Обложка 1
Титульный
Аннотация
Выходные данные
Предисловие автора
Предисловие переводчика
Список условных сокращений
Глава 1. Поиск неисправностей в звуковой аппаратуре
Общий осмотр
Второй шаг
Вольт-ампер-ваттметр
Звуковой пробник
Оценка температур
Высокоскоростной измеритель разности температур
Замечания о предварительных усилителях на интегральных схемах
Последовательность измерений постоянного напряжения
Полевые транзисторы
Порядок нумерации узлов
Новая контрольно-измерительная аппаратура для ремонта без технического описания
Прибор для проверки транзисторов без удаления их из схемы
Температура трансформаторов, резисторов, конденсаторов и диодов
Функциональный обзор микросхем для бытовой радиоэлектронной аппаратуры
Измерительное устройство постоянного напряжения с записью 52 Эмиттерный повторитель для устройства контроля постоянного напряжения
Проверка пальцем
Возможности осциллографа
Поиск неисправностей в маломощных усилителях на интегральных схемах
Глава 2. Дополнительные методы поиска неисправностей в звуковой аппаратуре
Звуковой пробник
Двухтональный звуковой пробник
Записывающий звуковой пробник
Звуковой пробник высоких звуковых частот
Звуковой пробник низких звуковых частот
Звуковой пробник с записывающим вольтметром
Контроль постоянного напряжения со звуковой индикацией
Прибор для контроля переменного напряжения с записью
Основная классификация усилителей
Функциональный обзор микросхем
Проверка транзисторов с помощью осциллографа
Глава 3. Прогрессивные методы поиска неисправностей в звуковой аппаратуре
Сравнительная проверка стереоаппаратуры
Проверка с помощью омметра
Сравнительный омметр для быстрых измерений
Омметр с автоматическим измерением внутреннего сопротивления
Предварительные усилители на интегральных схемах
Некоторые способы поиска неисправностей в предварительных усилителях на дискретных элементах
Звуковой пробник для проверки полного сопротивления
Наиболее важные измерения постоянного напряжения
Возможные причины искажений
Быстрая проверка конденсатора на утечку
Быстрая проверка на емкостные потери
Предварительный усилитель для вольтметров постоянного напряжения и переменного напряжения звуковой частоты
Быстрая проверка на сдвиг фаз
Функциональный обзор микросхем
Глава 4. Поиск неисправностей в радиоприемниках без технического описания
Предварительные соображения
”Звучание повреждений”
Новые и старые быстрые проверки
Настраиваемый звуковой пробник промежуточной частоты
Схемы АМ-радиоприемников
Предварительная регулировка
Регулировка с использованием контрольно-измерительной аппаратуры
Поиск неисправностей в автодинных схемах
Поиск неисправностей в АМ/ЧМ радиоприемниках
Захватывание частоты
”Звучание двухполупериодного выпрямления”
Функциональный обзор микросхем
Настройка с использованием генератора качающейся частоты и осциллографа
Глава 5. Дополнительные методы поиска неисправностей в радиоприемниках
Как одновременно увидеть обе стороны печатной платы
Первое знакомство с ЧМ-схемой
Маленькие хитрости в ’’уборке мусора”
Примеры различных быстрых проверок
Компоновка АМ/ЧМ-приемников с проигрывателем
Карманный стерео ЧМ-приемник
Автоматическая подстройка частоты
Основное устройство АМ/ЧМ-приемника на интегральных схемах 124 Входные каскады с отдельными транзисторами гетеродина и смесителя
Работает ли ЧМ-преобразователь
Принципы размещения каскадов на печатной плате приемника
’’Охотник за детекторами” и его использование при ремонте АМ-приемников
Напряжения в схеме преобразователя при наличии и отсутствии генерируемых колебаний
Все напряжения отрицательные
Замена источника колебаний
Генерация второй гармоники ЧМ-детектором
Автомобильные приемники
Функциональный обзор микросхем
Глава 6. Прогрессивные методы поиска неисправностей в радиоприемниках
Метод подачи сигнала
УКВ/AM авиационный карманный радиоприемник
Модуляция и демодуляция
Радиоприемник со сканирующим монитором
”Звучание перемодуляции”
Быстрая проверка подавления ЧМ-приемником АМ-сигнала
Радиопомехи и уоки-токи любительского диапазона
Напоминания о тонкостях проверок
Заключение
Функциональный обзор микросхем
Глава 7. Поиск неисправностей в телевизорах, не имеющих технического описания
Обзор
Типичные причины отказов с общими признаками
Элементы сигнального канала, рабочие частоты и предварительные проверки
Маленькие хитрости
Генерация в каскаде ПЧ
Быстрая проверка высокого напряжения
Быстрые проверки постоянного высокого напряжения
Быстрая проверка УПЧ для локализации каскада выделения сигнала звукового сопровождения
Интегральные схемы
Функциональный обзор микросхем
Методика настройки с использованием ГКЧ
Глава 8. Дополнительные методы поиска неисправностей в телевизорах
Пробник — подавитель сигналов для быстрой проверки
Опознание микросхем
Проверка непрерывности цепей на печатной плате
Маркированные перемычки
Нумерация деталей подсекций
Типичная топология печатной платы
Горячо или не горячо
Разделение изображения и звукового сопровождения
Поиск неисправностей в источниках питания
Функциональный обзор микросхем
Глава 9. Прогрессивные методы поиска неисправностей в телевизорах
Прозванивание цепей со стороны монтажа печатной платы
”Мусор” в шине питания
Периодический контроль
Синхронизация, генератор и отклоняющая система кадровой развертки
Минимизация шума
Немного о работе транзисторных цепей
Пробник на неоновой лампочке со смещением
Опыт с постоянным напряжением, генерируемым неоновой лампочкой
Глава 10. Последняя группа методов поиска неисправностей в телевизорах
Быстрая проверка синхронизирующих импульсов строк
Интегральные схемы
Микросхема кадровой и строчной развертки
Каскад АПЧ строчной развертки
Измеритель напряженности поля
Измеритель напряженности поля на цифровом вольтметре и перестраиваемой катушке
Общие признаки неисправностей
Глава 11. Поиск неисправностей в цветных телевизорах
Выводы на основе признаков неисправности
Общие соображения
Интегральные схемы
Уровни сигнала цветности
Как коротковолновый приемник реагирует на сигналы каскада цветности
Усовершенствование коротковолнового радиоприемника для проверки телевизоров при помощи резистивного щупа
Проверка незатухающей гармонической волны с частотой 3,58 МГц
Проверка прохождения незатухающего немодулированного сигнала по уровню шума
Демодуляция и матрицирование сигнала цветности
Функциональный обзор микросхем
Качающаяся видеомодуляция
Глава 12. Поиск неисправностей в магнитофонах
Основные затруднения, связанные с механикой
Обзор
Цикличная быстрая проверка магнитофона
Соображения о напряжении подмагничивания
Автоматическая регулировка уровня записи
Немного о типах лент и записи
Проверка колебаниями
Частотные искажения
Замена деталей
Глава 13. Поиск неисправностей в камерах кабельного телевидения
Обзор
Предварительный анализ неисправности
Связь выхода видеосигнала по переменному току
Точное определение неисправных частей
Симулированные синхроимпульсы кадровой развертки
Дифференцирование и интегрирование основных форм сигнала
Схема синхронизации
Схема гашения
Видеоусилитель
УКВ-модулятор
Искажение формы сигнала и отрицательная обратная связь
Каскад видикона
Приложение. Международное распределение радиочастот
Оглавление
Обложка 2

Author: Мидлтон Р.Г.  

Tags: ремонт   радиоэлектроника  

ISBN: 5-283-02524-1

Year: 1994

Text
                    НАЛАДКА  И  РЕМОНТ  РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ  УСТРОЙСТВ
 Р.  МИДЛТОНРАДИОЭЛЕКТРОННЫХ
 УСТРОЙСТВ,
 НЕ  ИМЕЮЩИХ
ТЕХНИЧЕСКОГО  ОПИСАНИЯ


Р. мидлтон РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ, НЕ ИМЕЮЩИХ ТЕХНИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ Перевод с английского А.Ю. СЕРОВА МОСКВА ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ 1994
ББК УДК R.G. Middleton Troubleshooting electronic equipment without service data. Prentice Haal, 1989 Мидлтон Р.Г. Наладка и ремонт радиоэлектронных устройств, не имею- М58 щих технического описания: Пер. с англ. / Под ред Ф.Н. По¬ кровского - М.: Энергоатомиздат, 1994. - 304 с.: ил. ISBN 5-283-02524-1 Представляет собой практическое руководство по эксплуатации, наладке и ремонту бытовых радиоэлектронных устройств: стерео¬ систем, радиоприемных устройств, телевизоров и телекамер, маг¬ нитофонов. Описаны простейшие приборы контроля, методы диаг¬ ностики и современные способы поиска неисправностей в слу¬ чае отсутствия технического описания аппарата. Для широкого круга читателей, начинающих радиолюбителей, владельцев бытовой звуко- и видеотехники. м 2302020200-044 92 051 (01)- 94 ББК 32.844 Издание для досуга Мидлтон Роберт Гордон НАЛАДКА И РЕМОНТ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ, НЕ ИМЕЮЩИХ ТЕХНИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ Заведующий редакцией А.Б. Желдыбин. Редактор издательства З.И. Михеева Художественный редактор Т.А. Дворецкова. Технический редактор Т.Н. Тюрина Корректор З.Б. Драновская ИБ № 3819 Лицензия ЛР № 10256 от 07.07.1992 г. Набор выполнен в издательстве. Подписано в печать с оригинала-макета 27.10.94. Формат 60 х 88 1/16. Бумага офсетная № 2. Печать офсетная. Усл. печ. л. 18,62. Усл. кр.-отт. 18,98. Уч.-изд. л. 19,62. Тираж 30000 экз. Заказ 6975. С044. Энергоатомиздат, 113114, Москва М-114, Шлюзовая наб., 10. Отпечатано с оригинал-макета в филиале Государственного ордена Октябрьской Револю¬ ции и ордена Трудового Красного Знамени Московского предприятия "Первая Образцовая типография” Комитета Российской Федерации по печати. 113114, Москва, Шлюзовая наб., 10. ISBN 5-283-02524-1 (рус.) ISBN 0 13 931164-5 (англ.) © By Prentice-Hall, Inc., 1989 Перевод на русский язык, © Энергоатомиздат, 1994
ПРЕДИСЛОВИЕ ПЕРЕВОДЧИКА В последнее время библиотеки радиолюбителей стали пополняться книгами нового класса - практическими руко¬ водствами по ремонту той или иной радиоэлектронной аппа¬ ратуры. Книга, предлагаемая вашему вниманию, тоже отно¬ сится к этому классу, но ее главное преимущество перед кни¬ гами, уже выпущенными в нашей стране, заключается в том, что за исключением главы, посвященной камерам замкнутой системы телевидения, в ней не рассматриваются конкретные схемы конкретных устройств, а изложены принципы общего подхода к поиску неисправностей в различных классах элект¬ ронной аппаратуры. Несмотря на общую направленность книги на радиоэлектронную аппаратуру без технического описания, советы, изложенные в ней, могут оказать сущест¬ венную помощь в быстром нахождении неисправностей и при наличии принципиальной схемы устройства. Здесь, конечно, нет готовых рецептов на все случаи жизни, но творческое ис¬ пользование приведенных советов поможет найти выход практически из любого положения. Для успешного использования описанных методик от чита¬ теля не требуется хорошего понимания работы схемы, но это не означает, что никакая подготовка вообще не требуется. Используя методику сравнительной проверки, можно, конечно, совершенно не разбираясь в радиоэлектронике, отыскать и устранить практически любую неисправность, но максимально использовать достоинства предлагаемой книги смогут лишь читатели, обладающие достаточной подготовкой и увлека¬ ющиеся электроникой. Следует упомянуть еще об одном достоинстве книги. Она ориентирует читателя на использова¬ ние наиболее доступных приборов. Самой сложной измери¬ тельной аппаратурой, упомянутой здесь, является осциллограф и ГКЧ. Рассматриваются также самодельные пробники, ко¬ торые, несмотря на их простоту, могут значительно облегчить и ускорить процесс ремонта какого-нибудь устройства. В за¬ ключение хочется выразить уверенность, что книга понравится вам и будет весьма полезной. А.Ю. Серов 3
ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА При ремонте звуковоспроизводящей аппаратуры, радио¬ приемников. телевизоров и т.п. иногда возникают затрудне¬ ния из-за отсутствия технического описания некоторых эк¬ земпляров. Эта книга в какой-то мере поможет вам подгото¬ виться к встрече с такими экземплярами. Опытные наладчики радиоэлектронной аппаратуры знают, что техническое описание может быть недоступно по целому ряду причин: 1. Иногда выпускается новая модель прибора, которую пла¬ нируется снабдить описанием позднее, а в это время фирма терпит крах. 2. Затруднительно найти адрес иностранного производите¬ ля радиоэлектронной аппаратуры бытового назначения. 3. Техническое описание к прибору всегда публикуется с некоторой задержкой. 4. Техническое описание может вообще не выпускаться для отдельных серий электронных устройств. 5. Иногда производимые в отдельных выпусках продук¬ ции многочисленные усовершенствования приводят к тому, что первоначальное техническое описание только вводит в заблуждение. 6. Даже если техническое описание доступно, наладчик может посчитать, что не стоит тратить на него деньги из-за пустячной неисправности. 7. Иногда доступное техническое описание может быть настолько поверхностным, что оно не может оказать никакой помощи. 8. После того как электронное устройство побывало в не¬ скольких мастерских, там могут появиться нестандартные замены. 9. Производители иной раз выпускают описание с ошибка¬ ми или неполное. Профессионалам следует уметь обнару¬ живать подобные недостатки. 10. Составителям технических описаний иной раз кажется, что у наладчиков имеется сложная (и дорогая) контрольно- 4
измерительная аппаратура, которой в действительности они не имеют. Так что наладчикам приходится рассчитывать только на свои силы, хотя и имеется на руках техническое описание. Как и в предыдущем издании, в настоящей книге также приведены никогда и нигде ранее не публиковавшиеся техно¬ логии поиска неисправностей, а также рассмотрены шаг за шагом отдельные примеры их использования. Среди этих уникальных технологий имеются: Звучание неисправностей. Быстрая проверка работы ЧМ-конвертера при помощи радио¬ приемника. Быстрая проверка при помощи пробника - подавителя сиг¬ нала. Оценка напряженности электромагнитного поля при помощи генератора на неоновой лампочке. Быстрая проверка цепей постоянного и переменного тока. Проверка фаз при поиске неисправностей в звуковой аппа¬ ратуре. Звучание сдвига фаз. ’’Охотник” за детекторами (устройство для быстрого нахож¬ дения на печатной плате AM- и (или) ЧМ-детектора.- Примеч. пер). Проверка паразитной амплитудной модуляции. Устройство контроля постоянного напряжения с записью. ’’Звучание двухполупериодного выпрямления”. ’’Звучание перемодуляции”. Идентификация фона сети. Проверка высокого постоянного напряжения (при ремонте телевизоров) при помощи нити. Проверка прохождения сигнала цветности при помощи ра¬ диоприемника. Быстрая проверка для локализации самовозбудившегося каскада ПЧ. Важной особенностью настоящей книги является описание микросхем с точки зрения наладчика. Транзистор выполняет одну функцию, тогда как микросхема является устройством, выполняющим одновременно несколько задач. Это следует учитывать при рассмотрении цепи с интегральными схемами. Проверки фаз, приведенные в настоящем издании, являются новшеством, так как обычно из-за фактической невосприим¬ чивости человеческого уха к сдвигу фаз в звуковом сигнале им пренебрегают. Однако при предварительном поиске не¬ исправностей такие измерения могут дать полезную информа¬ 5
цию и потому заслуживают рассмотрения. Искажения возника¬ ют в результате неравномерного воспроизведения различных фазовых соотношений в сигнале. В идеале практически все напряжения сигнала в звуковой системе либо находятся строго в фазе, либо развернуты точ¬ но на 180° по отношению друг к другу. При неисправности это нарушается. Например, если разделительный или развя¬ зывающий конденсатор выходит из строя, то почти сразу возникает сдвиг фаз, заметный даже на средних частотах. При этом простой пробник для проверки сдвига фаз может локализовать неисправность без всякого анализа деталей цепи или разбора работы схемы. Конечно же, нет правил без исключений, и это касается и нашего случая. При работе со схемами регулировки тембра необходимо помнить то обстоятельство, что сдвиг фаз явля¬ ется неотъемлемым свойством работы таких схем. К счастью, каскады регулировки тембра легко различимы в звуковых системах и быстро находятся при поиске неисправностей в устройстве, не имеющем технического описания. Пять глав настоящей книги посвящены поиску неисправ¬ ностей в телевизорах, не имеющих технического описания. Рассмотрены предварительные подходы и уделено внимание быстрым проверкам (таким, например, как проверка темпера¬ туры), не требующим знания ни устройства, ни принципа ра¬ боты проверяемой схемы. Уделено внимание маркировке на печатных платах. Рассмотрены типичные причины наиболее часто встречающихся неисправностей наряду с описанием методик первичного поиска неисправностей. Рассмотрена ’’коварная” неисправность, вызванная ’’засорением” шины питания. Принцип поиска неисправностей в аппаратуре без технического описания основан на том, что ”вы не можете знать очень много о работе схемы”. В книге имеются разделы, дающие основные понятия о работе важнейших каскадов теле¬ визора. Подчеркнута роль цифрового вольтметра в ремонтной практике. Также уделено значительное внимание промышлен¬ ным тестерам и их применению, так как многие не имеют в своем распоряжении осциллографа, а те, кто имеет, чувству¬ ют себя несколько неуверенно при работе с этим сравнительно сложным прибором. В книге рассказано, как максимально использовать возможности простых и недорогих контрольно¬ измерительных приборов, а также изложены маленькие хит¬ рости. 6
Сейчас широко распространены магнитофоны, и, соответст¬ венно, отдельная глава посвящена основным неполадкам в лентопротяжном механизме, быстрым проверкам работо¬ способности и тому, как справиться с помехами. Приведена методика проверки перезаписью и способ оценки ее резуль¬ татов. Поиск неисправностей в аппаратуре, не имеющей техничес¬ кого описания, является одновременно и искусством и наукой. Воображение и чутье наладчика не менее важны, чем его тех¬ ническое образование. Даже имея сравнительно большой опыт в традиционном ремонте и наладке аппаратуры, можно попасть впросак при столкновении со странным блоком элект¬ ронного устройства - без всякого описания. Такое происхо¬ дит из-за того, что фундаментальные подходы к оценке приз¬ наков неисправности и измерительным процедурам существен¬ но отличаются при наличии описания. Довольно много моделей бытовой аппаратуры имеет не¬ большую схему на внутренней стороне корпуса. (Инструкция по эксплуатации также может иметь схему). Иногда различ¬ ные функциональные каскады идентифицируются со сторо¬ ны расположения деталей на печатной плате. Если функцио¬ нальные каскады трудно узнать, то, возможно, сориентиро¬ ваться в схеме поможет последовательная нумерация' де¬ талей. В любом случае номиналы резисторов имеют цветовую кодировку, а номиналы конденсаторов нанесены на их кор¬ пуса. Большинство мастерских имеют библиотеки технических описаний, и основным правилом для техников является чте¬ ние руководств. Однако многие старые мастера редко этим занимаются. После многих лет работы они убедились, что все электронное оборудование одного типа работает по одному и тому же принципу и неисправности каждого каскада имеют свои специфические особенности. К тому же аппаратура, выпускаемая одним производителем, имеет свой стиль и ее можно отличить от продукции других фабрик. Тем самым облегчается работа для опытного наладчика по поиску не¬ исправностей без описания. Это не означает, что техническое описание (если таковое имеется) полностью игнорируется, но опытный наладчик в основном обходится без него. Очевидно, что в наиболее выгодном положении при поиске неисправностей в аппаратуре без технического описания на¬ ходится инженер, разработавший данное устройство, а также тот, кто составлял описание к нему. Другими словами, инже¬ нер полностью знаком со схемой и принципом ее работы, а 7
также с промышленной методикой определения причины вы¬ хода из строя. В этой книге описаны различные маленькие хитрости. Мно¬ гие из этих хитростей требуют основательного понимания принципа работы схемы и достаточного опыта для понимания того, когда можно верить показаниям контрольно-измери¬ тельных приборов. Пожалуй, только в мастерской можно подо¬ брать похожее заведомо исправное устройство для проведения сравнительной проверки. В домашних условиях сравнитель¬ ная проверка в основном ограничивается стереофоническими системами, различными переговорными устройствами и переносной радиостанцией. Так что приходится обращаться к более общим подходам, не требующим проверки сравне¬ нием. Насколько желательно достаточное понимание принципа работы схемы, настолько же ценен опыт в тестировании схемы. Легче и быстрее всего можно приобрести опыт, собрав и нала¬ див какое-нибудь маленькое, но достаточно важное устрой¬ ство, например карманный AM-радиоприемник. Такой опыт нельзя заменить ничем. Те же соображения приложимы и к некоторой контрольно¬ измерительной аппаратуре, и эта книга может быть в большей степени полезна для профессионалов, нежели для любителей и экспериментаторов. Однако книга рассчитана на любителей и экспериментаторов, которые увлекаются электроникой и интересуются процедурами испытания и созданием самодель¬ ного оборудования для наладки. Начинающему рекомендует¬ ся самому собрать и опробовать какой-нибудь простой при¬ бор, типа мультиметра с сопротивлением 1000 Ом на вольт. Многие обстоятельства, принимаемые на веру при обычной методике поиска неисправностей, могут не быть очевидными, когда нет описания. Например, при отсутствии описания, взглянув на схему размещения деталей, невозможно сразу указать на каскад РЧ, каскад ПЧ, видеокаскад, каскад синхро¬ низации, каскад звукового сопровождения и т.д. Невозможно также немедленно указать транзистор одноканальной систе¬ мы выделения сигнала звукового сопровождения, транзистор системы АРУ или даже эмиттер, коллектор и базу какого- нибудь транзистора. Вместо этого наладчик должен осмотреть печатную плату и выполнить некоторые предварительные ориентировочные действия, прежде чем сказать, для чего предназначен отдель¬ ный транзистор, диод или микросхема. Этот подход существен¬ но отличается от простого рассматривания руководства по 8
эксплуатации, в котором каждая деталь, устройство, функцио¬ нальный каскад или соединение снабжено указанием рабо¬ чего напряжения, сопротивления цепи и изображением ха¬ рактерных осциллограмм. Чтобы почувствовать себя увереннее при поиске неисправ¬ ностей без описания, начните с представления себе всей схемы в виде ’’черного ящика”. Таким образом элементарные вопро¬ сы, которые обычно имеют очевидный ответ, должны быть разрешены специфичными проверками и измерениями, многие из которых достаточно новы и неожиданны. На протя¬ жении всей книги встречаются объяснения того, как вы можете сами изготовить специализированные тестеры для поиска неисправностей без технического описания. Фактически все наладчики радиоэлектронной аппаратуры сходятся в том, что время - деньги и что знание - сила. Ваш успех в ремонте и наладке радиоэлектронной аппаратуры оп¬ ределяется только вашим кругозором. Неизвестные малень¬ кие хитрости, новые технологии и подходы к поиску неисправ¬ ностей, рассмотренные и проиллюстрированные в этой необыч¬ ной книге, послужат началом пути к вашей цели. Роберт Г. Мидлтон
СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ AM — амплитудная модуляция АПЧ — автоматическая подстройка частоты АРУ — автоматическая регулировка усиления АРУЗ — автоматическая регулировка уровня записи АЧХ — амплитудно-частотная характеристика ГКЧ — генератор качающейся частоты ГУН — генератор, управляемый напряжением 34 — звуковая частота ИС — интегральная схема КВЧ — крайне высокая частота ЛАТР — лабораторный автотрансформатор МДП - металл -диэлектрик —полупроводник МОП - металл -окисел -по л упрово дник ОБ -общая база ОБП - одна боковая полоса (SSB) 03 - общий затвор ОИ — общий исток ОК — общий коллектор ОС — общий сток ОУ — операционный усилитель ОЭ — общий эмиттер ПЧ — промежуточная частота РЧ — радиочастота ТПЧ - трансформатор промежуточной частоты УВЧ — ультравысокая частота УЗЧ — усилитель звуковой частоты УКВ — ультракороткие волны УПЧ — усилитель промежуточной частоты УРЧ — усилитель радиочастоты ФАПЧ — фазовая автоматическая подстройка частоты ФВЧ - фильтр высокой частоты ФНЧ — фильтр низкой частоты ЦВ — цифровой вольтметр ЧМ - частотная модуляция 10
Г лава 1 ПОИСК НЕИСПРАВНОСТЕЙ В ЗВУКОВОЙ АППАРАТУРЕ ОБЩИЙ ОСМОТР Отыскание и устранение повреждений в электронной аппа¬ ратуре без технических данных требует одного из основных под¬ ходов, зависящих от того, работоспособно оборудование (если даже и неправильно, но функционирующее) или же оно нера¬ ботоспособно. Когда устройство хоть как-то, но работает, предва¬ рительный анализ состоит из ’’определения размера” неисп¬ равности для подбора ключа к характеру повреждения. На¬ пример, у предварительного усилителя выходной сигнал дол¬ жен быть проанализирован по отношению к каждому входу - магнитофонному, проигрывателя, тюнера и микрофонному (табл. 1.1). Таблица 1.1. Предварительный анализ неисправности в предусилителе Блок работоспособен, но работает со сбоями * Какие входы (магнитофонный, проигрывателя, тюнера, микрофон¬ ный) работают нормально? * Стереоблок: нормальна ли работа по одному из каналов (правому или левому)? * Характер неисправности: оди¬ ночные признаки, как, например, низкий уровень выходного сигна¬ ла, искажения, гул, шум, подвыва¬ ния1, либо их сочетания типа сла¬ бого сигнала с шумом или искаже¬ ний с сильным гудением? Блок не работает * Блок не работает лишь по отно¬ шению к выходу или полностью (отсутствие всякого шума и гудения при максимальном уровне громкос¬ ти)? * Есть ли какой-нибудь щелчок на выходе при включении и выключении питания? * После полного прогрева работа бло¬ ка прерывистая (например, наблюда¬ ются ли мгновенные всплески вы¬ ходного сигнала)? * Если имеется шум, гул или потрес¬ кивания, меняются ли характерис¬ тики этих помех во время прогрева¬ ния или же ”подогрева”в течение нескольких минут? И
Таблица 1.1 (продолжение) Блок работоспособен, но работает Блок не работает со сбоями * Признаки неисправности ста¬ бильны или прерывисты? * Есть ли явные признаки, такие, как перегретые детали или устройства, запах гари, расплавившаяся изоля¬ ция, слышимый механический гул, странно функционирующие орга¬ ны управления? * Имеются ли на печатной плате очевидные следы постороннего вме¬ шательства? * Имеются ли заметные механичес¬ кие повреждения, например сло¬ манная печатная плата? * Имеются ли на печатной плате признаки эксплуатации в сыром месте? * Ремонтировали ли блок явно не¬ правильно? * Как реагирует блок на удаление отдельных деталей и узлов? * Как реагирует блок на умеренное изгибание печатных плат? * Меняются ли признаки неисправ¬ ности после полного прогрева блока? * Блок работает несколько секунд после прогрева, а затем неожиданно замирает? * Другая аппаратура, например все¬ волновый приемник, вблизи неис¬ правного блока обнаруживает поме¬ хи (излучаемые ’’заглохшим” пред¬ усилителем)? * Начинает ли блок неожиданно ра¬ ботать при небольшом снижении на¬ пряжения блока питания? * Реагирует ли блок на посторонние поля (появляется ли на выходе какой- нибудь сигнал при поднесении его к передатчику или телевизору)? * Показывает ли пробник (прибор для каскадной проверки прохожде¬ ния сигнала), что какая-нибудь часть усилителя работоспособна? * Нормален ли уровень потребляемой мощности? 1 Нелинейные искажения звукового сигнала, обусловленные электричес¬ кой или акустической обратной связью. (Примеч. пер.) 2 См. гл. 4. С другой стороны, когда блок неработоспособен, регулятор громкости предусилителя необходимо установить на макси¬ мум и проанализировать уровень шума на выходе (если он имеется) для сравнения уровня, характеристик, реакции на контрольные колебания. Например, можно обнаружить, что уровень шума слишком высок или шум почти не слышен. Его характеристики могут состоять из сплошного шипения 12
или шипения, прерываемого треском. Иногда шум представ¬ ляет собой преимущественно громкое гудение. В любом случае эти особенности дают ключи к определению характера неис¬ правности. ВТОРОЙ ШАГ В большинстве случаев второй шаг заключается в выбороч¬ ных измерениях и быстрых проверках с целью сузить круг поиска. Транзисторы и микросхемы являются полезными ’’вехами” в подготовке к ремонту. Как будет подробно рас¬ смотрено в дальнейшем, измерения постоянного напряжения на электродах транзистора или на зажимах микросхемы в случае некоторой работоспособности блока зачастую дают полезную предварительную информацию. Однако, если блок не работает и на выходе слышен шум, целесообразно пройти от выхода с подключенным источни¬ ком сигнала ко входу, чтобы прийти к отказавшему участку. Этот процесс требует соблюдения определенной последова¬ тельности проверки каскадов, как детально показано ниже. ВОЛЬТ-АМПЕР-ВАТТМЕТР Вы можете найти номинальное паспортное значение по¬ требляемой мощности для данного блока отпечатанным на задней стенке корпуса. В таком случае можно быстро произ¬ вести проверку вольт-ампер-ваттметром. Это измерительный прибор, соединяемый последовательно с сетевым шнуром. Например: номинальная потребляемая мощность стерео¬ усилителя составляет 25 Вт. Если же обнаружено, что прибор показывает 15 или 35 Вт, то необходимо быстро произвести измерения термопробником и цифровым вольтметром, чтобы определить, где может происходить перегрев или понижает¬ ся рабочая температура. Предварительный анализ неисправности направлен на суже¬ ние района поиска и точное определение дефекта во избежа¬ ние потерь времени на ’’метод научного тыка”. ЗВУКОВОЙ ПРОБНИК Одним из наиболее полезных устройств, позволяющих сэкономить время, является компактный звуковой пробник, показанный на рис. 1.1, а-г Это наиболее простое приспособле- 13
Рис. 1.1. Полезный пробник для проверки прохождения звукового сигнала: а — способ подключения; б — быстрая проверка при градуировке регулятора громкости в коэффициентах усиления по напряжению; в — схема для исследо¬ вания прохождения частотного сигнала; г — звуковой пробник со сверхвысоким коэффициентом усиления для работы с маломощными схемами 14
ние, которое может быть использовано для обнаружения тока звуковой частоты и для прослеживания его по системе про¬ водки. Пробник весьма чувствителен и точно укажет на при¬ сутствие сравнительно небольших переменных токов. Он наиболее эффективен при частоте около 500 Гц, хотя рабо¬ тает и при более низких, и при более высоких звуковых часто¬ тах. При предварительной проверке звуковой системы мы зачастую желаем быстро определить, где протекает постоян¬ ный ток, а где он может сопровождаться током звуковой час¬ тоты. Это легко сделать, воспользовавшись пробником, пред¬ ставляющим собой миниусилитель с динамиком. Входные зажимы подключаются к проводнику в произвольных точках (рис. 1.1, а). Если из динамика раздается щелчок, значит, по проводнику протекает постоянный ток, если нет - значит, тока нет, либо он слишком мал. Далее, если из динамика раз¬ дается звук, следовательно, ток переменный. Пробник тако¬ го типа обеспечивает коэффициент усиления более 1700 и реагирует на изменение напряжения в 1 мВ. Когда регулятор громкости находится в максимальном положении, даже срав¬ нительно маленький переменный ток, протекающий по про¬ воду, вызовет достаточное активное падение напряжения вдоль проводника, чтобы можно было услышать звук из динамика. В пробниках такого типа у регулятора громкости можно рас¬ положить шкалу, проградуированную в единицах усиления по напряжению, что значительно увеличивает полезность при¬ бора. Эта шкала позволяет оценить коэффициент усиления пробника при произвольном положении ручки регулировки громкости. Шкала градуируется с помощью генератора зву¬ ковой частоты и цифрового вольтметра переменного тока (рис. 1.1, 6). На рис. 1.1, в показано размещение приборов для исследова¬ ния прохождения частотного сигнала. Можно видеть раздели¬ тельный конденсатор на одном из щупов, который пропус¬ кает переменную составляющую сигнала и препятствует прохождению постоянной составляющей сигнала при иссле¬ довании схемы. Заметим, что необходимо использовать непо- ляризованный электролитический конденсатор, так как поляр¬ ность постоянного напряжения обычно неизвестна. Если в вашем распоряжении нет неполяризованного конденсатора емкостью около 10 мкФ, можно использовать два поляризо¬ ванных конденсатора по 20 мкФ, соединенных последователь¬ но, одноименными полюсами вместе. Конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжение по крайней мере 15 В. 15
Зачастую, при отсутствии технического описания, прихо¬ дится рассматривать поврежденное устройство как ’’черный ящик”. В таких случаях полезно иметь под рукой второй та¬ кой же ’’черный ящик” для сравнения и оценки значений постоянного напряжения и сопротивления. В любом случае пробник служит для локализации повреждения, а неисправ¬ ная деталь или блок могут быть уточнены при последующих измерениях напряжений и сопротивлений. На рис. 1.1, г приведен пример использования пробников для получения сверхвысокого коэффициента усиления при прослеживании пути сигнала звуковой частоты, что в ряде случаев может оказаться полезным. Например, при прослежи¬ вании слишком слабого или с очень низким уровнем сигнала один пробник может издать едва слишимый сигнал. С другой стороны, два последовательно соединенных пробника делают едва слышимый сигнал отлично различимым. Заметим, что входное гнездо второго пробника соединено с гнездом голов¬ ного телефона первого. В свою очередь, звук будет издавать лишь второй пробник. Неизбежный шум пробника созначительным коэффициентом усиления сравнительно высок, чего и следовало ожидать. Тем не менее, насколько уровень выходного сигнала первого пробника будет больше, чем уровень его собственных шумов, настолько уровень сигнала на звуковом выходе второго будет больше общего уровня шума. В большинстве случаев ручка громкости первого пробника должна находиться на максиму¬ ме, а регулятор громкости второго устанавливается как тре¬ буется. ОЦЕНКА ТЕМПЕРАТУР 1 Измерение температур узлов и деталей обеспечивает быст¬ рый и информативный контроль за состоянием УЗЧ. Замеры проводятся с помощью термозонда или разностнотемпера¬ турного контрольно-измерительного прибора. Такая проверка наиболее полезна, если вы имеете похожий усилитель в нормальном рабочем состоянии для проведения сравнения. Несмотря на это, даже если у вас нет в наличии блока для срав¬ нения, такими измерениями можно получить много полез¬ ных данных. 1 Осторожно! Мощные транзисторы выделяют тепла достаточно, чтобы обжечь пальцы! 16
Например, рассмотрим типичные нормальные температуры для транзистора предоконечного каскада (рис. 1.2, а) и для не¬ большого мощного транзистора. Пусть при температуре окру¬ жающей среды 18°С корпус транзистора предоконечного каскада работает при 27 °C. Выводы транзистора обычно на 1°С теплее корпуса, т.е. их температура 28 °C. В стереоусилителе транзис¬ торы из предоконечных каскадов левого и правого каналов должны иметь температуры, отличающиеся на 2-3 °C друг от друга. Существенная разность температур вызвана дефектами схемы. Мощные транзисторы работают при больших температурах, нежели маломощные. Например, мощный транзистор, изобра¬ женный на рис. 1.2, б, работает при температуре радиатора 29 °C. Транзисторы в оконечных (выходных) каскадах правого и лево¬ го каскадов стереоусилителя в исправном состоянии работа¬ ют при температурах, отличающихся друг от друга на 3-4 °C,- существующая разница температур вызвана дефектами схемы. Самая горячая точка в транзисторе находится внутри него - это коллекторный переход. Измерения температуры снаружи транзистора показывают, что выводы нагреваются сильнее, чем корпус транзистора. Если транзистор эксплуатируется с радиатором, то пере¬ грев может быть вызван плохим термоконтактом либо между транзистором и радиатором, либо между радиатором и монтаж¬ ной панелью. Для улучшения отвода тепла между контактны¬ ми поверхностями можно залить немного силиконовой смазки. Зачастую на скорую руку добиваются увеличения выход¬ ного уровня транзистора, используя повышенное напряжение питания. Такие действия ведут к быстрому выходу транзистора из строя. При нормальной работе без сигнала на входе и при темпе¬ ратуре окружающей среды 20 °C температура корпуса транзис¬ тора составляет 28°С, температура радиатора 28°С и темпе¬ ратура выводов 33°С. Затем, при нормальной работе при по¬ даче сигнала на вход и мощности на выходе 2,5 Вт температу¬ ра корпуса составляет 44°С, температура радиатора 44°С и температура выводов 46°С. Выходная мощность равна £2/ R, где Е - среднеквадратичес¬ кое напряжение синусоидального сигнала на нагрузке, а R - сопротивление нагрузки. Например, среднеквадратичес¬ кие 4,47 В на нагрузке 8 Ом дают 2,5 Вт. Помните: как повышенная, так и пониженная рабочая температура свидетельствует о нарушении работы схемы! 17 2-69>5.
