3. Измерители на ОУ: а — сопротивления; б — емкости; в — индуктивности
130
Гпава 9. Измерительные устройства
Измерение и контроль индуктивности с помощью ОУ также ведется на переменном токе (рис. 9.3, в). Величина сопротивления индуктивности переменному току XL = 27t/0Lx, а вы-
ходное напряжение ОУ DA1 равно Uвых =	-
«о
К выходу схем подключают цифровой вольтметр или прибор магнитоэлектрической системы.
Отметим, что представленные схемы используются в серийно выпускаемых системах технологического контроля радиоэлектронной аппаратуры. Во всех схемах предполагается применение ОУ типа К553УД2 в пластмассовом или К153УД2 в металлокерамическом корпусе.
9.3.	Генератор на частоту 1000 Гц
Генератор синусоидального сигнала может использоваться в различных радиолюбительских конструкциях, например, в только что рассмотренных измерителях емкости и индуктивности (рис. 9.3, б, в).
Схема генератора дана на рис. 9.4. Генератор выполнен на ОУ DA1. Генерацию сигнала вызывает ПОС, осуществляемая через резисторы R2, R4. Для стабилизации амплитуды сигнала на выходе генератора использован нелинейный элемент — лампа накаливания HL1. Делитель напряжения R5, HL1 и элементы Rl, R3, Cl, С2 входят в цепь отрицательной обратной связи ОУ. Лампа HL1 стабилизирует цепь ОС: если напряжение на выходе ОУ по каким-нибудь причинам возрастает, сопротивление лампы HL1 также возрастает и коэффициент передачи цепи ООС возрастает, уменьшая напряжение на выходе генератора. И наоборот, уменьшение напряжения на выходе ОУ вызовет увеличение обратной связи, приводящее к возрастанию напряжения (на выходе ОУ. Частота генератора
определяется из выражения Л =---,... Коэффициент
27tVRlClR3C2
гармоник генератора незначителен — не более 0,03%. Если потребуется построить генератор на другие частоты, величины емкостей конденсаторов Cl, С2 можно взять из таблицы.
Гпава 9. Измерительные устройства
131
Рис. 9.4. Генератор синусоидального сигнала на фиксированную частоту
Таблица
Значения емкостей конденсаторов С1, С2 для частот, используемых при настройке аудиоаппаратуры
1 Частота, ГЦ	Cl, С2, мкФ	Частота, кГц	Cl, С2, пФ
31,5	0,33	2	5100
40	0,26	3	3300
63	0,16	4	2400
125	0,082	6,3	1600
250	0,04	8	1300
315	0,033	10	1000
500	0,022	12,5	820
1000	0,01	14	750
		16	620
		18	560
На рис. 9.5 приведена печатная плата генератора и размещение элементов на ней. Могут быть использованы ОУ К153УД2, КР140УД608, КР140УД708 и другие. Резисторы МЛТ, С2-10, С2-33, подстроечный R5 — СПО-0,25, СПЗ-19а.
132
Гпава 9. Измерительные устройства
Рис. 9.5. Печатная плата и размещение элементов синусоидального генератора на фиксированную частоту
Частотозадающие конденсаторы Cl, С2 типа К71, К73, К78, остальные КТ, КЛС, К10-17, К10-43. Лампа накаливания HL1 типа СМН6,3-20, СМН6,3-60 или СМН8-60.
9.4.	Перестраиваемый ГЗЧ
Генератор, предназначен для налаживания и испытания низкочастотных аудиоустройств. Его частотный Диапазон лежит в пределах 20...20000 Гц и разбит на три поддиапазона: 20...200 Гц, 200...2000 Гц, 2000...20000 Гц. На каждом поддиапазоне обеспечивается плавное изменение частоты.
Перестраиваемый генератор звуковой частоты выполнен на микросхеме ОУ средней мощности К157УД1, его схема показана на рис. 9.6. Генератор вырабатывает низкочастотное напряжение синусоидальной формы. Его максимальная величина на выходе прибора около 3 В, с помощью регулятора может плавно изменяться.
Микросхема DA1 включена по схеме с искусственной средней точкой, задаваемой делителем напряжения R9, R10. По переменному току эта точка соединена с общим проводом через конденсатор С13. Конденсатор СЮ развязывающий по питанию.
ОУ охвачен частотозависимой положительной обратной связью с выхода на неинвертирующий вход, благодаря чему обеспечивается автоколебательный процесс на выходе генера-
Диапазон' SA1-1
134
Гпава 9. Измерительные устройства
тора. Частотозадающая цепь представляет мост Вина, который на верхнем поддиапазоне состоит из резисторов R1—R3 и конденсаторов СЗ, С4. На двух других поддиапазонах переключателем SA1 параллельно указанным подключаются конденсаторы СЗ, С5 и С2, С6. Плавное изменение частоты в пределах каждого поддиапазона производится сдвоенным переменным резистором R1.
Для того чтобы амплитуда генерируемого сигнала была постоянной при изменении частоты генератора, выход ОУ через инвертирующий вход охвачен цепью управляемой ООС. Эта цепь реализована на элементах R4, R5, VT1, R7, VD1, R8, С12. Работу схемы стабилизации амплитуды можно пояснить следующим образом. Выходной сигнал через резистор R7 поступает на диод VD1, выпрямляется и сглаживается конденсатором СЮ. С движка подстроечного резистора R8 часть выпрямленного напряжения отрицательной полярности поступает на затвор полевого транзистора VT1. При увеличении амплитуды выходного напряжения генератора увеличивается напряжение на затворе полевого транзистора VT1. В результате сопротивление канала полевого транзистора растет, что вызывает увеличение глубины ООС. Коэффициент усиления каскада на ОУ уменьшается, соответственно уменьшается амплитуда выходного напряжения генератора. При уменьшении напряжения на выходе генератора процессы протекают аналогично описанному выше, но в обратном направлении.
Генератор имеет несколько выходов. Гнезда XS1, XS2 используются для контроля. К гнездам XS1 можно подключить низкоомные устройства — динамические головки, акустические системы и т. п. Осциллограф или частотомер подключают к гнезду XS2. Гнезда XS3 («Выход 1:1») и XS4 («Выход 1:10») предназначены для подключения исследуемых устройств. Напряжение на этих выходах регулируется резистором R11.
Питается генератор от стабилизированного блока питания напряжением 15...30 В.
Основная часть деталей генератора размещена на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита (рис. 9.7). Гнезда XS1—XS4, переключатель SA1, резисторы Rl, R11—R15, конденсаторы С2, СЗ, С5, С6 размещены на передней панели генератора. Корпус можно выполнить из любо-
Гпава 9. Измерительные устройства
135
Рис. 9.7. Печатная палата перестраиваемого ГЗЧ и размещение элементов на ней
го материала. Оси резисторов R1 и R11 снабжены указателями. В принципе можно отказаться от шкал и пользоваться измерительными приборами (осциллографом, частотомером, милливольтметром), однако в ряде случаев это неоправданно затруднит работу с генератором.
В схеме генератора можно применить следующие детали. Диод VD1 — КД522, КД521 с любым буквенным индексом, оксидные’ конденсаторы К50-35 или аналогичные зарубежные, С7—С9 типа КТ, К10-17, остальные К73, К78, МБМ. Желательно подобрать конденсаторы С2, СЗ и С5, С6 с точностью 5%, чтобы получить единую шкалу на всех поддиапазонах. Переменные резисторы R1 — СП-Ш (сдвоенный, лучше с характеристикой Б или В), R11 — СП4, СПО; подстроечный R8 — СПЗ-19а. Постоянные резисторы МЛТ, Cl-4, С2-ЗЗН. Переключатель SA1 любой малогабаритный на 3 положения и 2 направления. Если предполагается питать генератор напряжением бо
136
Гпава 9. Измерительные устройства
лее 15 В, микросхему необходимо снабдить небольшим радиатором, выполненным из алюминиевой или медной пластины.
Налаживание генератора упростится, если предварительно отобрать конденсаторы С1—С6. При помощи частотомера проверяют границы поддиапазонов и при необходимости подгоняют их подбором емкостей конденсаторов С1—СЗ, С5—С7. Требуемую амплитуду (3 В) устанавливают с помощью подстроечного резистора R8. Контролируют осциллографом выходной сигнал генератора на всех поддиапазонах. Если видны следы самовозбуждения генератора, увеличивают емкость конденсатора С14 до 0,1 мкФ.
Следует отметить, что характеристики генератора (коэффициент нелинейных искажений и неравномерность амплитуды выходного сигнала в рабочем диапазоне частот) в значительной мере определяются точностью подбора конденсаторов и резисторов в мосте Вина. При точности подбора элементов, равной 5% в диапазоне частот 20...20000 Гц, получен коэффициент гармоник не более 2% и изменение амплитуды выходного сигнала не более 6%. В некоторых случаях при налаживании может потребоваться подбор резистора R5 или даже замена полевого транзистора VT1. При работе с генератором учтите, что при подключении к выходу 1 низкоомной нагрузки наблюдается незначительное изменение частоты.
9.5.	Функциональный генератор
Функциональные генераторы относятся к измерительным приборам, вырабатывающим сигналы различных форм, т. е. различные «функции»: синусоидальную, треугольную, прямоугольную, пилообразную, ступенчатую, экспоненциальную, трапецеидальную и другие. Простейший функциональный генератор содержит замкнутые в кольцо интегратор и компаратор, образующие колебательную систему, генерирующую сигналы треугольной и прямоугольной формы. Из сигнала треугольной формы с помощью преобразователя напряжения «треугольник-синус» формируется сигнал синусоидальной формы.
Сигналы прямоугольной формы используются в практике радиолюбителя для контроля динамических характеристик
Гпава 9. Измерительные устройства
137
усилителей звуковой частоты и других низкочастотных устройств, а также для настройки цифровых устройств. Исследование низкочастотных устройств с помощью сигналов треугольной формы зачастую заменяет радиолюбителям сложные и дорогостоящие анализаторы спектра и селективные вольтметры. Дело в том, что незначительные искажения треугольного сигнала хорошо видны на экране осциллографа. Если воспользоваться испытательным сигналом синусоидальной формы, то визуально можно рассмотреть лишь искажения, имеющие коэффициент гармоник более 6...7%. В то же время на экране осциллографа можно невооруженным глазом увидеть такое искажение треугольной формы сигнала, которое эквивалентно коэффициенту гармоник порядка 1% сигнала синусоидальной формы.
Если не ставить целью получение синусоидального сигнала, схема генератора упрощается. Принципиальная схема прибора показана на рис. 9.8 и представляет собой генератор, управляемый напряжением. Генератор выполнен на микросхеме DA1, содержащей два ОУ. На DA1.1 выполнен интегратор, а на DA1.2 — компаратор. Плавное изменение частоты производится резистором R1, а дискретное — путем переключения конденсаторов С1—СЗ интегратора. Диапазон частот генератора от 20 Гц до 20 кГц разбит на три поддиапазона, которые устанавливают переключателем SA1.
Зарядка конденсатора интегратора осуществляется током U
—— ; при этом на выходе (вывод 8 DA1.1) формируется линейно 2R3
нарастающее напряжение. При достижении уровня переключе-2U
* ния компаратора DA1.2, равного —- , последний переключает-3
ся, в результате чего открывается транзистор VT.1 и конденсатор начинает разряжаться, а на выходе интегратора формирует-U ся линейно падающее напряжение. При достижении уровня —-3
компаратор переключится в первоначальное состояние. Далее процесс продолжается в той же последовательности, а на выходе интегратора DA1.1 образуется сигнал треугольной формы. Через разделительный кбнденсатор С4 и резистор R9 он поступает на переменный резистор R10 и далее с его движка на гнез-
138
Гпава 9. Измерительные устройства
SA1 'Диапазон*
Рис. 9.8. Функциональный генератор
Гпава 9. Измерительные устройства
139
до XS2. Подбором резистора R9 устанавливают максимальное напряжение треугольного сигнала, равное 1... 1,5 В.