Рис. 1.2. Примеры нормальных рабочих температур транзисторов: а — транзистора предоконечного каскада усилителя мощности; б — не¬ большого мощного транзистора; в — типичной конструкции радиатора Заметим, что нормальная рабочая температура выходного транзистора (в частности) зависит в значительной степени от того, измерялась ли она при наличии или отсутствии сиг¬ нала. В рассмотренном на рис. 1.3 примере при отсутствии сиг¬ нала температура радиатора выходного транзистора состав¬ ляет 28 °C, тогда как при наличии сигнала на входе, имеющего на выходе мощность 2,5 Вт, нормальная температура тепло¬ отвода составляет 44 °C. (Температуру можно измерять на корпусе или на выводе транзистора или на теплоотводе.) На рис. 1.4 приведен другой практический пример. Здесь выходным устройством является мощная интегральная схе¬ ма. При измерении без сигнала нормальная температура ра¬ диатора составляет 25 °C. С другой стороны, при подаче сиг¬ нала и мощности на выходе 10 Вт нормальная температура 18
Рис. 1.3. Быстрая проверка выходного транзистора: а — проверка рабочей температуры транзистора выходного каскада УМ с вы¬ ходной мощностью 2,5 Вт; б - проверка мощного транзистора с помощью омметра 19
Рис. 1.4. Проверка температуры усилителя мощности на микросхеме (а) и назна¬ чение выводов типичного усилителя — микросхемы с выходной мощностью 20 Вт (б) теплоотвода составляет 61 °C (см. табл. 1.1). Теплоотвод не про¬ греется сразу до рабочей температуры - в разных точках теп¬ лоотвода температура будет различаться. Микросхема с номинальной выходной мощностью 10 Вт при отсутствии входного сигнала и окружающей температуре 19 °C имеет температуру корпуса 24 °C и температуру радиа¬ тора 25 °C. При подаче на вход сигнала и мощности на выходе 10 Вт температура корпуса возрастает до 62 °C, а температура радиатора - до 61 °C. Несмотря на то что сравнительные измерения температу¬ ры дают больше всего информации при сравнении температур двух одинаковых ИС, полезные данные могут быть получены при сравнительном измерении температур неодинаковых микросхем, паспортная выходная мощность которых одинако¬ ва. Интегральные усилители мощности могут развивать на выходе мощность до 20 Вт и выпускаются в одиночном или сдвоенном исполнении. Большинство из них имеет внешний радиатор для отвода излишнего тепла и работает в классе В. Многие усилители мощности имеют автоматическую защиту ИС от перегрева. В них также включаются цепь защиты от перегрузок по напряжению и цепь короткого замыкания. Интегральные микросхемы. Большинство современного электронного оборудования разработано на специализирован¬ ных интегральных микросхемах, которые обеспечивают рабо¬ ту многих отдельных устройств и элементов. Если вы имеете дело с отказавшей микросхемой без описания, то помните, 20
что в общем используется 24 вида интегральных схем пред¬ варительных усилителей. Большинство встречающихся микро¬ схем имеет плоский корпус с планарными выводами. Однако существуют микросхемы и с круглыми корпусами. Заметим, что такие микросхемы могут иметь от 7 до 16 выводов. Как показано ниже, в основном применяются микросхемы с плос¬ кими корпусами двух главных типов. В большинстве случаев условное обозначение микро¬ схемы отпечатано на корпусе. Если ремонтирующий имеет возможность заглянуть в справочник для идентификации каждого контакта микросхемы, то эта информация может оказаться очень полезной. В таком случае можно быстро ’’составить мнение” о схеме предусилителя и измерениями напряжений завершить решение задачи. Но может оказаться, что на корпусе не напечатано условное обозначение или же оно неразборчиво. Соответственно, к исследованию схемы предусилителя надо подойти более тща¬ тельно. Заметим, что в случае стереофонического предусили¬ теля часто используются два одинаковых корпуса ИС (один в правом, другой в левом канале). В таком случае сравнитель¬ ные измерения напряжений часто точно определяют повреж¬ дение и помогают локализовать его. В случае микросхем SK3924/942 (типа К174УН15) предвари¬ тельные усилители и правого и левого каналов содержатся в одном корпусе. Тем не менее описанный выше предваритель¬ ный подход применяется отдельно к правому и левому ка¬ налам. Итак, встречаются ситуации, когда условное обозначение микросхемы не напечатано на корпусе или неразличимо. В аварийном состоянии может оказаться как работоспособ¬ ный усилитель, так и неисправный. Основные подходы к ре¬ шению этих проблем обсуждаются в гл. 2. НОВАЯ КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ АППАРАТУРА ДЛЯ РЕМОНТА БЕЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ При ремонте электронной аппаратуры, не имеющей техни¬ ческого описания, может быть использовано много новых видов контрольно-измерительной аппаратуры для ускоре¬ ния и упрощения работы. Например, из нескольких состав¬ ляющих можно легко сконструировать записывающий вольт¬ метр постоянного или переменного тока, который работает с обычным магнитофоном, для контроля уровней напряжения 21
в желаемое время. Этот новый тип измерительной аппарату¬ ры особенно полезен в случае нестационарной задачи. Легко сконструировать омметр для измерения внутреннего сопротивления, чтобы измерять сопротивление любой схемы, подключенной к источнику питания, от выбранной точки до земли. Этот новый тип измерительной аппаратуры очень полезен, когда все проверено, а неисправность не найдена. Хотя внутреннее сопротивление можно измерить и без авто¬ матического омметра, но традиционный подход требует спе¬ циальных соединений, совместных измерений и расчетов. ТЕМПЕРАТУРА ТРАНСФОРМАТОРОВ, РЕЗИСТОРОВ, КОНДЕНСАТОРОВ И ДИОДОВ В некоторых случаях измерение температуры резисторов, конденсаторов, диодов и трансформаторов дает много инфор¬ мации. Как показано на рис. 1.5, каждая деталь имеет свою нормальную рабочую температуру. Эта температура либо мо¬ жет быть одной и той же как при наличии сигнала, так и без него, либо она изменяется при увеличении сигнала от нуля до полной паспортной мощности. Предварительная проверка схем, содержащих резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности, может быть прове¬ дена с помощью термопробника, когда электронный блок находится в состоянии покоя, т.е. сигнал на входе отсутству¬ ет. Термощуп может быть прикреплен к любой детали при помощи капли силиконовой смазки. Как правило, эти детали нормально функционируют примерно при одной и той же тем¬ пературе в любом блоке электронной аппаратуры. Возьмем для примера 20-ваттный усилитель системы звукоусиления. При температуре окружающей среды 20 °C температура мощ- Рис. 1.5. Оценка рабочих температур резисторов, катушек индуктивности и кон¬ денсаторов, а также небольших диодов 22
ного трансформатора составляет 24 °C; конденсатора сглажива¬ ющего фильтра источника питания 23°С; оксидного развя зывающего конденсатора 22°С; резисторов от 22 до 26°С; вы прямительных диодов 25°С. Существенно повышенная температура указывает на на¬ рушение, которое вызывает чрезмерное потребление тока. Пониженная температура указывает на повреждение, кото¬ рое вызывает недостаток или отсутствие электрического тока. Нормальная рабочая температура диода зависит от тока, протекающего через него. Например, на германиевом диоде при протекании через него тока 1 мА происходит падение напряжения 277 мВ, и он имеет температуру 23 °C (окружающая температура 21 °C). Если же ток увеличить до 2 мА, то падение напряжения возрастает до 317 мВ, а температура - до 24 °C. И да¬ лее, ток возрастает до 3 мА, падение напряжения достигает 337 мВ, температура повышается до 25 °C. Отметим, что если диод разомкнут или короткозамкнут, его температура не будет отличаться от окружающей. При ремонте стереофонического усилителя можно получить дополнительные опытные данные, так как соответ¬ ствующие детали в правом и левом каналах обычно работают практически при одной и той же температуре. Поэтому если сравнительное измерение температуры показывает, что дан¬ ный элемент из левого канала работает при существенно большей или меньшей температуре, чем соответствующий элемент из правого канала, то ремонтник может сделать вывод, что произошла поломка. Связана поломка с правым или левым каналом, можно определить, руководствуясь следующими признаками. 1. Если ранее было установлено, что признаки неисправ¬ ности относятся, например, к левому каналу, резонно сделать вывод, что элемент в левом канале с температурой, не соот¬ ветствующей норме, и связан с отказом в цепи. 2. Слишком повышенная температура сама по себе является прямым укзаанием на отказ в схеме - например, небольшое сопротивление при работе имеет температуру около 60 °C (вмес¬ то 20 °C), что указывает на повреждение в схеме как моно-, так и стереоусилителя. 3. Когда и правый и левый каналы проявляют симптомы повреждения и температура соответственных элементов раз¬ лична, то необходимо провести дополнительные измерения. 23
ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ РАЗНОСТИ ТЕМПЕРАТУР Прибор, изображенный на рис. 1.6, а, позволяет определить, какая из пар соответствующих элементов работает при оди¬ наковой температуре, а где температуры различаются. На¬ пример, один диод можно поместить на эталонную микросхе¬ му, а второй - на подозрительную микросхему. Если обе микросхемы работают при одинаковой температуре, то циф¬ ровой вольтметр покажет нули. С другой стороны, если мик¬ росхемы работают при разной температуре, то цифровой вольтметр покажет либо положительное, либо отрицательное напряжение. Преимущество измерителя разности температуры - быстро¬ та работы с ним (рис. 1.6,6). Ремонтирующий не измеряет тем¬ пературу каждой детали, но только замечает, где она одина¬ ковая (цифровой вольтметр показывает нули) и где разная (вольтметр показывает положительное или отрицательное напряжение). Для обеспечения надежности термического контакта между диодом и корпусом ИС можно использовать каплю силиконовой смазки. Заметим, что батарея подключена так, что оба диода про¬ пускают прямой ток в температурном мосту. Прямое сопротив¬ ление диода меняется при изменении температуры окружаю¬ щей среды: внутреннее сопротивление диода уменьшается с ростом температуры. При изменении температуры какого-ли¬ бо из диодов мост становится разбалансированным и разность напряжений отображается цифровым вольтметром. Эти из- Рис. 1.6. Измеритель разности температур: а — устройство измерительного моста; б - пользование щупом измерителя разности температур 24
мерения могут быть облегчены заменой цифрового вольтмет¬ ра на вольтомметр для контроля напряжения разбаланса мос¬ та. Другими словами, легче следить за движением стрелки по шкале, чем за изменением цифр на экране цифрового вольтметра. При проверке микросхемы со сравнительно большим чис¬ лом выводов зачастую важно проверять температуру в различ¬ ных частях микросхемы. Другими словами, многокаскадная микросхема может иметь значительно отличающиеся темпе¬ ратуры на входе, в середине и на выходе. Предварительное измерение температур лучше всего производить, помещая диодные щупы в средние части образцовой и проверяемой микросхем. ЗАМЕЧАНИЯ О ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫХ УСИЛИТЕЛЯХ НА ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМАХ Вряд ли можно найти микросхему, которая используется в качестве предусилителя сама по себе. Наоборот, перед мик¬ росхемой обычно находится биполярный транзистор. Причиной этого является высокий собственный уровень шумов микро¬ схемы, а биполярный транзистор имеет сравнительно низ¬ кий уровень шума, особенно при низком напряжении на кол¬ лекторе. Типичные предварительные усилители этой категории ис¬ пользуют микросхему с восемью контактами и маломощный входной транзистор. Такое устройство обеспечивает макси¬ мальный коэффициент усиления по напряжению около 1700, при этом выходная мощность составляет 0,2 Вт при напряже¬ нии на входе 1 мВ. Большая часть шумов в таком усилителе связана с входным каскадом, так как шумы входного каскада усиливаются всеми последующими каскадами, ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Измерения постоянного напряжения последовательно от одного каскада к другому проводятся главным образом для уточнения режимов транзисторов в каскадах, имеющих сбои в работе (или подозреваемых в этом). Как следует из табл. 1.1, измеренные значения напряжения могут иметь, а могут и не иметь смысла. И зачастую непонятно, какие из этих напря¬ жений обусловлены дефектами схемы, а какие дефектами транзисторов (или тем и другим). 25
Рис. 1.7. Проверка транзисторов с помощью омметра: а — прямое сопротивление между выводом базы и двумя другими выводами мало; б — между коллектором и эмиттером наблюдается меньшее сопротивление, когда напряжение омметра приложено к транзистору в прямом направлении; в — отсюда видно, почему следует "прозвонить” транзистор с неизвестными парамет¬ рами для идентификации выводов базы, эмиттера и коллектора Процедура обычно состоит в отсоединении транзистора от схемы для его испытания. (Обычно это производится выпа¬ иванием транзистора из печатной платы или перерезанием проводников печатной платы с помощью бритвы. После за¬ вершения измерений перерезанные проводники можно вос¬ становить маленькой каплей припоя.) 26
Для проверки транзистора можно использовать как специ¬ альный тестер, так и обычный омметр. И хотя методика та¬ ких измерений не нова, но имеет большое значение и должна внимательно соблюдаться. В соответствии с рис. 1.7 транзис¬ тор проверяется отсоединенным от схемы с помощью омметра, как описано ниже. 1. Измерить сопротивление между каждой парой выводов транзистора. 2. Определить вывод базы, учитывая, что низкие прямые сопротивления - между базой и эмиттером и между базой и коллектором (т.е. при измерениях А и Б). Высокое сопротив¬ ление наблюдается при измерении В. Средний вывод иденти¬ фицируется как база (рис. 1.7, а). 3. По полярности подключения выводов омметра при изме¬ рении прямой проводимости определить принадлежность транзистора к типу р-п-р или п-р-п. 4. По значению прямого сопротивления, исходя из опыта ремонтирующего, определить, из какого материала изготовлен транзистор. 5. Определить коллекторный и эмиттерный выводы, исхо¬ дя из правила, что между этими выводами сопротивление меньше, если испытательное напряжение приложено в нор¬ мальном рабочем направлении (рис. 1.7, б/ ПРОВЕРКА ПАЛЬЦЕМ Если омметр не имеет мегаомного поддиапазона, то для выполнения пятого пункта приведенной выше методики следует провести проверку с помощью пальца. Другими сло¬ вами, многие омметры не могут измерить очень высокое со¬ противление между коллектором и эмиттером кремниевого транзистора. Однако для измерения сопротивления можно воспользоваться проверкой пальцем, невзирая на тип применя¬ емого омметра. Для проведения такой проверки действуйте следующим образом. 1. Подсоедините выводы омметра к коллекторному и эмит- терному выводам транзистора (какой из них какой - пока не¬ известно). 2. Зажмите вывод базы и какой-нибудь другой вывод между большим и указательным пальцами, создав тем самым вспо¬ могательное нагрузочное сопротивление. Запишите значение сопротивления, показываемое прибором. 3. Теперь зажмите вывод базы и оставшийся вывод. Запиши¬ те показания прибора. 27
4. Поменяйте местами выводы омметра и повторите пп.2 и 3. 5. Коллектором будет тот вывод, относительно которого прибор показывает наименьшее значение сопротивления при подаче части напряжения от источника прибора через де¬ литель (палец) на вывод базы. Маленькая хитрость. Если ваша кожа очень сухая, а вход¬ ное сопротивление вольтметра 1000 Ом, слегка смочите ваши пальцы для подачи достаточного напряжения на вывод базы. Цоколевка транзистора требует внимания. Проверяемый транзистор может иметь иную цоколевку, чем тот, с которым его сравнивают, хотя по внешнему виду они одинаковы. Забавный случай. Проверка показала, что у замененного транзистора выводы коллектора и эмиттера перепутаны. Более того, и цоколевка замененного транзистора была не¬ правильной. Поэтому ремонтирующий должен иметь в виду, что цоколевка транзистора будет не такой, как ожидается. Всегда проверяйте цоколевку с помощью омметра! Описанная выше процедура относится к традиционным биполярным транзисторам. Иногда можно столкнуться с па¬ рой Дарлингтона, которая выглядит как обычные транзисто¬ ры. Однако пара Дарлингтона представляет собой составной транзистор. (Два транзистора изготавливаются на одном крис¬ талле, у них общий коллектор, а эмиттер одного соединен с базой другого.) Он имеет характерные значения входных и выходных сопротивлений, что будет показано ниже. Следует также помнить, что биполярные транзисторы могут быть симметричными и несимметричными. Несимметричный транзистор имеет прямое сопротивление эмиттера более низ¬ кое, чем прямое сопротивление коллектора. С другой стороны, у симметричного транзистора прямое сопротивление эмитте¬ ра равно прямому сопротивлению коллектора. Коэффициент усиления несимметричного транзистора резко уменьшается, если поменять местами вывод коллектора с выводом эмитте¬ ра. Напротив, коэффициент усиления симметричного тран¬ зистора при перемене выводов коллектора и эмиттера не из¬ меняется. (Пример использования симметричного транзисто¬ ра см. на рис. 10.7.) Некоторые типы электронных приборов используют фото¬ транзисторы. С практической точки зрения фототранзистор - обычный транзистор, за тем исключением, что сверху у него находится линза, служащая для освещения перехода база - эмиттер. В большинстве случаев используются выводы кол¬ лектора и эмиттера, а базовый вывод остается свободным. При работе фототранзистора типа п-р-п на коллекторе нахо- 28
дится плюс, а на эмиттере минус. Если подключить к фото¬ транзистору омметр, соблюдая полярность, то при попадании на фототранзистор света сопротивление коллектор-эмиттер сильно уменьшается. Учтите, что при проверке печатной платы, снятой с монтаж¬ ной панели, следует предусмотреть изоляцию выводов мон¬ тажной панели и выступающих металлических частей изолен¬ той. Такая изоляция предохранит от неожиданных коротких замыканий на металлизированной стороне печатной платы при ее вынимании. Печатная плата обычно соединена с раз¬ личными ручками регулировки и переключателями с перед¬ ней панелью, а также с общим проводом монтажной панели сравнительно короткими проводами. Случайные короткие замыкания представляют собой профессиональную опасность. Например, случайное короткое замыкание между монтаж¬ ной панелью и проводниками печатной платы вывело из строя регулирующий транзистор в источнике питания, который пришлось заменять, чтобы продолжить ремонт. ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ В звуковой аппаратуре часто встречаются полевые тран¬ зисторы, и поэтому следует знать, как они применяются. Полевые транзисторы еще называют униполярными, в отли¬ чие от широко используемых биполярных (плоскостных) транзисторов. Если в схеме используется полевой транзистор, то скорее всего это полевой транзистор с изолированным затвором; он также еще называется МДП-транзистором исходя из его кон¬ струкции (металл-диэлектрик-полупроводник). Обозначение МОП- или МДП-транзисторов на схеме показано на рис. 1.8. Помните об опасности статического электричества и перегре¬ ва. Для облегчения работы при замене дефектных полупро¬ водниковых приборов желательно иметь под рукой соответ¬ ствующий справочник. Полевые транзисторы с управляющим р-п-переходом явля¬ ются сравнительно стойкими и их можно испытывать почти так же, как и биполярные транзисторы. С другой стороны, полевой МОП-транзистор (полевой транзистор с изолированным затвором) подвержен влиянию статического электричества, где бы оно не появлялось в цепи. Заземлите ваше запястье прежде, чем брать МОП-транзистор, заземлите жало вашего паяльника прежде, чем припаивать МОП-транзистор к плате. Используйте радиаторы как на биполярных, так и на полевых транзисторах для предотвращения перегрева. 29
Рис. 1.8. Стандартные полевые транзисторы: а — полевой транзистор с управляющим р-л-переходом; б — полевой МОП-тран- зистор, работающий в режиме обеднения; в - полевой МОП-транзистор, работа¬ ющий в режиме обогащения; г — двухзатворный полевой транзистор; д — полевой транзистор с несимметричным каналом л-типа; е — другой вариант изображения g; ж — двухзатворный полевой транзистор, работающий в режиме обеднения ПОРЯДОК НУМЕРАЦИИ УЗЛОВ На печатных платах усилителей под элементами и прибо¬ рами часто пишут номера узлов. При ремонте без техничес¬ кого описания полезно помнить, что практически во всех случаях номера узлов начинаются с ”1” для входных элемен¬ тов и приборов, а затем последовательно увеличиваются по зо
схеме, самый большой номер соответствует узлу, к которому подсоединены выходные элементы1. ПРИБОР ДЛЯ ПРОВЕРКИ ТРАНЗИСТОРОВ БЕЗ УДАЛЕНИЯ ИХ ИЗ СХЕМЫ Такой прибор весьма полезен при ремонте без технического описания. Обеспечивает индикацию состояния (хорошо-плохо) проверяемого транзистора при весьма малом сопротивлении шунтирующей цепи (до 10 Ом) и довольно большой ее емкос¬ ти (до 15 мкФ). Прибор еще и потому удобен в обращении, что его пружинные зажимы можно подсоединять к выводам транзистора в любом порядке (рис. 1.9). На практике если прибор индицирует неисправность, то проверяемый транзистор следует отделить от схемы и прове¬ рить его еще раз. Это может предохранить от браковки исправ¬ ных транзисторов из-за незамеченной неисправности цепи, которая дала знать о себе при ’’внутрисхемной” проверке транзистора. Прибор выполняет следующие функции в процессе провер¬ ки транзисторов. 1. Определяет исправность,биполярных и полевых транзис¬ торов и тиристоров. 2. Определяет исправность диодов. Рис. 1.9. Лабораторный прибор для проверки транзисторов с удалением и без удаления из печатной платы 1 См. гл. 9, будет описан метод "прозванивания” печатных плат. 31
3. Идентифицирует базу, эмиттер и коллектор биполярно¬ го транзистора. 4. Идентифицирует затвор полевого транзистора. 5. Определяет полярность исправных устройств (п-р-п или р-п-р; п- или р-канал). 6. Идентифицирует катод-затвор-анод тиристора. 7. Определяет материал устройств (германий или кремний). 8. Измеряет 1Кнас или 1Бнас транзистора. 9. Измеряет ток стока насыщения и ток утечки затвора полевого транзистора. 10. Измеряет обратный ток утечки диодов. И. Определяет, чем является устройство: биполярным или полевым транзистором или'тиристором. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ОБЗОР МИКРОСХЕМ ДЛЯ БЫТОВОЙ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ В электронной аппаратуре применяется множество интег¬ ральных микросхем, и полезно знать их основные функцио¬ нальные типы. Некоторые интегральные схемы содержат всего несколько транзисторов, резисторов и диодов. В то же время микросхемы повышенной степени интеграции содер¬ жат десятки тысяч транзисторов в корпусе размером меньше почтовой марки. Желательно знать принципы работы интег¬ ральных схем и их использования в электронной аппаратуре. Микросхемы делятся на четыре больших класса: аналоговые, для бытовой аппаратуры, цифровые и схемы сопряжения. Например, в кассетном видеомагнитофоне содержатся все четыре класса интегральных схем. Можно выделить несколько подклассов: усилители, компа¬ раторы. преобразователи, демодуляторы и т.д. Можно провес¬ ти и дальнейшее деление по специфичному назначению, как, например, усилители класса А. дифференциальные или опе¬ рационные. указывающее на способ применения в электрон¬ ной аппаратуре. Аналоговые интегральные схемы (их еще называют линей¬ ными) на выходе обеспечивают сигнал, ’’похожий” на входной (подобный или аналогичный выходной сигнал). Другими сло¬ вами, усилитель класса А является аналоговым устройством, и операционный усилитель - тоже аналоговое устройство. С другой стороны, несмотря на то, что усилитель класса А является как аналоговым, так и линейным устройством, операционный усилитель (ОУ) может и не быть линейным уст- 32
ройством. Таким образом, если операционный усилитель ис¬ пользуется в качестве усилителя звуковой частоты класса А, он является линейным и, конечно же, аналоговым прибором. Несмотря на это, если ОУ используется, к примеру, как интегра¬ тор, то он будет лишь аналоговым, но никак не линейным при¬ бором (в строгом смысле этого слова). Интеграл от входного нап¬ ряжения не является линейной математической функцией. Цифровые интегральные схемы, конечно же, все являются не¬ линейными приборами. Теперь полезно рассмотреть основные параметры микро¬ схем - усилителей класса А. 1. Коэффициент усиления. В зависимости от применения и типа исследуемого усилителя под коэффициентом усиления может подразумеваться одно из следующих понятий: коэффи¬ циент усиления по напряжению, коэффициент усиления по току, коэффициент усиления по мощности. Во многих усилите¬ лях класса А коэффициентом усиления можно управлять, изменяя постоянное управляющее напряжение. Обеспечить контроль коэффициента усиления можно с помощью потенцио¬ метра, соединенного с управляющим контактом микросхемы- усилителя. 2. Частота (диапазон рабочих частот). Интегральные усили¬ тели класса А обычно имеют амплитудно-частотную характерис¬ тику (АЧХ), начинающуюся с нуля. Однако верхняя граничная частота вместе с максимально допустимым коэффициентом усиления является важным функциональным параметром. Заметим, что ограничение номинальной рабочей частоты инте¬ гральной схемы не связано с ограничениями, налагаемыми внешней схемой, которые могут значительно видоизменить но¬ минальный максимально допустимый коэффициент усиления всего устройства в целом. 3. Линейные искажения. Номинальное линейное искаже¬ ние для интегральных схем класса А, как правило, определя¬ ется как максимально допустимая удвоенная амплитуда вход¬ ного напряжения для данного устройства. В большинстве слу¬ чаев коэффициент искажения выходного сигнала в рабочем режиме устанавливается изготовителем. Обычно это значение суммарного искажения гармонических составляющих. 4. Выходная мощность. Максимально допустимая выходная мощность интегральных усилителей класса А выражается либо в децибелах на точно определенной нагрузке, либо как удво- 3-6975 33
енная амплитуда напряжения на полном сопротивлении на¬ грузки. Начинающие могут заметить, что полное сопротивле¬ ние нагрузки связано с тремя видами мощности. Произведение среднеквадратического (действующего) значения напряжения на полном сопротивлении нагрузки на среднеквадратическое значение переменного тока, протекающего через эту нагрузку, называется полной, вольт-амперной или кажущейся мощ¬ ностью. Произведение кажущейся мощности на коэффициент мощности импеданса называется активной мощностью или ре¬ зистивной, или синфазной. Заметим, что коэффициент мощно¬ сти равен косинусу угла разности фаз напряжения, приложен¬ ного к импедансу, и тока, протекающего через него. И наконец, произведение кажущейся мощности на синус угла разности фаз напряжения и тока называется мнимой, реактивной мощностью, или квадратурной мощностью импеданса. Максимальная но¬ минальная выходная мощность определяется по реальной (активной) мощности, развиваемой на полном сопротивлении нагрузки. 5. Шумы. Шум, производимый микросхемой, оценивается от¬ ношением сигнал-шум или коэффициентом шума. Этот пара¬ метр определяет напряжение шума, генерируемое микросхемой при работе с определенным сопротивлением на входе. 6. Рассеиваемая мощность. Максимальная паспортная рас¬ сеиваемая мощность для микросхем-усилителей класса А из¬ меряется милливаттами или ваттами и связана с повышением тепературы корпуса интегральной схемы при нормальной рабо¬ те. Значение рассеиваемой мощности равно произведению нап¬ ряжения питания на потребляемый ток. (Это рассеиваемая мощность в состоянии покоя, без приложенного сигнала.) Рассмотрим, как устроена микросхема. На рис. 1.10 показано устройство такой микросхемы - усилителя класса А. На эквива¬ лентной схеме видно, что микросхема имеет два входа. Эти входы носят названия инвертирующего и неинвертирующего входов. Если звуковой сигнал подается на инвертирующий вход, то фаза выходного сигнала будет развернута на 180° по отноше¬ нию к входному. С другой стороны, если подать звуковой сигнал на неинвертирующий вход, то выходной сигнал будет синфаз¬ ные по отношению к входному. Эквивалентная схема также показывает, что входы микро¬ схемы симметричны относительно общего провода. Далее вид¬ но, что микросхема обладает некоторым входным сопротивле- 34
Рис. 1.10. Устройство микросхемы, широко используемой в усилителях звуковой частоты: а — эквивалентная схема; б — принципиальная схема нием и некоторым выходным. Заметим, что микросхема пита¬ ется от двухполярного источника. Из рисунка видно, что интегральная схема построена на дифференциальных усилительных каскадах (такое решение обеспечивает малый температурный дрейф нуля). Коэффици¬ ент усиления по напряжению очень большой на нулевой часто¬ 35
те, а затем уменьшается с ростом частоты. На практике такая микросхема обычно охватывается отрицательной обратной связью (через резистор часть сигнала с выхода микросхемы подается на ее инвертирующий вход). Отрицательная обратная связь снижает коэффициент усиления, но значительно расши¬ ряет частотный диапазон усилителя и существенно выравни¬ вает его частотную характеристику. С ростом рабочей частоты паразитные емкости внутри микро¬ схемы вызывают временной сдвиг (задержку) выходного сигнала по отношению к входному. Хотя этот временной сдвиг не имеет значения для слушателя (фазовыми искажениями при звуко¬ воспроизведении обычно пренебрегают), сдвиг по фазе стано¬ вится проблемой при использовании обратной связи. Другими словами, если сдвиг по фазе становится достаточно большим, отрицательная обратная связь становится положительной, схема переходит в режим самовозбуждения и начинает гене¬ рировать. По этой причине для компенсации фазовой задержки предусматривают определенные меры. Как показано на эквива¬ лентной схеме, в микросхеме предусмотрены выводы для под¬ соединения задерживающего конденсатора и выводы для опе¬ режающего конденсатора. Полезно заметить, что в бытовой электронике применяются микросхемы специального назначения. Эти микросхемы по су¬ ществу представляют собой подсистему, предназначенную для замены нескольких типичных блоков в различной аппаратуре (обычно такой блок состоит из отдельных транзисторов, диодов и резисторов). Соответственно специальные микросхемы выпус¬ каются для выполнения самых различных задач. В качестве примера можно назвать: усилитель промежуточной частоты телевизионных и радиоприемников, систему автоподстройки частоты, усилитель звуковой частоты, стабилизатор напряже¬ ния, схему регулировки мощности. Усилитель промежуточной частоты содержит три дифферен¬ циальных усилительных каскада и встроенный стабилизатор напряжения. Микросхема работает с внешними компонентами и блоками, составляющими ЧМ-тюнер, настраиваемым входным преобразователем промежуточной частоты и частотным детек¬ тором, сопровождаемым усилителем звуковой частоты и гром¬ коговорителем. Система автоподстройки частоты обычно состоит из четырех функциональных блоков: усилителя-ограничителя, балансного 36
детектора, дифференциального усилителя и стабилизатора. Блок автоматической регулировки усиления не всегда входит в тюнер, а лишь в сложные модели. Балансный детектор состоит из четырех диодов. Такие микросхемы входят в состав и телеви¬ зионных приемников, фазодетекторных преобразователей и настраиваемых режекторных фильтров ПЧ. Усилитель звуковой частоты специального назначения обычно содержит четыре одинаковых независимых усилителя и используется в двухканальных предварительных усилителях в высококачественных устройствах. При таком использовании на каждый из каналов приходится по две микросхемы усилителя. В современной электронной аппаратуре применяется много других специальных микросхем. О некоторых из них будет рас¬ сказано в следующих главах. Не имея описания аппаратуры, необходимо знать, для чего в данном блоке может служить дан¬ ная микросхема. ВОЗМОЖНОСТИ ОСЦИЛЛОГРАФА В принципе осциллограф - это вольтметр, показывающий меняющееся во времени напряжение. В свою очередь, с его по¬ мощью можно измерять частоту, фазу, длительность фронта им¬ пульса, помехи, период сигнала, длительность импульса, коэф- Рис. 1.11. Современный полупроводниковый осциллограф: а — общий вид; б — выполняемые функции 37
Рис. 1.11. (б)
фициент заполнения, пиковые напряжения, среднее напряже¬ ние, коэффициент модуляции, время затухания, входные и вы¬ ходные соотношения. Осциллографы бывают с автоматической и ждущей разверт¬ кой. Осциллографы с автоматической разверткой отвечают тре¬ бованиям, предъявляемым к прибору при ремонте аналоговых схем. С другой стороны, осциллографы со ждущей и калиброван¬ ной разверткой необходимы при ремонте цифровой аппаратуры. Начинающему было бы полезно ознакомиться с устройством осциллографа с ждущей разверткой и широким частотным диа¬ пазоном (рис. 1.11). До подсоединения осциллографа полезно отключать питание испытываемой печатной платы (особенно при проверке микро¬ схем и плат с ними). Вызвано это тем, что почти невозможно из¬ бежать случайных замыканий; если питание будет подано, то результатом будет выведенная из строя микросхема. Понимание того, что отражается на экране осциллографа, очень полезно при ремонте аппаратуры без описания. Всякое искажение формы колебаний указывает на природу сбоя в работе схемы и может помочь определить неисправную деталь. Заметим также, что сигнал в электронной схеме имеет как переменную, так и постоянную составляющие. Если переклю¬ чить осциллограф в режим одновременного измерения как переменного, так и постоянного напряжения, то сдвиг осцил¬ лограммы по вертикали покажет напряжение постоянной сос¬ тавляющей. Г лава 2 ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ПОИСКА НЕИСПРАВНОСТЕЙ В ЗВУКОВОЙ АППАРАТУРЕ ЗВУКОВОЙ ПРОБНИК Поиск неисправностей в электронной аппаратуре, не име¬ ющей описания, значительно облегчается при наличии специа¬ лизированных пробников1. К этой группе принадлежат как простейшие (но часто применяемые), так и сложные приборы получения качественной и количественной информации. 1 Под пробником в данной книге подразумевается прибор для покаскадной проверки прохождения сигнала, который может быть весьма сложным. (При¬ мем. пер.) 39
Хотя для применения в лабораториях выпускаются сложные звуковые анализаторы, очень немногие звуковые пробники или пробники общего назначения доступны по цене техникам, люби¬ телям и экспериментаторам. Поэтому непрофессионалам при¬ ходится рассчитывать на свои возможности. К счастью, можно изготовить пробник с приемлемыми возможностями и самому, причем это не будет чрезмерно сложно. Простейшие типы таких приборов (рис. 2.1) можно сделать за считанные минуты, затра¬ тив время лишь на изготовление щупов. Как отмечено в табл. 2.1, главный блок пробника, включа¬ ющий в себя усилитель с громкоговорителем, может быть до¬ полнен децибелметром (вольтомметром), как показано на рис. 2.1. Такое устройство позволяет сравнивать уровни сигна¬ лов в контрольных точках. Заметим, что когда к миниусилите¬ лю подключен децибелметр, громкоговоритель не нужен. Ины¬ ми словами, относительный уровень сигнала нельзя измерить с помощью громкоговорителя, и наоборот. Несмотря на то что большинство вольтомметров имеет шкалу децибел для измерений при переменных токах, для такого при¬ менения они необязательно имеют диапазон измерения доста¬ точно малых переменных напряжений. Иначе говоря, если наи¬ меньший диапазон измеряемых напряжений составляет 10 В (напомним, что практически все приборы измеряют среднеквад¬ ратическое, т.е. действующее, значение переменного сигнала, будь то ток или напряжение), менее половины шкалы будет задействовано при использовании вольтметра в комплексе с миниусилителем-индикатором. Поэтому при таких измерениях следует применять приборы, у которых наименьший поддиапа¬ зон составляет 2,5-3 В. Если требуется получить высокое входное сопротивление, между измеряемой схемой и миниусилителем включают эмит- терный повторитель Дарлингтона (составной транзистор, вклю¬ ченный по схеме с общим коллектором), схема приведена на рис. 2.1,о. Эмиттерный повторитель предпочтительнее разме¬ щать как можно ближе к щупу (обычно его монтируют в одном корпусе с щупом), чтобы расстояние от щупа до него было как можно меньше. Другими словами, получим проводник боль¬ шого сопротивления; суммарная емкость должна быть по воз¬ можности малой, чтобы избежать ослабления на высоких час¬ тотах. Не следует применять коаксиальные кабели, так как их емкость может создать дополнительную емкостную нагрузку, нежелательную для высокоимпедансной схемы. 40
Рис. 2.1. Прибор для проверки путей прохождения сигнала со звуковой индика¬ цией и устройством контроля уровня: а — конструкция устройства и схема эмиттерного повторителя Дарлингтона с высоким входным сопротивлением (резисторы делителя в цепи базы подбира¬ ются исходя из характеристик конкретных транзисторов); б — практический способ повышения чувствительности дБ-метра (вольтметр работает в режиме измерения переменного напряжения) 41
Таблица 2.1. Пробники со звуковой индикацией (звуковые пробники) Для качественной оценки частоты Для количественной оценки частоты * Усилитель с динамиком (рис. 2.1) * ’’Тембровый” тестер (рис. 2.2) * ”Гембровый” тестер с анализато¬ ром искажений (рис. 2.3) * Двухтональный генератор-пробник для поиска источника частотных искажений (рис. 2.4) * Записывающий пробник (базовый пробник и магнитофон для контро¬ ля работы неисправного прибора в течение определенного времени) * Базовый пробник с щупом на тран¬ зисторе Дарлингтона для проверки особо высокоомных цепей * Пробник сигналов 34 с расширен¬ ным диапазоном (имеет гетеродин, чтобы сделать высокие звуковые час¬ тоты хорошо слышимыми) * Пробник сигналов низкой звуковой частоты (включает в себя модулятор) * Пробник со встроенным измерите¬ лем линейности для определения, производит ли схема значительные искажения ♦Программируемый звуковой проб¬ ник с возможностью проведения ряда последовательных измерений * Усилитель с динамиком, дополненный дБ-метром (рис. 2.1) ♦Осциллограф ♦Пробник, дополненный записывающим вольтметром ♦Звуковой пробник со встроенным из¬ мерителем гармонических искажений для индикации коэффициента искаже¬ ний в точке измерения Примечание. Записывающее оборудова¬ ние очень полезно при поиске неисправ¬ ностей в аппаратуре, работающей лишь временами. Возможность регистрации данных измерений позволяет контроли¬ ровать аппаратуру сколь угодно долго без вмешательства обслуживающего персо¬ нала. В свою очередь, каждое появле¬ ние сигнала на выходе будет зафиксиро¬ вано в любое время. Полезно знать воз¬ можные причины прерывистой работы аппаратуры: 1) плохая пайка выводов; 2) сломанные, треснувшие или перего¬ ревшие печатные проводники; 3) плохая металлизация отверстий или разъемов; 4) коррозия или усталость в местах пайки или повреждение защиты от влаги; 5) неполадки внутри микросхем и транзисторов, а также в конденсаторах и резисторах >• Рис. 2.3. Двойной Г-мост для быстрой проверки схемы, работающей с искаже¬ ниями: а — соотношение между параметрами деталей и принципиальная схема; б — амплитудно-частотная характеристика (сигнал на выходе моста подавляется на резонансной частоте положительной обратной связи; частота режекции зави¬ сит от значений R и С; ширина провала в АЧХ зависит от соотношения между й1>й2 ий0) 42
Рис. 2.2. "Тембровый тестер" для проверки прохождения сигнала 43
о Рис. 2.4. Двухтональный источник сигнала звуковой частоты для использования совместно с двухтональным звуковым пробником Если искажения очень малы, можно увеличить громкость усилителя до тех пор, пока сигнал не будет отчетливо слышен. В практических конструкциях нередко используется двойной Т-образный мост, чья избирательность (он работает в качестве фильтра) зависит от значений резисторов и емкостей. Если ис¬ пользовать детали с большими допусками на номинальные зна¬ чения, то избирательность будет плохой. Одним из простых приемов достижения высокой избирательности при использова¬ нии деталей с большими допусками на номинальное значение является применение переменных или подстроечных резисто¬ ров вместо постоянных, что позволяет настроить фильтр. Когда фильтр тщательно собран и отлажен, основная гармоника практически полностью подавляется, вторая гармоника будет ослаблена примерно на 8 дБ, а третья - примерно на 6 дБ. Не¬ смотря на то что эти остаточные гармоники отчасти ослаблены, регулятором громкости усилителя можно добиться компенса¬ ции потерь в монтаже RC-фильтра. Большинство тестеров имеют шкалу в децибелах для измере¬ ния относительных уровней переменных напряжений. ДБ-метр подсоединяется к выходу головного телефона миниусилителя. Заметим, что входное сопротивление 5 кОм не будет нежела¬ тельной нагрузкой для большинства схем, которые мы будем рассматривать. Однако при работе со схемой, содержащей МОП (или МДП) элементы, в качестве щупа следует применять эмит- терный повторитель, в результате чего входное сопротивление щупа возрастет по крайней мере до 500 кОм. 44
Для повышения чувствительности дБ-метра служит пара миниатюрных трансформаторов звуковой частоты для согласо¬ вания сопротивлений и повышения выходного напряжения миниусилителя с громкоговорителем (рис. 2.1, б). Заметим, что если бы мы не использовали трансформаторы, то миниусили¬ тель не обеспечил бы полного отклонения стрелки тестера, даже если бы миниусилитель работал на полную мощность. С другой стороны, при введении в цепь трансформаторов полное отклонение стрелки тестера достигается и при сравнительно низком уровне выходного напряжения миниусилителя. Миниусилитель рассчитан на работу с нагрузкой 16 Ом, и каждый из трансформаторов имеет входное сопротивление 8 Ом (если вторичная обмотка нагружена на нагрузку 1 кОм). Таким образом, две последовательно соединенные первичные обмотки дают общее входное сопротивление 16 Ом (при усло¬ вии, что последовательно соединенные вторичные обмотки нагружены сопротивлением 2 кОм). Входное сопротивление тестера в нашем примере составляет 2,5 кОм/В. Поэтому согла¬ сование сопротивлений весьма приблизительное. Однако улуч¬ шение чувствительности достаточно для того, чтобы применять этот способ. Если вы используете тестер с другими характеристиками и неудовлетворительной чувствительностью при измерении децибел, то лучше всего поэкспериментировать с различными типами трансформаторов звуковой частоты для определения наилучшего коэффициента трансформации. Эффективный прибор для поиска источника нелинейных ис¬ кажений, выполняющий одновременно функции пробника с высоким быстродействием, можно получить, используя двой¬ ной Т-образный мост (полосовой RC-фильтр). На практике ис¬ пользуют образцовый сигнал частотой 1 кГц, и первоначально напряжение из проверяемой точки прикладывается ко входу высококачественного усилителя с громкоговорителем, что вызывает тональный сигнал в громкоговорителе. Затем между усилителем и проверяемой точкой схемы включают двойной Т-образный фильтр. При этом мы либо услышим звук из дина¬ мика, либо не услышим. Другими словами, если в схеме не возникают искажения, то применяемый RC-фильтр практичес¬ ки полностью ослабит контрольный сигнал частотой 1 кГц, и мы практически ничего не услышим. С другой стороны, если в схеме где-то возникают искажения, то мы услышим посторон¬ 45
ний звук в динамике, и этот звуковой сигнал будет содержать все составляющие, вызванные искажением, такие, как вторая, третья гармоники и т.д. Когда проверяется достаточно высоко¬ омная цепь, сравнительно низкое входное сопротивление двой¬ ного Т-образного моста может создать нежелательную дополни¬ тельную нагрузку для проверяемой схемы. В таком случае сле¬ дует включить перед фильтром эмиттерный повторитель, напри¬ мер, такой, какой изображен на рис. 2.1. Двойной Т-образный мост может быть изготовлен для подав¬ ления любой частоты. В стандартной конструкции R^R2-2Rq, Q- С2-Со/2, 2?! = л/Ц/2 и подавляемая частота (частота режек- ции) /реж = nRlCl/2 (рис. 2.3, а). При расчете сначала желатель¬ но выбрать Cl5 а затем рассчитать соответствующее значение для Далее рассчитывается значение частоты режекции, или же сначала задается значение R^C^ по известной частоте ре¬ жекции и затем находится отношение R}C\. В практике поиска неисправностей двойной Т-образный мост применяется для устранения из цепей фильтров катушек ин¬ дуктивности, особенно на низких частотах. Катушки индуктив¬ ности нежелательно применять в таких схемах из-за их размера и восприимчивости к внешним полям. Когда одновременно с двухтональным источником сигналов применяется пробник с достаточным усилением сигналов с частотами 100 Гц и 10 кГц, то такой комплект очень полезен для поиска источника частотных искажений в цепях и схемах звуковой частоты. Проверяющий может на слух оценить иска¬ жения сигналов низкой и высокой звуковой частоты. Большин¬ ство людей слышат звук частотой 10 кГц, хотя некоторые могут испытывать трудности. В таком случае контрольная частота может быть понижена до 8 или 9 кГц. Можно также применить более сложную аппаратуру, чтобы сделать слышимыми более высокие и более низкие контрольные частоты. ДВУХТОНАЛЬНЫЙ ЗВУКОВОЙ ПРОБНИК Радиолюбителю приходится сталкиваться с двумя типами ис¬ кажений. Амплитудные искажения оцениваются с помощью проверки тембра. Частотные искажения также выявляются при такой проверке, хотя можно произвести более информативные и быстрые измерения с помощью двухтонального звукового проб¬ ника. Такое устройство включает в себя пробник (рис. 2.2) и 46
источник сигнала (рис. 2.4). Эффективность двухтональной проверки существенна прй потере (зачастую значительной) баланса высоких/низких частот, что, как правило, связано с неисправностями в схеме, вызывающими частотные искажения. Соотношение выходных уровней генераторов регулируется до необходимого баланса между высокими и низкими часто¬ тами при прямом подключении к звуковому пробнику. В выходную цепь можно включить потенциометр в 100 Ом, тем самым можно регулировать уровень сигнала без нарушения баланса между высокими и низкими частотами. Многие радиолюбители испытывают трудности при прослу¬ шивании сигналов с частотой, значительно большей 10 кГц. Если при оценке контрольного сигнала с частотой 10 кГц также возникнут трудности, то в качестве образцового можно, напри¬ мер, выбрать сигнал с частотой 8 кГц. Такое изменение не внесет существенных ошибок и не повлияет на полезность метода баланса высоких/низких частот. Быстрая проверка по такой методике не может служить основанием для количест¬ венных выводов, она может только дать ответ на вопрос: ”В дан¬ ной контрольной точке искажения больше или меньше, чем в предыдущей точке?” ЗАПИСЫВАЮЩИЙ ЗВУКОВОЙ ПРОБНИК Поиск неисправностей в аппаратуре с перемежающимися отказами отнимает очень много времени. Поэтому полезно использовать оборудование, экономящее как можно больше времени. Например, если предварительный усилитель большую часть времени работает удовлетворительно, но иногда отказы¬ вает, а проверяющий после ремонта не совсем уверен, что он заменил нужный блок, то такой усилитель следует подвергнуть длительному испытанию, чтобы быть уверенным, что неисправ¬ ность в самом деле устранена. Например, можно всю ночь про¬ сидеть над отремонтированным усилителем и прождать, не сломается ли он снова. Хорошую службу может сослужить запи¬ сывающий звуковой пробник. Если сигнал вдруг пропадает, то включается запись, которая потом может быть проанализиро¬ вана, когда вам будет удобнее. Магнитофон подключается к выходу на наушники миниусилителя звукового пробника так же, как и дБ-метр, изображенный на рис. 2.1. 47
Если в последовательных точках усилителя, не работающего время от времени, включить два-три записывающих пробника, то можно легко найти неисправность. На практике, если конт¬ рольное устройство оставляется на длительное время без прис¬ мотра, желательно использовать катушечный магнитофон с большой катушкой. Также полезно установить на магнитофоне минимальную скорость, чтобы сделать ленту ’’как можно длиннее”. Если предварительный усилитель большую часть времени не работает, но иногда вдруг начинает работать, используется несколько другая методика. В таком случае требуется наблю¬ дение в течение длительного времени, предпочтительнее с ис¬ пользованием двух-трех записывающих пробников, чтобы су¬ зить район поиска неисправности (каждый пробник подключа¬ ется к отдельной точке). На практике желательно использовать магнитофон, включающийся от звука голоса, так как сигнал на выходе неисправного усилителя появляется лишь время от времени. В таком случае запись начнется лишь при появлении сигнала. ЗВУКОВОЙ ПРОБНИК ВЫСОКИХ ЗВУКОВЫХ ЧАСТОТ Как уже ранее отмечалось, подавляющее большинство радио¬ любителей не может слышать звук частотой мнсго более 10 кГц. Очень немногие могут услышать звук частотой 15 кГц, а очень громкий звук частотой 20 кГц воспринимается главным образом как ’’ощущение давления”. Так как большинство высококачест¬ венных усилителей рассчитаны на усиление сигналов часто¬ той по крайней мере до 20 кГц, то требуется звуковой пробник, способный помочь обнаружить источник высокочастотных ис¬ кажений в диапазоне от 10 до 20 кГц. Для этого подходит двух¬ тональный звуковой пробник, обладающий гетеродинным эф¬ фектом. Можно использовать двухтональный пробник, изобра¬ женный на рис. 2.4: один генератор настраивается на частоту 20 кГц, а на другом устанавливается частота, к примеру, 19,5 кГц. Разностная частота 500 Гц может быть сделана хорошо слышимой с помощью подходящего нелинейного щупа, исполь¬ зуемого вместе с обычным звуковым пробником (рис. 2.5). Отно¬ сительная громкость резонансной частоты разных в точках схе¬ мы достаточно точно покажет, где происходят высокочастот¬ ные потери, и выведет на неисправность. 48
Рис. 2.5. Основная схема демодулирующего щупа для использования совместно с тради¬ ционным пробником при работе с очень вы¬ сокими звуковыми частотами На рис. 2.5 приведена конкретная схема (см. также рис. 2.10) демодулирующего щупа для высокочастотного звуковсго проб¬ ника. Заметим, что частоты 20 и 19,5 кГц, используемые для проверки, обе неслышимы, но их разностная частота 500 Гц выделяется демодулирующим щупом и становится хорошо слы¬ шимей. Относительная громкость разностной частоты между двумя проверяемыми точками показывает реакцию схемы на сигнал частотой 20 кГц. Диод, примененный в схеме, - любой маломощный, но обязательно германиевый, так как он имеет преимущество перед кремниевым при малосигнальных измере¬ ниях, поскольку его барьерный потенциал почти в 2 раза мень¬ ше, чем у кремниевого. Заметим, что не следует использовать демодулирующий щуп при однотональных испытаниях. Применение демодулиру¬ ющего щупа при обычных проверках прохождения сигнала невыгодно главным образом из-за внесения серьезных искаже¬ ний. Более того, могут существенно возрасти внесенные потери. Другими словами, если производятся однотональные проверки работоспособности, следует использовать ’’прямой” (металли¬ ческий стержень) или резистивный (или на эмиттерном повтори¬ теле Дарлингтона) щуп. ЗВУКОВОЙ ПРОБНИК НИЗКИХ ЗВУКОВЫХ ЧАСТОТ Человеческое ухо плохо слышит (или совсем не слышит) как о\ень низкие, так и очень высокие звукоЕые частоты. Ввиду того что высококачественные усилители имеют нижний частот¬ ный предел 20 Гц, радиолюбителю необходим специализирован¬ ный пробник, позволяющий проконтролировать прохождение сигналов частотой от 20 до 100 Гц. И несмотря на то, что отдель¬ ный радиолюбитель может расслышать сигнал частотой 20 Гц, такой прибор все равно необходим, так как если такой сигнал относительно невелик, то очень трудно будет оценить его изме¬ нения между проверяемыми узлами. 49 4-6975
Рис. 2.6. Простой и эффективный модулятор для использования при работе с очень низки¬ ми звуковыми частотами В качестве такого прибора используется конструкция, обла¬ дающая способностью модулировать колебания. Конкретная схема изображена на рис. 2.6. Два генератора звуковой частоты соединены параллельно, и с их общих выходов сигнал подается на маломощный германиевый диод. В итоге мы получаем сиг¬ нал частотой 500 Гц, амплиту дно-модулированный сигналом частотой 20 Гц. Таким образом, амплитуда сигнала частотой 500 Гц возрастает и падает с частотой 20 Гц. На выходах генера¬ торов звуковой частоты следует установить примерно одинако¬ вый уровень, причем такой, чтобы избежать выхода диода из строя. Так что радиолюбитель будет оценивать уровень сигнала частотой 20 Гц в проверяемом узле по громкости сигнала часто¬ той 500 Гц. Эффективность данного метода заключается в том, что воспроиимчивость человеческого уха к сигналу частотой 500 Гц очень высокая, а к сигналу частотой 20 Гц очень низкая. Такая конструкция используется вместе с одиночным звуко¬ вым пробником. ЗВУКОВОЙ ПРОБНИК С ЗАПИСЫВАЮЩИМ ВОЛЬТМЕТРОМ Наблюдение за прерывистым сигналом в течение длитель¬ ного периода времени становится более информативным, когда регистрируются подходящие данные, такие, как, напри¬ мер, напряжение. Если подключить к звуковому пробнику со¬ ответствующую аппаратуру, можно регистрировать уровни пос¬ тоянного или переменного напряжения (или и то и другое). В свою очередь, радиолюбитель может оставить временами ра¬ ботающий усилитель без присмотра на необходимое время и за¬ тем оценить записи. 50
КОНТРОЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ СО ЗВУКОВОЙ ИНДИКАЦИЕЙ Прибор для контроля постоянного напряжения показан на рис. 2.7. Такой тестер освобождает пользователя от необходи¬ мости контроля измерительного устройства при проверке рабо¬ тоспособности схемы и от экспериментальной замены компо¬ нентов или блоков устройства. Такой прибор очень полезен при проверке временами работающего устройства, когда наблюде¬ ние растягивается на неопределенный период времени. Можно подключить прибор к ключевой точке схемы неисправного уст¬ ройства и затем заняться другим делом. Позднее, когда устрой¬ ство внезапно ’’оживет”, об этом сообщит прерывистый звуковой сигнал. В схеме этого прибора в качестве генератора, контролиру¬ емого напряжением, выступает мультивибратор. Его выходные колебания становятся слышимыми с помощью миниусилителя. Период колебаний изменяется в широком диапазоне в зависи¬ мости от напряжения, приложенного к измерительным выводам относительно земли. При увеличении отрицательного напряже¬ ния растет высота тона. Таким образом, данное устройство служит почти вольтметром, который избавляет радиолюбителя от необходимости визуального наблюдения в течение длитель¬ ного времени. В данном устройстве можно применить любые подходящие по мощности (желательно маломощные с большим коэффициен- Рис. 2.7. Прибор для проверки постоянного напряжения (генератор, управля¬ емый напряжением) со звуковой индикацией 51
том передачи. - Примеч. пер.) п-р-п-транзисторы, обеспечива¬ ющие необходимое сопротивление схемы. Так, резисторы в це¬ пи баз транзисторов можно изменить для достижения необхо¬ димого отношения вход/выход. Отметим, что входное сопротивление этой схемы сравнитель¬ но мало и может повлиять на схему с высоким сопротивлением. Во избежание этого для повышения входного сопротивления устройства применяется эмиттерный повторитель Дарлингтона (или просто эмиттерный повторитель). ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАПИСЬЮ Устройство, изображенное на рис. 2.7, может работать как за¬ писывающий вольтметр, если дополнить его магнитофоном. При длительном наблюдении напряжения магнитофон распола¬ гают вблизи устройства. Это весьма полезно при проверке бло¬ ка, работающего временами. Таким образом, проверяющему нет необходимости находиться вблизи контролирующего устрой¬ ства, так как запись всегда можно проанализировать и позднее. Если соединить выход миниусилителя не с громкоговорите¬ лем, а с входом магнитофона, то запись будет ’’бесшумной”. Ну, а если использовать стереофонический магнитофон, то можно контролировать напряжение сразу в двух точках, присоединив выводы одного контролирующего устройства к входам правого канала, а выводы другого - к входам левого. Это очень полез¬ ная операция при сравнительных испытаниях работы сломав¬ шегося и исправного блоков. Позже, при прослушивании записи, любое различие в тоне будет очень заметным. ЭМИТТЕРНЫЙ ПОВТОРИТЕЛЬ ДЛЯ УСТРОЙСТВА КОНТРОЛЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Как отмечалось ранее, входное сопротивление базового уст¬ ройства контроля постоянного напряжения сравнительно мало. Соответственно, при проверке схемы, обладающей высоким соп¬ ротивлением, может быть желательным повысить входное соп¬ ротивление по переменному току устройства контроля с по¬ мощью эмиттерного повторителя, схема которого приведена на рис. 2.8. Такая схема пригодна при работе с отрицательными напряжениями. С другой стороны, для контроля положитель¬ ных напряжений следует применять эмиттерный повторитель, 52
Рис. 2.8. Классический эмиттерный повторитель Дарлингтона с непосредствен¬ ной связью: а — обеспечение очень высокого входного и очень маленького выходного соп¬ ротивления; б — распределение постоянного напряжения в цепи эмиттерного повторителя Дарлингтона Рис. 2.9. Схема эмиттерного повторителя Дарлингтона для контроля уровней положительного постоянного напряжения: а — принципиальная схема; б — схема с источником дополнительного сме¬ щения схема которого изображена на рис. 2.9, а. Заметим, что земляная шина эмиттерного повторителя должна иметь тот же потен¬ циал, что и земляная шина проверяемого устройства. Тем не менее земляная шина контролирующего прибора должна иметь тот же потенциал, что и эмиттер нижнего транзистора эмит¬ терного повторителя. Основное отличие данной схемы от схе¬ мы, изображенной на рис. 2.1, а, состоит в том, что та схема име¬ ет связь по переменному току, тогда как данная схема имеет непосредственную связь. 53
Эмиттерный повторитель работает как усилитель тока, его выходное напряжение немного меньше входного (на сумму па¬ дений напряжения на двух переходах база-эмиттер, т.е. пример¬ но на 1,2 - 1,4 В. - Примеч. пер.). Такая связь в эмиттерном пов¬ торителе (соединенные таким образом транзисторы называют парой Дарлингтона или составным транзистором Дарлингтона, или просто составным транзистором) обеспечивает очень большой коэффициент усиления по току (порядка произ¬ ведения коэффициентов передачи тока Ь21Э отдельных тран¬ зисторов, входящих в эту схему. - Примеч. пер.). Входное соп¬ ротивление эмиттерного повторителя очень велико. Поэтому, когда перед прибором для контроля постоянного напряжения стоит блок эмиттерного повторителя, можно производить изме¬ рения в схемах с очень высоким внутренним сопротивлением без опасения внести нежелательную нагрузку. Напомним еще раз, что данная схема пригодна для работы лишь с отрицатель¬ ными постоянными напряжениями. Выходное сопротивление пары Дарлингтона очень мало (гораздо меньше, чем сопротив¬ ление в цепи эмиттера) за счет присутствующей отрицательной обратной связи. Хотя эмиттерный повторитель и является усилителем, но лишь по току, а вот напряжение он понижает. В данном примере (см. рис. 2.8, б) входное напряжение составляет 5,8 В, и оно снижается на выходе первого транзистора до 5,2 В. В свою оче¬ редь, 5,2 В на входе второго транзистора снижаются до 4,6 В на его выходе. Заметим, что эти падения напряжений не зависят от потенциалов на коллекторах транзисторов. Напряжение источника питания влияет только на верхний предел входного напряжения, при котором схема еще сохраняет работоспособ¬ ность. Чтобы понять, почему входное сопротивление эмиттерного повторителя столь велико, рассмотрим следующие схемные соотношения. 1. Входное напряжение приложено между базой верхнего транзистора и землей. 2. Входной ток базы увеличивается в 3(Л21э) Раз* 3. Увеличившийся входной ток вызывает сравнительно боль¬ шое выходное напряжение, которое почти полностью компенси¬ рует входное напряжение. 54
4. Таким образом, в схеме может протекать лишь весьма не¬ значительный входной ток, и входное сопротивление, определя¬ емое соотношением (7ВХ//ВХ, становится очень большим. На рис. 2.9, а представлена схема, очень похожая на ту, кото¬ рая изображена на рис. 2.8, за тем исключением, что здесь при¬ менены л-р-л-транзисторы. В свою очередь, этот эмиттерный повторитель обеспечивает работу прибора для контроля поло¬ жительного постоянного напряжения. Входное сопротивление очень велико. Заметим, что потенциал эмиттера нижнего тран¬ зистора становится более положительным при увеличении по¬ ложительного входного напряжения. Соответственно земляная шина эмиттерного повторителя становится более отрицатель¬ ной, когда входное напряжение становится более положитель¬ ным. Практическое значение этого соотношения заключается в том, что этот эмиттерный повторитель должен иметь отдель¬ ный источник питания и его земля должна быть подсоединена к резистору 47 кОм (см. рис. 2.7). Следовательно, потенциал земляной шины в таком приборе контроля постоянного напря¬ жения должен ’’плавать” (не должна быть использована общая земля между этим эмиттерным повторителем и прибором конт¬ роля постоянного напряжения). На выходе любого эмиттерного повторителя не будет ника¬ кого напряжения, пока переходы база-эмиттер не будут смеще¬ ны прямо. Таким образом, существует нижний предел входного напряжения, который еще можно контролировать с помощью данной конструкции. Если, к примеру, требуется проконтроли¬ ровать напряжения менее одного вольта, то необходимо в цепь базы включить дополнительный источник смещения £Б, как по¬ казано на рис. 2.9, б. Если £Б, равно 1,5 В, то 1,2 В будет достаточ¬ но для прямого смещения переходов при нулевом выходном на¬ пряжении база-эмиттер и короткого замыкания входных про¬ водников. При перемене полярности Еъ такой подход справед¬ лив и для схемы, изображенной на рис. 2.8. ПРИБОР ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАПИСЬЮ Если с перерывами начинает работать звуковой предвари¬ тельный усилитель, то сигнал может и не исчезнуть полностью, он может стать ниже, составив, к примеру, одну вторую, одну десятую, одну пятидесятую своего нормального уровня. Зная каково ослабление, проявившееся во время прерывания нор- 55
Рис. 2.10. Выпрямляющий щуп для работы с прибором контроля переменного тока с устройством записи мальной работы усилителя, можно сделать правильные выводы о причине и месте неисправности. Прибор для контроля пере¬ менного напряжения очень похож на аналогичный для постоян¬ ного напряжения, но содержит при этом дополнительную де¬ таль - выпрямляющий щуп, схема которого приведена на рис. 2.10. Выпрямляющий щуп преобразует переменный сигнал в про¬ веряемой точке в эквивалентный отрицательный постоянный пиковый сигнал для последующей подачи на эмиттерный пов¬ торитель. Прибор для контроля переменного напряжения может быть отградуирован тем же способом, что и прибор для контроля постоянного напряжения. Необходимо отметить, что тон при контроле переменного напряжения не будет возрастать прямо пропорционально с ростом уровня напряжения, в отличие от нарастания тона при контроле постоянного напряжения, так как выпрямительный диод является нелинейным устройством. Выпрямительный щуп, изображенный на рис. 2.10, обеспечи¬ вает выделение отрицательных полуволн напряжения звуко¬ вого сигнала. Далее, выпрямленный сигнал с выхода щупа может быть подан на эмиттерный повторитель (см. рис. 2.8). Таким образом прибор для контроля постоянного напряжения преобразуется в прибор для контроля переменного напряжения. Щуп без внешнего смещения пригоден для контроля напряже¬ ний больших, чем барьерный потенциал германиевого диода, по крайней мере на 0,25 В. Если необходимо проконтролировать низкие уровни перемен¬ ного напряжения, то можно увеличить чувствительность щупа введением внешнего смещения через дополнительный резис¬ тор, изображенный на рис. 2.10 штриховой линией. Резистор сме¬ щения имеет большое сопротивление и подсоединен к любому подходящему источнику положительного постоянного напря¬ жения. Конкретное значение этого резистора подбирается опыт¬ ным путем по оптимальной чувствительности щупа к малым переменным сигналам. 56
ОСНОВНАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ УСИЛИТЕЛЕЙ Вы наверняка часто слышали, что усилители делятся на ма¬ лосигнальные и большого сигнала, на маломощные и мощные. С точки зрения электрических измерений это деление опреде¬ ляется, как показано на рис. 2.11. Почти все предварительные усилители имеют малосигнальный входной каскад и выходной каскад большого сигнала. Почти все усилители мощности имеют маломощный входной каскад и мощный выходной. Рис. 2.11. Основная классификация усилителей Высококачественные усилители (так называемые HI-FI) отли¬ чаются от массовых усилителей тем, что коэффициент искаже¬ ний у них не более одного процента в диапазоне частот от 20 Гц до 20 кГц. С другой стороны, массовые усилители имеют значительно больший коэффициент искажений и более узкий диапазон частот. Высококачественные усилители обладают малой неравно¬ мерностью частотной характеристики: ±1 дБ во всем частотном диапазоне. С другой стороны, массовые усилители имеют зна¬ чительную неравномерность частотных характеристик. Отдельные ’’умельцы” проводят предварительную проверку аппаратуры с помощью отвертки, тыкая ею в трансформатор, чтобы убедиться в наличии напряжения. Это очень пагубный, а в случае мощного усилителя и опасный подход. Вы можете по¬ страдать и сами, и вывести из строя усилитель уже окончатель¬ но, особенно его выходные каскады. 57
ПОИСК НЕИСПРАВНОСТЕЙ В МАЛОМОЩНЫХ УСИЛИТЕЛЯХ НА ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМАХ Маломощные усилители звуковой частоты общего назна¬ чения на микросхемах имеют входной каскад на транзисто¬ рах и выходной на микросхемах. Таким образом, если нет технического описания, то мы видим просто комбинацию транзисторов и микросхем. Однако в том случае, когда в уси¬ лителе звуковой частоты можно пренебречь уровнем шума, обходятся без входного транзисторного каскада. Так, например, на вход усилителя, работающего на наушники, поступает срав¬ нительно большой сигнал и по сравнению с ним можно пренеб¬ речь собственными шумами микросхемы. Если вышел из строя усилитель для наушников, то причиной этого обычно является неисправность в части микросхемы, работающей либо на левый, либо на правый канал. Дублирова¬ ние усилителей позволяет выявить неисправность путем срав¬ нительных испытаний (рис. 2.12). В схемах такого типа наиболь¬ шее подозрение вызывают электролитические конденсаторы, которые не так уж редко выходят из строя. Следующим наибо¬ лее вероятным виновником выхода из строя являются изно¬ шенные и разболтанные регуляторы громкости. Если тем не менее все навесные элементы выдержали проверку, логичным действием будет замена микросхемы. Рис. 2.12. Схема типичного усилителя на интегральных схемах 58
И в моно- и в стереоусилителях часто встречающейся неис¬ правностью является недостаточная развязка различных кас¬ кадов. Результат этого - звучание с более или менее серьезны¬ ми искажениями. В простых системах главной причиной недос¬ таточной развязки являются конденсаторы фильтра источ¬ ника питания. Когда искажения сопровождаются неприятным фоном переменного тока, наибольшее подозрение вызывают конденсаторы фильтра блока питания. В заключение несколько слов об усилителе, изображенном на рис. 2.12. Такой тип усилителей рассчитан в общем случае на обеспечение на выходе мощности порядка 1 Вт и снабжен уст¬ ройством коммутации с АМ/ЧМ-приемником и наушниками. Шнуры наушников обычно снабжены сопротивлениями порядка единиц мегаом для стандартной частотной коррекции. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ОБЗОР МИКРОСХЕМ Усилители на интегральных микросхемах класса АВ находят¬ ся в нормальном режиме, когда рабочая точка расположена ниже середины линейной части вольт-амперной характеристики микросхемы. Таким образом, половина выходного сигнала является линейным воспроизведением половины входного сигнала, но вторая половина выходного сигнала будет частично отсутствовать. Можно различать два подкласса класса АВ: АВ1 и АВ2. Для подкласса АВ2 характерно расположение рабочей точки микросхемы вблизи точки отсечки. А при работе микро¬ схемы в режиме АВ1 рабочая точка располагается на 20-30% выше точки отсечки. Схемы классов АВ1 и АВ2 строятся по двухтактной схеме; искажения переходной области минимизируются в результате поочередной работы плеч двухтактной схемы. Для снижения искажений в схемы классов АВ1 и АВ2 вводят глубокую отри¬ цательную обратную связь. Заметим также, что хотя работа в классе АВ2 несколько более эффективна, нежели в классе АВ1, но ни один из этих классов по эффективности работы не может сравниться с работой микросхемы в классе В. Классы АВ1 и АВ2 широко используются в звуковых выходных каскадах, а также в специализированных микросхемах, предназначенных для работы с сервомоторами (к примеру, в видеомагнитофонах). Когда микросхема работает в классе В, то ее рабочая точка совпадает с точкой отсечки, в результате чего лишь половина 59
периода входного напряжения преобразуется в напряжение на выходе. За исключением некоторых специализированных способов применения, схемы класса В строятся по двухтактному способу. В классической двухтактной схеме класса В переход¬ ные искажения всегда имеют место (так называемые искаже¬ ния типа ступеньки. - Примеч. пер.) из-за того, что транзисторы входного каскада микросхемы имеют барьерный потенциал и пока входное напряжение не достигнет 0,5-0,7 В, входной ток протекать не будет и, соответственно, ничего не будет на вы¬ ходе. Другими словами, получаются как бы пробелы в токе кол¬ лектора. Начинающим следует запомнить, что искажения такого типа не поддаются исправлению путем введения отри¬ цательной обратной связи, так как при отсечке ток коллектора равен нулю, выходное напряжение отсутствует и, следователь¬ но, напряжение обратной связи равно нулю. (Хорошим способом избежать искажений типа ступеньки является задание началь¬ ного смещения между базами выходных транзисторов путем введения источника стабильного напряжения необходимой величины, в результате чего суммарная передаточная характе¬ ристика выходных транзисторов станет практически линей¬ ной. - Примеч. пер.). Тем не менее при работе микросхемы в режимах АВ1 или АВ2 через коллекторы протекает больший или меньший ток, так что существует некоторое напряжение обратной связи. Соответ¬ ственно искажения типа ступеньки при работе усилителя в классах АВ1 или АВ2 могут быть минимизированы путем вве¬ дения глубокой отрицательной обратной связи, тогда как аналогичные искажения при работе в классе В не поддаются уменьшению путем введения отрицательной обратной связи, какой бы глубокой она ни была. Усилителями тока (эмиттерными или линейными повтори¬ телями) являются в основном усилители класса А с коэффи¬ циентом усиления по напряжению, который может достигать, но не может превосходить единицы. Интегральные схемы ис¬ пользуются в линейных повторителях в качестве согласующих трансформаторов (имеют большое входное и малое выходное сопротивление). С технической точки зрения повторитель является усилителем тока и на выходе обеспечивает почти такое же напряжение, что и на входе. Заметим, что, строго го¬ воря, повторитель на микросхеме не является эмиттерным пов¬ торителем - только одиночный транзистор может работать как классический эмиттерный повторитель. Основные параметры: 60
1. Выходной ток. Номинальный выходной ток микросхемы определяет область ее применения и динамический диапазон. 2. Максимальная скорость нарастания выходного напряже¬ ния. Этот параметр важен при использовании микросхемы в сервосистемах, например в кассетных видеомагнитофонах. Скорость нарастания выходного напряжения в современных микросхемах достигает сотен вольт в микросекунду. 3. Диапазон рабочих частот. Номинальный диапазон рабо¬ чих частот при работе микросхемы в линейном повторителе тот же, что и при работе ее в классе А. 4. Полный номинальный диапазон воспроизводимых частот. Этот параметр микросхемы в линейном повторителе опреде¬ ляет диапазон частот, в котором возможен максимальный рабо¬ чий ток. 5. Входное сопротивление. Входное сопротивление линей¬ ного повторителя на микросхеме обычно составляет мегаомы. 6. Выходное сопротивление. Выходное сопротивление ли¬ нейного повторителя на микросхеме обычно менее 50 Ом. На¬ чинающему следует помнить, что номинальное выходное сопро¬ тивление - это выходное сопротивление самой микросхемы, а выходное сопротивление по переменному току равно парал¬ лельному соединению номинального сопротивления и сопро¬ тивления подключенной нагрузки. Дифференциальные усилители (типичным примером служит операционный усилитель) - это микросхемы, имеющие два входа. Один называется инвертирующим, а другой - неинвер¬ тирующим входом. Оба входа изолированы от земли одинако¬ вым сопротивлением. Дифференциальный усилитель обычно является усилителем напряжения класса А. Микросхема уси¬ ливает разность напряжений между двумя входами (она подав¬ ляет синфазный сигнал). Основные параметры. 1. Коэффициент ослабления синфазного сигнала. Одна из основных входных характеристик. Достигает 100 дБ и более. 2. Диапазон входного синфазного сигнала. Этот параметр микросхемы определяет максимальные положительное и отри¬ цательное синфазные напряжения, которые могут быть подав¬ лены на входе микросхемы. 3. Дифференциальный коэффициент усиления по напряже¬ нию. Характеризует усиление разности входных напряжений. 4. Диапазон рабочих частот. Номинальный диапазон частот, в котором устройство работает соответственно описанию. 61
Рис. 2.13. Основная схема включения и типичная амплитудно-частотная харак¬ теристика операционного усилителя, ис¬ пользуемого в звуковых системах 5. Влодное сопротивление. Номинальное сопротивление между двумя дифференциальными входами. 6. Входное напряжение смещения нуля. Обычно измеряется в милливольтах; показывает степень разбаланса между вхо¬ дами микросхемы. Диапазон рабочих частот усилителя на микросхеме представ¬ ляет собой основную заботу для радиолюбителя. Когда присут¬ ствует глубокая обратная связь, то ширина диапазона частот является функцией глубины обратной связи. Например, макси¬ мально возможный коэффициент усиления микросхемы - 100 дБ. Введение глубокой отрицательной обратной связи (в данном примере на рис. 2.13 - 85 дБ при нулевой частоте) снижает общий коэффициент усиления до 15 дБ. Но зато зна¬ чительно повышается верхняя рабочая частота, а введение об¬ ратной связи обеспечивает большую равномерность амплитуд¬ но-частотной характеристики. Заметим также, что равномерность АЧХ зависит от соответ¬ ствующего дополнительного условия в петле ОС. Так, петлевое усиление при нулевой частоте составляет 85 дБ, но при больших частотах стремится к нулю. Мы видим, что пока коэффициент петлевого усиления убывает, равномерность амплитудно-час¬ тотной характеристики сохраняется, и АЧХ стремится к нулю лишь при верхней граничной частоте. С практической точки зрения усилитель на микросхеме работоспособен вплоть до час¬ тоты, при которой коэффициент петлевого усиления начинает заметно убывать. Принципиальная схема и АЧХ усилителя на микросхеме с обратной связью приведены на рис. 2.13. Видно влияние обрат¬ ной связи (резистор Дос) на формулу АЧХ. 62
ПРОВЕРКА ТРАНЗИСТОРОВ С ПОМОЩЬЮ ОСЦИЛЛОГРАФА Некоторые радиолюбители предпочитают проверять транзис¬ торы с помощью осциллографа. Существует много методов такой проверки, и выбор метода зависит от конкретных условий. Основным является метод, при котором с осциллографом ис¬ пользуется транзисторный пробник, в котором тестовое напря¬ жение нарастает ступенчато и, кроме того, имеется генератор напряжения развертки. В результате работы с таким пробником на экране осциллографа можно наблюдать семейство коллек¬ торных характеристик (рис. 2.14, а). Наиболее распространенной причиной выхода транзистора из строя является пробой коллек¬ торного перехода. В этом случае семейство коллекторных харак¬ теристик будет иметь вид, как на рис. 2.14,6. Рис. 2.14. Типичные семейства коллекторных характеристик: а — транзистор в нормальном рабочем состоянии; б — при чрезмерной утечке коллекторного перехода; в — схема подключения транзистора для проверки 63
При поиске неисправностей в оборудовании без технического описания, конечно, невозможно знать все о его работе. Не все ясно в осциллограммах. Но знание схемы и ее работы, хотя бы приблизительное, а также умение разобраться в линиях на экране осциллографа дают ключ к нахождению неисправности и могут сэкономить вам много времени. Знание работы схемы включает в себя знание эквивалентной схемы. Например, цепь, состоящая из резистора, соединенного последовательно с ем¬ костью, имеет эквивалентную схему, состоящую из резистора, соединенного последовательно с индуктивностью. Если обе цепи имеют одинаковую постоянную времени, то их реакции на меандр или гармонический сигнал будут неразличимы. Так как RC-цепь имеет эквивалентную RL-цепь, то различ¬ ные двух-, трехкаскадные RC-цепи обязательно содержат ’’скрытую индуктивность”, и если значение добротности этой эквивалентной индуктивности более единицы, то RC-цепь будет ’’звенеть” и вырабатывать либо положительные, либо отрица¬ тельные выбросы на фронте импульса при подаче на вход схемы сигнала в виде меандра. Человек, хорошо знакомый с работой осциллографа, уже ’’имеет в виду” эти выбросы, и они не помешают ему разобраться в осциллограмме. Искаженная же волна иногда будет ’’звенеть” слишком сильно, иногда - слиш¬ ком слабо, а иногда вообще не будет ’’звенеть”. Г лава 3 ПРОГРЕССИВНЫЕ МЕТОДЫ ПОИСКА НЕИСПРАВНОСТЕЙ В ЗВУКОВОЙ АППАРАТУРЕ СРАВНИТЕЛЬНАЯ ПРОВЕРКА СТЕРЕОАППАРАТУРЫ При поиске неисправностей в аппаратуре, не имеющей техни¬ ческого описания, детали этой аппаратуры обычно неизвестны. Полезно начинать проверку методом, не требующим знания ни номинальных напряжений, ни назначения данной схемы. К этой категории относятся сравнительные испытания. На рис. 3.1 показано, к примеру, каким образом с помощью цифро¬ вого вольтметра постоянного или переменного напряжения, играющего роль ’’мостика” между правым и левым каналами 64
Рис. 3.1. Метод быстрой проверки для ло¬ кализации неисправности в стереофони¬ ческой системе усилителя, можно очень быстро определить, между какими двумя точками существует хотя бы незначительная разница. На правый и левый каналы усилителя одновременно подает¬ ся один и тот же моносигнал. В соответствующих точках кана¬ лов усилителя должны появиться одни и те же постоянные или переменные напряжения. В таком случае цифровой вольтметр при условии исправности схемы будет показывать нуль или почти нуль. Если схема неисправна, вольтметр покажет сущест¬ венное напряжение между этими точками, и, следовательно, в этом месте и находится неисправность. Если предварительный усилитель, проигрыватель и прочие части представляют собой отдельные блоки, убедитесь, что они выключены, несмотря на то, соединены ли они или нет. Иначе на выходном блоке может оказаться опасное высокое напря¬ жение. Сравнительная проверка иногда возможна и с моноблоками. Попробуйте отыскать похожий работоспособный блок, который можно было бы использовать при сравнительной проверке. Если не удается подобрать похожий блок, то приходится обратиться к количественным измерениям, о чем будет рассказано в конце этой главы. ПРОВЕРКА С ПОМОЩЬЮ ОММЕТРА Целый ряд вольтметров пригоден для измерения различных категорий сопротивлений. Так, простой традиционный омметр измеряет омическое сопротивление резисторов или их комби¬ нации, сопротивление прямо или обратно смещенного р-п-пере- хода, сопротивление утечки конденсатора и т.д. При измере¬ ниях значение приложенного контрольного напряжения может быть неизвестно, его и не надо знать. Такой класс вольтметров относят к разновидности мощных тестеров. 5-6975 65
Маломощные омметры обычно прикладывают между прове¬ ряемыми точками напряжение менее 0,1 В. Когда такой вольт¬ метр используется, к примеру, для измерения сопротивления резистора, то он покажет то же значение, что и мощный омметр. С другой стороны, если попытаться измерить маломощным ом¬ метром сопротивление р-л-перехода какого-нибудь полупровод¬ никового прибора, то он будет показывать режим холостого хода (конечно, если р-л-переход не пробит). Многие современные цифровые вольтметры обеспечивают выбор мощного или мало¬ мощного режимов измерения сопротивлений. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ОММЕТР ДЛЯ БЫСТРЫХ ИЗМЕРЕНИЙ Несмотря на то что сравнительных омметров для быстрых измерений практически не бывает в продаже, радиолюбитель может легко ’’изобрести” свой собственный сравнительный вольтметр для быстрых измерений и сэкономить тем самым много времени при предварительном поиске неисправностей в аппаратуре, не имеющей технического описания. На рис. 3.2 изображен дополнительный резистивный мост, используемый при поиске разности значений сопротивлений в проверяемых блоках. Хотя нормальные детали имеют некоторый разброс параметров и, следовательно, омметр будет показывать ненуле¬ вое значение, но это значение будет очень мало, и, когда мы приблизимся к месту поломки, омметр покажет существенно отличное от нуля значение. В большинстве случаев предпочтительно устанавливать конт¬ рольное напряжение омметра около 0,1 В. При этом обеспечи¬ вается маломощный режим измерений и исправные р-л-перехо- ды не смещаются. Поэтому такие предварительные измерения Рис. 3.2. Способ быстрой сравнительной проверки сопротивлений при предвари¬ тельном поиске неисправностей в аппара¬ туре без описания 66
проводятся для лучшей ориентации в схеме, они помогают лучше судить, в каком месте схемы произошел сбой. Прибор, изображенный на рис. 3.2, позволяет производить сравнительные измерения сопротивлений в схемах с отключен¬ ными источниками питания. Он работает по принципу разба¬ лансированного моста. Если контрольное напряжение Е состав¬ ляет 1,5 В, то тестер работает в режиме мощного омметра, р-Л-переходы полупроводниковых приборов открываются. С другой стороны, если выбрать значение Е порядка 0,1 В, то тес¬ тер будет работать в режиме маломощного омметра и ис¬ правные р-л-переходы будут представляться разрывами цепи. Отметим, что блоки правого и левого каналов должны иметь общую шину земли. Хотя данный тестер может быть использо¬ ван для получения цифровых значений сопротивлений и их последующего перевода в напряжения, первичное его назна¬ чение заключается только в качественной индикации: есть/нет сопротивления. ОММЕТР С АВТОМАТИЧЕСКИМ ИЗМЕРЕНИЕМ ВНУТРЕННЕГО СОПРОТИВЛЕНИЯ Другой, не встречающийся в продаже полезный тип омметра изображен на рис. 3.3. Он работает с активной (с включенным питанием) схемой и является инструментом, позволяющим из¬ мерять динамическое внутреннее сопротивление, р-л-переходы полупроводниковых приборов смещены нормально, и их сопро¬ тивления входят в измеренное динамическое внутреннее сопро- Рис. 3.3. Схема измерения внутреннего сопротивления по переменному току (а); практическая схема источника постоянного тока 1 мА для транзисторных схем с малым сопротивлением (б) 67
тивление, хотя при нормальной работе у полупроводниковых переходов значения сопротивлений в жесткой зависимости от смещения. Можно сэкономить много времени, особенно в ситуации ’’чер¬ ного ящика”, измеряя динамическое внутреннее сопротивле¬ ние подозрительной схемы в различных точках. Этот метод особенно полезен, когда подозрительный блок сравнивается с исправным аналогом. Под динамическим внутренним сопро¬ тивлением подразумевается сопротивление между какой-ни¬ будь проверяемой точкой схемы с включенным питанием и зем: лей. Такие измерения очень информативны, так как при них учитываются не только обычные сопротивления, но и сопротив¬ ления переходов проверяемой схемы. Динамическое внутрен¬ нее сопротивление не может быть измерено с помощью обыч¬ ного омметра. Однако его можно измерить омметром с автомати¬ ческим измерением внутреннего сопротивления, схема которо¬ го изображена на рис. 3.3,а. Он работает следующим образом, 1. Когда щупы приложены в любой точке к исправной схеме, напряжение между этими точками заряжает конденсатор в 22 мкФ через сопротивление 100 кОм. 2. После переключения ключа от стабильного источника пос¬ тоянного тока в проверяемую точку течет ток 1 мА. 3. Теперь цифровой вольтметр показывает разность между напряжением, существовавшим в данной точке схемы (и сох¬ раненным на заряженном конденсаторе) и изменившимся в ре¬ зультате протекания тока 1 мА в той же точке. 4. Когда цифровой вольтметр работает в диапазоне милли¬ вольт, то считанное с экрана значение (в омах) есть динамичес¬ кое внутреннее сопротивление включенной схемы между про¬ веряемой точкой и землей. , > Постоянный ток 1 мА для использования при тестировании полупроводниковых схем может быть получен, как показано на рис. 3.3,6, последовательным подсоединением к источнику на¬ пряжения 100 В резистора 100 кОм. Это очень практичная конст¬ рукция, так как подавляющее большинство схем на биполяр¬ ных транзисторах имеет внутреннее сопротивление значительно меньше 100 кОм. Заметим, что компоновка, изображенная на рис. 3.3, имеет полярность, пригодную для проведения измерения в контроль¬ ных точках с отрицательным потенциалом. Если вам требуется измерить динамическое внутреннее сопротивление в точке с 68