На выходе компаратора DA1.2 (вывод 6) получаются колебания прямоугольной формы, которые поступают на усилитель мощности — двухтактный эмиттерный повторитель, выполненный на транзисторах VT2, VT3. С усилителя мощности через разделительный конденсатор С8 прямоугольные импульсы поступают на переменный резистор R18, а с его движка на выход — гнездо XS1. Включение двухтактного эмиттерного повторителя позволяет снимать прямоугольные импульсы постоянной амплитуды с выхода компаратора и увеличивает быстродействие генератора. Диоды VD1, VD2 задают смещение на базах транзисторов VT2, VT3 соответственно.
Частота генерируемых колебаний прибора определяется по 400ПЯ1
формуле Рвых =-------, где частота указана в Гц, С — ем-
CU п
кость подключенного частотозадающего конденсатора, мкФ, Uri — напряжение на движке переменного резистора R1, В, Un — напряжение питания устройства, В. Достоинством схемы является то, что частота не зависит от величины питающего напряжения, поскольку делитель Rl, R2 подключен к тому же источнику питания. В результате напряжение на нем будет изменяться пропорционально изменению питающего напряжения. В то же время перекрытие по частоте зависит от напряжения питания и желательно, чтобы оно было стабилизированным.
Основная часть деталей генератора смонтирована на печатной плате (рис. 9.9) из фольгированного стеклотекстолита тол-, щиной 1,5..2 мм. Транзистор VT1 может быть любой серии КТ3102. Конденсаторы С1—СЗ типа К71, К73, К78, С4, С5, С8 — Й50-35, К50-38, остальные К10-17, КД, КТ, КЛС. Переменные резисторы СП4, СП, СПО, постоянные МЛТ, С1-4, С2-33. Переключатель — любой малогабаритный на 3 положения и 2 направления.
На передней панели прибора размещают переменные резисторы и гнезда. Для удобства пользования ручки переменных резисторов желательно снабдить шкалами.
При налаживании прибора, возможно, придется подобрать сопротивление резистора R2, чтобы обеспечить частоту генера-
140
Гпава 9. Измерительные устройства
63
+15В
Рис. 9.9. Печатная плата и размещение деталей функционального генератора
тора в первом поддиапазоне, равную 20 Гц. Движок переменного резистора R1 должен находиться в нижнем по схеме положении. Частоты поддиапазонов устанавливают подбором конденсаторов С1—СЗ. Максимальную амплитуду треугольного напряжения выставляют подбором резистора R9.
Частотные свойства ОУ позволяют увеличить диапазон рабочих частот генератора до 200 кГц. Если необходим такой диапазон, изменяют величины частотозадающих элементов. Например, можно ввести дополнительный поддиапазон, добавив еще один конденсатор Сдоп и изменить параметры частотозадающих цепей следующим образом: R3 = 22 кОм, R6 = 11 кОм, С1 = 0,22 мкФ, С2 = 0,022 мкФ, СЗ = 2200 пФ, Сдоп = 220 пФ.
Гпава 9. Измерительные устройства
141
9.6.	Милливольтметр
Милливольтметр переменного тока позволяет совместно с генератором звуковой частоты проверить и наладить усилитель 34, низкочастотный фильтр и другие устройства.
Прибор измеряет переменное напряжение от 3...5 мВ до 5 В частотой от 20 Гц до 200 кГц. Завал амплитудно-частотной характеристики на границах этого диапазона не превышает 1 дБ. Милливольтметр имеет девять пределов измерения, которые обеспечиваются двумя переключателями и составляют 10, 20, 50, 100, 200, 500 мВ; 1, 2 и 5 В. Выбор пределов измерений, кратных числам 1, 2 и 5, позволяет обойтись одной шкалой прибора со 100 делениями и упрощает пересчет значения напряжения при переходе с одного диапазона измерения на другой.
Входное сопротивление милливольтметра постоянно на всех пределах измерения и составляет около 1 МОм. Погрешность измерений милливольтметром зависит от точности калибровки. При использовании в качестве эталонного прибора поверенного вольтметра переменного тока точность измерений может составлять 3...10%.
Принципиальная схема милливольтметра приведена на рис. 9.10. Он состоит из входного каскада на ОУ DA1.1, вольтметра переменного тока на второй половине сдвоенного ОУ DA1.2, диодах VD1—VD4 и микроамперметре РА1.
Измеряемое переменное напряжение с разъема XS1 подается через делитель напряжения, состоящий из переключателя SA1 и резисторов Rl, R2 и R3, на входной каскад на ОУ , DA1.1. С помощью этого делителя напряжение может быть уменьшено в 10 или 100 раз. В положении переключателя «х10 мВ» делитель образован резисторами Rl, R2, а в положении «х100 мВ» — резисторами Rl, R3. Каскад на ОУ DA1.1 выполнен по схеме неинвертирующего усилителя. Резисторы R4, R5 образуют искусственную среднюю точку, которая по переменному току шунтируется конденсатором С2. Резистор R6 определяет входное сопротивление каскада.
В цепь обратной связи ОУ DA1.1 включен еще один делитель напряжения R8—R11, СЗ, коммутируемый переключателем SA2. Этот делитель позволяет получить три коэффициента передачи
142
Гпава 9. Измерительные устройства
15В
Рис. 9.10. Милливольтметр
Гпава 9. Измерительные устройства
143
R9 + R10 + R11 неинвертирующего усилителя: KI = 1 +-------------= 10 (по-
7?10 + jRll ложение переключателя «10»), а 2 = 1 +--------= 5 («20») и
7?8 + 7?9 ЯП
КЗ = 1 +-------------= 2 («50»). Таким образом, оба делителя
7?8 + 7?9 + 7?10
совместно обеспечивают указанные в начале описания пределы измерения милливольтметра. Резистор R7 предотвращает изменение режимов по постоянному току при переключениях SA2.
С выхода каскада на DA1.1 усиленное переменное напряжение поступает на вход вольтметра переменного тока с линейной шкалой на ОУ DA1.2. Вольтметр представляет собой неинвертирующий усилитель, охваченный отрицательной обратной связью через диодный мост (VD1—VD4). Микроамперметр РА1 включен в диагональ этого моста.
Глубина отрицательной обратной связи и, как следствие, коэффициент усиления усилителя зависит от прямого сопротивления диодов моста. При больших переменных напряжениях это сопротивление мало. В этом случае глубина ООС также оказывается большой, а коэффициент передачи — малым. При уменьшении напряжения прямое сопротивление диодов увеличивается. Это приводит к уменьшению глубины обратной связи, охватывающей усилитель. В результате его коэффициент усиления увеличивается и на диодный мост поступает большее напряжение. Указанные процессы приводят к линеаризации шкалы прибора.
Дополнительно улучшить линейность позволяет резистор * R13, шунтирующий микроамперметр РА1. Этот резистор увеличивает ток через диоды выпрямительного моста, выводя их рабочие точки подальше от начального участка, отличающегося наибольшей нелинейностью характеристик. Тем не менее следует помнить, что примерно на одной трети шкалы прибор имеет большую нелинейность, чем в оставшемся рабочем участке.
Резистором R12 регулируют чувствительность милливольтметра при калибровке. Конденсатор С5 шунтирует цепи питания милливольтметра. Питание прибора осуществляется от стабилизированного напряжения величиной 12...15 В.
144
Гпава 9. Измерительные устройства
Милливольтметр собран в корпусе размером 150 х 110 х 65 мм. Если корпус пластмассовый, его внутреннюю часть экранируют алюминиевой или медной фольгой и надежно соединяют экран с общим проводом.
В приборе использованы резисторы МЛТ, Cl-4, С2-10, С2-33, подстроечный резистор R12 типа СПЗ-19а. Оксидные конденсаторы К50-35, конденсатор Cl К10-17, КМ. Диоды VD1—VD4 — любые из серии Д9. Переключатели SAI, SA2 — малогабаритные галетные, SA1 — на три положения и два направления, SA2 — на три положения и одно направление. Разъем XS1 — любой экранированный, например СР-50. Микроамперметр РА1 типа М42100.
Детали прибора, кроме разъема XS1, резисторов делителя R1—R3, переключателей SAI, SA2 и микроамперметра РА1, смонтированы на плате, изготовленной из фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм (рис. 9.11).
Налаживание милливольтметра начинают с подбора резисторов R8—R11. Для этого переключатель SA1 устанавливают в положение «х1 мВ», SA2 — в положение «10», а резистор R12 — в верхнее (по принципиальной схеме) положение.
С генератора звуковой частоты подают на вход милливольтметра синусоидальное напряжение частотой 1 кГц и амплитудой 10 мВ (контролируют образцовым милливольтметром). Резистором R12 выставляют стрелку микроамперметра точно на конечную отметку шкалы. После этого переключатель переводят в положение «20» и, подбирая резистор R9, устанавливают стрелку прибора на середину шкалы. Добившись этого, вновь переводят переключатель в положение «10» и резистором R12 устанавливают стрелку прибора на конечную отметку. Далее переводят переключатель в положение «50» и подбором резистора R10 устанавливают стрелку на отметку, соответствующую 20% шкалы. Операции по подбору резисторов приходится повторять несколько раз, добиваясь точного соотношения коэффициентов передачи (10:5:2) неинвертирующего усилителя.
Далее подбирают резистор R2 входного делителя. Для этого переключатель SA1 переводят в положение «х10 мВ». Переключатель SA2 во время этой операции находится в положении «10». Подают на вход милливольтметра с генератора
Гпава 9. Измерительные устройства
145
Рис. 9.11. Печатная плата милливольтметра и размещение деталей на ней
звуковой частоты синусоидальное напряжение той же частоты амплитудой 100 мВ. Подбором резистора R2 добиваются того, чтобы стрелка измерительного прибора РА1 установилась на отметку «100». После этого переключатель переводят в положение «х100 мВ», а входное напряжение увеличивают до 1 В. Подбором сопротивления резистора R3 вновь устанавливают стрелку прибора на конечную отметку шкалы микроамперметра.
Для повышения доверия к прибору полезно снять характеристики прибора во всем диапазоне рабочих частот, сняв амплитудно-частотные характеристики. Эти характеристики в дальнейшем можно использовать как поправочные при проведении измерений.
146
Гпава 9. Измерительные устройства
9.7.	Измерители параметров транзисторов
Прибор (рис. 9.12) позволяет измерять коэффициент передачи тока базы биполярных транзисторов h2ia структуры п-р-п или р-п-р. Его особенность состоит в том, что измерения этого параметра производится при стабилизированных значениях тока коллектора 1к и напряжения между коллектором и эмиттером икэ- Резисторы R1—R3, стабилитрон VD1 и испытуемый транзистор VT1 образуют мост, баланса которого добиваются переменным резистором R3. В диагональ моста (точки А и В) может быть включен измерительный прибор — микроамперметр или схема, показанная на рис. 9.12. Токи плеч сба-
Т иА
лансированного моста определяются выражениями Iк =----,
R1
ив
б = —-——В сбалансированном мосте UA = UB ток через ре-712 + 7?3
— .	.	Iк	R2 + R3
зистор R4 близок к нулю, поэтому п21Э = — =------. Следо-
Л Я1
вательно, если выбрать Rl = 1 кОм, то численное значение h2i3 будет равно сумме сопротивлений резисторов R2 и R3, вы-
Рис. 9.12. Измеритель параметров транзисторов с индикатором на светодиоде
Гпава 9. Измерительные устройства
147
раженной в килоомах. Можно каждый раз измерять сопротивление резисторов R2 + R3 с помощью омметра, а лучше проградуировать шкалу, совмещенную с движком резистора R3.