положительным потенциалом, следует изменить полярность источника постоянного тока. Необходимо отметить, что конден¬ сатор емкостью 22 мкФ после переключения ключа будет про¬ должать медленно заряжаться от источника постоянного тока. Поэтому следует считывать цифры с вольтметра, как только ключ будет переключен. Неполяризованный электролитический конденсатор ем¬ костью 22 мкФ можно изготовить из двух последовательно соединенных полярных электролитических конденсаторов ем¬ костью 44 мкФ. Теперь чуть подробнее о принципе работы данного приспособ¬ ления. Конденсатор играет роль устройства запоминания заря¬ да, существовавшего в узле. Затем, после переключения кон¬ такта, через динамическое внутреннее сопротивление начинает Протекать постоянный ток 1 мА. Это ведет к возрастанию нап¬ ряжения на величину IKRBH, или на 0,001 Явн, В. Таким образом, Цифровой вольтметр показывает разность между накоплен¬ ным на конденсаторе напряжением и его возросшим значением. Так как /к = 1 мА, то цифровой вольтметр при работе в поддиа¬ пазоне милливольт укажет динамическое внутреннее сопротив¬ ление в омах. Переключатель представляет собой двухполюс¬ ную группу переключающих контактов. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛИ НА ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМАХ Прежде чем браться за ремонт предварительных усилителей на интегральных схемах без технического описания, полезно знать общие принципы их построения и работы. Простейшая компоновка была рассмотрена ранее, а на рис. 3.4 приведена схема более сложного предварительного усилителя. Эта схема включает в себя регуляторы тембра высоких и низких частот и регулятор баланса в дополнение к регулятору громкости. Путь сигнала начинается с входных разъемов через микросхему на регуляторы тембра. Далее сигнал проходит через регуляторы громкости и баланса и снова возвращается в микросхему. После этЬго сигнал подается на выходные разъемы устройства. Соответственно при нормальной работе уровень сигнала выше на регуляторах тембра, чем на входе. Естественно, на выходе уровень сигнала выше, чем на регуляторах тембра. Если же усилитель неисправен и на выходе слабый сигнал, то необ¬ ходимо определить, что является Причиной выхода из строя: 69
Рис. 3.4. Схема типичного предварительного усилителя на микросхеме микросхема или внешние элементы. Не вдаваясь в подробности, укажем, что в первую очередь следует проверить электролити¬ ческие конденсаторы. Изношенные и (или) разболтанные регу¬ ляторы громкости также должны быть проверены. Если же на¬ весные элементы схемы выдержали проверку, то, по логике, причиной выхода из строя является микросхема. Как показано на рис. 3.5, максимально возможный коэффи¬ циент усиления по напряжению стандартного предваритель¬ ного усилителя составляет 2500 раз и более, или, что то же самое, 69 дБ (без учета входного и выходного сопротивлений). Предварительные усилители и на микросхемах, и на дискрет¬ ных элементах в общем случае состоят из трех каскадов (вход- 70
Рис. 3.5. Высококачественный предварительный усилитель ного, предоконечного и выходного). В высококачественных предварительных усилителях для снижения искажений до 1 % и менее применяют значительное количество отрицательных об¬ ратных связей. Если на выходе усилителя искажения чрезмерно велики, то причину следует искать среди конденсаторов и ре¬ зисторов в цепях обратных связей. Как видно из рис. 3.5, первый каскад предварительного усили¬ теля работает со сравнительно низкими коллекторными напря¬ жениями для уменьшения шумов схемы (низкое напряжение на коллекторе не является признаком выхода из строя). Третий каскад предварительного усилителя часто выполнен по схеме с общим коллектором (эмиттерный повторитель); коэффициент усиления по напряжению третьего каскада меньше единицы, но обеспечивается усиление по мощности и согласование соп¬ ротивлений. В случае схемы с непосредственными связями такая струк¬ тура является ярким примером схемы с обманчивыми свойства¬ ми, особенно при измерениях по постоянному напряжению. Малое изменение напряжения смещения в первом каскаде про¬ явится как большое изменение во втором каскаде и еще боль¬ шее - в третьем, т.е. если в подозреваемом каскаде не найдено никаких нарушений, то необходимо проверить предыдущий каскад. 71
НЕКОТОРЫЕ СПОСОБЫ ПОИСКА НЕИСПРАВНОСТЕЙ В ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫХ УСИЛИТЕЛЯХ НА ДИСКРЕТНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ В предварительном усилителе обычно перед каскадом на ин¬ тегральных схемах находится каскад на дискретных элементах, либо весь предварительный усилитель может быть построен на дискретных элементах. Почти у всех дискретных каскадов при нормальной работе выводы транзисторов имеют либо положи¬ тельный, либо отрицательный потенциал относительно земли. Большинство каскадов работает по схеме с общим эмиттером. Если каскад собран по схеме эмиттерного повторителя, то вы¬ воды транзисторов в такой схеме также будут либо положитель¬ ными, либо отрицательными относительно земли. Исключением из вышеизложенного правила является каскад по схеме ’’общая база”. В этом случае при нормальном функци¬ онировании потенциал эмиттера будет противоположен потен¬ циалу коллектора. Однако каскады по схеме ’’общая база” редко используются в схемотехнике предварительных усилите¬ лей. В усилителях мощности каскады ’’общая база” встречают¬ ся довольно часто. При поиске неисправности в цепях смещения предваритель¬ ного усилителя важно помнить, что, как показано на рис. 3.6, транзисторы имеют барьерный потенциал и если напряжение база-эмиттер меньше этого барьерного потенциала, то ток кол¬ лектора при нормальных условиях равен нулю. Для исправного германиевого транзистора этот потенциал составляет 0,2-0,3 В, а для исправного кремниевого 0,6-0,7 В. Из-за существования в цепи база-эмиттер барьерного потен¬ циала транзистор в нормальном состоянии обратно смещен на доли вольта. Это присущее транзистору обратное напряжение Рис. 3.6. Ток через р-п-переход в полупро¬ водниковом приборе не будет протекать до тех пор, пока прямое напряжение сме¬ щения не превысит барьерный потен¬ циал 72
смещения препятствует протеканию коллекторного тока и является основой для быстрых измерений с выключением. Значения барьерного потенциала разных конструкций тран¬ зисторов различны; барьерный потенциал также является функцией температуры и определяется для комнатной темпе¬ ратуры (25 °C). ЗВУКОВОЙ ПРОБНИК ДЛЯ ПРОВЕРКИ ПОЛНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ Чрезвычайно полезный звуковой прибор для быстрых измере¬ ний показан на рис. 3.7, а. Это звуковой пробник для первичной проверки полного сопротивления. Он не измеряет полное соп¬ ротивление по переменному току в омах, а сравнивает полные сопротивления по переменному току в идентичных узлах в проверяемом и в аналогичном работоспособном усилителях. Пример практического применения звукового пробника сопротивлений также приведен на рис. 3.7, б. Такой пробник по¬ лезен для выявления пробитых конденсаторов. Заметим, что конденсатор не обязательно должен быть полностью пробит, чтобы быть выявленным звуковым пробником сопротивлений. К примеру, если электролитический конденсатор потерял поло¬ вину своей емкости или на нем рассеивается ненормально вы¬ сокая мощность, полное сопротивление цепи изменится и зву¬ ковой пробник сопротивлений при быстрых сравнительных из¬ мерениях укажет на это изменение. Цифровой вольтметр при данном включении работает в диапазоне измерения переменных напряжений. На выходе генератора звуковой частоты установлен сигнал частотой 1 кГц, а его уровень задается в пределах 2-3 В при разомкнутых выводах. Амплитуда переменного напряжения между проверя- Рис. 3.7. Звуковой пробник полного сопро¬ тивления: а — схема устройства; б — пример исполь¬ зования 73
емым узлом и землей не должна превышать 500 мВ во избежа¬ ние включения переходов и искажения результатов измерения. В интегральной схеме (рис. 3.7, б) сигнал звуковой частоты по¬ дается на громкоговоритель через электролитический конден¬ сатор и резистор. (Звуковой пробник сопротивлений пригоден также для проверки и других типов электронных схем.) В дан¬ ном примере громкоговоритель не издает звук. Все постоянные напряжения на выводах микросхемы имеют смысл при сравни¬ тельных измерениях. Несмотря на это, при подключении звуко¬ вого пробника сопротивлений к точке X цифровой вольтметр показывает, что в ’’плохом” усилителе сопротивление гораздо выше, чем в ’’хорошем”: в ’’плохом” 56 мВ, в ’’хорошем” 5 мВ (при разомкнутой цепи цифровой вольтметр показывает 2,75 В). Сравнительно высокое переменное напряжение в ’’плохом” усилителе указывает на то, что сопротивление между точкой X и землей ненормально велико. В таких схемах главное подозре¬ ние должен вызвать электролитический конденсатор. При подаче напряжения сигнала на входы микросхемы DA1 с помощью вольтметра переменного напряжения убеждаемся, что сигнал имеется слева от конденсатора С и отсутствует спра¬ ва от него. Поэтому радиолюбитель может сделать вывод, что конденсатор является причиной разрыва цепи. После замены конденсатора динамик возобновит звучание. НАИБОЛЕЕ ВАЖНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Из всех напряжений в схеме наиболее значительным при предварительной проверке является напряжение между кол¬ лектором и землей. Практический пример приведен на рис. 3.8. Это классическая схема ’’общий эмиттер” с обратной связью по напряжению и току и с коллекторным смещением. В данном примере рассматриваются две общие причины выхода из строя: значительная утечка через коллекторный переход и обрыв в цепи коллекторного перехода. Можно измерить постоянные напряжения между базой и землей, между эмиттером и землей и между коллектором и землей. Как отмечено на рис. 3.8, напряжение база-земля во всех трех случаях (нормальное функционирование, утечка, обрыв) меня¬ ется незначительно: 0,55 - 0,556 - 0,522 В. Подобная ситуация наблюдается и при измерении напряжения эмиттер-земля: 0,01 - 0,006 - 0,001 В. С другой стороны, напряжение между кол- 74
Рис. 3.8. Пример изменений уровней постоянного напряжения, вызванных на иболее общими причинами выхода транзистора из строя лектором и землей меняется весьма существенно по сравнению с нормальным значением: 3,75 - 1,02 - 9,22 В. Каждый радиолюбитель рано или поздно сталкивается с не¬ обходимостью разорвать цепь в каком-нибудь месте для прове¬ дения измерений. Знакомым примером является шунтирующее сопротивление эмиттера, когда напряжение эмиттера далеко от нормы и измеренное сопротивление составляет доли нормаль¬ ного значения. В таком случае невозможно решить, что явля¬ ется причиной поломки: сопротивление эмиттера или шунтиру¬ ющий конденсатор. Наиболее простым способом разорвать цепь является аккуратное разрезание проводника печатной платы, соединяющего резистор с конденсатором, с помощью обыкно¬ венного бритвенного лезвия. После этого проводятся заключи¬ тельные измерения для определения неисправной детали. Затем неисправный элемент заменяется, а печатный проводник восстанавливается с помощью небольшой капли припоя, нане¬ сенной на место разреза. Рассмотрим утечку через выходной разделительный конден¬ сатор (рис. 3.8), которая может вызвать либо ненормально высо¬ кое, либо ненормально низкое напряжение смещения транзис¬ тора в зависимости от уровня напряжения на предыдущем каскаде. При этом может очень существенно понизиться напря¬ жение на коллекторе. В общем случае нелегко заключить, яв¬ ляется ли нестандартное напряжение результатом утечки через 75
разделительные конденсаторы или же оно вызвано другими причинами, например вышедшими из строя сопротивлениями или неисправными транзисторами. И опять здесь наиболее ра¬ зумным будет разрезать печатный проводник лезвием в месте подсоединения конденсатора к остальной схеме. ВОЗМОЖНЫЕ ПРИЧИНЫ ИСКАЖЕНИЙ Рассмотрим каскад на дополняющей паре транзисторов, представленный на рис. 3.9. Это маломощный усилитель, так как он обеспечивает мощность в нагрузке менее 1 Вт. Приз* наком неисправности являлись искажения - наиболее неприят¬ ные при малых уровнях громкости и менее сильные при боль¬ ших уровнях громкости. Измерения постоянного напряжения на выводах транзисторов выявили следующие факты. 1. Напряжение между базой и эмиттером транзистора VT2, которое должно быть порядка 0,6 В, при измерении составило, лишь малые доли вольта. (Очевидно, искажения были вызваны смещением.) 2. Во время контроля напряжения смещения при подаче на входы усилителя сигнала, изменяющегося по заданной про¬ грамме, наблюдалась зависимость напряжения смещения от Рис. 3.9. Пример поиска причины искажений (пробитый диод) 76
уровня сигнала. Вероятно, напряжение смещения меняет свою полярность. 3. Проверка показала отсутствие напряжения на диоде VD1. Очевидно, что диод пробит. После замены диода работоспособ¬ ность схемы восстановлена. БЫСТРАЯ ПРОВЕРКА КОНДЕНСАТОРА НА УТЕЧКУ При поиске неисправностей без технического описания пред¬ почтение следует отдавать таким методам быстрых измерений, которые не заставляют вдаваться в подробности устройства схемы, а не тем, которые требуют дополнительных расчетов. К примеру, желательно владеть методом, позволяющим опреде¬ лить, развязывающий или разделительный конденсатор являет¬ ся причиной утечки. Приведенный ниже способ быстрой провер¬ ки подозреваемых конденсаторов на утечку не требует ни зна¬ ния значений сопротивлений или емкости, ни схемы, в которую входит данный конденсатор. Этот способ основывается на сле¬ дующих принципах. 1. Если конденсатор исправен, то приложенное к нему пос¬ тоянное напряжение не вызывает тока в проводнике, соединя¬ ющем конденсатор с остальной схемой. 2. Если конденсатор имеет утечку, то под воздействием при¬ ложенного к нему постоянного напряжения в проводнике, со¬ единяющем конденсатор с остальной схемой, появится боль¬ ший или меньший постоянный ток. 3. Когда через конденсатор протекает постоянный ток, то существует, по крайней мере, небольшое падение напряжения между его выводами, обусловленное наличием внутреннего сопротивления. 4. Достаточно чувствительный вольтметр постоянного напря¬ жения покажет, протекает или не протекает постоянный ток через конденсатор. На рис. 3.10 показан способ проверки разделительного кон¬ денсатора на наличие падения напряжения IR путем подклю¬ чения выводов миниусилителя к различным точкам вдоль про¬ водника, соединяющего конденсатор с остальной схемой. На практике желательно из двух проводников выбирать более длинный, чтобы точки подключения миниусилителя были раз¬ несены на возможно большее расстояние - в результате этого будет обеспечена большая чувствительность индикатора. Такая 77
Рис. 3.10. Способ быстрой проверки элект¬ ролитического конденсатора на утечку методика пригодна для любых конденсаторов в звуковых сис¬ темах, так как исправный конденсатор не проводит постоян¬ ный ток. Из рис. 3.10 видно, как подключаются выводы миниусилителя к проводнику, соединяющему конденсатор с последующей схе¬ мой. Исправный разделительный конденсатор представляет собой разрыв для постоянного тока, так что в проводнике тока нет, хотя постоянное напряжение присутствует. Если в конден¬ саторе нет утечки, то при прикосновении выводами миниуси¬ лителя к проводнику, ведущему к конденсатору, динамик ми¬ ниусилителя не издаст щелчок. С другой стороны, если в конденсаторе имеется утечка, динамик миниусилителя издаст хорошо слышимый щелчок. При испытаниях регулятор громко¬ сти миниусилителя должен находиться в положении максиму¬ ма. Хотя в данном примере проверялся правый проводник, к тем же результатам приведет проверка левого проводника. Необходимо отметить, что разделительный конденсатор миниусилителя должен быть в рабочем состоянии. Иначе утеч¬ ка через этот конденсатор сведет на нет результаты всех про¬ верок. БЫСТРАЯ ПРОВЕРКА НА ЕМКОСТНЫЕ ПОТЕРИ У электролитических конденсаторов, используемых для раз¬ вязки или разделения каскадов, со временем появляются ем¬ костные потери (растет коэффициент потерь). Поврежденный конденсатор уже не представляет собой фактического коротко¬ го замыкания для переменного тока, но является существен¬ ным реактивным или полным сопротивлением для проходя¬ щего переменного сигнала со сравнительно большим ослабле¬ нием на низких частотах. Если предполагается неисправность 78
Рис. 3.11. Значительная часть напряжения сигнала падает на разделительном кон¬ денсаторе, если его емкость недостаточ¬ на или он имеет высокий коэффициент мощности такого рода, то можно легко произвести быструю проверку, как это показано на рис. 3.11. К выводам конденсатора подключают цифровой вольтметр переменного напряжения и подают на усилитель сигнал частотой 20 Гц. Если цифровой вольтметр покажет значительное напряжение, то радиолюбитель может сделать вывод, что конденсатор вышел из строя. (Частота 20 Гц выбрана потому, что номинальный частотный диапазон высококачественного усилителя лежит в пределах от 20 Гц до 20 кГц.) Измерения по такому методу позволяют определить, сущест¬ вует ли значительное падение напряжения на разделительном конденсаторе при прохождении через него сигнала с низшей номинальной частотой для данного усилителя. Если конден¬ сатор в исправном состоянии, то падение напряжения будет практически незаметно. Если цифровой вольтметр переменного напряжения не имеет встроенного разделительного конденса¬ тора, то следует использовать, как это показано на рис. 3.11, навесной разделительный конденсатор во избежание появле¬ ния ложных показаний из-за наличия на проверяемом конден¬ саторе падения постоянного напряжения. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ ДЛЯ ВОЛЬТМЕТРОВ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ И ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ ЗВУКОВОЙ ЧАСТОТЫ Хотя современные вольтметры обладают сравнительно хоро¬ шей чувствительностью, иногда требуется более чувствитель¬ ный прибор, особенно при проверке маломощных схем. Ниже рассказано, как можно легко и быстро собрать такой усили¬ тельный прибор, который позволяет повысить чувствительность измерений в 100 раз. Например, когда используется вольтом- метр с входным сопротивлением 20 кОм/В, такой предваритель- 79
Рис. 3.12. Операционный усилитель: а — назначение выводов; б — условное обозначение ный усилитель обеспечивает чувствительность 50 мкВ. При использовании вольтомметра с сопротивлением 50 кОм/В обес¬ печивается чувствительность 25 мкВ. Предварительный усилитель общего назначения, который может быть использован вместе с вольтметром, можно собрать из радиоконструктора. Назначение выводов микросхемы, вхо¬ дящей в состав такого усилителя, показано на рис. 3.12, а. Пред¬ варительный усилитель, собранный на данном операционном усилителе по схеме, приведенной на рис. 3.13, имеет коэффи¬ циент усиления по напряжению, равный 100. Питается микро¬ схема от источника питания ±9 В. Рекомендуем обратить внимание на следующее. 1. Коэффициент усиления по напряжению данного усилителя равен отношению сопротивления обратной связи к входному сопротивлению (1 МОм/Ю кОм). Для получения точно 100-крат¬ ного усиления рекомендуется использовать сопротивления с допуском на номинальное значение не более 1 %. 2. Вывод 2 микросхемы (рис. 3.13, а) является ’’фактической землей” из-за значительной глубины обратной связи. В свою очередь, входное сопротивление усилителя составляет 10 кОм. 3. Выходное сопротивление операционного усилителя приб¬ лизительно 75 Ом. Соответственно операционный усилитель может работать на любой вольтметр. Операционный усилитель имеет максимальный коэффици¬ ент усиления в 200 000 раз. Однако он всегда работает с отрица¬ тельной обратной связью достаточно большой глубины, так что коэффициент усиления по напряжению всего устройства гораз¬ до ниже, например 100, как в нашем случае. Операционный уси¬ литель запитывается от двухполярного источника постоянного 80
Рис. 3.13. Типичный операционный усилитель: а — одна из схем включения; б — принципиальная схема операционного уси¬ лителя напряжения со средней точкой. В большинстве случаев входное напряжение прикладывается между инвертирующим входом (вывод 2) и землей. Выходное напряжение снимается между выводом 6 и землей. Если не принимать соответствующих мер, то выходное напря¬ жение операционного усилителя не будет оставаться постоянно равным нулю. Такое явление называется дрейфом нуля. Нап- 6-6975 81
ряжение смещения нуля сокращается при помощи корректиру¬ ющих резисторов сопротивлением 10 и 15 кОм. На рис. 3.13, б приведена типовая схема операционного уси¬ лителя. Видно, что во входном каскаде применены параллель¬ но-балансные каскады. Имеются два входа: инвертирующий и неинвертирующий, такой каскад называют еще дифферен¬ циальным. Промежуточный каскад называется иногда преобра¬ зовательным усилителем. Выходной каскад называется выход¬ ным усилителем. Отметим, что операционный усилитель имеет чрезвычайно высокое входное сопротивление и очень низкое выходное. Почти всегда операционный усилитель используется с большим количеством отрицательных обратных связей и общее входное сопротивление существенно снижается. Этот пример из области микросхемотехники указывает на одно важное с точки зрения радиолюбителя-практика обстоя¬ тельство: проследить за работой интегральной схемы гораздо сложнее, нежели разобраться в работе схемы на дискретных элементах. Таким образом, при работе с устройством, содержа¬ щим микросхемы, проще заботиться об относительных значе¬ ниях напряжений и сопротивлений, не задумываясь о принципе работы микросхемы. Вернемся к проблеме дрейфа нуля. Для установки на выходе предварительного усилителя нуля соедините между собой входы и произведите следующие незначительные регулировки. 1. Начните с установки на подстроечном резисторе в 15 кОм значения 10 кОм или чуть больше. 2. Отрегулируйте резистор в 10 кОм так, чтобы на выходе было нулевое напряжение. 3. Если не удается точно выставить на выходе нуль, то подре¬ гулируйте подстроечным резистором в 15 кОм. Такая точная настройка достаточно критична и вам может показаться желательным обеспечить и верньерную регулиров¬ ку. Например, можно последовательно к подстроечному резис¬ тору в 15 кОм добавить переменный резистор в 1 кОм. Такую же операцию можно проделать и с подстроечным резистором в 10 кОм. Для окончательного обнуления напряжения смещения нуля можно использовать блок милливольтового смещения, который включается последовательно с земляным выводом вольтметра. Схема блока милливольтового смещения приве¬ дена на рис. 3.14. Хотя этот блок добавляет почти 250 Ом к соп¬ ротивлению земляного проводника вольтметра, это никак не 82
Рис. 3.14. Способ обеспечения смещения в несколько милливольт для окончательной установки нуля на выходе предварительного усилителя скажется на точности измерений ввиду того, что входное сопро¬ тивление цифрового вольтметра составляет 10 МОм. Рассмотрим измерение напряжения в том случае, когда операционный усилитель подсоединен к обычному цифровому вольтметру. Операционный усилитель увеличивает чувстви¬ тельность в 100 раз, таким образом, цифровой вольтметр может измерять напряжения вплоть до 10 мкВ. Другими словами, показания 1 мВ соответствуют напряжению 10 мкВ. Радиолюбитель не должен ожидать от цифрового вольтметра с операционным усилителем на входе нулевых показаний при короткозамкнутых выводах на всех поддиапазонах. Например, прецизионный цифровой вольтметр может показывать при замкнутых выводах 0,1 мВ (вместо 000,0), а обычный цифровой вольтметр может показывать 1 или даже 2 мВ (вместо 000) при короткозамкнутых выводах. Другими словами, совершенно исправный цифровой вольт¬ метр может показывать небольшое напряжение смещения при короткозамкнутых выводах. Тем не менее в любом случае пока¬ зания цифрового вольтметра при короткозамкнутых выводах могут быть легко установлены на нуль с помощью предвари¬ тельного усилителя, как было описано выше. Процедура обну¬ ления сводит на нет любое остаточное напряжение смещения не только в предварительном усилителе, но также и в цифро¬ вом вольтметре. БЫСТРАЯ ПРОВЕРКА НА СДВИГ ФАЗ В ряде случаев полезно знать, имеется ли между двумя точ¬ ками схемы сдвиг фаз. Схема такого портативного прибора для быстрой проверки приведена на рис. 3.15. Он состоит из пары уже знакомых нам миниусилителей. Проверка фаз произво¬ дится между правым и левым наушниками, так что правое ухо слышит звук с левых выводов, а левое - с правых выводов. Про¬ верка отношения фаз может быть произведена для одинаковых или разных схем, в моно- или стереосистемах. 83
Рис. 3.15. Способ быстрого определения сдвига фаз двух сигналов Рис. 3.16. Сигнал, проходя¬ щий к слушателю слева, имеет опережение по фазе для левого уха и запаздывает по фазе для правого уха Процесс стереофонического прослушивания вызывает ощу¬ щение направленности на основе отношения фаз для любой за¬ данной звуковой частоты. Таким образом, если сигнал, посту¬ пающий на левый миниусилитель, имеет некоторую фазу, а фа¬ за сигнала, поступающего на правый миниусилитель, постепен¬ но перемещается, наблюдающий может заключить, что источ¬ ник сигнала движется вокруг него (или нее) по кругу. Этот при¬ бор не дает возможности точно судить о разности фаз. Он работа¬ ет, как уже говорилось, на основе появления ощущения направ¬ ленности при стереофоническом прослушивании. Если сигналы в правом и левом миниусилителях имеют одинаковую фазу, то слушателю кажется, что источник сигнала находится прямо перед ним. С другой стороны, если между фазами сигналов существует сдвиг, то слушателю будет казаться, что источник сигнала находится справа или слева от него, в зависимости от соотношения между фазами. Регуляторы громкости миниусили¬ телей следует установить в положение, удобное для прослуши¬ вания, и сделать одинаковыми. Необходимо отметить, что промышленные миниусилители обладают входным сопротивлением 5 кОм и не имеют встроен¬ ного разделительного конденсатора. Если в процессе проверки возможно протекание постоянного тока, то последовательно с измерительными выводами следует подключить разделитель¬ ные конденсаторы. Если желательно довести до конца измере¬ ние угла сдвига фаз, то можно использовать цифровой вольт¬ метр. Как показано на рис. 3.16, радиолюбитель может определить, опережает или запаздывает правый сигнал по отношению к ле- 84
вому, основываясь на кажущемся направлении источника звука. Если кажется, что звук приходит слева, то сигнал из левого миниусилителя опережает сигнал из правого миниуси¬ лителя. Или, что то же самое, сигнал из правого миниусилите¬ ля запаздывает по отношению к сигналу из левого миниусили¬ теля. Если вы интересуетесь работой схем, то полезно будет запомнить, что в последовательной 2?С-цепи напряжение на резисторе опережает напряжение источника, а напряжение на конденсаторе отстает от напряжения источника. Вернемся к рис. 3.16. Как видно из него, звук, который прихо¬ дит с левой от слушателя стороны, имеет фазу, опережающую для левого уха и запаздывающую для правого уха. В процессе прослушивания такое фазовое опережение автоматически интерпретируется как звук слева. Соответственно звук, пришед¬ ший справа, имеет фазу, запаздывающую для левого уха и опе¬ режающую для правого. В процессе прослушивания такой звук (с опережением по фазе для правого уха) будет расцениваться как звук, пришедший справа. Отсюда следует, что действие пробника, изображенного на рис. 3.15, основано на том же прин¬ ципе. Другими словами, если кажется, будто звук раздается слева от радиолюбителя, значит, сигнал слева опережает сиг¬ нал справа, и наоборот. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ОБЗОР МИКРОСХЕМ Операционный усилитель (ОУ) является по существу диффе¬ ренциальным усилителем. Он практически всегда используется с большим количеством внешних отрицательных обратных свя¬ зей (рис. 3.17). Как уже отмечалось, при разомкнутой цепи обрат¬ ной связи ОУ имеет чрезвычайно высокий коэффициент усиле¬ ния, очень высокое входное и очень низкое выходное сопротив¬ ление. Его частотный диапазон обычно ограничивается звуко¬ вым диапазоном. Когда микросхема охвачена глубокой отрицательной обрат¬ ной связью, операционный усилитель обеспечивает коэффи¬ циент усиления, который почти точно определяется отноше¬ нием последовательно соединенных сопротивлений на входе к сопротивлению обратной связи. При такой работе входное соп¬ ротивление почти нулевое (фактически земля) по отношению к сводящему на нет уровню напряжения обратной связи. Частот¬ ный диапазон усилителя значительно расширяется под дейст- 85
Рис. 3.17. Усилитель на микросхеме с отри¬ цательной обратной связью большой глу¬ бины вием отрицательной обратной связи. Время от времени мы об¬ наруживаем, что ОУ работает с нулевым сопротивлением обрат¬ ной связи (инвертирующий вход соединен накоротко с выходом микросхемы). В этом случае коэффициент усиления равен единице. Микросхема также может работать при большом сопротивле¬ нии обратной связи. В этом случае коэффициент усиления воз¬ растает. Частотный диапазон, как и ожидалось, сужается. При нулевой частоте ОУ с разомкнутой цепью обратной связи обес¬ печивает максимальный коэффициент усиления, и его ампли¬ тудно-частотная характеристика постепенно убывает с ростом частоты. В некоторой точке коэффициент усиления операцион ного усилителя будет равен единице. При использовании отри¬ цательной обратной связи разность между коэффициентами усиления при замкнутой и разомкнутой цепи обратной связи при заданной частоте называется дополнительным коэффи¬ циентом петлевого усиления. Он максимален при нулевой час¬ тоте и постепенно убывает с ростом рабочей частоты. С точки зрения применимости вышеупомянутое изменение дополнительного коэффициента петлевого усиления ограни¬ чивает полезный рабочий диапазон частот микросхемы. Други¬ ми словами, результатом малого коэффициента петлевого уси¬ ления является рост сдвига фаз и заметных искажений в диапазоне частот, связанном с малым дополнительным коэф¬ фициентом петлевого усиления. Если из-за низкого коэффи¬ циента петлевого усиления появляется чрезмерный сдвиг фаз, то отрицательная обратная связь становится положительной и ОУ начинает генерировать. Для значительного расширения частотного диапазона и исключения возможности генерирования многие операционные усилители имеют выводы для подключения внешнего допол¬ нительного фазосдвигающего конденсатора. Это уменьшает рост сдвига фаз в диапазоне частот с малым дополнительным коэффициентом петлевого усиления. Конечно, если этот кон¬ 86
денсатор выходит из строя, микросхема начинает сильно гене¬ рировать. Основными параметрами операционного усилителя являются: 1. Коэффициент усиления при разомкнутой цепи обрат¬ ной связи. Обычно этот коэффициент определяется на пос¬ тоянном токе; график зависимости коэффициента усиления от частоты при разомкнутой цепи обратной связи может иметь важное значение во многих случаях. 2. Полное входное сопротивление. Расчетное входное сопро¬ тивление точно представляется в виде эквивалентной парал¬ лельной ЯС-цепи, включенной между входными выводами микросхемы. Когда рассматривается работа только на низкой частоте, полное входное сопротивление может быть выражено просто входным сопротивлением. 3. Входное напряжение смещения нуля. Это напряжение измеряется при использовании в цепи обратной связи такого сопротивления, при котором обеспечивается большой коэф¬ фициент усиления. Значение ошибки, полученное на выходе, затем делится на значение коэффициента усиления. Входное напряжение смещения нуля является результатом остаточной разбалансировки в дифференциальных каскадах внутри микро¬ схемы. В большинстве случаев напряжение смещения может быть сведено к нулю при помощи подстроечных резисторов. 4. Шум, отнесенный ко входу. Оценка входного шума часто приводится как отношение сигнал/шум, коэффициент шума (в децибелах) или как входной ток шума. Низкочастотный шум и широкополосный шум определяются отдельно друг от друга. Шум точечных дефектов кристалла проявляется на определен¬ ных частотах и относится к особенностям производства и исход¬ ных материалов. 5. Коэффициент ослабления синфазного сигнала. Смысл этого параметра тот же, что и у обсуждавшегося ранее диффе¬ ренциального усилителя. 6. Максимальное синфазное напряжение (см. п. 5). 7. Температурный дрейф. Изменения в зависимости от температуры входного напряжения смещения нуля, тока сме¬ щения, дифференциальных токов и других параметров либо выражаются в виде температурного коэффициента для каждого параметра, либо представляются в виде таблиц или графиков. 8. Ток смещения. Это такой ток источника, при подаче которого на любой из двух входов на выходе операционного усилителя устанавливается нуль. 87
9. Дифференциальный ток. Дифференциальный ток для микросхемы - это разность между входными токами инверти¬ рующего и неинвертирующего входов, необходимая для уста¬ новления на выходе ОУ нуля. 10. Полная выходная мощность. Определенная амплитуда гармонического выходного сигнала на максимальной частоте, обеспечивающая при замкнутой цепи обратной связи единич¬ ный коэффициент усиления при точно установленном коэф¬ фициенте искажений для данного сопротивления нагрузки. 11. Диапазон частот. Определяет полосу частот, в пределах которой выполняются технические условия. 12. Номинальное выходное напряжение. Минимальная амп¬ литуда номинального выходного напряжения при номинальном токе для совершенно линейного режима. 13. Номинальный выходной ток. Минимальный выходной ток при номинальном выходном напряжении. 14. Перегрузочная способность. Номинальное время, требу¬ емое для выхода из насыщения и восстановления номиналь¬ ного выходного напряжения при 50%-ной перегрузке. 15. Время установления выходного напряжения. Период вре¬ мени от момента подачи на вход операционного усилителя пря¬ моугольного импульса до момента достижения выходным напряжением с точно определенной погрешностью своего конечного значения. Это время определяется обычно при единичном коэффициенте усиления и при отсутствии емкост¬ ной нагрузки. 16. Максимальная скорость нарастания выходного напря¬ жения ОУ. Обычно выражается в вольтах в микросекунду. Указывает максимальную скорость изменения выходного напряжения, являющегося реакцией на прямоугольный сигнал некоторой длительности на входе. Реакция на прямоугольный импульс может быть успешно оценена только с помощью осциллографа. Отметим, что радио¬ любителю часто приходится при поиске неисправности в аппа¬ ратуре без технического описания в дополнение к проверке амплитудных искажений проверять и фазовые искажения. Когда разделительный или развязывающий конденсатор нахо¬ дится на грани выхода из строя, недостаточность его емкости проявляется в виде сдвига фазы сигнала прежде, чем его свой¬ ства ухудшатся до такой степени, что его негодность проявит¬ ся уже в виде амплитудных искажений. Опережение или отста¬ вание по фазе при реакции на прямоугольный импульс про¬ явится в виде спада вершины импульса.
Г лава 4 ПОИСК НЕИСПРАВНОСТЕЙ В РАДИОПРИЕМНИКАХ ВЕЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ СООБРАЖЕНИЯ Поиск неисправностей в приемниках, не имеющих техничес¬ кого описания, основывается на одном из двух подходов в зависимости от того, работает ли, хотя бы и со сбоями, приемник или не работает совсем. Таким образом, когда приемник рабо¬ тает со сбоями, предварительный анализ заключается в оценке признаков неисправности для более точного определения причины выхода из строя. Ниже эта процедура будет рассмот¬ рена подробнее. Если приемник совершенно неработоспособен, следует спер¬ ва проверить напряжение источника питания. Если напряжение в пределах нормы, то радиолюбителю следует провести серию быстрых проверок, чтобы определить, какие каскады прием¬ ника действующие и где сигнал теряется. Некоторые из этих быстрых проверок основаны просто на ’’здравом смысле”, другие требуют применения различных типов контрольно-измеритель¬ ной аппаратуры. Ниже обсуждаются и иллюстрируются такие методики и оборудование для них. "ЗВУЧАНИЕ ПОВРЕЖДЕНИЙ" При поиске неисправностей в приемниках без описания жела¬ тельно извлечь как можно больше пользы из технических приемов, не требующих знания ни принципа работы проверя¬ емой схемы, ни структурной схемы приемника. Например, мож¬ но сэкономить много времени и усилий при ремонте приемника, работающего со сбоями, если знать, как ’’звучат повреждения”. За исключением карманных, у всех приемников выходной каскад собран на комплементарных транзисторах, которые работают либо в классе В, либо - в АВ. Одной из общих причин отказа является выход из строя выходного транзистора. При подобной поломке работает лишь половина выходного каскада и приемник будет издавать специфичный звук, который немед¬ ленно узнается опытным радиолюбителем. Так что неисправ¬ ный каскад находится с самого начала. 89
Рис. 4.1. Схема для иллюстрации ’’звучания класса В” Ознакомительный эксперимент по ’’звучанию класса В” ра¬ диолюбитель может произвести с помощью схемы, изображен¬ ной на рис. 4.1. Такая компоновка обеспечивает однополупери- одное выпрямление выходного сигнала исправного радиоприем¬ ника. ’’Звук класса В” очень резок по сравнению с нормальным тембром сигнала. Начинающему следует запомнить этот шеро¬ ховатый тембр, чтобы в дальнейшем он был легко узнаваемым. Для сравнения можно закоротить диод в данном эксперименте, после чего вы услышите нормальный тембр. В данной схеме выпрямительный диод соединен последова¬ тельно с наушником. Выходной сигнал радиоприемника не мо¬ жет быть непосредственно использован (в большинстве слу¬ чаев), так как в нем имеется некоторая постоянная составля¬ ющая, которая будет плохо влиять на работу диода. (Диод при¬ менен маломощный германиевый.) Таким образом, приходится использовать выходные трансформаторы звуковой частоты для изоляции диода, а также для обеспечения согласования пол¬ ных сопротивлений. Радиоприемник работает на первичную обмотку сопротивлением 8 Ом первого трансформатора, чья вторичная обмотка 1 кОм соединена со вторичной обмоткой 1 кОм второго трансформатора. В свою очередь, к первичной обмотке 8 Ом второго трансформатора подсоединены диод и на¬ ушник. Отметим, что звук в наушнике будет иметь характерные ’’царапающие” и ’’щелкающие” или ’’трещащие” искажения, хотя речь обычно можно понять. Это приспособление путем небольшой переделки можно превратить в устройство, имитирующее ’’звук класса АВ”, как показано на рис. 4.2. Здесь маломощный германиевый диод включен параллельно обмоткам 1 кОм трансформаторов звуко¬ вой частоты. Из-за барьерного потенциала диода с него снима¬ ется чуть меньше половины двойной амплитуды сигнала (чуть 90
Рис. 4.2. Схема для опыта, иллюстрирующего ’’звучание класса АБ” меньше амплитуды положительной полуволны). Другими словами, в наушник поступает сигнал класса АВ. Отметим, что при малой громкости в данном эксперименте тембр сигнала звучит нормально. Это происходит из-за того, что барьерный потенциал диода не был превышен. При больших громкостях это устройство позволяет ознако¬ миться со ’’звучанием класса АВ”. Отметим, что ’’звучание клас¬ са АВ” несколько более резкое, чем ’’звучание класса В”. Музы¬ кальные пассажи заметно искажаются, хотя искаженная речь достаточно вразумительна. Отсечка (или, другими словами, ограничение) является следующим видом нарушений работы любого приемника. Даль¬ нейшая модернизация уже знакомого устройства позволяет продемонстрировать и ’’звучание отсечки”. Схема приведена на рис. 4.3. Здесь второй диод включается параллельно первому, но в другом направлении. Как и ранее, при малой громкости, пока не превышен барьерный потенциал, тембр сигнала звучит нор¬ мально. С увеличением уровня громкости характерная ’’фальшь” сигнала и возросший уровень шумов на выходе стано¬ вятся очевидными. Отметим, что отсечка чуть менее неприят¬ на, чем полуволновые искажения (за исключением сравнитель¬ но высоких уровней громкости). Данный прибор обеспечивает отсечку порядка ±0,2 амплиту¬ ды напряжения. Разборчивость речи при умеренной громкости при отсечке лучше, чем при искажениях для классов В и АВ. Однако фоновый шум и фальшивое звучание слышны больше. По мере увеличения громкости из-за более жесткого ограниче¬ ния формы сигнала разборчивость речи ухудшается. Сужение полосы частот также иногда встречается в прием¬ никах. Оно обычно происходит в каскаде промежуточной час¬ тоты, так как большая часть усиления и избирательности при¬ емника обеспечивается этим каскадом. Компоновка устройст- 91
Рис. 4.3. Схема эксперимента "звучание ограничения” Рис. 4.4. Структурная схема для опыта "звучание недостаточного диапазона ра¬ бочих частот" ва, имитирующего ’’звучание неполного частотного диапазона”, приведена на рис. 4.4. Здесь конденсатор малой емкости из скрученных изолированных проводников (называемый ”джим- миком”), соединяет вход детектирующего диода с отсеком пре¬ образователя частоты (смесителя). Паразитная емкость между свободным концом джиммика и схемой преобразователя частоты способствует возникновению положительной обрат¬ ной связи (регенерация), что сопровождается сужением по¬ лосы частот каскадом промежуточной частоты. В свою оче¬ редь, появляется характерное искажение сигнала, состоящее большей частью из существенных предыскажений высоких, средних и низких тонов в зависимости от точности настройки. Заметим, что при увеличении глубины обратной связи кас¬ кад промежуточной частоты может начать генерировать; гене- 92
Рис. 4.5. Дополнительный ознакомительный эксперимент, иллюстрирующий нестабильность звучания рация имеет место (в данном примере) при максимальной про¬ межуточной частоте примерно 455 кГц. Напряжение колебаний, получающееся в результате смешения сигнала гетеродина с поступающим сигналом, будет вызывать свист при перестройке приемника. Также следует заметить, что при сильной генера¬ ции в каскаде промежуточной частоты приходящий сигнал будет ’’поглощаться” и каскад промежуточной частоты переста¬ нет работать. (На выходе детектирующего диода будет сущест¬ вовать сравнительно высокое постоянное напряжение.) На рис. 4.5 приведена схема, позволяющая познакомить ра¬ диолюбителя с признаками нестабильности звучания. Такое нарушение работы также вызвано положительной обратной связью, однако причина сбоя локализована в каскаде низкой частоты радиоприемника. Искажения сигнала по своему харак¬ теру в ряде случаев похожи на искажения в случае сужения полосы частот, хотя при перестройке приемника не наблюда¬ ется свист. При более глубокой обратной связи появляется зву¬ ковой тон, напоминающий звук моторной лодки. При наиболь¬ шей глубине обратной связи звуковой сигнал почти полностью поглощается и слышен только сигнал генерации. Рассмотрим подробнее схему последнего опыта. С помощью проводников с зажимами и конденсатора организуется обрат¬ ная связь между громкоговорителем и регулятором громкости, как показано на рис. 4.5. (В нашем примере С = 400 пФ.) При уве¬ личении громкости (глубина обратной связи увеличивается) сигнал начинает звучать скрипуче. Хотя свист не наблюдается. Если и дальше увеличивать громкость, начнут возникать низ¬ кочастотные звуковые колебания, которые стремятся скрыть сигнал станции. При дальнейшем увеличении громкости зву¬ ковые колебания станут преобладающими и полностью пода¬ вят сигнал радиостанции. 93