В сбалансированном мосте напряжение UK3 и ток коллектора испытуемого транзистора равны соответственно и., = umi + [/„, = 8 В, I, =	= 15^8 = 7 мА. При рас-
jClZ	1
строенном мосте компаратор на ОУ DA1 находится в одном из крайних состояний и светодиод HL1, включенный в диагональ моста VD2, светится. При точной настройке моста светодиод VD1 гаснет.
Прибор обеспечивает измерение коэффициента передачи тока транзистора в пределах от 10 до 520. Переключателем SA1 устанавливают структуру испытываемого транзистора. Для повышения точности измерения желательно, чтобы напряжение стабилизации стабилитрона VD1 на порядок и более превосходило напряжение ибэ испытуемого транзистора, следовательно, применимы стабилитроны с напряжением стабилизации более 5...6 В.
Печатная плата и расположение элементов этого прибора показаны на рис. 9.13, а та б соответственно. Переменный резистор R3 закреплен на печатной плате с помощью небольшого уголка из дюралюминия или стали.
Другой измеритель параметров маломощных транзисторов (рис. 9.14) — прибор магнитоэлектрической системы РА1. Ток
Рис. 9.13. Печатная плата и размещение элементов измерителя параметров транзисторов с индикатором на светодиоде
148
Гпава 9. Измерительные устройства
базы измеряемого транзистора равен 1б =	~ 7,—75Q -^дз =
= 10 ~5 А = 10 мкА, ток коллектора 1К = 1^Л21э- Ток коллектора измеряется миллиамперметром РА1. При токе коллектора 5 мА статический коэффициент передачи тока составит Л21Э = 500. Резисторы R3, R4 защищают ОУ при проверке неисправных транзисторов. Переключатель SA1 меняет прляр-ность подключения измерительного прибора при смене проводимости измеряемого транзистора.
Рис. 9.14. Измеритель параметров транзисторов с прибором магнитоэлектрической системы
Прибор собран в корпусе подходящих габаритов. Миллиамперметр на ток 5 мА изготовлен из любого микроамперметра, параллельно которому включен шунт — резистор такого сопротивления, чтобы току в 5 мА соответствовало отклонение стрелки микроамперметра на последнюю отметку шкалы.
Чертежи печатной и монтажной плат этого прибора приведены на рис. 9.15, а, б. В устройстве можно использовать резисторы МЛТ, конденсаторы КД, КТ, К10 (Cl); К50-35 (С2). Операционный усилитель DA1 — К553УД2 (К153УД2) может быть заменен на ОУ с внутренними цепями частотной коррекции КР140УД608, КР140УД708 и их аналоги в металлокерамических корпусах.
Гпава 9. Измерительные устройства
149
Рис. 9.15. Печатная плата и размещение элементов измерителя параметров транзисторов с прибором магнитоэлектрической системы
Собранный из исправных деталей измеритель параметров транзисторов практически не требует налаживания. Установите в гнезда XI—ХЗ заведомо исправный транзистор. Переключатель SA1 должен быть в положении, соответствующем типу установленного транзистора. Убедитесь, что на выводе эмиттера транзистора (гнездо ХЗ) имеется напряжение +7,5 В.
Во время проведения измерений сначала выбирают переключателем SA1 тип проверяемого транзистора, устанавливают его в гнезда XI—ХЗ и нажимают кнопку SB1. По шкале измерительного прибора отсчитывают коэффициент передачи тока транзистора.
9.8.	Логический пробник
Логический пробник выполнен на основе мультивибратора, работающего в режиме управляемого генератора. Принципиальная схема пробника приведена на рис. 9.16, а.
Работа генератора ясна из временной диаграммы, изображенной на рис. 9.16, б. При входном напряжении, соответствующем логическому «О», происходит срыв колебаний, ОУ DA1 входит в насыщение и его выходное напряжение близко к напряжению источника питания, светодиод HL1 погашен. Если выходное напряжение соответствует уровню логической «1», то выходное напряжение ОУ близко к нулю. Зажигается светодиод HL1. При подаче на вход напряжения, лежащего между уровнями логического «О» и «1», генератор вырабаты-
150
Гпава 9. Измерительные устройства
VD1 КД522Б
Рис. 9.16. Логический пробник.
a — схема электрическая принципиальная; б — временные диаграммы
б)
Гпава 9. Измерительные устройства
151
J5.
Рис. 9.17. Печатная плата и размещение элементов логического пробника
вает прямоугольные импульсы частотой 2...3 Гц и светодиод HL1 мигает с той же частотой. В случае переменного напряжения на входе светодиод HL1 мигает с частотой, равной частоте сигнала, либо горит с меньшей яркостью (при высокочастотном сигнале).
Питается пробник от налаживаемого устройства. Диод VD1 служит для защиты от неправильного включения.
Налаживание пробника сводится к установке порогов срабатывания по уровню логического «О» (резистором R3) и по уровню логической «1» (подбором резистора R8).
В пробнике использованы постоянные резисторы МЛТ-0,125, подстроечный СПЗ-19в, конденсатор К10-17. Элементы пробника размещены на печатной плате (рис. 9.17).
Глава 10. Устройства обработки звука
Если вы изготовили стереофонический усилитель, например по схеме, изображенной на рис. 4.18, собрали УКВ-ткшер (рис. 7.1), не забыв оснастить его стереодекодером, то предлагаемые в этой главе устройства наверняка вас заинтересуют. Понадобятся они и в том случае, если потребуется улучшить работу других подобных устройств звуковоспроизведения.
10.1.	Активный фильтр для записи с радиоприемника
При записи на магнитную ленту стереофонических программ с УКВ-диапазонов и последующем их воспроизведении могут возникать неприятные явления в виде непрерывного свиста. Помехи возникают в результате проникновения на входы усилителя записи магнитофона колебаний поднесущей частоты стереодекодера и ее второй гармоники. Для системы с восстановлением поднесущей эти частоты соответственно равны 31,25 кГц и 62,5 кГц, а для системы с пилот-тоном — 19 и 38 кГц. Между колебаниями этих частот и колебаниями с частотой подмагничивания магнитофона и возникают биения с частотами, лежащими в диапазоне звуковых частот. Эти помехи могут серьезно нарушить и работу системы шумоподавления магнитофона.
Чтобы исключить проявление такого рода помех, между выходами стереодекодера и входами усилителя стереомагнитофона включают активный фильтр нижних частот, один из вариантов которого изображен на рис. 10.1.
Амплитудно-частотная характеристика фильтра в диапазоне частот 20 Гц... 15 кГц имеет неравномерность 1,5 дБ. Коэффициент передачи фильтра равен единице. Максимальная амплитуда сигнала на входе фильтра составляет несколько вольт, поэтому устройство пригодно для работы практически с любым магнитофоном.
Глава 10. Устройства обработки звука
153
Рис. 10.1. Активный фильтр для записи с радиоприемника
Фильтр представляет собой активный ФНЧ второго порядка с многоконтурной обратной связью. Если принять Rl = R3 = R5 = R, частота среза фильтра определится выражением f =------1 На рис. 10.1 изображены оба канала
ср 2nFNC3R5
активного фильтра, выполненного на двойном ОУ К157УД2. Резисторы R1—R6 и конденсаторы СЗ—С6 должны иметь допустимые отклонения от номиналов не более 5%.
Печатная плата и размещение элементов представлены на рис. 10.2. Устройство собрано с применением широко распространенных конденсаторов К10-17, КД, КМ5, КМ6. Резисторы
154
Гтгава ^ОгУдгп^^агтв^ЪбрагбЬггГкй звука
Рис. 10.2. Печатная плата и размещение элементов активного фильтра для записи с радиоприемника
МЛТ-0,125 или С2-33. При исправных деталях налаживания обычно не требуется.
На частоте выше 15 кГц фильтр обеспечивает спад характеристики 12 дБ на октаву (двукратное отношение частот). Степень подавления поднесущей частоты можно увеличить последовательным включением еще одного такого фильтра в каждом канале.
Питание активного фильтра осуществляется от стабилизированного двухполярного источника питания напряжением от ±7,5 до ±15 В.
10.2.	Расширитель стереобазы
Для стереофонических систем воспроизведения с близко расположенными парами громкоговорителей целесообразно применить устройство расширения стереобазы. При этом субъективное восприятие звуковой картины изменяется и создается пространственное впечатление о локализации источников
Гпава Ю.' УстрЬйства обрабЬггШЬ звука"
155
звука за пределами акустических систем. Звучание кассетных и переносных радиоприемников, магнитофонов и магнитол улучшается. В последнее время устройства расширения стереобазы стали применять даже в телевизорах со стереофоническим воспроизведением. Распространению таких устройств способствует и то, что фирма Philips разработала специальный звуковой процессор для расширения стереобазы и формирования эффекта псевдостереофонии — БИС TDA3810 [5, 76]. В рассматриваемых ниже устройствах используются принципы, заложенные в этой удачной микросхеме.
Принципиальная схема расширителя стереобазы показана на рис. 10.3. Эффект расширения стереофонической базы (ширины стереофонической звуковой картины) достигается за счет
Рис. 10.3. Расширитель стереобазы
156	Глава 10. Устройства обработки звука
перекрестного сложения отфильтрованных левого и правого каналов. Частота среза фильтров левого и правого каналов определяется соотношением 7 ,, = ДПЛ1, =-----=--------= 4 кГц.
срлк 1ерпк 2лВ6С2 2лВ7СЗ
В результате ослабляется сигнал середины, который подчеркивает эффект монозвучания. Коэффициент передачи со входа
ВЗ „ В6Ч левого канала до его выхода составляет----------(1 +.?—) =
В1 + ВЗ В5 В6
= 0,66(1 +--) = 1,32(2,4 дз), а коэффициент передачи от входа
R5
левого канала до выхода правого отрицателен и равен В7	„
-------------_ -о 66. Поэтому ниже частоты 4 кГц стереобаза (В1 + ВЗ) В5
расширяется. Делители R1R3 (R2R4 в другом канале) необходимы, чтобы уровни сигналов на входе и выходе устройства были одинаковыми.
Рис. 10.4. Печатная плата и размещение элементов расширителя стереобазы
Все детали расширителя стереобазы размещены на печатной плате размерами 44 х 41 мм из стеклотекстолита толщиной 2 мм (рис. 10.4). Монтаж деталей на ней лучше всего начать с установки двух перемычек из медного луженого провода толщиной 0,6...0,7 мм. Чтобы не возникало проблем при налаживании, перед монтажом подберите с точностью 3...5% элементы расширителя: Rl = R2, R3 = R4, R6 = R7, С2 = СЗ.
Гпава 10. Устройства обработки звука
157
10.3.	Формирователь псевдостереофонического сигнала
Принцип работы устройства (рис. 10.5) заключается в том, что из монофонического сигнала формируется два сигнала левого и правого каналов, сдвинутые определенным образом по фазе. Это достигается использованием фазового (всепропус-кающего) фильтра второго порядка, состоящего из полосового фильтра СИ, R12, С8, R11 и режекторного Rl, R2, С4, R4, С2, СЗ, R3, R6. Центральные частоты обеих фильтров равны 500 Гц. Выходные сигналы с этих фильтров суммируются ОУ DA2. Коэффициенты передачи устройства по входам составля-
158
Глава 10. Устройства обработки звука
В9
ют: по входу левого канала-----= -1,33, а по входу правого
R5
R9	R10
-----------------------= -1,33, то есть амплитудно-частот-
R5 (Rl + R2 + R4 + Я6)
ные характеристики каналов остаются практически неизменными.
Конечно, данное устройство не создает полноценной стереофонической картины, но практически всегда слушатели предпочитают искусственное стерео-, чем натуральное монозвучание.
Печатная плата формирователя псевдостереофонического сигнала выполнена из односторонне фольгированного стеклотекстолита. Ее чертеж показан на рис. 10.6. Плата рассчитана на установку резисторов МЛТ, С2-33 с 5-процентным допуском, конденсаторов К10-17, К73-17, К78-2.
Рис. 10.6. Печатная плата и размещение элементов формирователя псевдостереофонического сигнала
При правильном монтаже налаживания обычно не требуется. Устройство питается от двухполярного стабилизированного источника питания напряжением от ±7,5 до ±15 В.
Это устройство, как и предыдущее, включают перед входом усилителя мощности звуковой частоты.
Глава 11. Устройства автоматики и бытовой техники
В этой главе приведена лишь малая часть устройств, позволяющих использовать знания и опыт радиолюбителя в быту. В списке литературы, приведенном в конце книги, вы найдете описания еще многих и многих интересных конструкций, см., например, [20, 21, 30, 31, 72—75, 77].
11.1.	Приборы для обнаружения скрытой проводки
Приборы позволяют обнаружить с точностью в несколько сантиметров трассу пролегания проводов и место повреждения. При подключении электромагнитного датчика появляется возможность определить место короткого замыкания проводки. Принцип работы приборов основан на регистрации электрического поля проводника, находящегося под напряжением сети (220 или 380 В).
Принципиальная схема первого варианта прибора приведена на рис. 11.1. Прибор состоит из усилителя на ОУ DA1, выпрямителя VD1, VD2, ключевого каскада VT1 и мультивибратора на ОУ DA2 со схемой умощнения на транзисторах VT2, VT3.
Напряжение частотой промышленной сети 50 Гц, наведен-t ное проводником с током в антенне WA1, усиливается усилителем на ОУ DA1. Усилитель имеет коэффициент усиления до трех тысяч. Чувствительность прибора регулируется переменным резистором R2. Усиленное напряжение с выхода DA1 выпрямляется двухполупериодным детектором VD1, VD2. Выпрямленное положительное напряжение поступает на базу транзистора VT1 ключевого каскада. Как только величина напряжения на базе транзистора станет равной 0,6...0,7 В, ключ на транзисторе VT1 открывается и соединяет цепи общего провода мультивибратора на ОУ DA2 с общим проводом схемы. Мультивибратор генерирует колебание звуковой частоты
160
Гпава 11. Устройства автоматики и бытовой техники
Рис. 11.1. Первый вариант прибора для обнаружения скрытой проводки
Глава 11. Устройства автоматики и бытовой техники
161
2500 Гц. Эти колебания подаются на усилитель мощности VT2, VT3 и слышны в капсюле BF1.
Все детали прибора, за исключением разъема XS1, антенны W1 и батареи питания, размещены на печатной плате (рис. 11.2).
88
28 ‘ а)
б)
Рис. 11.2. Печатная плата и размещение элементов первого варианта прибора для обнаружения скрытой проводки
Трассу скрытой проводки или место ее повреждения определяют следующим образом. К цепи, обрыв или трассу которой нужно определить, подключают фазу электрической сети 220 В (или 380 В). Чувствительность прибора регулятором R2
162	Гпава 11. Устройства автоматики и бытовой техники
устанавливают такой, чтобы регистрировать наличие напряжения с частотой 50 Гц на расстоянии 5...8 см от проводника. Во время работы металлический корпус прибора должен иметь контакт с рукой оператора. Включают питание прибора и направляют антенну в сторону предполагаемого места пролегания провода. По наличию звука в излучателе прослеживают трассу провода. В случае, если имеется обрыв провода, звук прекращается на расстоянии 2...5 см от места обрыва.
С помощью прибора можно определять место короткого замыкания проводки. Для этого к гнезду XS1 подключают электромагнитный датчик, позволяющий регистрировать электромагнитное поле проводников с переменным током. В качестве электромагнитного датчика можно применить катушку с сердечником от электромагнитного реле. На катушке должно быть намотано 2,5...5 тысяч витков провода любого диаметра. Датчик укрепляют на штанге и соединяют с прибором гибким экранированным кабелем длиной 1...1,5 м.
Для определения места короткого замыкания скрытой проводки в линию подают напряжение с вторичной обмотки понижающего накального трансформатора. Последовательно с первичной обмоткой трансформатора включают конденсатор емкостью 1—2 мкФ на рабочее напряжение не менее 400 В. Конденсатор служит для ограничения тока во вторичной обмотке при поиске короткого замыкания на небольших участках линий. Подносят датчик к месту пролегания проводов сердечником катушки и по наличию сигнала в излучателе прослеживают их трассу. За местом короткого замыкания магнитное поле проводов отсутствует, сигнал исчезает, что и позволяет определить место короткого замыкания в линии.
На рис. 11.3 представлен еще один вариант прибора. Его входная часть мало отличается от предыдущей схемы, а индикатором служит светодиод HL1, включенный в цепь отрицательной обратной связи ОУ DA2 — преобразователя напряжение — ток. Переменное напряжение, наведенное в антенне W1 (или в катушке электромагнитного датчика, подсоединенного к гнезду XS1), усиливается ОУ DA1 и выпрямляется детектором VD1, VD2. После сглаживания фильтром R5C4 выпрямленное напряжение поступает на вход преобразователя напряжение — ток. Начальный ток через светодиод HL1 определяет-
Глава 11. Устройства автоматики и бытовой техники
163
ся положением движка переменного резистора R7, а яркость свечения диода будет увеличиваться при приближении антенны W1 к проводнику с током. Переменным резистором R2 регулируют чувствительность прибора.
Рис. 11.3. Второй вариант прибора для обнаружения скрытой проводки
а)
Рис. 11.4. Печатная плата и размещение элементов второго варианта прибора для обнаружения скрытой проводки
б)
164
Глава 11. Устройства автоматики и бытовой техники
Топология печатной платы устройства и расположение на ней элементов, кроме Wl, XS1 и батареи GB1, показана на рис. 11.4. Плата устанавливается в корпусе, желательно металлическом. Антенна представляет, собой пластину из фольгированного стеклотекстолита размером 40 х 80 мм, приклеенную к корпусу прибора на небольших стойках высотой около 3 мм. Если корпус неметаллический, вдоль боковых стенок приклеивают металлические пластины, соединенные с общим проводом прибора.
11.2.	Сигнальное устройство
Сигнальное устройство предназначено для охраны объектов (квартиры, дачного домика и т. п.) и срабатывает при открывании окон, дверей и других частей охраняемого объекта. Схема приведена на рис. 11.5.
Устройство питается от источника питания напряжением от 6 до 25 В, потребляемый ток в режиме охраны объектов около 10 мкА, в состоянии тревоги — 60... 100 мА. Устройство состоит из генератора прямоугольных импульсов на ОУ DA1, дополненного усилителем мощности на транзисторах VT3, VT4 и аналога динистора на транзисторах VT1, VT2 противоположной структуры, управляемого через резистор R1 переключателями SA1—SA3. При необходимости число переключателей может быть как уменьшено до одного, так и увеличено до требуемого количества. Выходной сигнал с усилителя мощности подается на головку ВА1 динамического типа.
При включении питания и разомкнутых переключателях SA1—SA3 транзисторы VT1, VT2 закрыты, ток через генератор не протекает, поэтому схема не работает. При кратковременном замыкании контактов хотя бы одного из переключателей начинает открываться транзистор VT2, его сопротивление коллектор-эмиттер уменьшается. Это приводит к открыванию транзистора VT1, который уменьшает свое сопротивление между коллектором и эмиттером и в свою очередь способствует дальнейшему открыванию VT2. Процесс протекает лавинообразно до тех пор, пока оба транзистора не окажутся в режиме насыщения. Через открытые переходы транзисторов VT1, VT2 на схему подается напряжение питания и на выходе генерато-
Глава 11. Устройства автоматики и бытовой техники
165
Рис. 11.5. Сигнальное устройство
ра появляется сигнал частотой около 800 Гц. Оба транзистора VT1, VT2 будут находиться в открытом состоянии до тех пор, пока не отключат напряжение питания кнопкой SB1. Отметим, что после замыкания контактов SA1—SA3 дальнейшее
166 Глава 11. Устройства автоматики и бытовой техники
их состояние не играет роли. Поэтому в качестве переключателей SA1—SA3 хорошо подходят микропереключатели кнопочного типа.
Схема мультивибратора на ОУ была использована в генераторе световых импульсов. Здесь параметры частотозадающей цепи изменены таким образом, чтобы частота генерируемых импульсов оказалась в звуковом диапазоне. Одновременно с появлением звуковой сигнализации загорается светодиод HL1. Усилитель мощности на транзисторах VT3, VT4 работает без начального смещения. Цепочка С5, R10 предотвращает генерацию на высоких частотах.
Источник питания сигнального устройства может быть как стабилизированным, так и нестабилизированным на ток 0,5 А.
Детали сигнального устройства кроме переключателей SA1—SA3, кнопки SB1 и динамической головки ВА1 размещены на печатной плате (рис. 11.6). Кроме указанного на схеме ОУ может быть типа КР140УД608, К140УД6, КР140УД708, К140УД7. Место установки таких микросхем обозначено штриховыми линиями, конденсатор СЗ устанавливать не надо. Транзисторы VT1, VT2 любые кремниевые маломощные соответствующей структуры, например КТ315, КТ361. В усилителе
75
Рис. 11.6. Печатная плата и размещение элементов сигнального устройства
Глава 11. Устройства автоматики и бытовой техники
167
мощности могут быть установлены пары транзисторов КТ814 и КТ815, КТ816 и КТ817. Оксидный конденсатор С4 типа К50-35, К50-16, остальные К10-17, К73. Резисторы типа МЛТ, С1-4, С2-33. Переключатели SA1—SA3 типа МП11, кнопка SB1 — КМ1-1. Динамическая головка может быть мощностью 1...4 Вт. Желательно применить головку с повышенной отдачей, например 4ГДШ1-4 (старое обозначение 4ГД8-Е).
При правильном монтаже и исправных деталях устройство начинает работать сразу. Частоту генератора можно изменить подбором емкости конденсатора С2.
11.3.	Электронный термометр
Известно, что ток через р-п переход полупроводникового диода или транзистора практически линейно связан с изменением температуры в широком диапазоне температур (от -55 до +125 °C). Для измерения температуры необходимо поддерживать постоянное напряжение на р-п переходе. На рис. 11.7 показана схема электронного термометра на ОУ. В качестве датчика температуры применен переход база-эмиттер транзистора VT1. Схема питается от стабилизированных напряжений, поскольку они используются в качестве опорных напряжений датчика. Выводы базы и коллектора VT1 подключены к положительному выводу питания схемы, а вывод эмиттера через резистор R1 подключен к инвертирующему входу ОУ DA1. В результате напряжение база-эмиттер VT1 остается постоянным, а ток эмиттера зависит только от температуры кристалла VT1.
Ток эмиттера усиливается ОУ DA1. Коэффициент усиления схемы с помощью резистора R6 устанавливается таким образом, чтобы получить коэффициент преобразования термометра 100 мВ/K. Линейное преобразование температурной шкалы Кельвина в шкалу по Цельсию осуществляется суммированием тока от источника отрицательной полярности через цепь R2, R3 с током транзистора VT1. Таким образом, ОУ DA1 работает как двухвходовой сумматор. Нулевого напряжения на выходе ОУ добиваются при нулевой температуре транзистора VT1 с помощью подстроечного резистора R2.
168
Гпава 11. Устройства автоматики и бытовой техники
Рис. 11.7. Электронный термометр
Схема размещения деталей и печатная плата термометра показаны на рис. 11.8. Датчик температуры выносной, подключается к разъему XS1. В качестве VT1 следует применить транзистор в металлостеклянном корпусе (КТ312, КТ342), поскольку такие корпуса обеспечивают лучшую теплопередачу, чем пластмассовые. Соединение осуществляют гибким витым проводом с шагом 2—3 витка на сантиметр, а сам датчик помещают в отрезок металлической трубки и герметизируют эпоксидной смолой. Вместо транзистора возможно применение кремниевого полупроводникового диода.