НОВЫЕ И СТАРЫЕ БЫСТРЫЕ ПРОВЕРКИ Полезно напомнить некоторые типичные способы быстрой проверки, наряду с методами более подробных измерений для AM радиоприемников. 1. Проверяя радиоприемник, работающий на батарейках, прислоните ухо к громкоговорителю; включите и выключите пи¬ тание. Если звуковой каскад исправен, громкоговоритель рабо¬ тает и разъем наушников не сломан, вы услышите щелчок. Если щелчок не слышен, подсоедините наушники и повторите вклю¬ чение. 2. Если приемник прошел проверку включением, прибавьте громкость и послушайте, есть ли на выходе шум (шипение). Умеренный шум на выходе переводит подозрение на входной каскад приемника. Например, мог выйти из строя гетеродин. Очень низкий уровень шумов на выходе должен обратить ваше внимание на детекторный каскад или на предоконечный кас¬ кад звуковой части приемника. 3. Доведем до конца рассмотрение случая с очень низким уровнем шума с помощью проверки заменой усилителя. Найдем детектор (это должен быть диод) и соединим его выход с мини¬ усилителем со встроенным громкоговорителем. Теперь будет слышен нормальный уровень шума. Если предыдущие каскады исправны, можно также услышать и передачи радиостанций, вращая ручку настройки. 4. Если в предыдущем испытании вы не слышали радиопере¬ дач, то подсоедините последовательно к выводу миниусили¬ теля диод (в нашем случае маломощный германиевый) и по¬ дайте на него входной сигнал детектора (с усилителя промежу¬ точной частоты). Если теперь, вращая ручку настройки, вы бу¬ дете слышать радиопередачи, то, следовательно, неисправен диод детектора радиоприемника (см. рис. 4.4). 5. С другой стороны, если вы не можете поймать станцию, заменив детектирующий диод и усилитель, то следует искать неисправность в каскадах радиочастоты (преобразователе час¬ тоты), промежуточной частоты или в каскаде автоматической регулировки усиления. Продолжите проверку по методике, которая будет приведена ниже (см. рис. 4.8). 6. Остался еще один стандартный прием, который обычно следует применять на данном этапе. Потеря приема иногда может быть вызвана выходом из строя гетеродина. В таком случае прием может быть восстановлен, если подать в цепь кон¬ 94
вертера (т.е. преобразователя частоты) или на антенную катуш¬ ку сигнал с генератора радиочастоты. (Генератор должен быть настроен на частоту соответствующего гетеродина.) Отметим, что нормальный исправный AM-радиоприемник имеет значи¬ тельное собственное излучение. Если разместить рядом два исп¬ равных радиоприемника и настроить один из них на какую-ни¬ будь станцию, то при вращении ручки настройки другого прием¬ ника будет слышен свист (особенно сильный свист будет слы¬ шен на частоте, отстоящей от частоты пойманной на первом приемнике станции на 455 кГц). Иногда таким способом можно быстро проверить, сломался ли гетеродин или неисправность следует искать в другом месте. Отметим, что в радиовещатель¬ ных AM-приемниках частота гетеродина больше частоты при¬ нимаемой станции. Например, если приемник настроен на прием станции с частотой 600 кГц, то, следовательно, гетеро¬ дин работает на частоте 600+455 кГц, т.е. 1055 кГц. (В приемни¬ ке с гетеродином, вращая ручку настройки, вы настраиваете не приемник на частоту станции, а изменяете частоту гетеродина так, чтобы разность между частотой гетеродина и частотой же¬ лаемой станции стала равна одной строго определенной часто¬ те, называемой промежуточной, которая затем усиливается и детектируется. - Примеч. пер.) Сигнал станции модулируется сигналом гетеродина, создающим собственное излучение при¬ емника, в нашем примере с частотой 1,055 МГц, которое и при¬ нимается соседним приемником. Результатом генерации явля¬ ются также гармонические и интермодуляционные искажения; они станут более очевидными, если подвинуть приемники бли¬ же друг к другу. 7. Как отмечалось выше, время локализации неисправности может быть значительно сокращено при помощи измерений температуры деталей. Результаты будут более информативны, если сравнивать их с температурами деталей исправного при¬ емника. Предупреждение. Радиолюбители иногда варьируют напря¬ жение источника питания, чтобы посмотреть, как это влияет на неисправность. Может даже показаться, что приемник возобнов¬ ляет почти нормальную работу, когда напряжение питания уве¬ личено. Однако увеличение номинального питающего напря¬ жения - плохой способ ремонта радиоприемника. Если даже транзисторы и микросхемы не выйдут из строя, то их рабочая температура значительно возрастет и срок службы с большой ве¬ роятностью сократится. 95
Типичные примерные температуры ком¬ понентов карманного радиоприемника, °C Окружающая среда 21 Маломощные транзистоты От 24 до 26 Резисторы До 26 Электролитические конденсаторы 23 Монтажная панель (печатная плата) 22 (Напомним, что температура радиатора мощного транзистора обычно составляет около 44 °C.) НАСТРАИВАЕМЫЙ ЗВУКОВОЙ ПРОБНИК ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЧАСТОТЫ Звуковой пробник высокой частоты, изображенный на рис. 4.6, не пригоден для проверки выходного сигнала преобразователя частоты (смесителя) радиоприемника, так как уровень сигнала мал и может быть слишком мал в случае нарушения работо¬ способности. В этой схеме миниусилитель с динамиком работает как часть звена для быстрой проверки схем радио- и звуковой частоты в радиоприемнике. При подсоединении к измерительному вы¬ воду диода пробник может работать как часть детектора радио¬ приемника. После нахождения неисправного каскада обычно проводятся измерения постоянного напряжения и сопротивлений для определения вышедшего из строя устройства или детали. Как уже ранее отмечалось, найденное при сравнительной проверке наибольшее напряжение обычно находится на выводах неис¬ правной детали, хотя бывают и исключения, например, в схемах с непосредственной связью. Следует отметить, что если неис¬ правность связана с ненормально высоким сопротивлением, то наибольшее ненормально высокое сопротивление будет всегда между выводами испорченной детали. В случае пробитого кон¬ денсатора ни измерения постоянного напряжения, ни измере¬ ния сопротивлений не приведут ни к каким результатам. Как правило, наиболее практичным подходом в данной ситуации будет проверка с помощью звукового пробника (или с помощью замены). Рис. 4.6. Устройство для предварительной проверки радиоприемников
Рис. 4.7. Способ использования миниатюрного AM-радиоприемника в качестве звукового пробника промежуточной частоты На рис. 4.7 приведена схема устройства, обеспечивающего дос¬ таточную чувствительность и удовлетворительно служащего в качестве настраиваемого звукового пробника промежуточной частоты. Его рабочая частота - 455 кГц, он может использовать¬ ся только в каскаде промежуточной частоты. Звуковой пробник промежуточной частоты получается из миниатюрного AM-приемника путем несложной доработки. Штыревая ферритовая антенна отсоединяется от входного раз¬ делительного конденсатора у транзистора преобразователя VTI, и на его место устанавливается резистор сопротивлением 15 кОм. К этому резистору подключается щуп прибора. Устано¬ вите конденсатор гетеродина на минимальную емкость во избежание возможного наведения помех со стороны проверя¬ емого приемника. Вмонтируйте резистор 15 кОм так, чтобы он высовывался из корпуса миниприемника и служил щупом. При использовании всякий раз, когда дотрагиваются до узла в про¬ веряемом приемнике, в котором имеется сигнал с частотой 455 кГц, из динамика будет слышен звук. СХЕМЫ АМ-РАДИОПРИЕМНИКОВ При поиске неисправностей без технического описания по¬ лезно представлять основные схемы радиоприемников. Такое знание поможет в проверке прохождения сигнала по схеме и в идентификации каскадов и блоков. Существует тенденция ис¬ пользовать в преобразователе частоты и в каскаде промежуточ¬ ной частоты транзисторы, а в каскадах звуковой частоты - мик¬ росхему. 7-6975 97
Приведем компоновки некоторых основных AM-радиоприем¬ ников, которые желательно представлять себе при поиске неисправностей без технического описания. Стандартная шеститранзисторная компоновка VT1 VT2 Преобразова- 1-й ПЧ те ль VT3 2-й ПЧ VT4 Детектор VT5 Предоконеч¬ ный 34 VT6 Выходной 34 Дополнительная шеститранзисторная компоновка VT1 VT2 VT3 VT4 VT5 VT6 УРЧ Преобразова- УПЧ Детектор Предоконеч- Выходной тель ный 34 34 Шеститранзисторная компоновка с выходным, каскадом на комплементар- ных транзисторах VT4 VT5 VT6 VT1 VT2 VT3 VD1 Преобра¬ зователь 1-й ПЧ 2-й ПЧ Детектор Предоко¬ нечный Выходной 34 Выход¬ ной 34 34 Компоновка приемника "всеамериканская пятерка” VT1 VT2 VD1 VT3 VT4 VT5 УРЧ УРЧ Детектор УНЧ УНЧ Иногда на платах радиоприемников нумеруют детали. Начи- нают с 1 для входных и закан4ивают максимальным номером на деталях выходного каскада. Номер наносится на плату рядом с деталью. В стандартной и дополнительной шеститранзисторных компо¬ новках детекторы выполнены на транзисторах. По существу транзисторный детектор является демодулятором и усилите¬ лем звуковой 4астоты. Двухтранзисторная компоновка с интегральной схемой VT1 VT2 VD1 DA-1 Микросхема — обычно операционный усилитель ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ РЕГУЛИРОВКА После замены трансформатора, ферритовой стержневой ан¬ тенны или конденсатора в каскадах радио- или промежуточной частоты может потребоваться регулировка для нормального приема. Иногда после замены транзисторов в каскадах радио- и промежуточной частоты также желательна точная настройка. 98
Рис. 4.8. Типичная процедура настройки: а — предварительная настройка портативного АМ-радиовещательного прием ника; б — настраиваемая схема Предварительная настройка обеспечивает вполне удовлетво¬ рительную работу приемника, хотя для более точной настройки требуется применение генератора сигналов и вольтметра пере¬ менного напряжения. Как показано на рис. 4.8, а, для настройки небольших радио¬ вещательных AM-приемников на желаемую станцию обычно требуется два подстроечных конденсатора и четыре ферритовых сердечника. Трансформаторы промежуточной частоты должны быть рассчитаны на работу при частоте 455 кГц. Настроечные конденсаторы обеспечивают диапазон частот сигнала примерно от 600 кГц до 1,6 МГц. Каждый настроечный конденсатор допол¬ нен подстроечным конденсатором. С помощью одного из наст¬ роечных конденсаторов изменяют резонансную частоту фер¬ ритовой стержневой антенны, другой настроечный конденсатор меняет резонансную частоту гетеродина. (Настроечными кон¬ денсаторами управляют с помощью одной ручки.) Отметим, что положение сердечника в ферритовой стержне¬ вой антенне и катушка обратной связи отрегулированы с расче¬ том на прием сигналов частотой около 600 кГц, подстроечные конденсаторы - на прием сигналов частотой около 1,6 МГц. Такие настройки обеспечивают оптимальное соотношение меж¬ 99
ду резонансными частотами ферритовой стержневой антенны и гетеродина. На рис. 4.8, б приведены схема типичного компактного ра¬ диоприемника и алгоритм его корректирующей регулировки. Прежде чем приступать к регулировке приемника (если она не¬ обходима), нужно произвести предварительную настройку по следующей методике. 1. Настройтесь на радиостанцию с частотой, минимальной для данного приемника (около 600 кГц). Значения частот, нанесен¬ ные на шкалу приемника при исправной работе, достаточно точ¬ но совпадают со значениями частот принимаемых станций. Если же такого соответствия не наблюдается, отрегулируйте положение сердечника трансформатора гетеродина, как это необходимо для получения точной индикации настройки. 2. Далее, подвигайте катушку ферритовой стержневой ан¬ тенны по сердечнику так, чтобы добиться максимальной гром¬ кости звучания. 3. Теперь поверните ручку настройки в другое крайнее поло¬ жение и настройтесь на станцию в этом районе частот (около 1,6 МГц). Если значение частоты на шкале приемника не совпа¬ дает с частотой станции, добейтесь точной индикации путем регулировки подстроечного конденсатора С2, подсоединенно¬ го параллельно настроечному конденсатору гетеродина. 4. Повторите пп. 1 и 3 для достижения максимальной гром¬ кости. 5. Снова настройтесь на станцию с частотой примерно 600 кГц. Подрегулируйте положение катушки ферритовой стержневой антенны до достижения максимальной громкости. 6. Теперь настройтесь на станцию с частотой около 1,4 МГц по шкале приемника. Отрегулируйте подстроечный конденсатор С7, входящий в контур ферритовой стержневой антенны (см. рис. 4.8, а), до достижения максимальной громкости. 7. Повторите пп. 5 и 6 до достижения максимальной громкос¬ ти. Зафиксируйте окончательное положение катушки на сер¬ дечнике ферритовой стержневой антенны с помощью капли рас¬ топленного воска. 8. Опять настройтесь на станцию с частотой около 600 кГц по шкале приемника. Отрегулируйте положение сердечника в трансформаторе промежуточной частоты ТПЧ1 до получения максимальной громкости. Таким же образом отрегулируйте сердечник ТПЧ2 до достижения максимальной громкости. 100
9. Повторите регулировку положения сердечников ТПЧ1 и ТПЧ2 до получения максимальной громкости. На этом предва¬ рительная регулировка закончена. РЕГУЛИРОВКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ АППАРАТУРЫ Рассмотрим, как можно дополнить алгоритм настройки, при¬ веденный выше, с применением контрольно-измерительной ап¬ паратуры. Применяется генератор AM-сигналов радиочастоты и цифровой вольтметр. Для подачи сигнала с генератора в схему радиоприемника применяется излучатель, состоящий из нес¬ кольких витков провода диаметром около 60 см, подключаемый к выходу генератора и размещаемый вблизи радиоприемника. Можно также намотать несколько витков провода прямо на кор¬ пус радиоприемника. В любом случае используйте только такую мощность генера¬ тора, которая необходима для обеспечения достаточных показа¬ ний цифрового вольтметра. Это гарантирует работу приемника с максимальным усилением (автоматическая регулировка усиле¬ ния напряжения минимальна). Таким образом получаются более достоверные показания, и радиолюбитель может быть уверен, что радиоприемник настроен на оптимальную чувстви¬ тельность к слабым сигналам. Цифровой вольтметр подсоеди- Таблица 4.1. Порядок проверки карманного радиоприемника Частота генератора, кГц Показание на шкале приемника Регулируют 1. 455 60 ТПЧ2 (желтый) 2. 455 3. Повторить пп. 1 и 2 60 ТПЧЗ (черный) 4. 600 60 ТПЧ1 (красная катушка ге¬ теродина) 5. 1600 6. Повторить пп. 4 и 5 160 Подстроечный конденсатор СТ1 7. 600 60 Антенная катушка 8. 1400 между 160 и 60 Подстроечный конденсатор СТ2 9. Повторить пп. 7 и 8 Регулировка производится до получения на выходе максимального значения. 101
няется к выводам громкоговорителя и работает в диапазоне из¬ мерения малых переменных напряжений. Регулятор громкости установлен на максимальный уровень. Настраиваемая схема, изображенная на рис. 4.8, а, более де¬ тально показана на рис. 4.8, б\ порядок настройки приведен ниже в табл. 4.1 в виде алгоритма из девяти пунктов. Катушка антенны первоначально устанавливается так, как рассказыва¬ лось в предыдущем разделе. После выполнения п. 9 алгоритма катушка закрепляется на ферритовом сердечнике посредством нанесения паяльником капли воска. ПОИСК НЕИСПРАВНОСТЕЙ В АВТОДИННЫХ СХЕМАХ Большинство маленьких AM-радиоприемников имеют авто- динный каскад, включенный между антенной и каскадом про¬ межуточной частоты, как изображено на рис. 4.9. Автодинная схема представляет собой одиночный транзистор, работающий одновременно как гетеродин и как преобразователь частоты. Гетеродинное преобразование требует работы транзистора в не¬ линейном режиме (класс В или класс С). Однако генератор не будет самовозбуждаться, если транзистор работает не в режиме класса А. Эти противоречащие требования удовлетворяются со¬ четанием смещения с помощью делителя и автосмещения (смещения, зависящего от сигнала). Как видно из рис. 4.9, делитель напряжения в цепи базы под¬ держивает прямое смещение перехода база-эмиттер 0,65 В. Если часть схемы, обеспечивающая генерацию, исправна, каскад Рис. 4.9. Пример автодинной схемы 102
начинает генерировать. Как только схема начинает генериро¬ вать переменный сигнал в цепи эмиттер-коллектор, транзистор поддерживает свой собственный вход по цепи обратной связи и эта же положительная обратная связь обеспечивает уход тран¬ зистора в насыщение при одной полуволне сигнала и в отсечку при другой полуволне. Другими словами, транзистор работает в нелинейном режиме и в цепи база-эмиттер имеет место детек¬ тирование сигнала. С точки зрения проверки работоспособности можно прийти к заключению, что на разделительном конденсаторе в цепи базы создается напряжение обратного смещения и транзистор рабо¬ тает в классе В. Однако транзистор фактически не попадает в режим отсечки, так как в базу поступает значительный ток в виде коротких импульсов при приходе на базу положительных полуволн переменного входного напряжения. Прекращение ге¬ нерации может быть вызвано утечкой в разделительном кон¬ денсаторе или выходом из строя резисторов делителя. На примере схемы рис. 4.9 рассмотрим подробнее работу ав- тодинной схемы. Напомним, что автодин - это схема, одновре¬ менно работающая и как гетеродин, и как гетеродинный кон¬ вертер (т.е. как преобразователь частоты гетеродина. — примеч. пер.). Чтобы возникла генерация (чтобы гетеродин самовозбуж- дался), переход база-эмиттер должен быть прямо смещен. После начала генерации возникающий в цепи база-эмиттер эф¬ фект детектирования в большей или меньшей степени смещает транзистор обратно и ток в базу начинает поступать в виде им¬ пульсов. Рассмотрим в качестве примера случай нормальной работы автодина. При генерации напряжение база-эмиттер составляет 0,5 В (при этом в среднем транзистор находится в отсечке). При прекращении генерации напряжение база-эмиттер возрастает до 0,65 В (переход база-эмиттер смещается прямо, транзистор открывается). Если бы не генерация, на выходе не было бы про¬ межуточной частоты. Главным недостатком автодинной схемы (особенно на высо¬ ких частотах) является тенденция ухода частоты гетеродина по отношению к частоте принимаемого сигнала, в результате полу¬ чается сдвиг настройки. Высококачественные приемники содер¬ жат раздельные каскады гетеродина и смесителя для исклю¬ чения взаимодействия между ними. Примером могут служить приемники радиолюбительской связи. юз
Рис. 4.10. Другой пример автодинной схемы При поиске неисправностей без технического описания по¬ лезно представлять себе структуру приемника, чтобы всегда было легко ориентироваться в схеме. На рис. 4.10 показан другой тип автодинной схемы, встречающейся в некоторых прежних моделях небольших радиовещательных AM-приемников. Так же как и схема* изображенная на рис. 4.9, такая компоновка тоже использует сочетание деления напряжения и зависимости от сигнала напряжения смещения на базе. Однако эта схема имеет в цепи базы настраиваемый трансформатор гетеродина. Главное отличие данной схемы от предыдущей заключается во включе¬ нии катушки гетеродина в цепь базы. При таком решении сигнал обратной связи подается с коллектора на базу (в преды¬ дущем примере обратная связь осуществляется с коллектора на эмиттер). Однако принцип действия схем сходен в обоих слу¬ чаях. При включении питания смещение, возникшее в цепи базы, вызывает работу транзистора в классе А, однако завися¬ щее от сигнала обратное смещение быстро переводит его работу в класс С, так что нормальное смещение транзистора (в сред¬ нем) соответствует режиму класса В. Как и в предыдущем слу¬ чае, ток базы имеет форму коротких высоких импульсов. Отметим, что причиной выхода приемника из строя при нормальном уровне шумов на выходе, но отсутствии звука 104
может явиться неисправность в гетеродине. Это может быть вызвано пробоем разделительного конденсатора Гетеродина. С другой стороны, при выходе из строя подстроечного конденса¬ тора гетеродин не прекращает генерировать, лишь частота его колебаний увеличивается. При отказе гетеродина (и это сле¬ дует запомнить) смещение базы транзистора будет соответство¬ вать режиму класса А, если же гетеродин вырабатывает колеба¬ ния, хотя бы и большей частоты, то напряжение смещения будет соответствовать классу В, что нетрудно проверить вольт¬ метром. Сбивающие с холку проблемы слабого приема, искажений и свиста иногда можно легко разрешить, проведя измерения сопротивления со стороны выводов питания (рис. 4.11). Работоспособность также может быть утеряна из-за неисправ¬ ных конденсаторов, связанных с шиной питания. Такие конден¬ саторы могут быть легко выявлены снаружи проведением срав¬ нительной проверки сопротивления между зажимами для под¬ ключения батареек (рис. 4.11, а). Проверка исправного и неисправного приемников произво¬ дится при помощи генератора звуковой частоты, цифрового вольтметра и резистора так, как показано на рис. 4.11, б. (Кон- Рис. 4.11. Проверка сопротивления со стороны зажимов для батареек 105
денсатор с плохим коэффициентом мощности эквивалентен хорошему конденсатору, соединенному последовательно с ре¬ зистором.) При проведении проверки батарейки вынимаются из прием¬ ника и к освободившимся контактам подключаются проводни¬ ки измерительного комплекта. Частота генератора берется низкой, например 60 Гц. Увеличивайте напряжение сигнала генератора до тех пор, пока вольтметр не станет показывать то же самое напряжение. Затем повторите проверку для исправ¬ ного радиоприемника и сравните показания. Пример. При проверке типичного исправного карманного радиоприемника вольтметр показал 20 мВ. Если при проверке отказавшего приемника вольтметр показал существенно боль¬ шее значение (например, 100 или 500 мВ), следует проверить один или более конденсаторов цепи питания. Быстро проверить исправность конденсатора можно, времен¬ но подключив параллельно подозреваемому исправный конден¬ сатор. Если работоспособность при этом восстановилась, следо¬ вательно, нашли неисправность. ПОИСК НЕИСПРАВНОСТЕЙ В АМ/ЧМ-РАДИОПРИЕМНИКАХ Некоторые карманные радиоприемники обеспечивают прием только ЧМ-сигналов, но большинство маленьких приемников наряду с ЧМ-обеспечивают прием и AM-сигналов. Естественно, что легче проверить работу приемника, обеспечивающего прием только ЧМ-передач, так как он содержит меньше деталей, транзисторов и (или) интегральных схем. Отметим, что в случае приемника AM- и ЧМ-сигналов и, соответственно, имеющего более сложную схему, единственным практичным методом проверки является сравнительное тестирование. При проверке небольшого комбинированного АМ/ЧМ-прием- ника с нормальным AM-приемом, но с дефектами при приеме ЧМ-сигналов, можно провести предварительную быструю про¬ верку для ЧМ-каскада. Необходимо помнить следующее. 1. В большинстве АМ/ЧМ-приемников при приеме ЧМ-сигнала задействуется больше транзисторов, чем при работе в А М-ре- жиме. Следовательно, в ЧМ-режиме при минимальной громко¬ сти потребление тока будет несколько больше. Например, при¬ емник, потребляющий в АМ-режиме 9 мА, в ЧМ-режиме потреб¬ ляет 11,5 мА. (При измерении потребляемого тока миллиампер¬ метр включается последовательно с батарейками). 106
2. При проверке исправности гетеродина поместите отказав¬ ший ЧМ-приемник рядом с исправным ЧМ-приемником. В этом случае следует ожидать не свиста, а ’’замолкания”. Например, исправный ЧМ-приемник настроен на частоту 107 МГЦ. Наблю¬ даемое на частоте 96,3 МГц (107-10,7 МГц) пропадание передачи при изменении частоты настройки неисправного приемника от 88 до 98 МГц свидетельствует об исправности его гетеродина. ЗАХВАТЫВАНИЕ ЧАСТОТЫ Упомянутый выше способ быстрой проверки работоспособ¬ ности гетеродина ЧМ-приемника основан на эффекте захвати* вания частоты. Другими словами, когда две ЧМ-несущих имеют одну и ту же частоту, более слабый сигнал будет полностью подавлен и на ЧМ-детектор пойдет более сильный сигнал. При такой методике измерений более слабым ЧМ-сигналом явля¬ ется сигнал станции, на которую настроен действующий ЧМ-приемник. Сигнал, излучаемый гетеродином предположи¬ тельно неисправного ЧМ-приемника, является более сильным сигналом, так как приемники стоят рядом. Так как сигнал, излучаемый гетеродином, не модулирован, захватывание час¬ тоты будет проявляться в ’’замолкании” исправного приемника. При постепенном удалении ремонтируемого приемника от исправного вы будете наблюдать ослабление эффекта захваты¬ вания частоты, и, в конце концов, исправный ЧМ-приемник возобновит воспроизведение передачи станции, на которую был настроен. Если вы продолжите удаление ремонтируемого приемника от исправного, то при нахождении в некоторой точке пространства опять проявится захватывание частоты и работоспособный ЧМ-приемник опять умолкнет. Такое явление вызвано нали¬ чием в замкнутом пространстве, каким является комната, сто¬ ячих волн. В нашем примере, когда принимается сигнал с час¬ тотой 107 МГц, максимумы стоячих волн будут располагать¬ ся в пространстве с периодом 1,3 м. "ЗВУЧАНИЕ ДВУХПОЛУПЕРИОДНОГО ВЫПРЯМЛЕНИЯ" Радиолюбителю, производящему проверку пути прохождения сигнала, полезно представлять себе ’’звучание двухполупериод¬ ного выпрямления”. На рис. 4.12 приведена схема устройства, позволяющего провести эксперимент по ознакомлению со 107
Рис. 4.12. Опыт для демонстрации ’’звучания двухполупериодного выпрямле¬ ния”: VD1-VD4- маломощные германиевые диоды ’’звучанием двухполупериодного выпрямления”. Звуковой сигнал с выхода обычного карманного приемника через согла¬ сующий трансформатор подается на диодный мост для двух¬ полупериодного выпрямления. В итоге отрицательные полувол¬ ны звукового сигнала преобразуются в положительные. Выпрям¬ ленный таким образом сигнал имеет резкий и потрескивающий тембр, сильно меняющийся в зависимости от звукового содер¬ жания. Однако в общем речь остается разборчивой. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ОБЗОР МИКРОСХЕМ На рис. 4.13 изображена схема AM-радиоприемника, у кото¬ рого все активные элементы обычного AM-приемника заключе¬ ны в одной микросхеме. Навесными элементами являются одни лишь резонансные цепи. Микросхема включает в себя преобра¬ зователь радиочастоты, усилитель промежуточной частоты (УПЧ), детектор, цепь автоматической регулировки напряже¬ ния, встроенный стабилизатор на стабилитроне и каскад пред¬ варительного усиления звуковой частоты. Отметим, что в неко¬ торых AM-приемниках применяются микросхемы, включающие в себя еще и усилитель радиочастоты (УРЧ), но не имеющие предварительного усилителя звуковой частоты или индикатора настройки. Основными параметрами таких микросхем явля¬ ются: 1. Чувствительность. Максимальная чувствительность ра¬ диоприемника зависит от добротности высокочастотных кату¬ шек индуктивности радио- и промежуточной частоты, оцени¬ ваемой обычно на частоте 1 МГц, при 30%-ной амплитудной модуляции сигналом частотой 400 Гц при определенном уровне 108
Рис. 4.13. Схема включения микросхемы радиоприемника с амплитудной моду¬ ляцией выходного напряжения. Так, типичная чувствительность при¬ емника составляет 3 мкВ при уровне выходного напряжения де¬ тектора 10 мВ. 2. Отношение сигнал/шум. Номинальное отношение сиг- нал/шум измеряется при тех же условиях, что и чувствитель¬ ность. Обычно равно 45 дБ. 3. Максимальная рассеиваемая мощность. Измеряется обыч¬ но при комнатной температуре. Типичная микросхема для AM-приемников может рассеять 600 мВт. Такие микросхемы применяются в миниатюрных и сверхминиатюрных радиовеща¬ тельных AM-приемниках и в различных потребительских из¬ делиях. На рис. 4.14 изображена микросхема, являющаяся шумопода- вителем типа Долби. Шумоподавитель типа Долби является многофункциональным устройством, используемым для улуч¬ шения воспроизведения магнитных звукозаписей. Система Долби при записи в большей степени повышает низкие звуко¬ вые уровни с последующим их уменьшением при воспроизведе¬ нии для исключения шипения магнитной ленты. Система Дол¬ би также применяется в ЧМ-радиовещании (’’Долби ЧМ”). ’’Дол¬ би А” - это разработка для профессиональных целей, работа¬ ющая с четырьмя раздельными частотными каналами, ’’Дол¬ би В” применяется в бытовой аппаратуре и имеет только один канал. ’’Долби В” обеспечивает шумопонижение на 10 дБ на 109
Рис. 4.14. Схема включения микросхемы шумопо давите ля типа Dolby частотах свыше 5 кГц. (’’Долби” - торговая марка Dolby Labora¬ tories, Inc.) Изображенный на рис. 4.14 шумоподавитель типа Долби встречается в различных усилителях звуковой частоты и в звуковых каналах некоторых кассетных видеомагнитофонов. Внутри микросхема содержит стабилизатор напряжения и ряд усилителей, соединяемых внешними #С-цепями. Одна из та¬ ких цепей из пяти конденсаторов и трех резисторов соединена с четырьмя выводами. Другая RC-цепъ организует обратную связь и состоит из трех резисторов, трех конденсаторов и внут¬ ренней цепи. Основными параметрами являются: 1. Искажения. Максимально допустимый коэффициент ис¬ кажений для таких ИС установлен 0,05% для 1 кГц при 0 дБ на входе и 0,1% для 10 кГц при 10 дБ на входе. 2. Диапазон уровней сигнала. Этот параметр характеризует динамический диапазон сигнала при 0,3%-ных искажениях на частоте 1 кГц (типичное значение - 14 дБ). 3. Отношение сигнал/шум. Устанавливается для режимов кодирования (типичное значение 70 дБ) и декодирования (типичное значение 80 дБ). 4. Входное сопротивление. Обычно 65 кОм. 5. Выходное сопротивление. Обычно 80 Ом. На рис. 4.15 приведена схема УПЧ ЧМ-устройства. Такая мик¬ росхема состоит из трехкаскадного ПЧ усилителя-ограничителя с детекторами уровня в каждом каскаде и балансного квадра¬ турного ЧМ-детектора. Большинство микросхем этого типа со¬ держит также усилитель звуковой частоты и схему управления индикатором настройки, автоматической регулировкой частоты по
Рис. 4.15. Схема включения микросхемы УПЧ ЧМ-системы для ЧМ-приемника и автоматической регулировкой усиления для каскада усилителя радиочастоты. Иногда применяют регулятор чувствительности с бесшумной настройкой, изображенной на рис. 4.15. Встроенный стабилиза¬ тор напряжения дает возможность применения источников питания с напряжением от 8 до 18 В. Величина искажений, вы¬ зываемых данной схемой, главным образом зависит от линейно¬ сти частотного детектора. Для микросхем такого типа основ¬ ными параметрами являются: 1. Напряжение ограничения входного сигнала. Это номиналь¬ ное напряжение на входе, при котором возникает ограничение ЧМ-ПЧ-сигнала (обычно 10 мкВ). 2. Подавление амплитудной модуляции. Измеряется при входном напряжении 100 мВ при 30%-ной амплитудной модуля¬ ции, частота модулирующего сигнала 400 Гц (типичное значе¬ ние 55 дБ). 3. Диапазон напряжения звуковой частоты. Относительная амплитуда выходного звукового сигнала при предельном уров¬ не входного ЧМ-сигнала. Частота несущей 25 кГц, модулиру¬ ющий сигнал имеет частоту 400 Гц (типичное значение колеб¬ лется в пределах от 300 до 500 мВ). 4. Коэффициент гармоник. Измеренные звуковые искаже¬ ния на всех частотах при вышеуказанных входных параметрах. Типичное значение 0,5% при приеме на основной частоте и 0,1% при приеме на основной и какой-нибудь из боковых частот. Ш
5. Отношение сигнал/шум. Измеряется при девиации час¬ тоты ±75 кГц. Типичное значение 65 дБ. Такая микросхема применяется во всех типах ЧМ-приемни¬ ков и предназначена для работы с промежуточной частотой 10,7 МГц. Для обеспечения хорошей избирательности многие разработчики ЧМ-приемников используют перед каскадом ПЧ узкополосный фильтр. Отметим, что из-за очень высокого коэф¬ фициента усиления размещение деталей на печатной плате и местонахождение развязывающих и разделительных конденса¬ торов оказывает существенное влияние на работу схемы. Также следует обращать внимание на путь прохождения общего про¬ водника. На рис. 4.16 представлен стереодекодер на специализирован¬ ной микросхеме, на которую поступает сигнал с ЧМ-детектора. С выхода микросхемы одновременно подается на синхронные детекторы 19 и 38 кГц. Встроенный гетеродин является частью схемы и управляется внешней цепью, изображенной на рисунке. Этот гетеродин вырабатывает сигнал частотой 76 кГц, из кото¬ рого получают сигналы с частотами 19 и 38 кГц, сдвинутые по фазе друг относительно друга на 90°. Эти сигналы используются в двух синхронных детекторах. Амплитуда приходящего ЧМ пилот-сигнала сравнивается с предварительно установленным опорным уровнем в одном из детекторов. Если он превышает пороговое значение, то пилот- сигнал с помощью триггера Шмидта отпирает 38 кГц синхрон¬ ный детектор и автоматически переключает схему из режима моно в режим стерео. Внутренние предварительные усилители 112
левого и правого каналов усиливают и передают сигнал на выходы микросхемы. Подсоединение переключателя моно/сте- рео возможно благодаря наличию специального вывода. Основ¬ ными функциональными параметрами являются: 1. Входное сопротивление. Обычно составляет 50 кОм. 2. Переходное затухание между стереоканалами. Отражает относительную разность между правым и левым каналами. Обычно составляет 0,3 дБ. 3. Стереобаланс. Характеризует (в монорежиме) разницу между правым и левым каналами. Нормальное значение 0,3 дБ. 4. Коэффициент усиления в монорежиме. Характеризует усиление моносигнала. Обычно составляет 6 дБ. 5. Отношение стерео/моноусиления. Отражает отношение коэффициентов усиления моно- и стереорежимов. Характерное значение ±0,3 дБ. 6. Полоса захвата. Характеризует допустимое отклонение от средней частоты 76 кГц, при котором микросхема сохраняет ра¬ ботоспособность. Обычно составляет ± 10%. 7. Искажения. В относительных величинах - уровень искаже¬ ний второй гармоники сигнала. (Для второй гармоники - 0,2%, для высших гармоник - менее 0,2%.) 8. Подавление частоты 10 кГц. Ослабление составляющих с частотой 19 кГц в выходном звуковом сигнале. Обычно 35 дБ. 9. Подавление частоты 38 кГц. Ослабление составляющих с частотой 38 кГц в выходном звуковом сигнале. Обычно 48 дБ. Этот стереодекодер используется во многих ЧМ-стереосисте¬ мах. Для него требуется одна настроечная катушка малой ин¬ дуктивности. НАСТРОЙКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГЕНЕРАТОРА КАЧАЮЩЕЙСЯ ЧАСТОТЫ И ОСЦИЛЛОГРАФА Некоторые радиолюбители предпочитают настраивать ЧМ-це¬ пи при помощи генератора качающейся частоты и осциллографа так, как показано на рис. 4.17. Отметим, что полоса частот амп¬ литудно-частотной характеристики (АЧХ) ПЧ составляет 200 кГц и обычно занимает диапазон от 10,6 до 10,8 МГц. Ампли¬ тудно-частотная характеристика демодулятора Ч М-сигналов имеет размах (ширину полосы частот) 200 кГц от 10,6 до 10,8 МГц с резонансной частотой 10,7 МГц. Для отображения метки на амплитудно-частотной характеристике в комплексе с генерато- 8-6975 113
Рис. 4.17. Схема регулировки ЧМ-приемника с использованием свип-генератора ром качающейся частоты используется генератор меток. Метка соответствует частоте сигнала генератора меток. Генератор меток позволяет опознать частотную координату АЧХ. Заметим, что при подключении осциллографа ко входу ЧМ-детектора на его экране будет отображаться АЧХ ПЧ. (Из-за того что последний каскад ПЧ работает как ограничитель амплитуды, будем наблюдать демодулированный сигнал.) При подключении осциллографа к выходу ЧМ-детектора будем наб¬ людать на экране АЧХ ЧМ-детектора. Осциллограф и генератор качающейся частоты являются приборами для поиска неисправностей и настройки, так же как и регулировочные контрольно-измерительные приборы. Если полученная АЧХ не укладывается в пределах допуска, то, следовательно, проверяемая схема имеет неисправность. Если радиолюбитель способен разобраться в показаниях осциллогра¬ фа, он быстро найдет способ устранить неисправность, если она не вызвана выходом из строя какого-нибудь специфичного блока или устройства. Следует отметить, что АЧХ каскадов перемножаются. Однако при наличии паразитной обратной связи (регенерации) общая АЧХ двух каскадов будет полностью отличаться от простого произведения собственных АЧХ кас¬ кадов. 114
Г лава 5 ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ПОИСКА НЕИСПРАВНОСТЕЙ В РАДИОПРИЕМНИКАХ КАК ОДНОВРЕМЕННО УВИДЕТЬ ОБЕ СТОРОНЫ ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ При поиске неисправностей в радиоприемниках, не имеющих технического описания, многие детали, например транзисторы, легко найти на плате со стороны монтажа, но вот выводы того же транзистора часто трудно обнаружить со стороны печатных проводников. Если печатная плата изготовлена из полупрозрач¬ ного материала, можно поместить со стороны монтажа мощную лампу, после чего со стороны проводников над выводами будут хорошо видны тени соответствующих деталей. Однако не все печатные платы достаточно прозрачны, чтобы можно было идентифицировать выводы таким способом. Необ¬ ходимо применять другие методы. Существует несколько маленьких хитростей, полезных при такой процедуре. Проще всего произвести такую проверку можно с помощью традицион¬ ного наружного кронциркуля. Печатная плата помещается между ножками кронциркуля так, как показано на рис. 5.1, а. Так что когда острие одной ножки касается какого-нибудь вывода детали или монтажного отверстия в любом месте печат¬ ной платы, то острие другой ножки останавливается на соответ¬ ствующем контакте со стороны проводников печатной платы. Чтобы сэкономить время и не раздражаться от постоянного по¬ ворачивания платы, расположите за печатной платой обычное зеркало. Таким образом можно одновременно видеть обе сто¬ роны платы. При предварительном осмотре печатной платы часто бывает необходимо вращать ее, приподнимать или переворачивать. Эти операции затруднены сравнительно короткими проводниками, соединяющими схему с источником питания (батарейками) и с динамиком. Однако радиолюбитель легко может изготовить уд¬ линитель для соединения с батарейкой, а для соединения с динамиком использовать две пары микрозажимов, попарно со¬ единенных достаточно длинными проводами. (Заводские про¬ водники, ведущие к динамику, должны быть аккуратно от¬ паяны.) Другой способ осмотра схемы изображен на рис. 5.2. Здесь ис¬ пользуется пара координатных сеток из прозрачного материала 115
Рис. 5.1. Способы облегчения поиска неисправностей: а — использование наружного кронциркуля для осмотра печатной платы сразу с обеих сторон; б — удлинение проводников, ведущих к батарейкам и к динамику Рис. 5.2. Еще один способ ориентации в печатной плате 116
для определения ’’широты” и ’’долготы” соответствующих точек на обеих сторонах печатной платы. Прозрачные сетки изготав¬ ливаются из пары чистых листов прозрачного пластика нанесе¬ нием на них горизонтальных и вертикальных линий. После совмещения верхнего левого угла платы с верхним левым углом координатной сетки и выравнивания краев соответствующие точки на противоположных сторонах платы видны невооружен¬ ным глазом. Для облегчения отсчета квадратов по вертикали можно нанести цифры 1, 2, 3 и т.д., а по горизонтали - буквы А, Б, В и т.д. Проще всего положить плату на ровную поверх¬ ность деталями вверх и расположить сверху координатную сетку. Записав или запомнив координаты интересующей вас детали, переверните плату и вновь положите на нее теперь уже перевернутую координатную сетку. Можно также изготовить маленькое зажимное приспособление для одновременного вер¬ тикального удержания печатной платы и двух координатных сеток. Этот способ более практичен при идентификации боль¬ шого количества узлов. ПЕРВОЕ ЗНАКОМСТВО С ММ-СХЕМОЙ При неполадках в гетеродине полезно представлять себе в общих чертах устройство входных каскадов. Практически все карманные ЧМ-приемники и многие стационарные тюнеры имеют частотно-независимый входной каскад радиочастоты (рис. 5.3). Отметим, что цепь ЧМ-антенны также частотно-неза¬ висимая, она состоит из небольшой катушки, шунтированной небольшим конденсатором постоянной емкости. Так как тран¬ зистор в каскаде радиочастоты включен по схеме ’’общая база”, его входное сопротивление очень мало (около 35 Ом). В резуль¬ тате того, что частотно-независимая цепь имеет почти такое же сопротивление во всем ЧМ-диапазоне, она выглядит скорее резистором, чем резонансным контуром. На рис. 5.3 видно, что в цепи коллектора транзистора нахо¬ дится перестраиваемая схема со значительно более высоким сопротивлением, служащая для обеспечения избирательности и существенного коэффициента усиления по напряжению. Такие входные ЧМ-цепи усилителей радиочастоты широко при¬ меняются в небольших радиовещательных ЧМ- и ЧМ/А М-радио¬ приемниках. Транзистор, включенный по схеме ОБ, работает в классе А. Бескаркасные катушки малы по размерам и состоят из 117
Рис. 5.3. ЧМ-входной каскад с апериодической входной цепью РЧ и настраива¬ емой выходной цепью Рис. 5.4. Схема типичного автодинного конвертера для ЧМ-входного каскада нескольких витков эмалированного провода. Также отметим, что при замене транзистора желательно подрегулировать под¬ строечный конденсатор до достижения максимальной гром¬ кости. Рассмотрим теперь структуру типичного автодинного ЧМ-кон¬ вертера, изображенного на рис. 5.4. Входная цепь имеет широко¬ полосную фиксированную настройку и очень низкое сопротив¬ ление. Коллекторная цепь перестраивается в широких преде¬ лах. В коллекторную ветвь также включается диод для улуч¬ шения преобразовательных функций. Как и для предыдущего каскада радиочастоты, после замены транзистора желательно немного подрегулировать приемник с помощью подстроечного конденсатора. Такая структура автодинного ЧМ-конвертера широко приме¬ няется в небольших радиовещательных ЧМ- и ЧМ/АМ-приемни¬ ках. Конвертер похож на уже рассмотренный ранее автодин- ный AM-конвертер, с той разницей, что здесь транзистор вклю¬ чен по схеме ОБ и, по существу, входная цепь настроена на фик¬ сированную частоту. Коллекторная цепь перестраивается в 118
Рис. 5.5. Влияние длинных проводников на точность измерений широких пределах при помощи конденсатора переменной ем¬ кости, дополненного постоянным и подстроечным конденса¬ торами. На рис. 5.5 рассмотрен случай влияния измерительных про¬ водников на точность измерений. Любая пара измерительных проводников обладает большей или меньшей паразитной емкостью и собственной индуктивностью. При высоких частотах пара проводников будет представлять собой последовательный резонансный контур (резонансный шлейф). В свою очередь, шлейф вносит сбой в работу схемы на высоких частотах и иска¬ жает показания приборов. Однако если в качестве острия ihyna использовать резистор в 100 кОм, то он ’’изолирует” паразитную емкость и индуктивность и позволяет проводить более точные измерения постоянных напряжений. Если ни один из щупов не соединен с общей шиной (землей), то необходимо использовать резисторы для обоих проводников. МАЛЕНЬКИЕ ХИТРОСТИ В "УБОРКЕ МУСОРА” Приобретение заменяющих деталей может превратиться в проблему при ремонте радиоприемников без технического опи¬ сания. К примеру, если транзистор не маркирован, то, естествен¬ но, трудно подобрать ему замену, хотя вполне безопасно допус¬ тить, что он кремниевый. Тип проводимости транзистора (п-р-п или р-п-р) очевиден из полярности напряжения на кол¬ лекторе (л-р-л-транзисторы работают при положительном, а р-л-р-транзисторы - при отрицательном напряжении на коллек¬ торе). Допустимую мощность можно оценить, исходя из типа схемы. Радиолюбителю никогда ничего не следует выбрасывать. Так, детали выброшенного радиоприемника прекрасно годятся для ремонтируемого приемника. Отметим, что транзистор из 119
каскада промежуточной частоты любого AM-приемника будет работать в каскаде ПЧ любого другого AM-приемника. Это спра¬ ведливо и для ЧМ-приемников. При выпаивании годных тран¬ зисторов из старых плат следует принимать определенные ме¬ ры предосторожности во избежание температурных поврежде¬ ний. Если выводы транзистора доступны со стороны расположе¬ ния деталей, то следует воспользоваться пинцетом для пайки или еще каким-нибудь инструментом для отвода тепла во избе¬ жание перегрева транзистора. Если же добраться до выводов со стороны монтажа не представляется возможным, единственный выход - выпаять транзистор как можно быстрее. Соответствен¬ но и припаивать транзисторы необходимо очень быстро. Для ускорения выпаивания также можно применять специаль¬ ные наконечники для паяльников и отсосы припоя. ПРИМЕРЫ РАЗЛИЧНЫХ БЫСТРЫХ ПРОВЕРОК Иногда очень полезна сравнительная проверка потребля¬ емого тока. Например, один миллиамперметр включается пос¬ ледовательно с источником питания неисправного приемника, а другой - последовательно с источником питания аналогич¬ ного работоспособного приемника. Обычный исправный радио¬ приемник при малой громкости потребляет ток приблизительно 10 мА и около 25 мА - при большой громкости. Если неисправ¬ ный приемник при малой громкости потребляет тоже около 10 мА, а при нахождении регулятора громкости в максимальном положении - только 15 мА и при этом звук очень слабый, то не¬ исправность следует искать в звуковом каскаде. В другом случае исправный АМ/ЧМ-портативный приемник при малой громкости потребляет около 11 мА, а при большой громкости - до 30 мА. Если же неисправный приемник при малой громкости потребляет 5 мА, а при нахождении регуля¬ тора громкости в максимальном положении - только 14 мА и при этом сигнал на выходе слабый и (или) искаженный, то ра¬ диолюбителю следует проверить каскады радио- или промежу¬ точной частоты. В других случаях бывает полезна сравнительная проверка потребляемого тока при разных режимах работы. Например, ис¬ правный АМ/ЧМ-портативный радиоприемник при работе в АМ-режиме при малой громкости потребляет ток 10 мА, а при ЧМ-режиме при малой громкости - 11 мА. Далее, если отказав¬ 120
ший приемник в AM-режиме потребляет ток 10 мА, а в ЧМ-ре- жиме при малой громкости - 20 мА, можно сделать вывод, что неисправность связана с одним из каскадов, задействованных при работе только в ЧМ-режиме. В некоторых ситуациях можно найти причину плохой чувст¬ вительности при помощи сравнительного измерения напряже¬ ния гетеродина. В качестве иллюстрации: коэффициент пере¬ дачи преобразователя зависит от напряжения гетеродина, по¬ скольку транзистор конвертера одновременно является и гете¬ родином и гетеродинным смесителем. Приходящий сигнал радиочастоты смешивается с напряжением гетеродина, и с кол¬ лектора снимается результирующая частота биений 455 кГц. Если напряжение гетеродина мало, то появятся признаки снижения чувствительности. (Причиной падения напряжения гетеродина может являться пробитый или высохший конден¬ сатор.) Сравнительная быстрая проверка напряжения гетеродина проводится с помощью аналогичного исправного приемника. Ис¬ пользуя цифровой вольтметр и пиковый пробник, измеряют напряжение на коллекторе транзистора преобразователя. Обыч¬ но оно составляет около 0,6 В. Значительно более низкое нап¬ ряжение говорит о неисправности. С другой стороны, хороший транзистор из AM ПЧ-каскада не будет даже удовлетворительно работать в ЧМ ПЧ-каскаде этого же или другого приемника. Каждый транзистор имеет свою соб¬ ственную граничную частоту /гр, и транзистор с граничной час¬ тотой, например 1 МГц, не будет работать при частоте 10,7 МГц. Аналогично транзистор с граничной частотой 20 МГц не будет работать при частоте 100 МГц в ЧМ-автодинной схеме. Отметим, что транзистор с граничной частотой, например 200 МГц, будет работать в AM ПЧ-цепи, но ее максимальный согласованный коэффициент усиления с большой вероятностью будет ниже, чем при использовании номинального транзистора. Транзисторы каскадов звуковой частоты имеют самые низкие граничные частоты и наибольшие значения коэффициента передачи. Соответственно транзисторы входных ЧМ-каскадов имеют наивысшие граничные частоты и обычно значительно более низкие коэффициенты передачи. Отметим, что транзис¬ торы с высокой граничной частотой стоят значительно дороже транзисторов с низкой граничной частотой. Что касается дио¬ 121
дов, то в любом каскаде АМ/ЧМ-приемника можно использо¬ вать любой диод. Старые конденсаторы могут быть отсортированы без всякого труда, так как обычно на электролитических конденсаторах проставляются номинальная емкость и допустимое напряже¬ ние, а на керамические конденсаторы наносится значение но¬ минальной емкости. Естественно, эта информация значительно упрощает процедуру замены. С резисторами дело обстоит слож¬ нее, так как они почти всегда имеют цветовую кодировку. Как уже отмечалось ранее, допустимая мощность, рассеиваемая резистором, прямо пропорциональна его размерам. Отбор исправных индуктивных элементов, таких, как, напри¬ мер, трансформа юры промежуточной частоты или стержневые ферритовые антенны, происходит весьма прямолинейно: в боль¬ шинстве случаев единственным практическим методом явля¬ ется ’’попробуй и посмотри, работает ли”. В различных моделях ЧМ/АМ-приемников, выпускаемых одним и тем же производи¬ телем, обычно применяются одни и те же основные схемы и одни и те же детали. В некоторых случаях в карманных прием¬ никах, выпускаемых одной и той же фирмой, и имеющих совер¬ шенно различное внешнее оформление, встречаются совер¬ шенно одинаковые печатные платы. КОМПОНОВКА АМ/ЧМ-ПРИЕМНИКОВ С ПРОИГРЫВАТЕЛЕМ Блоки маленьких настольных АМ/ЧМ-приемников с проиг¬ рывателем построены по тем же схемам, какие были рассмот¬ рены в предыдущем разделе. В дополнение к этому они имеют отключаемый режим подачи сигнала на выходной усилитель на комплементарных транзисторах со стереофонической головки звукоснимателя. Такие устройства рассчитаны на подачу сте¬ реосигнала только со звукоснимателя. При работе такого уст¬ ройства в ЧМ-режиме будет обеспечиваться только монофони¬ ческое воспроизведение. Сетевой трансформатор блока пита¬ ния также работает и на двигатель проигрывателя. В блок питания входят общий однополупериодный выпря¬ митель и сглаживающий электролитический конденсатор ем¬ костью 1000 мкФ. Выходной двухтактный (на комплементарных транзисторах) усилитель представляет собой всего лишь пару микросхем с рядом внешних конденсаторов и резисторов. 122
КАРМАННЫЙ СТЕРЕО ЧМ-ПРИЕМНИК В дополнение к карманным приемникам, работающим только в AM-режиме, можно найти и карманные стерео ЧМ-приемники. Такие типы приемников работают на миниатюрные наушники и не могут обеспечить работу громкоговорителя или акустичес¬ кой системы. Антенна представляет собой единое целое со шну¬ ром для наушников. Микросхема с 28 выводами используется всего с одним транзистором. Платы таких приемников имеют гораздо более плотную упаковку, чем другие типы карманных приемников, поэтому радиолюбителю не следует пытаться справиться со схемой, пока причина неисправности не станет более явной. На печатной плате смонтировано значительное количество очень мелких деталей. Однако вполне возможно провести сравнительную проверку с похожим исправным радио¬ приемником. АВТОМАТИЧЕСКАЯ ПОДСТРОЙКА ЧАСТОТЫ В любом сложном ЧМ-радиоприемнике есть схема автомати¬ ческой подстройки частоты. Эта схема компенсирует уход частоты гетеродина и посредством этого поддерживает наст¬ ройку приемника ”на станцию”. Так, если частота гетеродина отклонится немного от своего точного значения (10,7 МГц плюс частота станции), то действие схемы АПЧ проявится в возвра¬ щении частоты гетеродина обратно почти к нормальной рабочей частоте. Отметим, что такой контроль частоты имеет определенные пределы. При очень сильном уходе частоты гетеродина конт¬ роль частоты прекращается, и мы резко теряем станцию, на которую настраивали приемник. На рис. 5.6 приведен участок схемы автоподстройки частоты (АПЧ). Отметим, что параллель¬ но катушке гетеродина включен обратносмещенный диод (ва¬ рактор). Диод имеет емкость р-л-перехода и выполняет роль конденсатора. При изменении напряжения обратного смещения диод работает как конденсатор переменной емкости. В свою очередь, частоту гетеродина можно контролировать в опреде¬ ленных пределах, изменяя напряжение обратного смещения варактора. Вспомним, что выходное напряжение ЧМ-детектора (дискри¬ минатора или детектора отношений) будет либо положитель¬ ным, либо отрицательным, в зависимости от того, выше или 123
Рис. 5.6. Структурная схема системы автоматической подстройки частоты ЧМ- приемника ниже частота приходящего сигнала станции резонансной часто¬ ты резонансного трансформатора, управляющего детекторными диодами. Предположим, что частота гетеродина сместилась вверх. Этот уход гетеродина изменяет нормальную разностную частоту, и на выходе ЧМ детектора напряжение становится бо¬ лее положительным. Как видно из рис. 5.6, это приращение положительного напря¬ жения через фильтр АПЧ прикладывается к варактору, в резуль¬ тате чего емкость перехода возрастает. Возросшая емкость перехода понижает рабочую частоту гетеродина до фактически нормальной. Поиск неисправностей в блоке АПЧ следует про¬ водить только на основе сравнительной проверки (если, конеч¬ но, радиолюбитель не имеет соответствующих глубоких знаний о работе такой схемы). В таких схемах обычно имеется переключатель для закорачи¬ вания напряжения рассогласования АПЧ. Это весьма полезно при настройке на сравнительно слабые станции, так как дейст¬ вие системы АПЧ ’’подтягивает” частоту гетеродина, прежде чем он потеряет контроль. Далее, гетеродин быстро перепрыги¬ вает на свою нормальную частоту и ’’скачет” так много раз через сигнал сравнительно слабой станции. Другими словами, сперва следует настроиться на слабый сигнал с отключенной системой АПЧ, а лишь потом можно и задействовать ее. ОСНОВНОЕ УСТРОЙСТВО АМ/ЧМ-ПРИЕМНИКА НА ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМАХ В некоторых АМ/ЧМ-радиоприемниках вместо практически всех активных элементов используется одна большая микросхе- 124
Рис. 5.7. Типичная компоновка внешних элементов АМ/ЧМ-микросхемы ма. В других - AM-каскады выполнены на микросхеме, а ЧМ-каскады - на дискретных элементах. Некоторые АМ/ЧМ- приемники на ИС обеспечивают прием моносигналов в ЧМ-ре- жиме, с помощью других можно принимать стерео передачи в ЧМ-режиме. Полезно рассмотреть для АМ/ЧМ-микросхемы ти¬ пичную компоновку внешних элементов, изображенную на рис. 5.7. В нашем примере применен внешний орган ЧМ-настройки - тюнер и обеспечивается одноканальный выходной сигнал (если, конечно, не используется дополнительный стерео ЧМ-декодер). Микросхема с двадцатью выводами заключает в себе активные элементы и резисторы. В некоторых случаях микросхемы встав¬ ляются в панельки. При этом процедура проверки значительно упрощается, так как вместо подозреваемой микросхемы можно установить заведомо исправную. Однако большинство производителей впаивает выводы ИС в печатную плату. Соответственно радиолюбитель должен од¬ 125
нозначно прибегнуть к сравнительной проверке с похожим исп¬ равным приемником. Конечно, некоторые радиолюбители хорошо представляют себе принцип работы таких схем и знают, что искать в конкретных случаях. Начинающий же может из¬ влечь пользу из ведения ’’дневника”, в котором подробно опи¬ сывал бы успешно отремонтированные модели радиоприемни¬ ков с перечислением проведенных измерений и быстрых прове¬ рок и их результатов. Рассмотрим схему подробнее. На рис. 5.7 изображена, вообще говоря, простейшая типичная компоновка внешних элементов для АМ/ЧМ-интегральной схемы. Используется внешний орган ЧМ-настройки, имеется возможность использования внешнего стереодекодера. Все активные элементы AM-каскадов заключе¬ ны в микросхеме, имеется возможность отключения устройства АПЧ (для качественной настройки). Предусмотрен также вык¬ лючатель бесшумной настройки для устранения либо миними¬ зации шумов при перестройке в режиме ЧМ с одной станции на другую. Отметим, что керамический фильтр ПЧ, представля¬ ющий собой два электрически связанных двухвыводных пьезо¬ электрических резонатора (монолитные фильтры на керами¬ ческой подложке также называются керамическими фильтра¬ ми), работает как резонансный трансформатор ПЧ; он не так дорог (но и не столь избирателен), как резонансная схема. ВХОДНЫЕ КАСКАДЫ С ОТДЕЛЬНЫМИ ТРАНЗИСТОРАМИ ГЕТЕРОДИНА И СМЕСИТЕЛЯ В большинстве моделей сложных AM- или АМ/ЧМ-приемни- ков вместо одиночного автодинного каскада применяются раз¬ дельные каскады гетеродина и смесителя. Пример входного AM-каскада с раздельными гетеродином и смесителем приве¬ ден на рис. 5.8. Радиолюбителю полезно видеть различия между двумя основными типами построения приемников. По принци¬ пиальной схеме видно, что транзистор VT1 работает как гетеро¬ динный смеситель, a VT2 - как гетеродин. Выходной сигнал ге¬ теродина подается на эмиттер VT1, а сигнал, приходящий со станции, - на базу VT1. Отметим, что на частоте сигнала станции обмотки N3 транс¬ форматора гетеродина Тгет имеет исключительно малое сопро¬ тивление, посредством чего конденсатор С2 служит и как раз¬ вязывающий конденсатор эмиттера VT1, и как конденсатор 126
Рис. 5.8. Пример АМ-вход- ного каскада с раздель¬ ными гетеродином и сме¬ сителем связи между гетеродином и VTL Технически преимущество ге¬ теродина, выполненного в виде отдельного каскада, снижается из-за влияния на частоту гетеродина настроечного конденса* тора смесителя, что можно сравнить с работой автодинной схе¬ мы. Влияние весьма нежелательно, так как оно снижает эффек¬ тивную стабильность гетеродина. Итак, рассмотрим типичный пример входного каскада AM-ра¬ диоприемника с раздельными каскадами гетеродина и смеси¬ теля. Ее главное достоинство заключается в обеспечении ста¬ бильности частоты гетеродина при изменении силы сигнала. Следующее преимущество заключается в том, что напряжение системы автоматической регулировки громкости может быть приложено к смесителю во избежание появления искажений при приеме достаточно сильного сигнала. Тем не менее что ка¬ сается поиска неисправностей, то быстрые проверки остаются теми же, что и для автодинных схем. Довольно часто в таких схемах проверяются сопротивления катушек. Сопротивление катушки антенны обычно составляет 127
1 Ом. Первичная обмотка трансформатора на 455 кГц имеет соп¬ ротивление 6 Ом, а вторичная - менее 1 Ом. Такая проверка по¬ может определить, не замкнута ли или не разорвана какая-ни¬ будь из обмоток. На рис. 5.8 также видно, что автоматическая регулировка напряжения (автоматическая регулировка усиления) транзис¬ тора VT2 осуществляется через резистор #2’ напряжение сме¬ щения (вырабатываемое устройством АРУ) зависит от сигнала и снижает коэффициент передачи преобразователя при излиш¬ нем увеличении сигнала. Наличие устройства АРУ в смесителе предохраняет от перегрузок при поступлении на вход приемни¬ ка мощного сигнала. (Результатом перегрузки являются иска¬ жения.) Отметим, что в автодинных приемниках нельзя приме¬ нять АРУ, так как изменение напряжения смещения вызовет изменение частоты гетеродина, обусловленное свойственным транзистору (в нашем случае преобразователю) явлением - из¬ менением внутренних емкостей. РАБОТАЕТ ЛИ ЧМ-ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ? При предварительном осмотре встает вопрос о работоспособ¬ ности ЧМ-преобразователя. Если конвертер работает, то радио¬ любитель знает, что неисправность следует искать в каскаде ПЧ (или последующих) и что входные каскады ЧМ-цепи вне подо¬ зрений. Как видно из рис. 5.9, такую проверку можно произве¬ сти легко и быстро. В качестве индикатора используется корот¬ коволновый АМ-радиоприемник. Когда AM-приемник настроен на частоту 10,7 МГц и конец его гибкой штыревой антенны помещен вблизи катушки преобра¬ зователя или возле первого ЧМ ПЧ-трансформатора и при этом из AM-радиоприемника слышен сигнал станции, то, следова¬ тельно, ЧМ-преобразователь исправен. Иначе говоря, когда ЧМ-приемник настроен на ЧМ-станцию и конец антенны АМ- приемника находится возле катушки преобразователя, Рис. 5.9. Быстрая проверка ра¬ ботоспособности ЧМ-конвер- тера с помощью коротковол¬ нового АМ-рациоприемника 128
Рис. 5.10. Преобразование частотно-модулированного сигнала в амплитудно-мо- Аудированный на расстроенном резонансном контуре сигнал ЧМ-станции будет воспроизведен AM-приемником, если каскад ЧМ-преобразователя исправен. Такая проверка основана на связи через паразитную емкость катушки ЧМ-конвертера с концом штыревой антенны коротковолнового радиоприемника. Еще раз отметим, что коротковолновый приемник настроен на промежуточную частоту 10,7 МГц. Если ЧМ-преобразователь работает, он будет вырабатывать сигнал частотой 10,7 МГц, соответственно частоте приходящего ЧМ-сигнала. На выходе преобразователя ЧМ-сигнал частично преобразован в А М-сиг¬ нал, как это показано на рис. 5.10. Рассмотрим рис. 5.10 подробнее. Отметим, что когда ЧМ-при¬ емник настроен на частоту, немного отличающуюся от частоты станции, то несущая ЧМ-сигнала попадает на склон амплитуд¬ но-частотной характеристики. В результате мы имеем детекти¬ рование (при возрастании частоты ЧМ-колебаний возрастает напряжение на выходе преобразователя, а при уменьшении час¬ тоты - напряжение падает). Соответственно если на выходе конвертера имеется сигнал частотой 10,7 МГц, то теперь он мо¬ дулирован и по амплитуде, и по частоте. AM-модуляция выде¬ ляется AM-приемником, и из его динамика будет слышен сиг¬ нал ЧМ-станции. При таком детектировании несущая частота приходящего ЧМ-сигнала соответствует точке В АЧХ ЧМ вход¬ ного каскада. В свою очередь, ЧМ-сигнал ’’качается” от точки В к С, от С к В, от В к А. В результате на выходе ЧМ-конвер- 129 9-6975
тера мы получаем амплитудно-модулированную составляющую, которую несложно выделить коротковолновым приемником, настроенным на частоту 10,7 МГц. Качество продетектирован- ного таким способом сигнала будет невысоким, так как АЧХ входного каскада нелинейна. Такой сигнал будет более-менее шумным, так как AM-приемник никак его не ограничивает. Приходящий ЧМ-сигнал, имеющий сравнительно высокую час¬ тоту (около 100 МГц), преобразуется в AM-сигнал промежуточ¬ ной частоты (455 кГц). Если приходящий ЧМ-сигнал будет иметь частоту 90 МГц, то AM-сигнал все равно будет иметь частоту 455 кГц. Эти частотные соотношения являются результатом работы ЧМ-преобразователя. Если на выходе ЧМ-конвертера имеется сигнал частотой 10,7 МГц, то следующим вопросом будет: имеется ли выходной сигнал у каскада ЧМ ПЧ. Чтобы определить это, нужно помес¬ тить конец штыревой антенны коротковолнового радиоприем¬ ника возле схемы детектора отношений ЧМ-приемника. Если там существует входной сигнал 10,7 МГц, поступающий из кас¬ када ЧМ ПЧ, то ЧМ-сигнал станции будет слышен более громко, чем в предыдущем случае. Если же на детектор отношений не поступает сигнал (из AM KB-приемника не слышен звук),.то зак¬ лючаем, что неисправность находится в каскаде ПЧ ЧМ-прием- ника. Если на вход детектора отношений поступает сигнал часто¬ той 10,7 МГц, но на выходе ЧМ приемника нет звука, то, следова¬ тельно, причину выхода из строя следует искать либо в детекто¬ ре отношений, либо в звуковом каскаде приемника. Однако если из миниусилителя с громкоговорителем не будет слышен звук, то неисправность заключена в схеме детектора отно¬ шений. ПРИНЦИПЫ РАЗМЕЩЕНИЯ КАСКАДОВ НА ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЕ ПРИЕМНИКА При поиске неисправностей в AM- и ЧМ-приемниках, не име¬ ющих технического описания, предварительный осмотр может быть значительно облегчен, если в данном приемнике вы зна¬ ете какой-нибудь из основных способов расположения каска¬ дов. Другими словами, как показано на рис. 5.11, на плате AM-приемника диод детектора расположен на удалении от стержневой ферритовой антенны и входных каскадов прием- 130
Рис. 5.11. Общая схема размещения каска¬ дов и устройств на печатной плате порта¬ тивного АМ-радиоприемника ника. Подобным образом расположены детали на плате ЧМ-при¬ емника (рис. 5.12, а) - здесь каскад ЧМ-детектора расположен вдали от входных каскадов. В случае портативного АМ/ЧМ-приемника (рис. 5.12, б) и АМ- и ЧМ-входные каскады сгруппированы вместе в одном конце печатной платы, а ЧМ- и AM-детекторы расположены в проти¬ воположном конце платы. Близость входных AM- и ЧМ-каска- дов и близость AM- и ЧМ-детекторов имеет практический смысл, так как когда работают ЧМ-каскады, то АМ-каскады выключены, и т.д. На рис. 5.11 приведено типичное размещение деталей на плате портативного AM-приемника. Видно, что основным прин¬ ципом является удаление низкоуровневого каскада высокой частоты от высокоуровневого каскада низкой частоты. (Стерж¬ невая ферритовая антенна располагается сравнительно далеко от детектора.) Такое размещение служит для минимизации обратной связи, возникающей между детектором и стержневой ферритовой антенной (за счет гармоник детектора) и приводя¬ щей к возникновению свиста и нестабильности работы. Примите к сведению, что в портативных приемниках печат¬ ная плата прикрепляется к корпусу с помощью винтов из маг¬ нитного материала. Поэтому если винт при разборке вдруг загадочно исчезает, посмотрите на заднюю сторону динамика. Винт может быть притянут постоянным магнитом громкогово¬ рителя. На рис. 5.12, а показано размещение каскадов и деталей в обычном портативном ЧМ-приемнике. Здесь мы видим много общего с предыдущим случаем. Низкоуровневые высокочастот¬ ные каскады удалены от высокоуровневых низкочастотных кас¬ кадов. ЧМ-детектор и предшествующий ЧМ ПЧ-каскад генери¬ руют гармоники, которые, если бы достигли входных каскадов, 131
Рис. 5.12. Общие схемы размещения каскадов и устройств на печатных платах: а — элементы входных и выходных каскадов портативного ЧМ-приемника; б — элементы входных и выходных каскадов АМ/ЧМ-приемника проинтерферировали бы с различными приходящими ЧМ-сиг¬ налами радиостанций. С точки зрения радиолюбителя этот принцип размещения может помочь в ориентировке в печат¬ ной плате приемника, не имеющего технического описания. На рис. 5.12, б изображено расположение основных узлов пор¬ тативного АМ/ЧМ-приемника. Такой приемник содержит эле¬ менты для приема как АМ-, так и ЧМ-сигналов. В нем предус¬ мотрен переключатель типа принимаемых сигналов, подающий напряжение питания либо на транзисторы цепи приема AM, 132
Рис. 5.13. Покаскадная проверка прохождения сигнала с помощью осциллографа (а) и „подмена” сигнала при помощи генератора AM-сигналов (б) либо на транзисторы цепи приема ЧМ-сигнала. Это полезно пом¬ нить при осмотре платы. К примеру, если переключатель рода работы находится в положении AM, то вольтметр сразу покажет, какие транзисторы относятся к цепи приема AM, а какие - к цепи приема ЧМ-сигналов. Если в провод, идущий к источнику питания, подключить миллиамперметр, то мы увидим, что в режиме ЧМ потребляется больший ток, так как при работе в режиме ЧМ используется по крайней мере на один транзистор больше, чем в режиме AM. Например, если в режиме AM потребляемый ток был около 7,5 мА, то в режиме ЧМ - 9,5 мА. Отметим, что потребляемый ток существенно возрастает при увеличении громкости. Это возрастание потребляемого тока относится к работающему в классе В или АВ выходному каскаду. Так, при увеличении гром¬ кости от минимального значения до максимального потребля¬ 133
емый ток примерно удваивается. Радиолюбитель, проверяя потребление тока от источника питания, иногда может сделать полезные заключения о местонахождении неисправности. В дополнение к изложенному следует отметить, что при про¬ верке исправности с помощью таких приборов, как осциллограф или генератор AM-колебаний, желательно придерживаться оп¬ ределенной последовательности в проверке каскадов. Для от¬ меченных приборов такая последовательность указана на рис. 5.13. "ОХОТНИК ЗА ДЕТЕКТОРАМИ" И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИ РЕМОНТЕ АМ-ПРИЕМНИКОВ При поиске неисправностей в AM-радиоприемниках, не име¬ ющих технического описания, в некоторых случаях желательно иметь приспособление, позволяющее быстро найти детектиру¬ ющий диод. Например, если на выходе приемника отсутствует звуковой сигнал и мы убедились, что автодинный каскад рабо¬ тает, то следующей ’’вехой” будет детектор. Если детектиру¬ ющий диод ’’спрятался” или в месте его предполагаемого на¬ хождения видны несколько диодов, то ’’охотник за детектора¬ ми” будет очень полезен. Такая быстрая проверка производится очень легко, как видно из рис. 5.14. Она требует наличия только микрозажима с проводом достаточной длины. Один конец провода накидыва¬ ется или обматывается вокруг стержневой ферритовой антенны исправного приемника, а конец с микрозажимом используется в качестве щупа. Исправный приемник настраивается на частоту около 910 кГц (вторая гармоника промежуточной частоты). Затем щупом последовательно дотрагиваются до каждого вы¬ вода каждого диола печатной платы проверяемого приемника. Рис. 5.14. Устройство ’’охотника за детекторами” 134
При прикосновении к входному выводу детектирующего диода из динамика раздастся свист гетеродина. При других положе¬ ниях ручки настройки будет слышен свист другой тональности. Отметим, что свист будет слышен лишь при исправности диода. Обмотав вокруг антенны провод, мы через джиммик (конден¬ сатор малой емкости из скрученных изолированных проводов. - Примеч. пер.) обеспечиваем связь с антенным каскадом исправ¬ ного приемника. С помощью этой связи вторая гармоника про¬ межуточной частоты (910 кГц), как, впрочем, и третья (1365 кГц), будет воспринята антенной исправного приемника. Для исправ¬ ного приемника гармоники представляют собой ложный вход¬ ной сигнал, в результате чего будет вырабатываться гетеродин¬ ный свист. Отметим, что детекторный диод единственный, ко¬ торый может вызвать свист, поскольку на нем детектируется сигнал промежуточной частоты 455 кГц. Если выводы диода недоступны для микрозажима со стороны монтажа печатной платы, то с равным успехом можно искать нужный вывод и со стороны печатных проводников. Основой такой проверки служит генерация гармоник детек¬ тирующим диодом. Другими словами, при приложении к детек¬ тирующему диоду сигнала промежуточной частоты происходит однополупериодное выпрямление, и вторичная обмотка пос¬ леднего трансформатора промежуточной частоты ’’видит” во время одного полупериода очень высокое сопротивление и очень маленькое - во время другого полупериода. Результатом является существенное искажение формы сигнала ПЧ, сопро¬ вождаемое генерацией второй, третьей и т.д. гармоник. Вторая гармоника наиболее сильная из всех и поэтому вызывает наибо¬ лее громкий свист. НАПРЯЖЕНИЯ В СХЕМЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПРИ НАЛИЧИИ И ОТСУТСТВИИ ГЕНЕРИРУЕМЫХ КОЛЕБАНИЙ На примере схемы преобразователя, изображенной на рис. 5.15, рассмотрим соотношения постоянных напряжений. В этом примере конденсатор настройки гетеродина закорочен и, следо¬ вательно, приемник не работает, хотя при установке регулятора громкости на максимум из динамика слышно шипение. Сравнительные измерения постоянного напряжения на выво¬ дах транзистора преобразователя у исправного и неисправного приемников дали следующие результаты, В: 135
Рис. 5.15. Схема типичного гетеродина в кас¬ каде преобразователя Не исправный приемник Исправный приемник Коллектор . 4,81 4,80 База 2,11 2,09 Эмиттер ... 1,45 1,55 Наибольшее расхождение наблюдается в напряжениях на эмиттерах, хотя и не вызывает тревоги. Сравнительные измерения напряжений смещения дают ключ к определению причины выхода из строя. Так, напряжение сме¬ щения база-эмиттер преобразователя частоты в неисправном приемнике составляет 0,66 В, а в исправном - 0,54 В. Эти значе¬ ния напряжений смещения оцениваются так: 1. Напряжение смещения транзистора преобразователя в не¬ исправном приемнике соответствует работе транзистора в ак¬ тивной области. 2. Напряжение смещения транзистора преобразователя в исп¬ равном приемнике соответствует работе транзистора в области отсечки. 3. Транзистор преобразователя в исправном приемнике толь¬ ко кажется находящимся в режиме отсечки; когда гетеродин работает, то транзистор проводит ток при появлении на базе положительных полуволн сигнала гетеродина. 4. Транзистор преобразователя неисправного приемника не находится в режиме отсечки; смещение на его базе достаточно для работы транзистора в классе А. Так как транзистор явно работоспособен, можно сделать логичный вывод, что гетеродин не генерирует колебания. 5. Повторные измерения для получения дополнительной ин¬ формации подтверждают, что гетеродин либо отказал, либо не обеспечивает нужную частоту. 6. Как отмечалось выше, сбой в работе гетеродина был вызван пробоем настроечного конденсатора. Обратимся к схеме преобразователя (рис. 5.15). Посредством резистора R1 база транзистора конвертера смещена прямо. Од¬ нако это прямое смещение перекрывается зарядом на конденса¬ торе С, когда внутренний генератор работает. 136
Генерация при этом устойчива, так как коллектор индуктив¬ но связан с параллельным резонансным контуром гетеродина и положительная обратная связь поддерживает колебания. Эти колебания обычно достаточно сильные, чтобы транзистор хорошо проводил при положительных пиках колебаний гетеро¬ дина. Пиковая проводимость является результатом прохожде¬ ния в цепи базы порций электронов; некоторые из этих электро¬ нов накапливаются на правой обкладке конденсатора С, поэто¬ му среднее напряжение смещения базы становится менее по¬ ложительным. В нашем конкретном примере колебания обусловливают среднее напряжение смещения на базе 0,54 В (область отсечки). ВСЕ НАПРЯЖЕНИЯ ОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ В предыдущем примере все напряжения были положитель¬ ными, так как отрицательная клемма источника питания была соединена с общим проводом (землей). Однако в следующем примере все напряжения по отношению к земле отрицательные. Основное распределение постоянных напряжений в данном примере приведено на рис. 5.16. Здесь та же причина выхода из строя - неисправен гетеро¬ дин (из-за капли припоя, закоротившей катушку). Сравнитель¬ ные измерения постоянного напряжения дали следующие ре¬ зультаты, В: Неисправный приемник Исправный приемник Коллектор —7,96 —7,93 База -2,31 -2,24 Эмиттер —1,67 —1,77 Еще раз отметим, что в этом примере рассматриваются р-л-р-транзисторы, напряжение питания и напряжения на всех выводах транзистора отрицательны. Различие в напряжениях на выводах транзисторов преобразо¬ вателей исправного и неисправного приемников не вызывает тревоги. Как и в первом примере, основание для беспокойства появляется из-за напряжения смещения. Смещение база-эмит¬ тер у исправного приемника 0,47 В, тогда как у неисправного приемника оно составляет 0,64 В. Причина очевидна из того факта, что напряжение смещения транзистора преобразователя исправного приемника соответ- 137
Рис. 5.16. Общее распределение постоянного напряжения: а — все напряжения положительные по отношению к земле; б — все напряже¬ ния отрицательные по отношению к земле ствует его нахождению в области отсечки, тогда как у отказав¬ шего приемника - в активной области. Перед тем как сделать вывод, отметим следующее. 1. Транзистор конвертера исправного приемника только кажется находящимся в отсечке. Он находится в отсечке толь¬ ко в среднем и видится таким вольтметром постоянного напря¬ жения. В действительности транзистор проводит ток только по приходе на базу пика полуволны соответствующей полярности. 2. Пульсирующая проводимость транзистора преобразователя на» апливаетзаряд на конденсаторах связи в цепях базы и эмит¬ тера. Этот накопленный заряд противоположен по знаку сме¬ щению на базе и обусловливает среднее наблюдаемое смеще¬ ние соответствующим режиму отсечки. 3. В неисправном приемнике отсутствует пульсирующая про¬ водимость транзистора преобразователя и измеряется только постоянное напряжение смещения (0,64 В). Другими словами, транзистор преобразователя частоты неисправного приемника имеет смещение, соответствующее работе в классе А. 4. Анализ работы схемы приводит радиолюбителя к заключе¬ нию, что транзистор преобразователя, вероятно, в рабочем сос¬ тоянии и что некоторая неисправность в цепи привела к выходу гетеродина из строя. В заключение обратимся к рис. 5.16 и отметим некоторые от¬ личия в работе р-п-р- и л-р-л-транзисторов в преобразователе частоты. Так как отрицательная клемма источника питания при ис¬ пользовании л-р-л-транзистора соединена с землей, то все вы¬ 138
воды транзистора находятся под положительным напряжением. С другой стороны, все выводы р-п-р-транзистора имеют отрица¬ тельный потенциал, так как ? землей соединена положитель¬ ная клемма источника питания. Хотя это и общепринято, но нет правил без исключений, и радиолюбителю следует помнить о существовании таких иск печений. 1. Иногда л-р-л-транзистор будет работать при положительной клемме источника питания, соединенной с землей. В этом слу¬ чае все выводы л-р-л-транзистора будут иметь отрицательный потенциал по отношению к земле. 2. Иногда р-л-р-транзистор будет работать при отрицательной клемме источника питания, соединенной с землей. В этом случае все выводы транзистора будут положительными относи¬ тельно земли. (Такой режим работы транзистора называется ин¬ версным. - Примеч. пер.) Транзистор преобразователя частоты работает в нелинейной области характеристик (если транзистор работает в линейной области характеристик, то невозможно создание на выходе частоты биений), следовательно, измеренные значения напря¬ жения на выводах подвергаются влиянию не только формы сиг¬ нала гетеродина, но также формы входного сигнала радиочас¬ тоты. Другими словами, ней . рнл приемник следует прове¬ рять на той же частоте, что и работоспособный. ЗАМЕНА ИСТОЧНИКА КОЛЕБАНИЙ Замену сигнала гетеродина с помощью генератора в общем случае можно осуществить, подключив к выходу генератора ко¬ лебаний маленькую катушку и обеспечив связь между этой катушкой и ферритовой стержневой антенной неисправного приемника. В свою очередь, когда приемник настроен на какую-нибудь AM-станцию, у генератора устанавливается частота гетеродина, равная частоте, на которую настроен приемник, плюс 455 кГц. Прием будет обеспечен в том случае, если транзистор преобра¬ зователя работоспособен, но гетеродин не выполняет свои функции. Это поможет прийти к определенному выводу и из¬ бежать ошибок. Таким же образом приемник может быть настроен на ЧМ- станцию, и выход генератора радиочастоты может быть связан со схемой ЧМ-смесителя. Необходимо только учесть, что в этом случае частота разностного сигнала составляет 10,7 МГц. 139
ГЕНЕРАЦИЯ ВТОРОЙ ГАРМОНИКИ ЧМ-ДЕТЕКТОРОМ Поучительная демонстрация работы ЧМ-схемы может быть легко проведена при помощи коротковолнового АМ-приемника. Один конец провода при помощи зажима подсоединяется к кон¬ цу стержневой антенны АМ-приемника, а другой емкостным об¬ разом связан с диодом ЧМ-детектора. (Этот второй конец может быть просто положен рядом с диодом либо с помощью зажима прикреплен к его изолированному корпусу). ЧМ-приемник настраивается на какую-нибудь станцию, и громкость умень¬ шается. Затем AM-приемник настраивается на частоту 21,4 МГц, а стаьовив необходимую громкость звучания АМ-приемника, мы услышим из него сигнал ЧМ-станции. (Возможно, окажется необходимым слегка подстроить ЧМ-приемник для достижения оптимального детектирования на наклоне АЧХ - подробнее см. рис. 5.10). АВТОМОБИЛЬНЫЕ ПРИЕМНИКИ Поиск неисправностей в автомобильных приемниках, не име¬ ющих технического описания, в основном ничем не отличается от подходов к портативным и настольным AM- и ЧМ-приемни- кам, за исключением различий в ’’упаковке”. Условия, в кото¬ рых работает автомобильный приемник, таковы, что в случаях слабого, шумного сигнала или при его отсутствии первое подо¬ зрение падает на антенну. Возможны следующие причины: 1) плохое или сломанное соединение антенного кабеля с антенной или штекера с приемником; 2) плохое заземление основания антенны; 3) поврежденный и (или) отсыревший антенный кабель. Если вы установили новую антенну, то помните, что этим вы можете сбить настройку входных каскадов. Чтобы достичь оптимальной чувствительности, добейтесь с помощью подстро¬ ечного конденсатора максимальной громкости на выходе; перед этим следует с помощью ручки настройки поймать ка¬ кой-нибудь слабый сигнале частотой около 1,4 МГц. В случае, если приемник не работает, подозрение должно пасть на плавкий предохранитель. Этот предохранитель распо¬ ложен возле радио или на щитке и закреплен в специальном держателе. Номинальный допустимый ток предохранителя обозначен либо на его цоколе, либо на его держателе (часто в обоих местах). Обычно замена перегоревшего предохранителя 140
восстанавливает нормальное функционирование радиоприем¬ ника. Однако если и новый предохранитель перегорает доста¬ точно быстро, то следует вывод, что из-за какого-то сбоя в рабо¬ те схемы происходит чересчур высокое потребление тока. Условия эксплуатации автомобильных приемников также являются причиной большинства случаев отказов громкогово¬ рителей. К примеру, можно обнаружить деформированные диф¬ фузоры динамиков, отсыревшие катушки громкоговорителей или наличие посторонних предметов в зазоре катушки динами¬ ка. В случае маленьких автомобильных акустических систем, эксплуатировавшихся при чересчур большой громкости, поищи¬ те свидетельства перегрева катушек громкоговорителей и ее выводов. Если имеется только один громкоговоритель, его мож¬ но временно отсоединить и подключить вместо него заведомо исправный. Если у вас стереосистема, то поменяйте местами акустические излучатели, и вы быстро определите, где находит¬ ся неисправность - в АС или в самом приемнике. Если неисправен приемник, то его ремонтируют так же, как описано в гл. 4-6. Единственное отличие состоит в том, что для питания такого приемника необходим либо автомобильный ак¬ кумулятор, либо какой-нибудь источник питания с аналогич¬ ными характеристиками. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ОБЗОР МИКРОСХЕМ На рис. 5.17 изображена широко используемая схема включе¬ ния микросхемы для стереодекодера с фазовой автоподстрой¬ кой частоты (ФАПЧ). Отличие этой микросхемы от упомянутой ранее заключается в том, что она не требует никаких резонанс¬ ных контуров. Вместо контура с резонансной частотой (см. гл 4) 76 кГц использована система ФАПЧ и делители частоты, а также при такой схеме включения не требуются синхронные де¬ текторы. Внешние элементы (рис. 5.17, а) образуют #С-цепь ге¬ нератора, управляемого напряжением, который является серд¬ цем системы ФАПЧ, и цепь фильтра нижних частот, а также есть одиночный конденсатор для фильтра-пробки. У этой микросхемы также имеются выходы пилот-сигнала частотой 19 кГц, индикатора, а также выходы правого и левого каналов. Ее параметры большей частью лучше, чем у стереоде¬ кодера. Основными параметрами являются: 1. Входное сопротивление (обычно 50 кОм). 141
Рис. 5.17. Конструкции КС-схемы фазовой автоподстройки стереодекодера: а — микросхема с внешними элементами; б — структура микросхемы 2. Переходное затухание между каналами. Показывает от¬ носительное ослабление влияния между двумя выходными зву¬ ковыми каналами. (Обычно составляет 40 дБ). 3. Выходное звуковое напряжение. Определяет такое зна¬ чение выходного сигнала каждого канала, которое возникает при минимальном входном сигнале, приводящем к двусторон¬ ним ограничениям. (Типичное среднеквадратическое значение 500 мВ.) 142
4. Стереобаланс. Характеризует относительную разность ам¬ плитуд между двумя стереоканалами. (Обычное значение 0,1 дБ, максимальное допустимое 1,5 дБ.) 5. Полоса захвата. Допустимое отклонение от средней час¬ тоты, при котором еще будет обеспечиваться стереодемодуля¬ ция. (Обычно ±3%.) 6. Полные гармонические искажения. Номинальная сумма искажений всех гармоник. (Обычно составляет 0,3 %.) 7. Подавление частоты 19 кГц. Выражает относительное ос¬ лабление сигнала с этой частотой в выходном звуковом кана¬ ле. (Обычно 34,5 дБ.) 8. Подавление частоты 38 кГц. Выражает относительное ос¬ лабление сигнала с этой частотой в выходном звуковом кана¬ ле. (Обычно 45 дБ.) Стереодекодер на такой микросхеме (рис. 5.17) работает сле¬ дующим образом. Когда разность фаз между сигналом генера¬ тора, управляемого напряжением, и входным сигналом постоян¬ на, то цепь ФАПЧ блокирована. Если входной либо опорный сиг¬ нал, либо выходной сигнал генератора, управляемого напряже¬ нием (в дальнейшем ГУН. - Примеч. пер.), меняется по фазе, то фазовые детектор и фильтр вырабатывают постоянный сигнал ошибки, пропорциональный модулю и полярности исходного изменения фазы. Это напряжение ошибки меняет фазу сигнала ГУН так, что он опять синхронизируется с опорным сигналом. На рис. 5.18 приведен пример микросхемы для часов. Некото¬ рые радиоприемники и многие кассетные видеомагнитофоны снабжены часами. Эта микросхема обеспечивает выполнение всех функций электронных часов, работающих от сети перемен¬ ного напряжения частотой 60 Гц или от автомобильной, лодоч¬ ной, самолетной батареи. В некоторых случаях она может ис¬ пользовать сигнал кварцевого генератора цветного телевизора. Этот сигнал затем делится микросхемой для обеспечения счета минут, десятков минут, часов. Имеющийся в работающей микросхеме сигнал частотой 3,75 Гц используется для мигания некоторых цифр или сообще¬ ний. К каждому сегменту светодиодного или флуоресцентного цифрового индикатора от задающего устройства ведут раздель¬ ные проводники. Для управления микросхемой требуются толь¬ ко три входа. Для изменения отдельной цифры ’’увеличива- ющий” вход позволяет выбрать часы, десятки минут, минуты или прогнать часы по режимам. Выбрав цифру или сообщение, 143
7-сегментныи дисплеи Рис. 5.18. Микросхема для электронных часов которые следует изменить, показания можно увеличить пода¬ чей одного импульса или нажатием кнопки на каждое прираще¬ ние. Вход ’’сброс” автоматически устанавливает показания ча¬ сов на 1:00. Основными функциональными параметрами явля¬ ются: Напряжение питания. Номинальное напряжение обычно +5 В. Логические уровни. Напряжение логической единицы обычно составляет от 2 до 5 В. Уровень логического нуля - от 0 до 0,3 В. Максимальная рассеиваемая мощность. Для работы всех сегментов требуется около 500 мВт. Г лава 6 ПРОГРЕССИВНЫЕ МЕТОДЫ ПОИСКА НЕИСПРАВНОСТЕЙ В РАДИОПРИЕМНИКАХ МЕТОД ПОДАЧИ СИГНАЛА При ремонте приемников без технического описания часто бывает полезным и даже необходимым подать переменный сиг¬ нал в какой-либо узел схемы. Метод подачи сигнала заключает¬ ся в нахождении такого узла, который мог бы дать ответ на ин¬ тересующий радиолюбителя вопрос. Также иногда требуется поразмыслить о подходящей технологии подачи сигнала, дру¬ гими словами, требуется обратить внимание на возможность повредить схему и подумать о способах избежать этого. Начина¬ ющим следует помнить, что методика подачи сигнала, которая хороша для звуковых частот, может быть плоха для радиочас- 144