Рис. 11.8. Печатная плата и размещение элементов электронного
термометра
Гпава 11. Устройства автоматики и бытовой техники 169
Операционный усилитель может быть заменен на К140УД7, К153УД5. Резисторы МЛТ, подстроечные СПЗ-19а.
Регулировка термометра проста. Поместив датчик VT1 в таящий лед или снег, подстроечным резистором R2 добиваются нулевого напряжения на выходе ОУ DA1. Затем датчик помещают в воду, нагретую до температуры 30...45 °C. Температуру воды контролируют образцовым термометром. Подстроечным резистором R6 устанавливают показание вольтметра соответствующим показанию образцового термометра. В качестве измерительного прибора можно использовать тестер или микроамперметр с током полного отклонения 50... 100 мкА. Последовательно с микроамперметром включают резистор такого сопротивления, чтобы полному отклонению стрелки прибора соответствовало напряжение 5 В. При измерении как положительных, так и отрицательных температур желателен микроамперметр с нулем в середине шкалы.
11.4.	Регулятор мощности для светильника
Этот регулятор мощности собран на специализированной микросхеме КР1182ПМ1, являющейся фазовым регулятором мощности (рис. 11.9, а). Микросхема применяется для плавного включения и выключения ламп накаливания и изменения яркости их свечения, для управления другими полупроводниковыми коммутирующими приборами, для регулирования частоты вращения двигателей.
Микросхема состоит из двух тринисторов, собранных каждый цо схеме транзисторного аналога тринистора и включенных встречно-параллельно, и узла управления тринисторами. Микросхема работоспособна при действующем напряжении сети до 276 В. Наибольший ток нагрузки составляет 1,2 А, наибольшая мощность нагрузки — 150 Вт.
Устройство позволяет регулировать мощность в нагрузке от нуля до максимального значения с помощью переменного резистора R3. Конденсаторы С2, СЗ обеспечивают требуемую задержку включения тринисторов на каждой полуволне сетевого напряжения относительно момента перехода через ноль. Эти
170
Глава 11. Устройства автоматики и бытовой техники
а)
"Нагрузка"
DA1
"Нагрузка"
Рис. 11.9. Регулятор мощности для светильника a — типовая схема включения; б — схема умощнения на симисторе
конденсаторы также не позволяют тринисторам открываться в момент подачи напряжения сети.
В случае если мощность, коммутируемая микросхемой, недостаточна, в регулятор мощности вводят симистор VS1 (рис. 11.9, б). Конденсатор С1 уменьшает помехи, создаваемые регулятором, а конденсатор С4 обеспечивает плавное включение нагрузки. Переключателем SA1 осуществляют выключение нагрузки.
Чертеж возможного варианта печатной платы устройства изображен на рис. 11.10. На ней размещены все детали, кроме симистора и конденсатора С1. Плата рассчитана на установку резисторов МЛТ-0,5 (R1), СПЗ-4 (R2), конденсаторов К50-35, переключателя МТ-1. Конденсатор С1 типа К78-2, К73-17 на рабочее напряжение не менее 400 В монтируется навесным способом. Тиристор размещают на теплоотводе с эффективной площадью около 150 см2. Мощность нагрузки, которой может управлять регулятор, составляет около 1 кВт. Если мощность
Гпава 11. Устройства автоматики и бытовой техники
171
Рис. 1JL.10. Печатная плата и размещение элементов регулятора
мощности для светильника
нагрузки менее 150 Вт, тиристор из схемы исключают (см. рис. 11.9, а), а резистор R1 на печатной плате заменяют перемычкой.
Устройство размещают в корпусе из изоляционного материала, в котором предусмотрены отверстия для вентиляции.
11.5.	Сенсорный РМ
Сецсорный регулятор мощности выполнен на специализированной микросхеме К145АП2, предназначенной для формирования импульсов управления симистором (рис. 11.11).
Немного о микросхеме К145АП2. Она выполнена по современной рМОП-технологии. Напряжение питания -13,5...-16,5 В, потребляемый ток 0,5...2 мА. Назначение выводов микросхемы:
2	— вход синхроимпульсов от сети;
3	— основной сенсорный вход;
4	— вспомогательный вход;
5	— вход питания (минус);
172
Гпава 11. Устройства автоматики и бытовой техники
Рис. 11.11. Сенсорный регулятор мощности
6	— выход управляющих импульсов;
12	— вход разделения общего провода;
14	— выход узла фазовой автоподстройки частоты;
15	— общий (плюс).
Микросхема нашла применение в промышленных светильниках с регулируемой мощностью «АРС-0,24», «РОС-0,12» и др.
Рассмотрим схему сенсорного регулятора на этой микросхеме, рис. 11.11. При включении в сеть микросхема устанавливается в выключенное состояние и нагрузка (лампа накаливания HL1) не светится. При кратковременном, примерно на 0,5 с, касании сенсора Е1 лампа HL1 загорается почти полным накалом. Если лампа накаливания не загорается или самопроизвольно включилась, необходимо повернуть вилку питающей сети на 180°. Особенность регулятора состоит в том, что для нормальной работы фаза питающей сети должна подводиться к предохранителю FU1.
Но вернемся собственно к схеме регулятора. Микросхема DA1 (К145АП2) питается от простейшего параметрического источника питания на стабилитроне VD1 с гасящим конденса
Гпава 11. Устройства автоматики и бытовой техники	173
тором С6, ограничительным резистором R8 и однополупериод-ным выпрямителем VD2, С4.
Синхроимпульсы с частотой питающей сети снимаются с анода симистора VS1 и через интегрирующую цепь R4, СЗ поступают на вывод 2 микросхемы. Дроссель L1 и элементы С6, R7, С7 уменьшают уровень высокочастотных помех, создаваемых схемой. Управляющие импульсы с выхода микросхемы (вывод 6) поступают на базу транзистора VT1, выполняющего функции усилителя мощности. С коллектора транзистора VT1 через резистор R6 происходит управление симистором.
Соединение сенсора Е1 с входом 3 микросхемы выполнено через два последовательно включенные резистора R2 и R3, суммарное сопротивление которых может находиться в пределах 5... 10 мОм. Такое включение сделано исключительно из соображений техники безопасности.
Необходимый уровень яркости лампы HL1 можно установить, если касаться сенсора Е1 более 0,5 с. При этом яркость свечения лампы HL1 сначала будет плавно уменьшаться. Достигнув минимума, после небольшой паузы яркость свечения лампы HL1 начнет увеличиваться практически до полного накала.
При отключении устройства запоминается установленный уровень яркости лампы накаливания и последующее включение происходит на данном уровне.
В этой схеме вспомогательный вход управления (вывод 4 микросхемы DA1) не используется, он соединен с питающим выводом микросхемы (вывод 5). Если между выводами 4 и 5 установить кнопку, можно осуществить управление подобно сенсорному входу. Однако в этом случае совершенно не требуется точно соблюдать фазировку при подключении к сети.
Печатная плата сенсорного регулятора мощности и размещение деталей на ней даны на рис. 11.12, а, б. В устройстве применены резисторы МЛТ, ОМЛТ, С2-ЗЗН. Мощность резисторов указана на принципиальной схеме. Транзистор VT1 — любой из серии КТ315. При увеличении мощности нагрузки более 100 Вт желательно использовать транзистор средней мощности, например КТ503, КТ646. Стабилитрон КС215Ж имеет корпус черного цвета, со стороны анода имеется кольцевая белая полоса. Его можно заменить на КС515А. Симистор заменим на ТС112-10, ТС112-16. При максимальной мощности нагрузки бо
174 Глава 11. Устройства автоматики и бытовой техники
лее 50 Вт симистор необходимо установить на теплоотвод, изготовленный в виде П-образной пластины из дюралюминия.
Конденсаторы Cl, С2 типа К73-17 на рабочее напряжение 250 В; С5—С7 — К78-2 на напряжение 1000 В (можно использовать конденсаторы К73, К75 на рабочее напряжение не ниже 600 В; такое рабочее напряжение выбрано, опять же, с точки зрения безопасности эксплуатации устройства). Конденсатор СЗ — любой керамический, а емкость оксидного конденсатора С4 (типа К50-35) может быть увеличена до 100 мкФ.
Дроссель L1 выполнен на ферритовом кольце диаметром 20 мм из феррита 2000НН и содержит один слой провода ПЭВ-2 0,6 мм. Через изоляционную пластину он закреплен на плате винтом М3 с гайкой.
Рис. 11.12. Сенсорный регулятор мощности: a — печатная плата
Гпава 11. Устройства автоматики й"6ьМдё^1	175
При налаживании регулятора следует неукоснительно соблюдать правила техники безопасности и все перепайки делать только при отключенном из сети устройстве. Часто в подобных конструкциях пренебрегают элементами фильтра (LI, С6, R7, С7) и предохранителем (FU1). Не делайте этого!
Вначале убедитесь в наличии питающего напряжения на микросхеме DA1. Между выводами 15 и 5 микросхемы должно быть напряжение около 15 В. Если регулятор плохо управляется, а лампа накаливания мерцает, придется подобрать режим работы симистора — резистор R5. В некоторых случаях будьте готовы даже заменить симистор.
Устройство размещается в подходящем пластмассовом корпусе с отверстиями для вентиляции. Сенсор Е1 — проводник
Рис. 11.12. Сенсорный регулятор мощности: б — размещение элементов на печатной плате
176	Гпава 11. Устройства автоматики и бытовой техники
МГТФ длиной 20...25 см с припаянным небольшим наконечником, который для красоты можно отполировать. При мощности нагрузки 100 Вт и более после продолжительной работы устройства проконтролируйте тепловой режим. Это касается в первую очередь корпуса симистора VS1 и дросселя L1. Если температура более 70 °C, размер радиатора придется увеличить, а дроссель перемотать проводом 0,8... 1,0 мм на ферритовом кольце диаметром до 30 мм.
Глава 12. Переговорные устройства
Название этой главы несколько условное: кроме собственно переговорных устройств вы найдете здесь устройства сопровождения по радио- и ИК-каналу, а также радиомикрофон.
12.1.	Переговорные устройства на основе усилителей звуковой частоты
Усилители звуковой частоты, рассмотренные в главе 4, могут с успехом использоваться для построения переговорных устройств. Конечно, простейшее переговорное устройство может не иметь никаких усилительных схем и состоять из двух капсюлей от высокоомных телефонов (ТОН-1, ТОН-2), соединенных двухпроводной линией. Однако такая связь оказывается не совсем удобна, так как один абонент должен громко разговаривать перед капсюлем, поднося его возможно ближе ко рту, а другой — плотно прислонять капсюль к уху.
Большей громкостью обладает переговорное устройство с усилителем звуковой частоты (рис. 12.1). Предположим, что вы заранее смонтировали и настроили усилитель 34 по схеме рис. 4.1, поэтому на схеме он обозначен как прямоугольник,
Рис. 12.1. Простое переговорное устройство
178
Глава 12. Переговорные устройства
на котором указаны точки подключения входа, выхода, общего провода и источника питания. Как и в простейшей схеме, связь симплексная, то есть один абонент сначала говорит, а другой слушает, и наоборот.
Устройство состоит из двух капсюлей, расположенных, соответственно, в первом и втором переговорных устройствах. Капсюли попеременно выполняют то роль наушника, то микрофона. Усилитель установлен только в первом переговорном устройстве, здесь же имеется источник питания GB1 и выключатель SA1, включающий устройство в работу. Переключатели SA2.1 и SA2.2 позволяют попеременно включать устройство то на прием, то на передачу. В показанном на схеме рис. 12.1 положении «Прием» капсюль В1 первого переговорного устройства выполняет роль наушника. Он подключен к выходу усилителя 34* Капсюль В2 второго переговорного устройства через двухпроводную линию связи соединен с входом устройства, т. е. выполняет роль микрофона.