Рис. 6.1. Регулятор громкости в схеме про¬ верки работоспособности подачей сигнала тот. Более того, процесс, пригодный для работы с АМ-радиове- щательными радиочастотами, будет бесцельным при работе с ЧМ-радиовещательными РЧ. Обратите внимание, что последовательно с выходом генера¬ тора звуковой частоты на рис. 6.1 не подключен разделительный конденсатор. Здесь в нем нет необходимости, так как регулятор громкости соединен непосредственно с землей. Регулятор гром¬ кости как AM, так и ЧМ приемников находится на краю печат¬ ной платы и выступает над ее поверхностью. Он имеет два длин¬ ных монтажных лепестка, один из которых соединен с землей, а другой - с входом УЗЧ. Для подачи сигнала звуковой частоты один выход генератора соединяется с общим проводом, а дру¬ гой - с входом УЗЧ. (Общий провод также является одним из выводов источника питания, обычно +£Пит’если использованы транзисторы л-р-л-типа, или -£пит, если применены транзис¬ торы р-л-р-типа.) Однако примите во внимание, что при подаче сигнала звуко¬ вой частоты на выходной каскад усилителя (рис. 6.2) использу¬ ется разделительный конденсатор. Звуковой сигнал подается в узел схемы, находящийся под некоторым постоянным напря¬ жением относительно земли. В этом случае следует использо¬ вать последовательно включенный разделительный конденса¬ тор во избежание утечки постоянного напряжения смещения через аттенюатор генератора звуковой частоты. В нашем примере постоянное напряжение формируется резисторами делителя R1 и R2 в цепи базы. Если пренебречь конденсатором С, то из-за низкого выходного сопротивления генератора звуковой частоты каскад будет выведен в режим класса В. Соответственно выходной сигнал будет значительно искажен, что может привести к ложным заключениям. В прошлом для проверки и звуковых усилителей, и АМ-при- емников широко использовались генераторы шума, конструк¬ тивно исполненные в форме карандаша. Однако они потеряли популярность и теперь редко используются. Вместо них для подачи сигнала в звуковую схему предпочитают использовать 10-6975 145
Рис. 6.2. Если узел, в который подается контрольный сигнал, имеет постоянный потенциал относительно земли, то последовательно с ГЗЧ необходим раздели¬ тельный конденсатор Рис. 6.3. Использование индуктивной связи при подаче сигнала на стержневую ферритовую антенну радиовещательного АМ-приемника генератор звуковой частоты благодаря возможности контроля и регулировки уровня и частоты контрольного сигнала. Отметим, что хотя генератор AM-сигналов позволяет регулировать уро¬ вень модулирующего звукового контрольного сигнала, но его частота фиксирована (обычно 400 Гц). Если необходимо подать сигнал радиочастоты на стержневую ферритовую антенну радиовещательного АМ-приемника, то не следует пытаться подсоединить генератор к антенне напрямую. Наоборот, между стержневой ферритовой антенной и генерато¬ ром AM-сигналов (рис. 6.3) организуется слабая индуктивная связь. (Этот метод подачи сигнала минимально влияет на входной антенный каскад - важное обстоятельство, если планируется регулировка с помощью контрольно-измеритель¬ ной аппаратуры.) Индуктивная связь обеспечивается посред¬ ством подключения к выходу генератора ’’излучающей петли”, состоящей из нескольких витков провода и имеющей диаметр около дециметра. Размещается такая петля в 30 см или более от приемника. Таким образом минимизируются вносимые эффек¬ ты расстройки. Стандартный контрольный сигнал представляет собой несущую с 30%-ной модуляцией сигналом частотой 1 кГц. 146
Рис. 6.4. Использование емкостной связи при подаче сигнала на штыревую ан¬ тенну радиовещательного ЧМ-приемника Также отметим, что если предполагается использовать конт¬ рольный сигнал для точной настройки с использованием прибо¬ ров, то к выводам громкоговорителя подсоединяется цифровой вольтметр и уровень сигнала генератора радиочастоты умень¬ шается до тех пор, пока на выходе еще будет существовать сиг¬ нал, достаточный для измерения цифровым вольтметром. (Это служит гарантией, что тракт сигнала радиоприемника не будет перегружен и что схема будет настроена на оптимальную чувст¬ вительность для слабых сигналов.) Генератор AM-сигналов дает на выходе либо AM-сигнал, либо просто сигнал радиочастоты в широком диапазоне частот. Его градуировка может быть проверена по позывным радиостанции национального бюро стандартов, либо по частотам радиовеща¬ тельных станций (если таковые известны). Если необходимо подать сигнал радиочастоты на штыревую антенну ЧМ-радиовещательного приемника, то крайне нежела¬ тельно прямое подключение к схеме. Вместо этого использует¬ ся емкостная связь (рис. 6.4) между генератором ЧМ-сигналов и штыревой антенной. Такая связь осуществляется с помощью ’’излучающего провода” длиной 10-20 см, расположенного на умеренном расстоянии от антенны. Такой метод одинаково полезен для стерео- и монопроверок, а также для настройки с использованием свип-генератора (т.е. генератора качающейся частоты). ’’Излучающий провод” подключается к сигнальному выходу ЧМ-генератора и размещается на расстоянии 30-60 см от штыревой антенны ЧМ-приемника. Контрольный сигнал может представлять собой одночастотные непрерывные колебания 147
или частотно-модулированную несущую, например несущую частоту 100 МГц, модулированную звуковым сигналом частотой 1 кГц. При наладке с использованием ГКЧ контрольный сигнал может иметь среднюю частоту несущей 100 МГц, которая кача¬ ется 50 раз в секунду назад и вперед по всему ЧМ-каналу. (При наладке с помощью ГКЧ к выходу ЧМ-детектора вместо цифро¬ вого вольтметра необходимо подсоединить осциллограф.) Хотя дешевые AM-генераторы из-за свойственной им слабой частотной модуляции и могут использоваться для проверки по¬ дачей сигнала с точностью есть/нет отклик, но для настройки требуется точный генератор ЧМ-сигналов или генератор кача¬ ющейся частоты в комплекте с генератором временных меток. УКВ/AM АВИАЦИОННЫЙ КАРМАННЫЙ РАДИОПРИЕМНИК Отметим, что У КВ/AM (ультракороткие волны) авиационный приемник очень похож на АМ/ЧМ радиовещательный прием¬ ник. Единственное отличие заключается в том, что здесь диапа¬ зон ЧМ-настройки от 108 до 135 МГц, вместо диапазона от 88 до 108 МГц. МОДУЛЯЦИЯ И ДЕМОДУЛЯЦИЯ При поиске неисправностей в трансиверах (трансивер - прием¬ ник и передатчик, объединенные в одном корпусе. - Примеч. пер.), не имеющих описания, очень полезно четко различать процессы модуляции и демодуляции. (Демодуляция также называется детектированием.) Видно, что процесс модуляции, используемый в радиопередатчике, тесно связан с процессом демодуляции, используемым в радиоприемнике. Модуляция заключается в изменении амплитуды высокочастотной состав¬ ляющей (несущей) в соответствии с изменением амплитуды модулирующего сигнала звуковой частоты. Модуляция сигнала в передатчике вызвана невозможностью прямого излучения мо¬ дулирующего сигнала 34. Модулированная ВЧ-несущая излу¬ чается достаточно эффективно. Демодуляция представляет собой процесс, при котором модулирующая звуковая частота выделяется из ранее модули¬ рованной несущей. На рис. 6,5, а изображен модулирующий сигнал звуковой частоты. На рис. 6.5, б изображена непрерыв¬ но излучаемая РЧ-несущая. Если просто смешать эти два сигна- 148
Рис. 6.5. Форма сигналов модулятора, демодулятора и смесителя: а — синусоидальные колебания; б — ВЧ-синусоидальные колебания; в - смешивание а и б; г — модуляция колебаний б колебаниями а ла, то никакой модуляции не произойдет. Так, на рис. 6.5, в показан результат простого смешивания сигналов двух форм. И хотя такой сигнал может быть излучен, но исходный сигнал звуковой частоты будет потерян. Другими словами, если излу¬ чить сигнал такой формы антенной передатчика, то приемная антенна ’’увидит” только несущую в том виде, как она изобра¬ жена на рис. 6.5, б. Простое смешивание сигналов разных форм осуществляется линейным смесителем, например каскадом класса А. Но если смешивание сигналов происходит с помощью нелинейного кас¬ када, например каскада класса В, то модулированная волна будет иметь вид, изображенный на рис. 6.5, г. Другими словами, нелинейный каскад вызывает изменение амплитуды высоко¬ частотной несущей в такт с модулирующим сигналом звуковой частоты. Очевидно, что приемная антенна будет воспринимать модулированную волну как несущую, изменяющуюся по амп¬ литуде. Отметим далее, что когда модулированная волна проходит через нелинейный каскад, такой, например, как каскад клас¬ са В, то часть волны с одной полярностью пройдет, а часть с дру¬ гой полярностью будет подавлена. Это весьма важная основа демодуляции. Очевидно, что когда за демодулятором стоит 149
фильтр низких частот (ФНЧ), то будет восстановлен исходный сигнал звуковой частоты. Итак, по существу модуляция и демодуляция - нелинейные процессы. С точки зрения радиолюбителя основной интерес при работе с модулирующими и демодулирующими схемами должен быть проявлен к напряжению смещения. И модулирующий и демодулирующий каскады никогда не должны работать как ли¬ нейные системы. Конечно же, в неисправной нелинейной систе¬ ме могут (и часто будут) происходить искажения. Например, перегруженное устройство может ограничивать пики модулиро¬ ванной волны до такой степени, что качество звукового воспро¬ изведения будет непереносимым для слуха. А вот еще пример полезности узнавания ’’звучания ограниче¬ ния”, описанного ранее. В передатчике степень модуляции мо¬ жет быть установлена от 0 до 100% и качество звукового воспро¬ изведения будет нормальным вплоть до 100%-ной модуляции. (Волна на рис. 6.5, г модулирована почти стопроцентно.) Если модулятор неисправен, то коэффициент модуляции может сос¬ тавлять и 150% амплитуды модулирующего звукового сигнала. Перемодуляция может проявиться в недопустимых искаже¬ ниях, так как результирующая волна имеет паузы, соответству¬ ющие продолжительности каждого интервала перемодуляции. Желательно, когда это возможно, иметь 100%-ную модуля¬ цию, так как в этом случае трансивер работает с максимальной эффективностью. С другой стороны, хотя система и работает со сравнительно высокой эффективностью, перемодуляция прояв¬ ляется в неИриятном звучании. Вообще, радиолюбитель может извлечь много полезного из ознакомления со ’’звучанием пе¬ ремодуляции”. Таким образом, когда такая неприятность произойдет, сразу будет ясно, что необходимо проверить каскад модулятора. РАДИОПРИЕМНИК СО СКАНИРУЮЩИМ МОНИТОРОМ Для высокочастотной связи широко применяются различные типы приемников со сканирующим монитором. Такой приемник автоматически перестраивает входную цепь последовательно по всем частотам в заданном диапазоне. Если за период скани¬ рования не обнаружено ни одной работающей станции, то ска¬ нирование повторяется опять. Однако если неожиданно появ¬ ляется сигнал какой-нибудь станции, то схема фиксирует 150
частоту этого сигнала и держит его до тех пор, пока сигнал вновь не исчезнет. Когда сигнал прекращается, приемник во¬ зобновляет сканирование. Типичные частотные диапазоны, в которых работают такие приемники: низкие ОВЧ от 30 до 50 МГц, радиолюбительский от 50 до 54 МГц, правительственный от 138 до 144 МГц, радиолюби¬ тельский от 144 до 148 МГц, высокие ОВЧ от 148 до 174 МГц, радиолюбительский/правительственный от 380 до 450 МГц, низкие УВЧ (ультравысокие частоты) от 450 до 470 МГц, высокие УВЧ от 470 до 512 МГц. Например, простой сканирующий мони¬ тор покрывает четыре канала в диапазоне частот от 148 до 174 МГц для приема сообщений и донесений полиции, пожар¬ ных, службы погоды и некоторых других. В рассмотренном выше примере скорость сканирования соста¬ вляет 10 каналов в секунду, предусмотрена возможность ручной селекции каналов посредством ползунковых переключателей. После того как входной каскад фиксируется на частоте какого- нибудь действующего канала и затем сигнал прекращается, то обеспечивается двухсекундная задержка перед возобновлени¬ ем сканирования. Такая задержка служит для предотвращения пропуска неожиданного восстановления передачи. Отметим, что всякий раз, когда приемник настроен на отдельный канал, горит светоизлучающий диод и индицирует номер канала. В таких приемниках применяется супергетеродинная схема двойного преобразования ЧМ-сигнала. Частота приходящего сигнала преобразуется до промежуточной частоты, усиливается и затем опять гетеродинируется до еще более низкой ПЧ-часто- ты. Такой процесс обеспечивает оптимальное подавление воз¬ можных радиопомех. Работа автоматического сканера контро¬ лируется электронным цифровым переключающим устройст¬ вом. Попробуем кратко описать действие сканера. На рис. 6.6 показана упрощенная схема двухканального сканера. Частота сканирования задается при помощи мультивибратора (также называемого тактовым генератором). Далее, бистабильный мультивибратор попеременно заземляет 9-канальный кварце¬ вый генератор либо 23-канальный кварцевый генератор-синтеза¬ тор. Выход приемника автоматически переключается между двумя каналами. Если на одном из каналов присутствует сиг¬ нал, напряжение АРУ возрастает и смещает (тормозит) такто¬ вый генератор так, что приемник блокируется на частоте актив¬ ного канала. Также увеличившееся напряжение АРУ отключа- 151
Рис. 6.6. Упрощенная схема радиоприемника с двухканальным сканирующим монитором ет схему бесшумной настройки и подает питание на светодиод для индикации номера работающего канала. С точки зрения радиолюбителя, необходимо отметить, что обычно неисправность локализована либо в схеме сканера, либо где-нибудь во входных каскадах. Если рассматривать входные каскады, то их схемотехника ничем не отличается от рассмот¬ ренной ранее для приемников с ручной настройкой. Схема сканера более подробно будет рассматриваться позднее. Рассмотрим структурную схему типичного УКВ/ЧМ сканиру¬ ющего радиоприемника (рис. 6.7). Здесь применяется супергете¬ родинная схема с двойным преобразованием частоты. Гетеро¬ дин работает от кварцевых генераторов, выбранных сканером. В первом конвертере частоты гетеродина и приходящего сигна¬ ла преобразуются и выдают промежуточную частоту 10,7 МГц. Следующие смеситель с гетеродином (частота гетеродина 11,155 МГц) преобразуют первую промежуточную частоту, и на выходе второго преобразователя появляется вторая ПЧ 455 кГц. Отметим, что сигнал управления сканером (отключающее нап¬ ряжение) вырабатывается схемой бесшумной настройки. Соот¬ ветственно сигнал, получаемый при отключении схемы бесшум¬ ной настройки, фиксирует сканер на выбранном канале. При поиске неисправностей в приемниках такого типа, да еще и не имеющих описания, лучше всего пользоваться мето¬ дом сравнения с похожим исправным устройством. Однако при проверке схемы синхронизации задача часто облегчается тем, что и для неисправного и для работоспособного каскадов можно использовать один тактовый генератор. При такой технологии обе схемы синхронизации останавливаются любым удобным 152
Рис. 6.7. Структурная схема типичного ЧМ-ОВЧ-приемника способом и на оба блока подается сигнал от замещающего так¬ тового генератора. Обычно в качестве замещающего используют генератор прямоугольных импульсов, настроенный на соответ¬ ствующий выходной уровень и частоту повторений. "ЗВУЧАНИЕ ПЕРЕМОДУЛЯЦИИ" Радиолюбителю при первоначальном осмотре неисправного приемника кроме уже описанных ’’звучаний неисправностей” может помочь и представление о ’’звучании перемодуляции”. На рис. 6.8 приведена схема опыта по ознакомлению с этой неис¬ правностью. Сигнал генератора AM-колебаний может модулиро¬ ваться и с помощью внешнего устройства, например генератора звуковой частоты, подключенного к специальному входу. При достижении 100%-ной модуляции и дальнейшем увеличении коэффициента модуляции звучание радиоприемника становит¬ ся резким и неприятным. Также поучительно модулировать сигнал AM-генератора с помощью другого AM- или ЧМ-радио- приемника, чтобы пронаблюдать изменения речи и музыки при коэффициенте модуляции более 100%. Как видно из рис. 6.8, связь между генератором АМ-колеба- ний и радиоприемником осуществляется уже знакомым нам индуктивным способом. Следует также учесть, что по различ¬ ным причинам перемодуляция может возникнуть и в портатив- 153
Рис. 6.8. Схема опыта по ознакомлению со „звучанием перемодуляции” ной дуплексной радиостанции (уоки-токи), и в аппаратуре пер¬ сональной радиосвязи, и в любительском передатчике, и в не¬ которых системах внутренней радиосвязи. Соответственно зна¬ комство со ’’звучанием перемодуляции” будет нелишним. На рис. 6.9 приведена часть принципиальной схемы сканера. Отметим, что однопереходный транзистор VT1 работает как ге¬ нератор тактовых импульсов. Острые короткие импульсы посту¬ пают на схему формирования и каскад контроля. В результате изменения напряжения схемы бесшумной настройки каскад контроля прерывает последовательность импульсов. Непрерван¬ ная (свободная) последовательность импульсов подсчитыва¬ ется десятичным счетчиком. (В следующей главе будет более подробно рассмотрен счет импульсов при помощи цифровой ло¬ гики.) Импульсы такта вырабатываются релаксационным генерато¬ ром на однопереходном транзисторе, снимаются с конденсато¬ ра и первоначально имеют пилообразную форму. Затем они пос¬ тупают на схему формирования и принимают форму коротких прямоугольных импульсов достаточной амплитуды для управ¬ ления десятичным счетчиком. Схема, изображенная на рис. 6.9, использует ТТЛ (транзистор¬ но-транзисторная логика) микросхему, осуществляющую деся¬ тичный счет. Но необходимо помнить, что этот счет осущест¬ вляется двоичными, но не десятичными единицами. Результат на выходе счетчика представляется в двоично-кодированной десятичной форме, и этот результат подается на дешифратор, преобразующий импульсы к виду, пригодному для управления светодиодами. На рис. 6.9 изображен двоично-восьмеричный де- 154
Рис. 6.9. Часть схемы цепи ска¬ нирования на логических элементах шифратор, преобразующий двоично-кодированную десятичную форму записи чисел в восьмеричные числа. Соответственно имеются восемь выходов, по одному выходу на рабочий канал. Рассмотрим другую типичную компоновку сканирующей схе¬ мы, изображенную на рис. 6.10. Эта схема включает в себя два триггера и четыре двухвходовых элемента И-НЕ. Отметим, что логический элемент (ЛЭ) по сути можно представить себе как электронный ключ. Чтобы на выходе элемента И-НЕ появился импульс, необходимо, чтобы сигнал присутствовал одновремен¬ но на всех выводах. Следует также учесть, что импульс на выхо¬ де будет иметь противоположную входным импульсам поляр¬ ность. С точки зрения радиолюбителя наиболее интересными яв¬ ляются напряжения, связанные с работой сканера и имеющие форму, изображенную на рис. 6.10, б. Заметьте, что элементы И-НЕ соединены с триггерами таким образом, что логический нуль на их выходе существует только тогда, когда на обоих вхо¬ дах имеется импульс. Обратите также внимание на форму сиг¬ нала пох£ тактовым импульсом 1. В этот период на выходах Q DD1.1 и Q DD1.2 напряжение максимально (логическая едини¬ ца), так что они способны управлять элементом DD2.1. 155
Рис. 6.10. Четырехканальный сканер: а — принципиальная схема на цифровых микросхемах; б — форма сигналов в цепи сканера Символы Q и Q означают просто разную полярность импуль¬ сов. При приходе тактового импульса 2 выходы Q DD1.1 и Q DD1.2 будут иметь высокие потенциалы (при этом на остальных выхо¬ дах будут низкие потенциалы) и можно будет управлять эле¬ ментом DD2.2. Такой порядок действия логической цепи будет продолжаться до прихода четвертого тактового импульса, после которого все автоматически начнется сначала. БЫСТРАЯ ПРОВЕРКА ПОДАВЛЕНИЯ ЧМ-ПРИЕМНИКОМ АМ-СИГНАЛА Любая амплитудная модуляция, присутствующая в ЧМ-сиг- нале, так же как и любой AM-сигнал, будут подавлены в каска¬ дах ЧМ ПЧ и детектора. Хотя можно предположить, что ЧМ-при¬ емник может быть проверен на подавление AM-сигнала при по¬ мощи сигнала, вырабатываемого AM-генератором, в действи¬ тельности это ’’хитрая” процедура, требующая использования нескольких генераторов, особенно при работе со сравнительно большим коэффициентом внутренней модуляции. Несущест¬ венная частотная модуляция может привести к трму, что у ЧМ-приемника будет наблюдаться плохое подавление AM-сиг¬ нала, хотя он и обладает хорошей подавляющей способностью. Тем не менее, используя простой внешний амплитудный моду¬ лятор, можно произвести вполне приемлемую быструю проверку подавления AM-сигнала (рис. 6.11). Совершенно очевидно, что 156
Рис. 6.11. Схема устройства для быстрой проверки подавления AM-составляющей ЧМ-приемни- ком (диод VD — маломощный германиевый. - Примеч. пер.) полупроводниковый диод работает как нелинейное устройст¬ во, создающее AM-сигнал из смеси ВЧ-несущей и напряжения звуковой частоты. Достоинство этой схемы заключается в том, что на задающий гетеродин в источник сигнала РЧ практически не влияет работа внешнего модулятора. Амплитуда сигнала звуковой частоты должна составлять около 1/3 амплитуды нап¬ ряжения сигнала РЧ на входе диода. Такая конструкция обеспечивает практическую независи¬ мость между меняющимся сопротивлением диода и режимом работы генератора РЧ. Это особенно удобно при проверке подав¬ ления AM-сигнала, когда огибающая модулированной волны не является чисто синусоидальной. Соответственно, это приспо¬ собление не следует использовать для получения амплитудно- модулированных сигналов общего назначения. РАДИОПОМЕХИ И УОКИ-ТОКИ ЛЮБИТЕЛЬСКОГО ДИАПАЗОНА В типичном уоки-токи на 300 мВт (напомним, что уоки-токи - это портативная дуплексная радиостанция. -Примеч. пер.)гене¬ ратор частоты 27 МГц не производит амплитудной модуляции, она происходит в оконечном усилителе, находящемся после кварцевого генератора. Тем не менее всегда присутствует нез¬ начительное количество паразитной частотной модуляции, кроме того, на выходе также имеется некоторое количество гармоник. Поэтому, когда нормально работающий уоки-токи расположен вблизи ЧМ-приемника, имеет место прием сигнала на частоте 108,5 МГц (по шкале приемника) - т.е. четвертой гар¬ моники частоты передачи 14-го канала уоки-токи. 157
Чрезмерные радиопомехи указывают на сбой в оконечном усилителе или в схеме модулятора. Одной из наиболее общих причин чрезмерных радиопомех являются уже обсужденная ранее перемодуляция и получающееся в результате расшире¬ ние спектра боковых частот. При симптомах радиопомех очень ценная информация может быть получена при сравнительной проверке исправного и проверяемого уоки-токи с использова¬ нием осциллографа. НАПОМИНАНИЯ О ТОНКОСТЯХ ПРОВЕРОК Хотя эти тонкости и не новы, но они очень важны в практике радиолюбителя и излагаются в виде напоминаний. Искаженная модуляция. Поищите причину в модулиру¬ ющем каскаде. Может быть неисправен микрофон - попробуйте поработать с заведомо исправным микрофоном. Передатчик работает при отсоединенном кварце. В гетеро¬ дине, предоконечном или оконечном каскаде имеет место са- могенерация. Наиболее вероятной причиной является разрыв в цепи развязывающего конденсатора в этих каскадах. Передатчик не работает на нужной частоте. Это почти всег¬ да вызывается дефектным кристаллом кварца. Иногда крис¬ талл кварца начинает работать с перебоями и может препят¬ ствовать генерации до тех пор, пока несколько раз не выклю¬ чить и включить питание. Иногда кварц может вдруг ’’переско¬ чить” на другую частоту - в этом случае кристалл подлежит за¬ мене. Слабая передача. Первое подозрение должно пасть на тран¬ зисторы усилителя радиочастоты и затем на конденсаторы. (Оконечный транзистор может выйти из строя, если телескопи¬ ческая антенна не вытянута полностью.) Прерывистый прием. Прерывания могут быть температурны¬ ми, механическими или вызванными изменениями напряже¬ ния. Проверьте переключатели, изоляцию, места пайки, при¬ жимные контакты и регуляторы. Транзисторы, диоды, резисторы и кварцы из-за внутренних дефектов также могут являться при¬ чиной прерывистой работы. Перегрузка при сильных сигналах. Если при приеме силь¬ ных сигналов в приемнике возникают перегрузки и искажения, то наиболее вероятно, что отказала схема автоматической регу¬ лировки напряжения. Проверьте также конденсаторы на утечку. 158
Рис. 6.12. Пример гетеродинного синтезатора частоты со схемой автоматической фазовой подстройки для приема в диапазоне частот любительской радиотеле¬ фонной связи Слабый прием. Если прием слабый, то причина может быть очень простой - плохое подсоединение антенны. Следует также поискать каскад с малым усилением или дефектный детекти¬ рующий диод. Сравнительная проверка подачей сигнала дает бесценные результаты. Еще одна тонкость поможет радиолюбителю избежать нераз¬ берихи при диагностике супергетеродинной схемы с двойным преобразованием частоты. За усилителем радиочастоты следует смеситель, входной сигнал которого имеет частоту, изменяющу¬ юся в довольно широких пределах, например от 2,19 до 31,65 МГц. За первым смесителем расположен второй, входная частота которого фиксирована (1,7 МГц). Далее сигнал с выхода второго смесителя подается на второй детектор. Этот усложненный вариант супергетеродинной схемы с двой¬ ным преобразованием частоты используется в различных двух¬ канальных приемниках, в приемниках любительской радиосвя¬ зи и в более усложненных типах связных приемников. В случае приемника любительской радиосвязи частота первого гетеро¬ дина меняется не непрерывно, а шагами при помощи цифровой системы. Если используется гетеродинный синтезатор частот, регулируемый по частоте сигнал вырабатывается схемой, пока¬ занной на рис. 6.12. Для генерации частот, разделенных интервалами 10 кГц, фа¬ зовый компаратор работает при частоте 10 кГц на обоих входах. Делитель частоты кварцевого гетеродина снижается до 10 кГц. 159
Программируемый делитель частоты управляется переключа¬ ющими цепями. Отметим, что частота выходного сигнала ге¬ нератора, управляемого напряжением, также меняется с шагом 10 кГц, но последняя значащая цифра частоты составляет поло¬ вину шага, т.е. 5 кГц. Таким образом, второй кварцевый генера¬ тор предназначен для обеспечения такой точности установки частоты. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Некоторые из неисправностей, возникающих в АМ/ЧМ-прием¬ никах и трансиверах, довольно очевидны, тогда как устранить другие бывает затруднительно, особенно без технического опи¬ сания. При трудностях в обнаружении неисправности жела¬ тельно, если это возможно, произвести сравнительную проверку. Если под рукой не найдется аналогичного исправного блока, то, может быть, окажется возможным взять его на время у кого-ни¬ будь. Короче говоря, следует использовать все возможности, даже если шансы кажутся весьма малыми. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ОБЗОР МИКРОСХЕМ На рис. 6.13 изображена структурная схема AM/SSB (амплитуд¬ ная модуляция с одной боковой полосой) детектора на микро¬ схеме. Эта микросхема специально предназначена для однопо¬ лосных AM-приемников. Она включает в себя усилитель 1 с еди¬ ничным коэффициентом усиления, который управляет АМ-де- тектором. Неотфильтрованный звуковой сигнал через два от¬ дельных вывода подается наружу на потенциометр для уста¬ новки пороговой величины системы АРУ. После усилителя 2 с регулируемым усилением сигнал подается в цепь детекто¬ ра, контролируемого внешним пороговым потенциометром. Фазовая коррекция может быть проведена в усилителе 3 опять же при помощи внешнего контролирующего устройства. Встро¬ енная схема генератора смещения обеспечивает дополнитель¬ ную стабильность в широком диапазоне температур и измене¬ ния напряжения питания £пит. Основными функциональными параметрами являются: 1. Максимальная частота. Максимально допустимая ПЧ-час- тота достигает обычно 30 МГц. Эта микросхема может работать при частотах до 120 МГц, хотя может наблюдаться некоторое ухудшение работы. 160
Рис. 6.13. Схема AM/SSB-детектора 2. Диапазон АРУ. Определяет входное напряжение, необхо¬ димое для изменения выходного напряжения системы АРУ в 2 раза. Обычно диапазон АРУ составляет 5 дБ. Эта микросхема была специально разработана для портатив¬ ных или мобильных AM/SSB-приемников. Отметим, что в не¬ которые модификации этой ИС после AM-детектора включает¬ ся усилитель звуковой частоты. В заключение рассмотрим структурную схему многомодового детектора, изображенную на рис. 6.14. Эта микросхема применя¬ ется в качестве детектора для сигнала AM, ЧМ, ОБП (SSB). В зависимости от включения она может работать как синхронный детектор, квадратурный детектор или как детектор смеситель¬ ного типа со встроенным генератором. Для детектора смеси¬ тельного типа используются входы А и В. Для ЧМ-детектиро¬ вания используется вход усилителя 2, так как этот усилитель обеспечивает ограничение (отсечку вершин положительных и отрицательных полуволн). Если ограничение не требуется, то можно непосредственно использовать вход детектора. Выходной каскад представляет собой усилитель с управляемым коэффициентом усиления 3, управляющий вывод обозначен буквой К. Перед входом этого усилителя может быть включен внешний фильтр. В нашем примере микросхема содержит также отдельный уси¬ литель звуковой частоты 1. Основными функциональными параметрами являются: 1. Максимальная частота. Определяет максимальную часто¬ ту несущей, которую может воспринять входной усилитель и-6975 161
Рис. 6.14. Схема многомодового детектора 2. (Типичное значение - 50 МГц.) Когда усилитель 2 не исполь¬ зуется, можно работать со значительно большей частотой. 2. Коэффициент передачи преобразователя. Эта величина зависит от положения регулятора коэффициента передачи усилителя, подключенного к точке К. Эта интегральная схема используется во всех типах портатив¬ ных и мобильных трансиверов. При использовании в качестве AM-детектора такая микросхема обеспечивает меньший уро¬ вень шумов и меньшую восприимчивость к широкополосным ПЧ-помехам по сравнению с простым диодным детектором. Г лава 7 ПОИСК НЕИСПРАВНОСТЕЙ В ТЕЛЕВИЗОРАХ, НЕ ИМЕЮЩИХ ТЕХНИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ ОБЗОР Некоторые модели телевизоров осматривать проще, чем другие. Их монтажные панели имеют модульную компоновку, т.е. каждый каскад собран на отдельной печатной плате и уста¬ навливается на общей плате при помощи разъемов. Такие типы приемников сравнительно легко поддаются проверке на уровне модулей. Например, если наблюдаются неполадки с синхрони¬ зацией, следует просто заменить модуль синхронизации на но¬ вый. Конечно, необходимо знать, где на монтажной плате на¬ ходится этот блок, либо провести необходимые быстрые изме¬ рения для идентификации модуля синхронизации. Если достать новый модуль не представляется возможным, то остается только ремонтировать неисправный блок. Это срав¬ 162
нительно тяжелое занятие, требующее обычно хорошего знания принципа работы схемы и соответствующих приборов для точ¬ ного обнаружения неисправности. В некоторых случаях, таких, например, когда транзисторы то ’’знобит”, то ’’бросает в жар”, местонахождение неисправности очевидно. (Для ускорения поиска желательно проверить температуру деталей.) Перегрев¬ шиеся резисторы также ’’видны невооруженным глазом”, и это может сделать ненужным проверку всей схемы. Большинство телевизоров не имеет модульной компоновки, однако существуют различные ’’вехи”, ориентируясь на которые можно ускорить предварительный анализ каскадов схемы. Входные каскады (или тюнер) представляют собой достаточно легкоузнаваемую часть приемника. Далее, сигнал с выхода входного устройства (тюнера) подается на вход усилителя ПЧ-изображения. Следующей хорошо видимой ’’вехой” явля¬ ется громкоговоритель, всегда подсоединенный к выходу УЗЧ. Полезно также обратить внимание на регулятор громкости, так как он подсоединен к выходу звукового детектора. Детали на печатной плате могут быть пронумерованы, при¬ чем пронумерованы последовательно. Как видно из рис. 7.1, нумерация деталей обычно начинается с усилителя промежу¬ точной частоты изображения и возрастает по различным каска¬ дам. Нумерация идет по группам; так, первая последователь¬ ность цифр будет относиться к каскаду видео-ПЧ, вторая после¬ довательность цифр будет относиться к видеодетектору и видеоусилителю и т.д. В дополнение к номерам деталей на некоторых печатных платах условно указывают их назначение, например: мощн., гор., верт., синхр., видео-ПЧ, звуковая ПЧ и т.д. На эти помет¬ ки при ремонте без технического описания следует обратить пристальное внимание. При ремонте телевизоров утешает од¬ но - по сравнению со схемами карманных радиоприемников схемы телевизоров имеют более свободную компоновку. Вместо отдельных транзисторов и сопротивлений в телевизо¬ рах широко используются микросхемы; даже если у вас очень маленький телевизор, там все равно найдется несколько инте¬ гральных схем. На микросхемах может быть выполнен каскад УЗЧ, а также имеются функциональные микросхемы, такие, как видеодетектор ПЧ, процессор строчной развертки (который содержит генератор строчной развертки, схему синхронизации и цепь предварительного усиления напряжения строчной раз- 163
Рис. 7.1. Нумерация деталей на печатной плате вертки) и микросхему обработки сигнала цветности (цветораз¬ ностного сигнала). Микросхемы являются заметными элемен¬ тами печатной платы, и их назначение может быть определено при помощи соответствующих быстрых измерений. ТИПИЧНЫЕ ПРИЧИНЫ ОТКАЗОВ С ОБЩИМИ ПРИЗНАКАМИ "Звуковое жалюзи" (чередующиеся темные и светлые гори¬ зонтальные полосы от канала звукового сигнала. -Примеч. пер.) Появление такого ’’жалюзи” указывает на неисправность во входных каскадах. Если путем настройки не удается от него из¬ бавиться и нормальное изображение достигается лишь при точ¬ ной настройке, попробуйте поменять канал. Если на других каналах прием нормальный, то, возможно, следует подрегулиро¬ вать сердечник катушки гетеродина в неисправном канале. С другой стороны, при появлении звукового ’’жалюзи” и (или) дру¬ гих примеров ненормального изображения на всех каналах обычно приходится менять целиком весь тюнер. 164
Фон переменного тока на выходе. Когда на экране появля¬ ются черные и белые (серые и белые) горизонтальные фоновые полосы, то причину этого следует искать в блоке питания. Обычно после замены фильтрующих конденсаторов фоновые полосы исчезают. Неисправные конденсаторы сглаживающего фильтра могут быть причиной также и нестабильности синхро¬ низирующих импульсов, гудения в динамике и рокота (напоми¬ нает звук двигателя моторной лодки). Слабое и "серебристое” изображение. Возможно, придется менять кинескоп. Искаженный и шумный звук. Возможно, отказал детектор отношений; проверьте электролитический конденсатор за¬ держки. Вертикальная белая линия от верхнего до нижнего края эк¬ рана. Наиболее вероятно, неисправен каскад горизонтального отклонения; причиной также может являться высохший кон¬ денсатор. Чрезмерно громкое звучание, невозможность регулировки громкости. Похоже, что потенциометр регулятора громкости проявляет свойства неисправного резистора. ТВ-приемник не работает. Проверьте блок питания. Свист в звуковом канале. Может сопровождаться изобра¬ жением ’’под елочку”. Первое подозрение должно пасть на ви¬ деоусилитель ПЧ - высохший развязывающий конденсатор в цепи АРУ благоприятствует передаче гармоник детектора по цепи обратной связи в каналы ПЧ. Автоматический выключатель включается несколько раз. Слишком большой потребляемый ток; проверьте при помощи ваттметра потребляемую мощность и сравните с паспортной мощностью, указанной на задней стенке приемника. Чрезмер¬ ное потребление тока может быть вызвано поврежденным конденсатором сглаживающего фильтра или неисправностью в цепи с мощными транзисторами. Проверьте рабочую темпера¬ туру мощных транзисторов при помощи термозонда и цифрово¬ го вольтметра. ЭЛЕМЕНТЫ СИГНАЛЬНОГО КАНАЛА, РАБОЧИЕ ЧАСТОТЫ И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ПРОВЕРКИ Когда каскад или участок сигнального канала отказал, хотя другие каскады работоспособны, можно проверить рабочую час¬ тоту неработающего каскада при помощи резонансного проб¬ 165
ника. (Исключение составляет случай, когда в обмотке катуш¬ ки индуктивности произошел разрыв или короткое замыкание.) При проверке резонансных цепей в отказавших каскадах ТВ- приемников требуемая частота генератора может быть как выше, так и ниже, чем необходимо для различных цепей радио¬ приемников. Высокие контрольные частоты для проверки це¬ пей телевизора могут быть получены при помощи генератора временных меток. Низкие контрольные частоты можно полу¬ чить при помощи генератора AM-сигналов. МАЛЕНЬКИЕ ХИТРОСТИ При ’’прозванивании” цепей ТВ-приемника при помощи ми¬ ниусилителя с динамиком возникает вопрос, является ли сиг¬ нал частотой 60 Гц видеосигналом или же это напряжение кадровой развертки. На этот вопрос легко ответить, просто пов¬ ращав ручку регулировки частоты кадров. При ее вращении час¬ тота генератора кадровой развертки становится выше или ниже 60 Гц. Так, радиолюбитель может познакомиться со ’’звучанием кадровой развертки”. Слышимой составляющей видеосигнала является кадровый синхронизирующий сигнал с частотой 60 Гц; при вращении руч¬ ки регулировки частоты кадров его период остается неизмен¬ ным. Отметим, что при проверке схемы обычного телевизора при помощи миниусилителя звук на его выходе состоит из смеси сигнала кадровой синхронизации и кадрового гасящего импульса (если приемник настроен на какую-нибудь ТВ-стан¬ цию). Так, при вращении ручки регулировки частоты кадров радиолюбитель будет слышать оба источника звука с их различ¬ ными периодами. ГЕНЕРАЦИЯ В КАСКАДЕ ПЧ При предварительной проверке работоспособности телеви¬ зора иногда бывает так, что при настройке на какой-нибудь ТВ-канал экран остается чистым и не появляется никакого изображения. При подключении миниусилителя к диоду детек¬ тора изображения видеосигнал не слышен. Однако измерение постоянного напряжения на этом диоде показывает, что оно на нем сравнительно велико. В этом случае радиолюбителю долж¬ но стать ясным, что в каскаде видео-ПЧ происходит генерация из-за какого-нибудь дефекта или расстройки. 166
БЫСТРАЯ ПРОВЕРКА ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ Если экран темный, то необходимо чем-нибудь проверить высоковольтный каскад. Такую проверку легко произвести при помощи неоновой лампочки. Если поместить ее вблизи выход¬ ного трансформатора строчной развертки, то, при наличии пе¬ ременного поля частотой 15 750 Гц, лампочка начнет светиться. Если же она не горит, то, следовательно, высоковольтный кас¬ кад отказал. Неоновая лампочка состоит из маленького стеклянного бал¬ лона обычно цилиндрической формы с парой гибких выводов или миниатюрным цоколем. В любом случае в баллоне лампы находится неон под низким давлением и пара длинных электро¬ дов на расстоянии 1,5-2 мм друг от друга. При напряжении между проводниками более 90 В неон начинает светиться оран¬ жевым светом. Отметим, что если подсоединить неоновую лам¬ почку напрямую к источнику питания, то из-за протекания чрезмерного тока (так как газ ионизован) она взорвется. Поэто¬ му неоновая лампочка включается в цепь всегда последова¬ тельно с резистором сопротивлением около 100 кОм. Если запитать неоновую лампочку от источника постоянного напряжения, то светиться будет лишь один электрод. Так можно определить полярность постоянного напряжения. Если же лампочка работает от сети переменного тока, то светиться будут оба электрода (это способ проверки наличия переменного напряжения). Если же применяется импульсный источник пита¬ ния, то будет светиться один электрод. Хотя импульсное напря¬ жение и является переменным, оно имеет несимметричную форму. (Напряжение обратного хода луча имеет импульсную форму.) Отметим, что при помещении неоновой лампочки вблизи высоковольтного трансформатора она фактически не присоеди¬ нена ни к одному узлу высоковольтной схемы. Несмотря на это, из-за сильного градиента напряженности электрического поля неоновая лампочка светится. Другими словами, потенциал электрического поля очень велик на обмотках трансформатора, но с увеличением расстояния быстро уменьшается. Разность потенциалов поля в разных точках называется градиентом поля, поэтому между электродами лампочки, находящейся в поле трансформатора, возникает разность потенциалов, доста¬ точная для ионизации неона. Вы можете попробовать размес- 167
Рис. 7.2. Миниатюрная неоновая лампочка, помещенная в поле высоковольтного трансфор¬ матора, служит отличным индикатором тить лампочку так, чтобы на обоих электродах были одинако¬ вые потенциалы, и в этом случае она не будет светиться, как бы ни была велика напряженность поля. Обычно лампочку держат на расстоянии около 5 см от прове¬ ряемого трансформатора (рис. 7.2). Отметим, что поле трансфор¬ матора обладает очень неравномерной структурой, и в этом можно убедиться, пронеся лампочку вокруг трансформатора. Если на трансформаторе присутствует высокое напряжение, то неоновая лампочка загорится. Напряжение пробоя лампочки составляет примерно 90 В, а напряжение прекращения разряда - около 60 В. Поле с высокой напряженностью меняется 15 625 раз в секунду. Как только разность потенциалов между электро¬ дами достигнет 90 В, лампочка загорается на малую долю секунды, пока разность потенциалов не снизится до 60 В. Так, хотя лампочка загорается с перерывами, но питается она, по сути, от источника коротких импульсов, поступающих 15 625 раз в секунду. Горящую в поле высокой напряженности неоновую лампочку можно безбоязненно взять за ее выводы, так как она генери¬ рует напряжение всего 10 В и менее и может обеспечить лишь очень маленький ток. (Подробнее об этом см. гл. 9 и 10). БЫСТРЫЕ ПРОВЕРКИ ПОСТОЯННОГО ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ Быстро убедиться в наличии высокого переменного напряже¬ ния можно при помощи неоновой лампочки. Однако этот метод неприменим для обнаружения высокого постоянного напряже¬ ния. Например если неоновая лампочка показывает, что высо¬ ковольтный трансформатор работает, но при этом не светится экран, то у радиолюбителя возникает вопрос, преобразуется ли высокое переменное напряжение в высокое постоянное. Это можно быстро определить при помощи нити из полиэстера, как показано на рис. 7.3. 168