Если теперь переключатель первого аппарата перевести в положение «Передача», капсюли поменяются местами: В1 окажется подключенным к входу устройства, а В2 — к его выходу. Разговор перед капсюлем В1 преобразуется в электрические сигналы, которые усиливаются усилителем. Выходной сигнал через линию связи подается на капсюль В2 второго аппарата, где произойдет обратный процесс — усиленный электрический сигнал преобразуется в звуковые колебания, которые и услышит второй абонент.
Детали первого переговорного устройства смонтируйте в корпусе небольших габаритов. Переключатели могут быть любых типов, например МТ-1 (SA1), МТ-3 (SA2). Капсюли лучше взять от высокоомных телефонов (ТОН-1, ТОН-2), но подойдут и более низкоомные, такие как ТК-67.
Переговорное устройство работоспособно при длине линии связи порядка 100 метров. Однако в нем мы можем обнаружить целый ряд недостатков: отсутствует вызов абонента, управлять устройством может только один (первый) абонент, громкость достаточна для прослушивания только одним абонентом на каждом переговорном пункте.
Собрав переговорное устройство по схеме рис. 12.2, можно устранить указанные недостатки. Схема устройства усложни-
Глава 12. Переговорные устройства
179
Рис. 12.2. Переговорное устройство на основе усилителей звуковой частоты
лась. Здесь каждое переговорное устройство собрано по идентичной схеме и состоит из двух включенных последовательно усилителей 34. Усилитель 34 по схеме рис. 4.1 (также изображен схематично) выполняет роль предварительного усилителя, а УМ34 по схеме рис. 4.12 — усилителя мощности, обеспечивающего громкоговорящий прием. Громкость звука можно регулировать переменным резистором R4, включенным между выходом предварительного и входом оконечного усилителей. В усилителе уменьшают емкость переходного конденсатора С1 до 0,022 мкФ.
В переговорном устройстве каждый громкоговоритель будет выполнять и свою прямую роль, и роль микрофона. Достигается это с помощью переключателя SA1 аналогичным способом, описанным в предыдущем переговорном устройстве. Для вызова абойента предусмотрена кнопка SB1. При ее нажатии вход предварительного усилителя отключается от динамической головки ВА1 и соединяется с цепочкой C1R1C2R2, подключенной к выходу. Параметры усилителя и цепочки подобраны так, что в схеме выполняется баланс фаз и амплитуд. Усилитель са-мовозбуждается (превращается в генератор звуковой частоты), и второй абонент слышит вызывной тон частотой около 1...1,5 кГц. Кнопка «Вызов» работает только при включении переговорного устройства в положение «Передача».
180
Глава 12. Переговорные устройства
Питается каждое переговорное устройство от своей батареи GB1 напряжением 9 В, причем питание на схему подается только в режиме «Передача», а в режиме «Прием» устройство полностью обесточено. Резистор R3 необходим для развязки усилителей по цепям питания.
Детали аппарата установите в небольшом корпусе со съемной нижней крышкой из Любого материала. Лучше, если передняя панель будет наклонной. На ней размещается динамическая головка ВА1, закрытая декоративной решеткой, кноп- * ка вызова SB1, регулятор громкости R4 и переключатель режимов работы SA1. На боковой стенке размещают гнезда для подключения линии связи. Элементы R1—R3, Cl, 02 смонтированы методом навесного монтажа.
Вначале собирают и налаживают первое переговорное устройство. К линии связи временно подключают динамическую головку и размещают ее, например, в другом помещении. Убедиться в работоспособности переговорного устройства можно, прослушав звук из временно подключенной динамической головки. Здесь нужен помощник, который будет говорить перед динамической головкой-микрофоном. Если его нет, не теряйтесь — поставьте перед ней негромко работающий транзисторный радиоприемник и прослушайте его работу в другом помещении. В случае, если чувствительность переговорного устройства окажется излишней, между выходом предварительного усилителя и резистором R4 включите дополнительный резистор, сопротивление которого подбирают таким образом, чтобы при максимальной громкости искажения практически отсутствовали. Далее проверьте работы вызывного устройства. На этом проверку и настройку переговорного устройства можно считать законченными. Приступайте к изготовлению второго!
12.2.	Дуплексное переговорное устройство
Это переговорное устройство позволяет и говорить, и слушать одновременно. Его схема представлена на рис. 12.3. Обратим внимание, что она содержит те же элементы, что и схема переговорного устройства, изображенная на предыдущем рисунке. В каждое переговорное устройство добавлен микро
Глава 12. Переговорные устройства
181
фон ВМ1 (ВМ1’), который через контакты кнопки SB1 подключен к входу предварительного усилителя, а переключатель «прием-передача» отсутствует. Динамические головки обеих устройство через линию связи включены последовательно, а другими выводами соединены с выходами усилителей мощности. Поэтому при включенном питании (переключателем SA1) мы будем слышать как свою речь, так и разговор абонентов соседнего узла. Единственным условием будет предотвращение возможного самовозбуждения устройства за счет близкого расположения микрофона ВМ1 и динамической головки ВА1. Пе-
Рис. 12.3. Дуплексное переговорное устройство
182
Гпава 12. Переговорные устройства
ременным резистором R4 устанавливают такой уровень громкости, чтобы микрофонный эффект полностью отсутствовал. Кнопка SB1 служит для вызова абонента.
Переговорное устройство состоит из двух идентичных усилителей, расположенных в пунктах связи. Каждое устройство питается от своего источника питания — батареи напряжением 9 В. Последовательное включение двух усилителей позволяет получить высокую чувствительность — 1...3 мВ, достаточную для работы микрофона динамического типа.
Особенность переговорного устройства — последовательное соединение динамических головок.
Переменные резисторы R4 (R4’) — СП, СПО. Микрофон — МД45 или другой. Подойдет капсюль ДЭМШ.
Источник питания — батареи 373 или 3336Л. Вполне можно питать усилитель от сетевого блока питания напряжением 9...12 В.
Динамические головки — любые, мощностью 0,5...1 Вт и сопротивлением звуковой катушки 4... 10 Ом. Конструкция переговорного устройства не отличается от предыдущего. Микрофон ВМ1 (ВМ1’) размещают вблизи корпуса.
Линия связи может быть до 100 м, ее необходимо выполнить двухпроводным кабелем с толщиной каждой жилы не менее 1 мм.
Устройство, как правило, не требует налаживания. Включив оба переговорных устройства, находят в каждом пункте такое взаимное расположение микрофона и динамической головки, чтобы не возникало акустической обратной связи, а громкость приема была достаточной для переговоров (устанавливают резистором R4).
12.3.	Устройство звукового сопровождения по радиоканалу
Малогабаритный радиопередатчик можно использовать для звукового сопровождения телевизионных передач в вечернее время, для организации собственного «радиовещания» во дворе дома, для прослушивания по радио телефонных звонков и т. п. Описания таких устройств часто встречаются в радиолю-
Гпава 12. Переговорные устройства
183
Рис. 12.4. Устройство звукового сопровождения по радиоканалу
бительской литературе [6, 42, 44]. Для прослушивания подойдет любой радиоприемник с диапазоном УКВ-2, имеющий выход на наушники.
Предлагаемое устройство построено на базе конструкции [44] и отличается схемой задающего генератора. Он собран по схеме дифференциального каскада с трансформаторной обратной связью (рис. 12.4). Колебательный контур включен в коллекторные цепи транзисторов VT1, VT2. Положительная обратная связь обеспечивается с помощью обмотки L2, напряжение с которой подается на вход дифференциального каскада.
Особенность генератора гармонических колебаний состоит в том, что в спектре коллекторных токов транзисторов VT1, VT2 практически отсутствуют четные гармоники, что позволяет уменьшить уровень помех, создаваемых передатчиком.
В эмиттерные цепи дифференциального каскада включен управляемый источник тока на полевом транзисторе VT3.
Сигнал звукового сопровождения, который можно снять с гнезда телефонов или линейного выхода телевизора, подается на затвор полевого транзистора VT3. В результате меняется сопротивление канала транзистора. Как следствие, будет меняться и ток через задающий генератор и частота его генерации. Частотно-модулированное колебание излучается в эфир.
184
Глава 12. Переговорные устройства
Настройка генератора на центральную частоту производится подстроечным конденсатором С2. Желательно настроить передатчик на частоту 87,9 МГц, специально разрешенную для радиомикрофонов и других подобных маломощных устройств.
Необходимую девиацию частоты устанавливают подстроечным резистором R1.
Основная часть деталей устройства смонтирована на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита (рис. 12.5). В устройстве можно применить транзисторы типа, КТ368 с индексами А, Б, полевой транзистор VT3 типа КПЗОЗА, Б. Подстроечный конденсатор С2 типа КТ4-25, КТ4-35, остальные К10-17, КЛС. Постоянные резисторы МЛТ, С2-33, подстроечный СПЗ-19. Выключатель SA1 — любой малогабаритный. Катушки индуктивности намотаны проводом ПЭВ-2 0,6 мм на оправке диаметром 3,5 мм. Катушка L1 содержит 7 витков с отводом в середине. Катушка связи L2 намотана поверх L1 и содержит 2 витка того же провода (по одному витку слева и справа от отвода).
Рис. 12.5. Размещение элементов на печатной плате устройства звукового сопровождения по радиоканалу
Налаживание сводится к установке частоты передатчика конденсатором С2 (как указывалось выше, на частоту 87,9 МГц) и девиации частоты подстроечным резистором R1. Последнюю устанавливают таким образом, чтобы громкость радиовещательных станций и звукового сопровождения были примерно одинаковыми.
Глава 12. Переговорные устройства	185
12.4.	Устройство звукового сопровождения по ИК-каналу
Звуковое сопровождение телевизора можно прослушать устройством с головными телефонами, работающим в инфракрасном (ИК) диапазоне. Наиболее просто реализуется амплитудная модуляция ИК-излучения, которая используется в простых устройствах. На рис. 12.6 показана система, состоящая из передатчика (рис. 12.6, а) и приемника (рис. 12.6, б).
Передатчик представляет собой преобразователь напряже-ния-ток на ОУ с дополнительным выходным каскадом на транзисторе VT1. За счет глубокой ООС по постоянному току через резистор R5 на выходе усилителя автоматически устанавливается напряжение, равное напряжению на неинвертирующем входе усилителя. Это напряжение определяет начальный ток через светодиоды ВЫ—В14, который задается резистором R3.
При отсутствии входного сигнала звукового сопровождения через излучающие диоды протекает ток покоя 45...50 мА. При передаче звукового сигнала ток через диоды будет меняться и, следовательно, будет меняться излучаемая светодиодами мощность. Таким образом, получаем амплитудно-модулированное излучение в ИК-диапазоне.
Питается передатчик от блока питания, обеспечивающего постоянное напряжение 15 В и максимальнй ток до 150 мА. Передатчик включают переключателем SA1. Вход передатчика подключен к линейному выходу (это может быть выход стереотелефонов, выход «AUDIO», вынесенный на разъем телевизора или низкочастотный выход, находящийся в гнезде «SCART»).
/Глубину модуляции устанавливают резистором R1.
Все детали устройства, кроме переключателя SA1, устанавливают на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита (рис. 12.7, а, б). Транзистор VT1 устанавливают на небольшом теплоотводе — пластине из дюралюминия, прикрепленной к транзистору винтом М3 с гайкой. Светодиоды располагаются таким образом, чтобы обеспечить максимальный сегмент излучения. Смонтированную плату размещают в пластмассовом корпусе небольшого размера. Излучающие диоды закрывают крышкой из красного оргстекла, вклеенной в вырез боковой стенке корпуса.
186
Глава 12. Переговорные устройства
б)
Рис. 12.6. Устройство звукового сопровождения по ИК-каналу
В передатчике можно применить ОУ КР140УД708, К140УД6, К140УД7. Транзистор VT1 — КТ815, КТ817 с индексами Б-Г, излучающие диоды АЛ107А, Б. Конденсаторы К50-16, К50-35 или подобные импортного производства. Подстроечный резистор СПЗ-19а.
Гпава 12. Переговорные устройства
187
Налаживание начинают с проверки режима усилителя по постоянному току. На эмиттере транзистора VT1 должно быть напряжение +2,9 В. Ток покоя через светоизлучающие диоды выставляют подбором резистора R5. Резистором R1 устанавливают такую глубину модуляции, чтобы при максимальном входном сигнале звукового сопровождения искажения отсутствовали.
Схема приемника ИК-излучения звукового сопровождения показана на рис. 12.6, б. Фотоприемником служит светоизлучающий диод того же типа, что и в передатчике. Сигнал, принятый фотоприемником, усиливается с помощью усилителя на
Рис. 12.7. Печатная плата и размещение элементов устройства звукового сопровождения по ИК-каналу соответственно: а, б — передатчика; в, г — приемника
Г)
188
Глава 12. Переговорные устройства
ОУ DA1, включенного по неинвертирующей схеме. Работу от однополярного источника обеспечивает делитель напряжения R2, R3. Коэффициент усиления по переменному току примерно равен отношению сопротивлений резистора R6 к сумме сопротивлений R4 и R5. Резистором R5 осуществляется регулировка громкости звукового сопровождения. К выходу усилителя можно подключить головные телефоны с сопротивлением постоянному току не менее 100 Ом.
Основная часть деталей приемника размещена на плате из ‘ односторонне фольгированного стеклотекстолита (рис. 12.7, в, г). Приемник не требует налаживания, нужно лишь убедиться в правильности монтажа и проконтролировать напряжение на выходе ОУ, которое должно быть равно половине напряжения питания.
В приемнике применены следующие детали: переменный резистор с выключателем СПЗ-4в, постоянные МЛТ, С2-33, С1-4, оксидные полярные конденсаторы К50-16, К50-35. Гнездо XS1 типа MONO JACK 3,5. Если будут применены стереотелефоны, разъем должен быть соответствующего типа, а его выводы включают так, чтобы наушники левого и правого каналов были соединены последовательно. Для приемника можно подобрать коробочку подходящего размера или склеить корпус из оргстекла. Перед фотоприемником необходимо установить фильтр из оргстекла красного цвета.
При эксплуатации системы сопровождения по ИК-каналу следует учесть, что приемник чувствителен к прямому попаданию света от ламп накаливания на фотоприемник.
12.5.	Радиомикрофон
Описываемый радиомикрофон предназначен для проведения различных шоу, в которых руки ведущего должны оставаться свободными. Устройство размещают под верхней одеждой человека а микрофон делают невидимым для окружающих. За основу взято устройство [32], в котором специализированная микросхема микрофонного предусилителя заменена упрощенной схемой, рис. 12.8.
Глава 12. Переговорные устройства
189
KP1170EHS
190
Глава 12. Переговорные устройства
К разъему XS1 подключают электретный микрофон, подводящие провода которого выполняют еще роль антенны. Чтобы не вызвать детектирование высокочастотных сигналов с выхода передатчика, выводы микрофона отделены от входа микрофонного усилителя дросселями L1 и L2. Микрофонный усилитель выполнен на ОУ DA1. Компрессирование сигнала осуществляется путем его логарифмирования, начиная с некоторого уровня. Эту функцию выполняет цепочка R9, VD1, VD2, включенная в цепь отрицательной обратной связи ОУ. В цепь положительной обратной связи ОУ DA1 включена цепочка С6, R11. В рабочем состоянии цепь отключена установкой перемычки П1 в положение 2-3. При установке перемычки в положение 1-2 усилитель превращается в генератор звуковой частоты. Данный режим используется при настройке радиомикрофона.
Шумоподавитель состоит из усилителя звуковой частоты (ОУ DA2), выпрямителя (диоды VD2, VD3), собранного по схеме удвоения напряжения, управляемого делителя (резистор R12 и транзистор VT1). Если сигнала нет или его уровень мал, напряжение на выходе выпрямителя (сглаживающая цепочка R13C10) небольшое — значительно меньше напряжения отсечки полевого транзистора VT1. Транзистор открыт, и коэффициент передачи делителя, образованного резистором R7 и каналом полевого транзистора (переходом сток-исток), близок к нулю. При разговоре напряжение на выходе выпрямителя становится больше напряжения отсечки транзистора VT1. Транзистор закрывается, и сопротивление его канала становится намного больше сопротивления резистора R14. Шумоподавитель не участвует в работе схемы радиомикрофона.
Наличие компрессора в модуляторе радиомикрофона приводит к тому, что голос человека будет хорошо слышен, даже если он будет отворачиваться от микрофона. Шумоподавитель применен для того, чтобы речь собеседников на расстоянии 1...1,5 м от микрофона не прослушивалась.
На транзисторах VT2, VT3 выполнен радиопередатчик. Задающий генератор на частоту 87,9 МГц собран по известной схеме трехточки на полевом транзисторе VT1 с р-п переходом. Частотная модуляция осуществляется с помощью варикапа VD3. Уровень ЧМ выставляется подстроечным резистором R14, а резистором R16 можно изменить частоту задающего генерато
Глава 12. Переговорные устройства	191
ра в небольших пределах. Питание задающего генератора и делителя R15, R16 электронной подстройки частоты осуществляется от стабилизатора напряжения на микросхеме DA3. Ее не всегда удается найти, в этом случае воспользуйтесь схемой простейшего компенсационного стабилизатора, рис. 12.8, б.
Усилитель мощности радиомикрофона выполнен на транзисторе VT3. Его выход через развязывающий дроссель L1 соединен с микрофонным шнуром, играющим роль антенны.
Дроссели LI—L3 — малогабаритные, типа ДПМ индуктивностью от 50 до 100 мкГн. Катушки L4 и L5 бескаркасные, намотаны на оправке диаметром 6 мм. L4 намотана проводом диаметром 1 мм и содержит 4 витка с отводом от первого, а L5 — проводом диаметром 0,6...0,8 мм и содержит 10 витков.
На рис. 12.9 показан чертеж печатной платы радиомикрофона и размещение деталей на ней. Использованы постоянные резисторы Cl-4, С2-33, МЛТ; подстроечные СПЗ-19. Постоянные конденсаторы К10-17, КМ; подстроечные конденсаторы КТ4-23, а оксидные К50-35.
Радиомикрофона размещен в подходящем пластмассовом корпусе. Разъем XS1 для микрофона (Mono Jack 3,5) и выключатель питания (любой малогабаритный) выведены на боковую крышку корпуса.
При налаживании подстроечными конденсаторами С20 и С21 добиваются наибольших показаний индикатора поля, в качестве которого можно использовать резонансный волномер (рис. 6.3, б).
Вначале настраивают радиомикрофон без шумоподавителя. Для этого транзистор VT1 в схему не устанавливают. Резистором R14 устанавливают такой уровень частотной модуляции, чтобы уровень громкости радиоприемника, принимающего сигнал радиомикрофона, не отличался от громкости радиостанций в этом радиовещательном диапазоне.
Затем впаивают транзистор VT1 и настраивают пороговый шумоподавитель. Движок подстроечного резистора R16 должен находиться при этом в левом, по схеме, положении. Медленно перемещая движок в правое положение, устанавливают такой порог шумопонижения, чтобы речь на расстоянии 1...1,5 м от микрофона не прослушивалась. При настройке уч-
192
Глава 12. Переговорные устройства
б)
Рис. 12.9. Печатная плата и размещение элементов радиомикрофона
тите, что время восстановления шумоподавителя составляет около 1 с.
С радиомикрофоном можно использовать любой радиоприемник, к которому можно подключить внешний мощный усилитель звуковой частоты.
Список литературы
1.	Аристов А. Двухтональный звонок. — Радио, 1977, №2, с. 56.
2.	Атаев Д.И.О., Болотников В А. Аналоговые интегральные микросхемы для бытовой радиоаппаратуры: Справочник. — М.: МЭИ, 1991. — 240 с.
3.	Бастанов ВТ. 300 практических советов. — М.: Моск, рабочий, 1983. — 382 с.
4.	Бирюков С. Микросхема К174ХА35. — Радио, 1996, №4, с. 57—59.
5.	Бирюков С. Процессор пространственного звучания TDA3810. — Радио, 2001, №2, с. 49—51.
6.	Бобров О. Звуковое сопровождение — по радио. — Радио, 2001, №7, с. 56.
7.	Бодров И. Полевой телефон. — Радио, 1982, №7, с. 49—50.
8.	Борисов В.Г. Блочный приемник начинающего радиолюбителя. — М.: Радио и связь, 1987. — 72 с.
9.	Борисов В.Г. Энциклопедия радиолюбителя-конструктора. Изд. 9, перераб. и дополн. —М.: Солон-Р, 2001. — 526 с.
10.	Вареник Г., Кац А. Индикатор-браслет. — Радио, 1980, №12, с. 55.
11.	Васильев В Al. Приемники начинающего радиолюбителя. — М.: Радио и связь, 1984. — 80 с.
12.	Вдовикин А.И. Занимательные электронные устройства. М.: Радио и связь, 1981. — 80 с.
13.	Гальперин М.В. Практическая схемотехника в промышленной автоматике. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 320 с.
14.	Герцен Н. Универсальное зарядное устройство. — Радио, 1993, №12, с. 40, 41
15.	Гуляев А., Липатов В. Тракт ПЧ с транзисторным детектором. — Радио, 1980, №5, с, 34, 35.
1Q.	Гумеля Е.Б. Любительские транзисторные приемники. — М.: Энергия, 1980. — 80 с.
17.	Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. — Л.: Энергия, 1980. — 248 с.
18.	Двухтональная сирена (ЗР). — Радио, 1977, №10, с. 62.
194
Список литературы
19.	Добролюбов В. Автомобильные пробники-индикаторы. — Радио, 2001, №3, с. 34.
20.	Евсеев А.Н. Полезные схемы для радиолюбителей. Выпуск 2. Новые технические решения, нестандартные включения ИМС, особенности работы с современными ИМС, конструкции для школьной лаборатории и игротеки, бытовая электроника. — М.: СОЛОН-Р, 2000. — 240 с.
21.	Елагин НА., Ростов А.В. Конструкции и технологии в помощь любителям электроники. Выпуск 5. Схемы для домашнего конструирования. — М.: СОЛОН-Р, 2001. — 112 с.
22.	Иванов Б. Детекторный приемник и опыты с ним. — Радио, 1997, №12, с. 30—32.
23.	Иванов Б. Ретро: простые переговорные устройства. — Радио, 1997, №11, с. 39—41.
24.	Иванов Б.С. Электронные самоделки. — М.: Просвещение, 1985. — 143 с.
25.	Испытатель транзисторов (ЗР). — Радио, 1983, №2, с. 62.
26.	Караоке конвертер (ЗР). Радио, 1999, №5, с. 40.
27.	Киселев А. Пробник с двумя индикаторами. — Радио, 1996, №12, с. 36, 37.
28.	Козлов Ф., Прилепко А. «Кубик» для проверки ОУ. — Радио, 1986, №11, с. 59.
29.	Коннов А.А., Пескин А.Е. Энциклопедия ремонта: Микросхемы для аудио и радиоаппаратуры. Выпуск 3. — М.: ДОДЭКА, 1998. — 286 с.
30.	Конструкции и схемы для прочтения с паяльником. Вып. 7. Музыка в автомобиле. Электронные автоматы. Приставки к телефонам. Приборы радиационного контроля. СИ-БИ, КВ, УКВ связь. Измерительная лаборатория. Авт.-сост. А. Гриф. — М.: СОЛОН-Р, 2001. — 276 с.
31.	Конструкции и схемы для прочтения с паяльником. Вып. 8. Том 2. Лампы в УМЗЧ снова в строю. Электроника в вашем авто и дома. Контроль, измерение и испытание. Техника радиоспорта. Радиолюбительская технология. Авт.-сост. А. Гриф. — М.: СОЛОН-Р, 2002. — 324 с.
32.	Кузнецов Э. Радиомикрофон для лекторов. — Радио, 2002, №3, с. 24—25.
88.	Ленк Дж. Электронные схемы. Практическое руководство. — М.: Мир, 1985. — 343 с.
34.	Линеаризация характеристик светодиода (ЗР). — Радио, 1978, №6, с. 61.
Список литературы
195
35.	Лихачев ВД. Практические схемы на операционных усилителях. — М.: ДОСААФ, 1981. — 80 с.
36.	Ломакин Л. Генераторы световых импульсов. — Радио, 1974, №4, с. 44.
37.	Ломов А. Необычный радиоконструктор. — Радио, 1995, №5, с. 34—35.
38.	Макаров Д. Шпионские страсти. — Радио, 1995, №3, с. 40—41.
39.	Мосягин В. Узконаправленный микрофон. — Радио, 2002, №5, с. 54—55.
40.	Немич И. Микросхема КР1182ПМ1 — фазовый регулятор мощности. — Радио, 1999, №7, с. 44 — 46.
41.	Нечаев И. Генераторы световых импульсов. — Радио, 2000, №4, с. 56—57.
42.	Нечаев И. Звуковое сопровождение — без проводов. — Радио, 1998, №10, с. 50.
43.	Нечаев И. Звуковое сопровождение по ИК-каналу. — Радио, 2002, №3, с. 48—49.
44.	Нечаев И. Звуковое сопровождение по радиоканалу. — Радио, 2002, №6, с. 53—54.
45.	Нечаев И. Комбинированный радиоприемник. — Радио, 1999, №4, с. 47—48.
46.	Нечаев И. Регуляторы мощности на микросхеме КР1182ПМ1. — Радио, 2000, №3, с. 53—54.
47.	Низковольтная «мигалка» (ЗР). — Радио, 1998, №6, с. 64.
48.	Николаев Ю. Сверхчувствительный микрофон. — Радио, 1992, №10, с. 54, 55.
49.	Ноткин Л.Р. Функциональные генераторы и их применение. — М.: Радио и связь, 1983. — 184 с.
50.	Омметр на операционном усилителе (ЗР). — Радио, 1977, №7, с. 60—61.
51.	Пестриков В.М. Энциклопедия радиолюбителя. Основы схемотехники и секреты электронных схем. — С.-Пб: Наука и техника, 2001. — 432 с.
52.	Полежаев А. Светодиодный пробник-индикатор. — Радио, 1997, №5, с. 38.
53.	Поляков В. Радиоприемные антенны. — Радио, 1998, №2, с. 44—46.
54.П	оляков В. Универсальный УЗЧ. — Радио, 1994, №12, с. 34—35.
55.	Поляков В.Т. Приемники прямого преобразования для любительской связи. — М.: ДОСААФ, 1981. — 80 с.
196
Список литературы
56.	Поляков В.Т. Радиолюбителям о технике прямого преобразования. — М.: Патриот, 1990.
57.	Пробник для проверки транзисторов (ЗР). — Радио, 1979, №1, с. 61.
58.	Разработано в радиокружке. — Радио, 1984, №12, с. 37—38.
59.	Румянцев М.М. Конструирование радиовещательных приемников. — М.: ДОСААФ, 1982. 208 с.
60.	Своренъ РА. Электроника шаг за шагом. Практическая энциклопедия юного радиолюбителя. Изд 4-е, дополн. и исп-равл. — М.: Горячая линия — Телеком, 2001. — 540 с.
61.	Семенов Б. Ю. Современный тюнер своими руками: УКВ стерео + микроконтроллер. Серия «Просто и доступно». — М.: СОЛОН-Р, 2001. — 352 с.
62.	Сергеев Б. Переговорные устройства. — Радио, 1982, №7, с. 50.
63.	Сретенский М. Испытатель транзисторов. — Радио, 1995, №1, с. 32.
64.	Талалов А. Регулируемый двухполярный источник питания. — Радио, 1979, №10, с. 41.
65.	Тарасов Э. Генератор прямоугольных импульсов. — Радио, 1980, №3, с. 51—52.
66.	Толкачева Р. Защитные микросборки ЗА-0 и ЗА-1. — Радио, 1999, №8, с. 60.
67.	Федоров Ю. Генераторы-имитаторы звуков. В помощь радиолюбителю. Вып. 60. — М. ДОСААФ, 1977, с. 31—38.
68.	Фелпс Р. 750 практических электронных схем: Справочное руководство. — М.: Мир, 1985. — 584 с.
69.	Функциональный генератор на микросхеме (ЗР). — Радио, 1978, №8, с. 60.
70.	Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 2-х т. — М.: Мир, 1986.
71.	Чистов В. А нет ли у нас «жучка». — Радио, 1998, №10, с. 53—54.
72.	Шелестов ИЛ. Радиолюбителям: полезные схемы. Книга 1. Домашняя автоматика, охранные устройства, приставки к телефону, зарядные устройства и многое другое: — М.: СОЛОН-Р, 2001. — 186 с.
73.	Шелестов ИЛ. Радиолюбителям: полезные схемы. Книга 2. Схемотехника на МОП-микросхемах, приставки в телефону, домашняя автоматика, охранные устройства и многое другое: — М.: СОЛОН-Р, 2001. — 216 с.
Список литературы
197
74.	Шелестов И.П. Радиолюбителям: полезные схемы. Книга 3. Домашняя автоматика, приставки к телефону, охранные устройства, компьютер дома и многое другое: — М.: СОЛОН-Р, 2001. — 222 с.
75.	Шелестов И.П. Радиолюбителям: полезные схемы. Книга 4. Электроника в быту, домашняя автоматика, радиопередатчики и приемники, Internet для радиолюбителей и многое другое: — М.: СОЛОН-Р, 2001. — 240 с.
76.	Шкритек П. Справочное руководство по звуковой схемотехнике. — М.: Мир, 1991. 446 с.
77.	Шумейкер Ч. Любительские схемы контроля и сигнализации на ИС. — М.: Мир, 1989.
78.	Электронные сирены (ЗР). — Радио, 1977, №5, с. 60.
79.	Электронный термометр (ЗР). — Радио, 1983, №4, с. 61.
80.	Электронный термометр с транзисторным датчиком (ЗР). — Радио, 1983, №2, с. 61.
81.	Ярешко Р. Испытатель диодов и биполярных транзисторов. — Радио, 1999, №5, с. 53.
Оглавление
Введение.................................................. 3
Глава 1. Мастерская радиолюбителя...........................4
1.1. Сетевой фильтр.....................................7
1.2. Регуляторы мощности для паяльника.................10
Глава 2. Простые измерительные приборы и пробники . . 14
2.1.	Звуковой пробник..................................14
2.2.	Генераторы световых импульсов.....................15
2.3.	Электронный индикатор сопротивления...............23
2.4.	Светодиодные пробники.............................24
2.5.	Автомобильный индикатор-пробник...................27
2.6.	Пробник для проверки радиоаппаратуры..............29
2.7.	Пробник для проверки диодов и транзисторов........31
2.8.	Пробник для проверки транзисторов и диодов на цифровой микросхеме.................................33
2.9.	Простейший измеритель параметров транзисторов.....34
Глава 3. Источники питания радиоаппаратуры.................36
3.1.	Однополярный источник питания.....................36
3.2.	Двухполярный источник питания.....................39
3.3.	Регулируемый источник питания.....................40
3.4.	Зарядное устройство...............................42
Глава 4. Усилители звуковой частоты........................47
4.1.	Двухкаскадный усилитель звуковой частоты..........47
4.2.	Усилитель на микросхеме TDA7050.................. 48
4.3.	Микрофонный усилитель.............................50
4.4.	Направленный микрофон.............................53
4.5.	Микшер............................................56
4.6.	Трехкаскадный усилитель мощности звуковой частоты на транзисторах.......................61
4.7.	УЗЧ для радиоприемника............................62
4.8.	УМЗЧ на микросхеме К157УД1........................64
4.9.	Стереофонический УМЗЧ.............................67
Оглавление
199
Глава 5. Приемники прямого усиления........................70
5.1.	Детекторные приемники...........................  70
5.2.	Радиоприемники прямого усиления на транзисторах...72
5.3.	На микросхемах....................................85
5.4.	Радиоприемник на интегральной микросхеме..........88
Глава 6. Приемники прямого преобразования..................92
6.1. Коротковолновый приемник..........................92
6.2. УКВ-приемник......................................97
Глава 7. Супергетеродинные приемники......................104
7.1.	УКВ-тюнер........................................104
7.2.	Стереодекодеры системы с пилот-тоном.............109
7.3.	Стереодекодер системы с полярной модуляцией......113
Глава 8. Мультивибратор в радиолюбительских устройствах.......................118
8.1.	Двухтональный звонок.............................120
8.2.	Электронная сирена...............................121
8.3.	Имитатор шума прибоя.............................122
8.4.	Генератор «мяу»..................................124
Глава 9. Измерительные устройства.........................126
9.1.	Омметре линейной шкал ой.........................126
9.2.	Измеритель RLC...................................128
9.3.	Генератор на частоту 1000 Гц.....................130
9.4.	Перестраиваемый ГЗЧ..............................132
9.5.	Функциональный генератор.........................136
9.6.	Милливольтметр...................................141
9.7.	Измерители параметров транзисторов...............146
9.8.	Логический пробник...............................149
Глава 10. Устройства обработки звука......................152
10.1.	Активный фильтр для записи с радиоприемника.....152
10.2.	Расширитель стереобазы......................... 154
10.3.	Формирователь псевдостереофонического сигнала..	157
Глава 11. Устройства автоматики и бытовой техники . . 159
11.1.	Приборы для обнаружения скрытой проводки........159
11.2.	Сигнальное устройство...........................164
11.3.	Электронный термометр...........................167
200	Оглавление
11.4.	Регулятор мощности для светильника..............169
11.5.	Сенсорный РМ....................................171
Глава 12. Переговорные устройства . ......................177
12.1.	Переговорные устройства на основе усилителей звуковой частоты.................177
12.2.	Дуплексное переговорное устройство..............180
12.3.	Устройство звукового сопровождения по радиоканалу.У. 182
12.4.	Устройство звукового сопровождения поИК-каналу....185
12.5.	Радиомикрофон...................................188
Список литературы.........................................193
Серия «СОЛОН — радиолюбителям», выпуск 17
Мосягин Владимир Васильевич
Юному радиолюбителю для прочтения с паяльником
Под редакцией А. Я. Грифа
Ответственный за выпуск В. Митин Верстка Н. Бармина Обложка Е. Холмский
Приглашаем к сотрудничеству авторов — специалистов в области электроники, связи и компьютерной техники
E-mail: Solon-Avtor@coba.ru ,
ООО «СОЛОН-Пресс»
123242, Москва, а/я 20 Телефоны:
(095) 254-44-10, 252-36-96, 252-25-21 E-mail: Solon-R@coba.ru
ООО «СОЛОН-Пресс»
ЛР № 066584 от 14.05.99
Москва, ул. Тверская, д. 10, стр. 1, комн. 522
Формат 60x88/16. Объем 13 п. л. Тираж 3000
ООО « Пандора-1»
Москва, Открытое ш., д. 28
Заказ № 153