После того как телевизор был некоторое время выключен, на экране не существует статического заряда. Если вблизи экрана поместить нить из полиэстера, то она будет висеть вертикаль¬ но. Далее, если высокое постоянное напряжение вырабатыва¬ ется, то при включении телевизора возникнет сильное электро¬ статическое поле. Это поле притянет нить, и она приблизится к экрану. Таким образом нить приобретет больший или меньший электрический заряд. Далее, при выключении телевизора высокое постоянное напряжение внезапно исчезает, но нить при этом сохраняет свой заряд и теперь отходит от экрана. (Шпу¬ ли с полиэстером на концах маркируются.) При нормальной работе кинескопа перед экраном существует сравнительно сильное электростатическое поле и движения нити основаны на свойстве одноименных зарядов отталкивать¬ ся, а разноименных - притягиваться. Далее, если в схеме управ¬ ления кинескопом имеется неисправность, например непра¬ вильное напряжение смещения, то экран будет темным. Однако если высокое постоянное напряжение все еще присутствует, то при включении и выключении телевизора нить из полиэстера укажет на его наличие. После того как радиолюбитель наберет¬ ся опыта в таких проверках, он сможет даже приблизительно оценивать величину высокого постоянного напряжения. БЫСТРАЯ ПРОВЕРКА УПЧ ДЛЯ ЛОКАЛИЗАЦИИ КАСКАДА ВЫДЕЛЕНИЯ СИГНАЛА ЗВУКОВОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ При ’’составлении мнения” о печатной плате ТВ-приемника иногда требуется пробник для быстрого обнаружения каскада выделения звукового сопровождения. На рис. 7.4 приведена принципиальная схема ручного пробни¬ ка для этих целей. Он включает в себя полевой транзистор с управляющим р-п-переходом, за которым находится выпрями- 169
Рис. 7.4. Активный пробник для быстрого обнаружения и проверки каскада раз ностной несущей тель на импульсном диоде для подачи сигнала на цифровой вольтметр. Полевой транзистор усиливает слабые сигналы и обеспечивает высокое сопротивление. Если нагрузка стока имеет резонансную частоту 4,5 МГц, то максимальный отклик будет получен для каскада звукового сопровождения, тогда как для каскадов, работающих с другими частотами, отклик либо вообще не будет получен, либо он будет очень слабым. В дополнение укажем, что телевизор должен быть так настроен на сигнал станции, чтобы присутствовал сигнал промежуточной частоты звукового сопровождения. Схема на рис. 7.4 позволяет быстро опознать каскад выделе¬ ния сигнала звукового сопровождения из-за избирательности по частоте (4,5 МГц). Она имеет сравнительно высокую чувстви¬ тельность и обеспечивает показания даже при слабых сигналах. Влияние и (или) расстройка проверяемой схемы данным проб¬ ником минимизированы из-за его большого входного сопротив¬ ления. Отметим, что в случае высокой добротности схемы воз¬ можно появление нестабильности (при отсутствии сигнала на входе пробника на его выходе сигнал существует). В таком слу¬ чае последовательно с щупом следует включить резистор в нес¬ колько килоом для стабилизации работы. Отметим, что если в цепь стока была бы включена резистивная нагрузка, то было бы невозможно среди прочих найти каскад, работающий на частоте именно 4,5 МГц. Более того, сопротивление нагрузки стока было бы сравнительно низким. 170
Между затвором и истоком транзистора задается постоянное напряжение смещения 3 В. Этого достаточно для обеспечения работы полевых транзисторов с управляющим р-л-переходом в классе А. (Отметим, однако, что многие транзисторы могут тре¬ бовать и другого напряжения для работы в классе А.) В радио¬ любительской практике желательнее использовать полевые транзисторы с управляющим р-л-переходом, нежели МОП-тран- зисторы, так как первые из них лучше выдерживают случайные перегрузки. Заметьте, что когда такой пробник просто лежит на монтаж¬ ном столике и не присоединен к проверяемой схеме, он все равно воспринимает поле рассеяния, что, в свою очередь, вызы¬ вает ненулевые показания цифрового вольтметра, и эти показа¬ ния сильно меняются при удалении пробника от проверяемой схемы. Пробник откликается на поле рассеяния из-за своего высокого входного сопротивления, и это не должно смутить на¬ чинающего. Если коснуться какого-нибудь узла проверяемой схемы щупом пробника, то полное входное сопротивление по переменному току значительно уменьшится и примет значе¬ ние, примерно равное полному внутреннему сопротивлению схемы. Если у вас нет желания потратить время на конструирование такого пробника, то с помощью одной маленькой хитрости можно быстро определить примерное местонахождение каскада одноканального выделения сигнала звукового сопровождения на печатной плате. Локализация производится при помощи коротковолнового AM-радиоприемника, который настраивается на промежуточную частоту одноканального звукового сопро¬ вождения (4,5 МГц). Конец штыревой антенны приемника служит зондом для нахождения той области, где поле с часто¬ той 4,5 МГц максимально. При этом телевизор должен быть настроен на какую-нибудь станцию и его регулятор громкости должен находиться в минимальном положении. Когда конец антенны AM-радиоприемника помещается вблизи платы одноканальной системы выделения сигнала зву¬ кового сопровождения, то звучание радиоприемника становит¬ ся громким и совсем чистым. С другой стороны, вблизи видео¬ усилителя или других каскадов телевизора звучание приемни¬ ка будет сравнительно слабым, шумным и зачастую искажен¬ ным. При нормальной работе отношение сигнал/шум будет вполне различимо возле каскада выделения сигналов звуко¬ вого сопровождения. 171
Такая проверка основана на том, что хотя сигнал промежу¬ точной частоты звукового сопровождения частотно-модулиро- ван, имеется существенная доля побочной амплитудной моду¬ ляции, возникающей из-за частотного детектирования на рас¬ строенном резонансном контуре в каскаде одноканального вы¬ деления звукового сопровождения. Например, несущая звуко¬ вого сопровождения в каскаде промежуточной частоты изобра¬ жения падает на малый наклон амплитудно-ПЧ-характеристи- ки. Обычно побочная амплитудная модуляция считается лишь паразитной составляющей полезного сигнала, которая должна быть подавлена ограничителем и детектором отношений. Од¬ нако, как видно из вышеизложенного, при предварительном ос¬ мотре побочная AM может сослужить полезную службу. ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ Как уже отмечалось, микросхемы можно обнаружить в очень многих моделях телевизоров. Микросхемы - усилители звуко¬ вой частоты уже ранее обсуждались в гл. 3. Кроме этих микро¬ схем радиолюбитель может встретить видеоусилитель в инте¬ гральном исполнении, микросхему для звукового канала, включающую в себя ЧМ-усилитель-ограничитель, ЧМ-демоду- лятор, каскад предварительного усиления и предоконечный каскад усилителя 34, микросхему - усилитель ПЧ и др. На рис. 7.5 приведена в качестве примера микросхема, содержащая каскад ПЧ, детектор, видеоусилитель, цепь АРУ, каскад точной автоматической настройки и некоторые вспомогательные цепи. В этом интегральном модуле содержится большое количество транзисторов, диодов и резисторов. Однако не имеет смысла в ремонтной практике изучать конкретную принципиальную схему ИС. Если конструкция не работает, но все внешние дета¬ ли работоспособны, то радиолюбителю просто следует заменить микросхему. Однако следует проверить напряжение питания микросхемы и уровень входного напряжения, прежде чем де¬ лать вывод о негодности микросхемы. Их уровни (если отсут¬ ствует техописание) можно проверить при помощи сравнитель¬ ных измерений. В любом случае микросхема заключает в себе только актив¬ ные элементы и лишь некоторые из резисторов, используемые в функционально завершенных цепях. Так, индуктивности, пос¬ тоянные и переменные конденсаторы и потенциометры входят 172
Рис. 7.5. Пример микросхемы, обеспечивающей выполнение нескольких опера¬ ций с телевизионным сигналом в цепь с микросхемой лишь в качестве внешних элементов. При каком-либо сбое прежде всего определяется, вышла ли из строя микросхема или какой-нибудь навесной элемент. Соответствен¬ но сперва следует проверить внешние элементы, которые могли бы быть причиной отказа, и лишь затем браться за микросхему. Заметьте, что поиск неисправностей в более сложных моде¬ лях черно-белых телевизоров, не имеющих технического описа¬ ния, может оказаться сложным, если только причина неисправ¬ ности не очевидна. Поэтому целесообразно искать неисправ¬ ность при неопределенных признаках не методом сравнения с аналогичным телевизором, а каким-либо иным способом. На рис. 7.6 приведен пример микросхемы, объединяющей в себе детектор и звуковой каскад. Она содержит управляемый постоянным током регулятор громкости. Практически это означает, что не стоит и пытаться обнаружить на регуляторе громкости сигнал звуковой частоты. В данном примере регуля¬ тор громкости по сути является регулятором постоянного нап¬ ряжения смещения. Он меняет смещение одного из каскадов дифференциального усилителя внутри микросхемы и тем 173
Рис. 7.6. Пример микросхемы канала звукового сопровождения с регулятором громкости, управляемым постоянным напряжением самым определяет уровень проходящехо звукового сигнала. Отметим, что внешний резонансный контур настроен на частоту 6,5 МГц. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ОБЗОР МИКРОСХЕМ На рис. 7.7 приведена схема включения широко используемой интегральной схемы для точной автоматической настройки. Эта микросхема работает от входа промежуточной частоты изображения; она содержит встроенный параллельный стаби¬ лизатор и формирователь смещения. В дополнение к напря¬ жению точной настройки микросхема также вырабатывает уси¬ ленный сигнал частотой 4,5 МГц одноканального звукового сопровождения. Также микросхема содержит дифференциаль¬ ный пиковый детектор с усилителем и вырабатывает положи¬ тельные и отрицательные напряжения рассогласования, кото¬ рые затем подаются на приемник телевизора. Постоянные времени задаются внешними (рис. 7.7) конденсаторами С1 и С2. Для достижения лучших результатов при поиске неисправно¬ стей в цепи автоматической точной настройки применяется метод сравнения с похожим исправным телевизором. Первым делом следует определить полосу захвата частоты, а также проверить изменения в характеристике настройки при выклю¬ чении АПЧ. Сравнительные измерения постоянного напряже- 174
Рис. 7.7. Схема включения микросхемы, выполняющей операцию автоматичес¬ кой точной настройки ния и сопротивлений часто позволяют локализовать неисправ¬ ность, если только не поврежден элемент. Основными параметрами микросхемы являются: Напряжение входного сигнала. Определяет амплитуду входного ПЧ-сигнала. Типичное действующее (среднеквадра¬ тическое) значение - 15 мВ. Амплитуда сигнала рассогласования. Эта величина зависит от отклонения промежуточной частоты от своего требуемого значения. Когда ПЧ-частота составляет 44,65 МГц, напряжение рассогласования будет обычно 2,2-4,7 В. Когда ПЧ-частота будет 46,85 МГц, напряжение рассогласования будет меняться от 9,1 до 12,1 В. Расстройке относительно частоты сигнала ПЧ соот¬ ветствует напряжение рассогласования противоположной по¬ лярности. Выходное напряжение сигнала с частотой 4,5 МГц. При входном ПЧ-сигнале, состоящем из несущих в 45,75 и 41,25 МГц, выходное напряжение сигнала частотой 4,5 МГц будет иметь действующее значение 11 мВ. В обычном применении сигнал рассогласования проходит через ряд последовательно соединенных резисторов и развязы¬ вающие конденсаторы, и его напряжение прикладывается к варактору. Емкость р-л-перехода варактора меняется в зависи¬ мости от изменений напряжения между его выводами. В свою очередь, варактор является функциональной частью резонанс¬ ной цепи гетеродина селектора каналов и тем самым определя¬ ет точность рабочей частоты гетеродина. 175
МЕТОДИКА НАСТРОЙКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГКЧ Когда требуется частая настройка резонансных цепей теле¬ визора, многие радиолюбители предпочитают пользоваться ге¬ нератором качающейся частоты. Основные принципы и практи¬ ческие положения показаны на рис. 7.8. С выхода генератора качающихся колебаний ЧМ-сигнал с изменяющейся в широких пределах частотой подается на резонансную цепь для наблю¬ дения ее амплитудно-частотной характеристики. Свип-сигнал (сигнал с качающейся частотой) повторяется с частотой 60 Гц. Осциллограф подсоединяется к выходу детектора, стоящего за настраиваемой резонансной цепью. Это может быть гетеро¬ динный смеситель или преобразователь, амплитудный детек¬ тор или детектор отношений. В любом случае детектор демоду- лирует свип-сигнал и демодулированная АЧХ отображается на экране осциллографа. Большинство ГКЧ, предназначенных для регулировки, имеет встроенные генераторы временных меток. Маркирующее напряжение может быть также подано в схему развертки от отдельного генератора временных меток. Рис. 7.8. Настройка при помощи генератора качающейся частоты: а —настройка каскада ПЧ; б —настройка входного каскада; в — нормаль¬ ная АЧХ на очень высоких частотах; г - типичная искаженная АЧХ на ОВЧ; д — оценка АЧХ в, децибелах; е — допустимое отклонение от идеальной фор¬ мы; ж — идеальная форма 176
12-6975 Рис. 7.8 (б, в, г) 177
Рис. 7.8 (д, е. ж) 178
Таблица 7.1. Справочная таблица частот (стандарт США) Номер канала Несущая частота изображения, МГц Несущая частота звука, МГц Частота ВЧ-гене- ратора прием¬ ника, МГц 2 55,25 59,75 101 3 61,25 65,75 107 4 67,25 71,75 113 5 77,25 81,75 123 6 83,25 87,75 129 7 175,25 179,75 221 8 181,25 185,75 227 9 187,25 191,75 233 10 193,25 197,75 239 11 199,25 203,75 245 12 205,25 209,75 251 13 211,25 215,75 257 Г лава 8 ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ПОИСКА НЕИСПРАВНОСТЕЙ В ТЕЛЕВИЗОРАХ ПРОБНИК-ПОДАВИТЕЛЬ СИГНАЛОВ ДЛЯ БЫСТРОЙ ПРОВЕРКИ При поиске неисправностей в телевизорах, не имеющих технического описания, часто возникает вопрос о нахождении различных функциональных каскадов на печатной плате. Если телевизор работоспособен, но иногда дает сбой, радиолюбитель может ускорить локализацию функциональных каскадов при помощи пробника-подавителя сигналов (рис. 8.1). Подавитель сигналов представляет собой конденсатор емкостью 0,1 мкФ с припаянными проводниками с зажимами. Он используется для закорачивания сигналов в любом узле схемы на землю; в каче¬ стве индикаторов используются каналы изображения и звуко¬ вого сопровождения проверяемого телевизора. К примеру, если радиолюбителю требуется определить место¬ нахождение на печатной плате каскада синхронизации, то нужно закоротить подозреваемый узел на землю. Когда радио¬ любитель ’’попадет” в узел, принадлежащий каскаду синхро¬ низации строчной развертки, изображение потеряет строчную 179
Рис. 8.1. Пример локализации функциональных каскадов при помощи пробника—подавителя сигналов (Избегайте закорачи¬ вания выводов в высоковольтном каскаде и в выходном каскаде строчной развертки на землю во избежание возникновения опасной перегрузки.)
синхронизацию. (Если каскад строчной развертки уже до этого плохо работал, то станет работать еще хуже.) Специфические изменения, имеющие место при такой проверке, будут зависеть от того, какая конкретно ветвь каскада заземлена. Тем не менее существенно, что на основании реакции изображения ра¬ диолюбитель может догадаться, что он находится в каскаде синхронизации строчной развертки. Очевидно, что поиск при помощи пробника-подавителя кас¬ када видеоусилителя приведет (при ’’точном попадании”) к ’’вытиранию” изображения, хотя звук при этом не будет затро¬ нут. Если сигнал подавлен в каскаде кадровой развертки, то на экране кинескопа будет наблюдаться только белая горизон¬ тальная полоса. Если сигнал будет подавлен в каскаде генера¬ тора строчной развертки, то экран станет темным, так как про¬ падет высокое напряжение. Отметим, что если сигнал будет подавлен в схеме выделения сигналов синхронизации, то будет потеряна и кадровая и строчная синхронизация. Если сигнал подавлен в каскаде гашения обратного хода луча кадровой раз¬ вертки, то появятся линии обратного хода луча по полю. При ’’попадании” в схему АРУ и заземлении управляющего сигнала чрезмерно возрастет контрастность изображения. ОПОЗНАНИЕ МИКРОСХЕМ Вопрос об идентификации интегральных схем часто возни¬ кает при осмотре незнакомой печатной платы. Это можно легко реализовать при помощи пробника-подавителя, как показано на рис. 8.2. Радиолюбитель просто дотрагивается поочередно до выводов микросхемы пробником-подавителем и наблюдает реакцию изображения и звука. На этом рисунке рассматрива¬ ется микросхема для видео-ПЧ-канала, пробник соединен с выходом изображения. Очевидно, что когда будет подавлен ви¬ деосигнал вместе с сигналом одноканального звукового сопро¬ вождения, то экран кинескопа очистится и громкоговоритель будет молчать. Конечно, если случилось так, что каналы сигнала телеприем¬ ника не работают, то здесь уже при идентификации микросхе¬ мы подавляющий пробник не поможет. Как уже отмечалось ранее, в данной ситуации лучше всего использовать резонанс¬ ный пробник ТВ ПЧ. На рис. 8.2 видно, что для проверки с по¬ мощью такого пробника пригодны трансформаторы Т1 иТ2. Хо- 181
Рис. 8.2. Пример идентификации интегральной схемы тя цепи сигнала отказали, радиолюбитель может установить назначение микросхемы. Правда, необходимо отметить, что если даже микросхема для видео-ПЧ-канала или ее внешние элементы и работают со сбоями, но при этом обеспечивается хоть какое-нибудь изображение и (или) звук, то лучше всего все-таки воспользоваться пробником-подавителем для иденти¬ фикации микросхемы. ПРОВЕРКА НЕПРЕРЫВНОСТИ ЦЕПЕЙ НА ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЕ При ’’составлении мнения” или ’’прозванивании” печатной платы часто бывает полезно проверить непрерывность цепи между какими-нибудь узлами иначе, чем идя по сравнительно длинному ’’следу” лишь визуально. Для проведения эффек¬ тивно быстрой проверки непрерывности цепей не следует при¬ менять традиционный тестер ввиду того, что показания могут быть ложными. Другими словами, радиолюбителю надо узнать, существует ли между двумя проверяемыми узлами проводящее соединение. Сопротивление участка цепи между узлами может быть даже и нулевым (в случае печатного проводника, напри¬ 182
мер), тогда как промышленный тестер индицирует непрерыв¬ ность для сопротивлений до 600 Ом или для р-л-переходов. Поэтому радиолюбителю для проведения проверки непрерыв¬ ности на печатной плате всегда следует использовать маломощ¬ ный омметр. Он всегда покажет, равно ли сопротивление цепи между проверяемыми узлами нулю или же цепь имеет некото¬ рое конечное значение сопротивления. Более того, маломощ¬ ный омметр не может ’’включить” р-л-переходы полупроводни¬ ковых приборов. Единственное неудобство при использовании омметра для таких целей заключается в том, что приходится каждый раз бросать взгляд на шкалу прибора, вместо того чтобы ожидать звука ”биип”. МАРКИРОВАННЫЕ ПЕРЕМЫЧКИ На печатных платах со стороны проводников можно обнару¬ жить пару-другую перемычек, соединяющих какие-нибудь узлы схемы. Перемычка слегка напоминает шпильку для волос; она вставляется в плату со стороны монтажа и припаивается к ней со стороны проводников. Как детали и устройства, перемычки тоже нумеруются. К сведению радиолюбителя: перемычки также иногда маркируются - указывается номинальное напря¬ жение и иногда номинальный ток. Это может быть очень полез¬ ным. Например, в блоке питания типичного телевизора имеется перемычка, под которой написано: ”106 В, 4 мА”. Соответствен¬ но если с блоком питания вдруг случится неполадка, то можно будет быстро проверить напряжение и (или) ток, чтобы подтвер¬ дить или отвергнуть подозрение. Рассмотрим рис. 8.3. Здесь изображена типичнейшая пере¬ мычка из уже упоминавшегося блока питания. Если под пере¬ мычкой указано номинальное значение напряжения, то подра¬ зумевается напряжение перемычки относительно земли (об¬ щей шины). Если аккуратно разрезать перемычку и в разрыв включить миллиамперметр, то можно измерить ток, протека¬ ющий через перемычку. По завершении измерений разрыв уст¬ раняется при помощи капли припоя. Если на печатной плате пронумерованы перемычки, то и монтажные отверстия для транзисторов могут иметь метки Б, К и Э, что при предварительной проверке может сэкономить много времени при измерении напряжения смещения и напря¬ жения на коллекторе. 183
Рис. 8.3. Перемычка с маркировкой, вклю¬ чающей значение постоянного напряже¬ ния и (или) тока В некоторых случаях можно заметить, что отдельные прону¬ мерованные позиции на печатной плате остаются незанятыми. Это происходит из-за того, что одни и те же печатные платы ис¬ пользуются в разных модификациях одной основной модели те¬ левизора. При ’’знакомстве” и ’’прозванивании” печатной платы на пустые места не обращают внимания. НУМЕРАЦИЯ ДЕТАЛЕЙ ПОДСЕКЦИЙ Иногда функциональная секция на печатной плате может быть разделена на две подсекции. Как показано на рис. 8.4, под¬ секции могут находиться довольно далеко друг от друга, однако их легко опознать как часть одной и той же секции по нумера¬ ции деталей: в обеих подсекциях используется одна группа цифр. При ознакомлении с печатной платой это полезно дер¬ жать в уме. Отметим также, что проводник, соединяющий под¬ секцию звуковой ПЧ со звуковой подсекцией (изображен штри¬ ховой линией), не является печатным проводником, более того, он представляет собой коаксиальный кабель, идущий сперва на регулятор громкости и лишь затем на звуковую подсекцию. Рис. 8.4. Подсекции одного каскада могут ^ыть разделены на печатной плате 184
ТИПИЧНАЯ ТОПОЛОГИЯ ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ При ’’ознакомлении” и ’’прозванивании” телевизора полезно помнить типичные способы расположения каскадов и секций на печатной плате. В качестве примера рассмотрим изображенную на рис. 8.5 схему расположения каскадов, секций и подсекций на печатной плате портативного телевизора. Отметим, что каскады видео-ПЧ, АРУ и видео-усилитель охватывают три под¬ секции, в которых используются сотые номера деталей. В нашем примере применена общая практика размещения регуляторов задержки и уровня АРУ в подсекции АРУ. (Регуляторы яркости и контраста расположены на обратной стороне печатной платы). Регуляторы синхронизации также смонтированы на обратной стороне платы, а регулятор громкости размещается над громко¬ говорителем. Также общим является размещение регуляторов линейности и размера по вертикали в каскаде вертикального отклонения. В бестрансформаторном блоке питания использо¬ ван плавкий предохранитель на 0,8 А, а в каскаде горизонталь¬ ного отклонения применяется в данном случае плавкий предо¬ хранитель, срабатывающий при достижении температуры 145 °C. Во избежание поражения током и повреждения измерительной аппаратуры следует пользоваться трансформатором, обмотки которого изолированы от сердечника. Печатная плата Рис. 8.5. Типичное размещение секций и подсекций на печатной плате порта¬ тивного черно-белого телевизора 185
В подобной схеме также много мощных и маломощных тран¬ зисторов и интегральных схем, размещенных в разных секциях и подсекциях. Мощные транзисторы легко находятся по их радиа¬ торам (ребристым металлическим пластинам, напоминающим в вертикальном сечении перевернутую букву Г). ГОРЯЧО ИЛИ НЕ ГОРЯЧО? При поиске неисправностей в телевизорах, не имеющих тех- ническоого описания, полезно представлять себе, какой может быть температура деталей и устройств мощных каскадов. При¬ ведем ряд основных температур: окружающая среда 21 °C, выходной транзистор строчной развертки 30 °C, интегральная микросхема на выходе каскада кадровой развертки 42 °C, тран¬ зистор в УЗЧ 57 °C, транзистор блока питания 47 °C, плавкий предохранитель 90 °C (перегорает при 145 °C), правкий предо¬ хранитель на входе от сети 26 °C, резистор с допустимой мощ¬ ностью 10 Вт 150 °C. В этом примере выходной транзистор видеоусилителя нагре¬ вается больше, чем маломощные транзисторы, но он не установ¬ лен на радиатор. Его нормальная рабочая температура 33 °C. Отметим, что это все весьма примерные значения и температура одних и тех же деталей в одинаковых телевизорах может быть различной. Однако эти температуры могут помочь при поиске деталей или устройств мощных каскадов, которые либо ’’зно¬ бит”, либо ’’лихорадит”. РАЗДЕЛЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ И ЗВУКОВОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ Когда при одном положении ручки точной настройки достиг¬ нуто лучшее воспроизведение звука, но при этом изображение плохое или его нет, а при другом положении ручки - сносное изображение, но плохой звук, то такие признаки описываются как ’’разделение звука и изображения”. В такой ситуации изоб¬ ражение имеет нежелательные искажения даже при оптималь¬ ном положении ручки точной настройки. При появлении таких признаков почти с уверенностью можно сказать, что они связа¬ ны с сужением частотного диапазона в каскаде ПЧ из-за пара¬ зитной положительной обратной связи. Наиболее вероятной причиной может быть высохший развязывающий или раздели¬ тельный конденсатор. 186
Разделение звука в изображении часто сопровождается не¬ стабильной синхронизацией. При некоторых положениях ручки точной настройки может произойти и полная потеря синхрони¬ зации. Существует маленькая хитрость, полезная при предва¬ рительном анализе и заключающаяся в помещении отвертки вблизи трансформатора ПЧ. Если в схеме возможна и время от времени проявляется паразитная положительная обратная связь, то изображение будет сильно зависеть от движения отвертки. Отметим, что в исключительных случаях разделение изображения и звука может быть вызвано паразитной обратной связью в тюнере телевизора. ПОИСК НЕИСПРАВНОСТЕЙ В ИСТОЧНИКАХ ПИТАНИЯ Источники питания телевизоров в подавляющем большин¬ стве стабилизированы, поэтому полезно уметь узнавать два основных типа стабилизаторов и понимать принцип их работы. Последовательный стабилизатор напряжения, чья принципи¬ альная схема приведена на рис. 8.6, включает в себя два непо¬ средственно связанных усилителя для увеличения напряжения рассогласования (разности части выходного и стабильного нап¬ ряжений). Обычно в качестве источника стабильного напряже¬ ния используется стабилитрон. Обратите внимание, что стаби¬ литрон включен в цепь эмиттера транзистора VT1, так что нап¬ ряжение рассогласования (напряжение ошибки, разница напря¬ жений), т.е. разность между напряжением на стабилитроне UCT и некоторой частью выходного напряжения С/о, приложена между базой и эмиттером и, в свою очередь, усиливается. Усиленная разница напряжений является входным напря¬ жением регулирующего элемента, состоящего из транзисторов VT2 и VT3, а выходное напряжение регулирующего элемента является управляющим напряжением, которое появляется на резисторе R1. Отметим, что ток, протекающий через транзистор VT3, вызывает падение напряжения на резисторах R2 и R3, которое и является стабилизируемым выходным напряжением Uq. Таким образом, транзистор VT3 соединен последовательно с входным и стабилизируемым выходным напряжениями. Отме¬ тим, что если входное напряжение возрастает, то возрастает и напряжение ошибки. Соответственно через VT1 протекает боль¬ ший ток, и напряжение смещения база-эмиттер транзистора VT2 уменьшается. Через VT2 протекает меньший ток, и соответ- 187
Рис. 8.6. Схема типичного последовательного стабилизатора напряжения ственно через VT3 тоже протекает меньший ток. Таким образом, теперь через резисторы R2 и R3 протекает меньший ток и напря¬ жение нагрузки UQ поддерживается тем самым на заданном уровне. Теперь предположим, что потребление тока нагрузкой воз¬ росло. Тогда, если бы источник питания не был стабилизирован, напряжение нагрузки уменьшилось бы. Однако, как только нап¬ ряжение нагрузки Uq начнет уменьшаться, будет уменьшаться и напряжение рассогласования. Соответственно через VT1 по¬ течет меньший ток, напряжение база-эмиттер VT2 увеличится и через него потечет больший ток, а, следовательно, и через VT3 тоже потечет больший ток. Таким образом, через сопротив¬ ления R2 и R3 будет протекать больший ток и напряжение на¬ грузки Uq будет поддерживаться на заданном уровне. Обратите внимание, что транзисторы VT2 и VT3 по отноше¬ нию к резисторам R2 и R3 в действительности составляют эмит¬ терный повторитель Дарлингтона (составной транзистор по схеме общий коллектор. - Примеч. пер.). Вспомним, что выход¬ ное сопротивление эмиттерного повторителя Дарлингтона очень мало. Другими словами, выходное сопротивление R2 + R3. Также отметим, что стабилизатор может быстро ’’следить” за из¬ менениями входного напряжения. По этой причине цепь стаби¬ лизатора напряжения также обладает существенным фильтру- 188
ющим действием и значительно сглаживает любые пульсации входного напряжения. Для схемы стабилизатора напряжения ’’серьезным испытанием” является проверка на способность поддерживать постоянное выходное напряжение при измене¬ нии напряжения на входе на ±10% и тока нагрузки тоже на ±10%. Итак, этот широко используемый стабилизатор напряжения называется последовательным потому, что транзистор VT3 включен последовательно входному напряжению и напряже¬ нию нагрузки. Выходное напряжение Uq всегда меньше входной ЭДС UBX. Разность между входным и выходным напряжени¬ ями падает от коллектора VT3 к его эмиттеру. По принципу ра¬ боты VT3 ’’выглядит” как переменный резистор, чье сопротив¬ ление возрастает при увеличении входного напряжения UBX или уменьшается, когда UBX начинает падать. Также VT3 умень¬ шает свое сопротивление, когда в результате установки боль¬ шей нагрузки (возрастает потребление тока) По начинает па¬ дать или же, когда из-за меньшей нагрузки (уменьшенное пот¬ ребление тока) напряжение С/о начинает расти, VT3 увеличи¬ вает свое сопротивление. Отметим, что часть С/о, падающая на резисторе R3, служит напряжением смещения, контролиру¬ ющим сопротивление транзистора VT3. Параллельный стабилизатор напряжения, чья схема приве¬ дена на рис. 8.7, тоже включает в себя два усилителя с непосред¬ ственными связями, увеличивающие напряжение рассогласо¬ вания, получаемое при сравнении части выходного напряжения с напряжением на стабилитроне. Отметим, что напряжение ошибки задает смещение между базой VT2 и землей. В свою очередь, токи баз VT2 и VT1 усиливаются, в результате чего из¬ меняется сопротивление от коллектора к эмиттеру транзисто¬ ров VT2 и VT1. Если ток, потребляемый нагрузкой, уменьша¬ ется, то Uq стремится возрасти. Однако при этом возрастают токи коллекторов VT2 и VT1, в результате чего выходное напря¬ жение поддерживается на заданном уровне. Вообще, стабилизатор такого типа потому и называется па¬ раллельным, что любой ток, не прошедший в нагрузку, пойдет на землю по параллельной цепи через транзисторы VT2 и VT1. Отметим, что если напряжение источника ЭДС UBX начинает расти, то выходное напряжение тоже начнет увеличиваться. Однако при этом ток через стабилитрон VD и резистор R2 тоже возрастет, в результате чего напряжение смещения на базе 189
Рис. 8.7. Схема типичного параллельного стабилизатора напряжения возрастет. Соответственно сопротивление коллектор-земля транзисторов VT2 и VT1 уменьшается, и через VT2 и VT1 на зем¬ ле пойдет больший ток. В свою очередь, падение напряжения на R1 возрастет, и напряжение нагрузки С/о будет поддерживать¬ ся на заданном уровне. Параллельный стабилизатор напряже¬ ния сравнительно неэффективен, так как в дополнение к мощ¬ ности, потребляемой нагрузкой, на транзисторах VTln VT2 и на резисторе R1 также рассеивается мощность. Как и последовательный стабилизатор напряжения, парал¬ лельный стабилизатор может быстро реагировать на изменения входного напряжения. Соответственно пульсации входного нап¬ ряжения будут сильно сглаживаться, т.е. стабилизатор работает еще и как эффективный фильтр. С точки зрения радиолюби¬ теля, главным для стабилизатора является его способность под¬ держивать постоянное выходное напряжение при изменении входного напряжения на ±10% и тока, потребляемого нагруз¬ кой, тоже на ±10%. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ОБЗОР МИКРОСХЕМ На рис. 8.8 изображена микросхема, включающая в себя кас¬ кад ПЧ звукового сопровождения и выходной звуковой кас¬ кад. Эта микросхема получает сигнал поднесущей звукового сопровождения частотой 4,5 МГц с трансформатора или другой резонансной цепи; она обеспечивает ограничение, ЧМ-детекти- рование, усиление. Как видно из рисунка, ЧМ-детектор вклю¬ чает в себя параллельный контур, настроенный на резонансную частоту 4,5 МГц. Регулятор громкости представляет собой пере¬ менный резистор с линейной функциональной характеристи¬ ке)
Рис. 8.8. Пример микросхемы, обрабатывающей сигнал звуковой ПЧ и выходной звуковой сигнал кой, при помощи которого изменяется постоянный ток внутрен¬ него электронного регулятора усиления. Эта микросхема обеспечивает улучшенную регулировку гром¬ кости и управляет усилителем мощности звуковой частоты вместе со схемой корректировки предыскажений. Так как эта микросхема имеет существенную мощность на выходе, в ней предусмотрена термо- и токовая защита. Отметим, что эта мик¬ росхема имеет медный теплоотвод в виде полоски, выполнен¬ ный как часть корпуса микросхемы. Основными параметрами являются: 1. Максимальная рассеиваемая мощность. Без внешнего ра¬ диатора при температуре до 25 °C - максимум 1,4 Вт. С медным полосковым теплоотводом, припаянным к плате микросхемы, при температуре окружающей среды до 25 °C максимальная рас¬ сеиваемая мощность будет составлять 3,9 Вт. 2. Амплитуда входного ПЧ-сигнала для ограничения. Ампли¬ туда ПЧ-сигнала с частотой 6,5 МГц, которая вызовет ограниче¬ ние на 3 дБ, обычно составляет 200 мкВ. 3. Ослабление AM-составляющей. Определяет способность ЧМ-детектора ослабить амплитудную модуляцию. Обычно - 50 дБ. 4. Полный коэффициент гармоник. От входа ПЧ до выхода звукового сигнала обычно составляет 1,5% на 1 Вт мощности вы¬ ходного звукового сигнала. 5. Выходная мощность. Определяет максимальную мощ¬ ность выходного сигнала 34 при полном коэффициенте гармо- 191
ник 10%. При использовании соответствующих радиаторов но¬ минальный диапазон составляет от 1 до 5 Вт. Отметим, что превышение предельной температуры или уров¬ ня максимальной рассеиваемой мощности приведет к автома¬ тическому отключению звукового каскада микросхемы. Когда температура снизится до нормы, работа микросхемы восстано¬ вится. (Иногда отключение из-за повышенной температуры при¬ нимают за признак прерывистой работы.) Для облегчения работы предварительная проверка может быть проведена при наличии сигнала на основе сравнительных измерений с применением осциллографа (предпочтительнее двухканального). Такая проверка прохождения сигнала обычно достаточна для локализации неисправной части рабочей схемы, после нее обычно проводятся измерения постоянного напря¬ жения и сопротивлений для точного нахождения неисправной детали и устройства. Г лава 9 ПРОГРЕССИВНЫЕ МЕТОДЫ ПОИСКА НЕИСПРАВНОСТЕЙ В ТЕЛЕВИЗОРАХ ПРОЗВАНИВАНИЕ ЦЕПЕЙ СО СТОРОНЫ МОНТАЖА ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ При прозванивании цепей со стороны монтажа печатной пла¬ ты в различных ситуациях можно сэкономить значительное ко¬ личество времени. Чтобы выяснить, соединяет ли печатный проводник какую-нибудь пару выбранных для проверки узлов, применяют (рис. 9.1) маломощный омметр. Таким способом без всякого затруднения можно найти печатные проводники между транзисторами, резисторами, конденсаторами и микросхемами. Единственное исключение составляет резонансный трансфор¬ матор Т1. Трансформатор обычно размещается прямо на по¬ верхности печатной платы и не имеет никаких зазоров для щупа. В таком случае надо перевернуть плату и продолжать ’’идти по следу” уже визуально. Иногда радиолюбителю необходимо найти только одно-два соединения. Конечно, при этом нет необходимости вести постоянные записи результатов измерений. Совсем другое дело, когда необходимо прозвонить полностью какой-нибудь 192
Рис. 9.1. Прозванивание схемы со стороны размещения деталей каскад или цепь. В таком случае очень трудно, а чаще и невоз¬ можно запомнить все тонкости соединений. Существуют два практических способа вести записи проверок для последующих справок. Наиболее легким и самым прямолинейным является использование фломастера для прорисовки соединений сразу по их обнаружении прямо на печатной плате. Таким образом радиолюбитель быстро получит рисунок принципиальной схе¬ мы прямо на плате. Другой способ ведения записей заключается в изготовлении наброска интересующих вас деталей на листке бумаги с исполь¬ зованием условных обозначений. Затем по мере прозванивания на листок можно добавить соединения. С точки зрения заня¬ того радиолюбителя более желателен первый способ. Если на плате не отмечены выводы транзистора, то полезно будет при 13-6975 193
Рис. 9.2. Пример эскиза печатной платы (а) и соответствующая принципиальная схема в условных обозначениях (б) прозванивании пометить их для облегчения последующе! идентификации. Преимущество второго способа состоит в том, что закончен¬ ная схема гораздо легче поддается анализу, чем линии, нари¬ сованные на печатной плате. А анализ требуется тогда, когда причина выхода из строя неочевидна (что случается довольно часто). На рис. 9.2 приведены для сравнения оба способа веде¬ ния записей. Мы видим конкретную схему с прорисованными соединениями (рис. 9.2, а) и принципиальную схему той же са¬ мой цепи (рис. 9.2, б). Можно легко убедиться, насколько труд¬ нее ориентироваться в схеме, прорисованной на печатной плате, чем читать принципиальную схему. Даже если радиолюбитель пометит все детали и устройства, оценка устройства схемы может оказаться беспорядочной. Однако если набросать на листке бумаги принципиальную схему с использованием услов¬ ных обозначений, то оценка и анализ схемы становятся легче. "МУСОР” в ШИНЕ ПИТАНИЯ Как видно из рис. 9.3, в шине питания иногда могут появ¬ ляться чрезмерные пульсации и помехи, обусловленные изно¬ сом электролитических конденсаторов. Эти помехи из шины питания могут проникнуть в каскад синхронизации через шину коллектора и шину смещения. В результате будет нарушена работа каскада, а о причине можно будет не подозревать до тех пор, пока радиолюбитель не догадается проверить питание при помощи цифрового вольтметра переменного напряжения или осциллографа. Выходное напряжение источника питания фильтруется боль¬ шими электролитическими конденсаторами. В дополнение к этому шины источника питания, ведущие к каскадам кадровой 194
Рис. 9.3. Неисправности в каскаде синхронизации могут быть вызваны источни¬ ком питания и влиянием каскада развертки на напряжение шины питания и строчной разверток, часто содержат дополнительные развязы¬ вающие электролитические конденсаторы. При длительном сро¬ ке службы конденсаторов „засорение” шины питания увеличи¬ вается. Пульсации, вызванные блоком питания, имеют частоты от 60 до 120 Гц и пилообразную форму. ’’Мусор” в каскаде верти¬ кального отклонения часто имеет искаженную импульсную форму, а ’’мусор” в каскаде горизонтального отклонения - час¬ тоту около 15 750 Гц и полупилообразную форму. ПЕРИОДИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ Самым ’’крепким орешком” во время поиска неисправностей в каскаде синхронизации является проверка при перемежа¬ ющихся отказах. Прежде чем ’’проявятся” симптомы, можно до¬ вольно долго просидеть у телевизора и не успеть произвести необходимые измерения. В таких случаях следует использовать уже описанную ранее методику периодического контроля ра¬ диоприемников. Самые существенные вопросы одинаковы и для радиоприемников, и для телевизоров: какова реакция пос¬ тоянных напряжений при неожиданном проявлении периоди¬ ческих симптомов неисправности, как поведут себя при этом напряжения звуковой частоты или, в некоторых случаях, как среагируют токи. Отметим, что неправильная синхронизация горизонтальной развертки может быть также вызвана дефектами и других кас¬ кадов. Как видно из рис. 9.4, на каскад АПЧ строчной развертки поступает сигнал с выхода усилителя сигналов синхронизации. Синхронизация зависит от нормальной работы цепи АПЧ, кото- 195
Рис. 9.4. Взаимоотношение между каскадом АПЧ строчной развертки и каска¬ дом строчной синхронизации рая, в свою очередь, зависит от нормальной работы каскада ге¬ нератора строчной развертки. Неправильная синхронизация также может являться следствием дефекта в цепи опорных им¬ пульсов. Из всего вышесказанного основным является то, что при неправильной синхронизации ’’собака может быть зарыта” и в каком-нибудь другом каскаде. Рассмотрим подробнее, почему такое происходит. На выходе схемы выделения сигналов синхронизации имеются синхрони¬ зирующие импульсы и строчной, и кадровой развертки (рис. 9.4). В свою очередь, усилитель сигналов синхронизации имеет два выхода, сигнал с одного выхода через фильтр нижних частот поступает на усилитель сигналов синхронизации кадровой раз¬ вертки, а сигнал с другого выхода - через ФВЧ на каскад АПЧ строчной развертки. Здесь импульсы синхронизации строчной развертки сравниваются с генерируемыми импульсами строчной развертки. Окончательно на выходе каскада АПЧ строчной раз¬ вертки получим постоянное управляющее напряжение, при¬ кладываемое к каскаду генератора строчной развертки. Это постоянное управляющее напряжение является напряжением рассогласования, которое служит для приведения в точное соот¬ ветствие частоты генератора строчной развертки с импульсами синхронизации. Поиск неисправностей в каскаде синхронизации, как прави¬ ло, начинается с проверки формы сигнала при помощи осцилло¬ графа (предпочтительнее со сравнительной проверки при помо¬ щи двухканального осциллографа). После локализации неисп¬ равной подсекции при помощи специального тестера следует проверить транзисторы, не выпаивая их из платы. Измерения постоянных напряжений и сопротивлений окончательно опре¬ делят причину выхода из строя. 196
СИНХРОНИЗАЦИЯ, ГЕНЕРАТОР И ОТКЛОНЯЮЩАЯ СИСТЕМА КАДРОВОЙ РАЗВЕРТКИ На рис. 9.5 приведена принципиальная схема широко исполь¬ зуемой системы синхронизации и кадровой развертки. Отметим, что выходной сигнал ограничителя синхронизирующих импуль¬ сов разветвляется между интегрирующей цепью каскада кадро¬ вой развертки и каскадом АПЧ системы строчной развертки. Регулятором кадровой синхронизации устанавливают такую частоту свободной генерации кадровой развертки, чтобы она совпадала с частотой синхроимпульсов кадровой развертки на выходе интегратора. Для этого необходимо, чтобы частота свободной генерации мультивибратора была немного меньше 60 Гц. \Не в каждом телеприемнике можно найти усилитель обрат¬ ной связи кадровой развертки - этот транзистор часто не вклю¬ чают в отклоняющую систему черно-белых телевизоров. Заметь¬ те, что смещение (и усиление) и напряжение коллектора тран¬ зисторов генератора устанавливается при помощи регулятора размера по вертикали. Выходному сигналу генератора при по¬ мощи #С-цепи, включающей в себя регулятор линейности по вертикали, придается пилообразная форма. Отметим, что при Рис. 9.5. Принципиальная схема синхронизации и кадровой развертки на диск ретных элементах 197
Рис. 9.6. Каскад кадровой развертки в интегральном исполнении норхмальной работе между регуляторами размера и линейности по вертикали существует значительная взаимосвязь. Итак, на этом примере мы рассмотрели, как в каскаде кадро¬ вой развертки на дискретных элементах сигнал с выхода огра¬ ничителя синхроимпульсов управляет интегрирующим ЯС-кас- кадом, чтобы появились импульсы синхронизации кадров для тактирования генератора кадровой развертки. В своей основе генератор кадровой развертки представляет собой несинхрони- зированный мультивибратор с усилителем в цепи обратной связи (для ускорения обратного хода). В свою очередь, пило¬ образный сигнал с выхода генератора кадровой развертки управ¬ ляет буферным усилителем кадровой развертки с его выходным трансформатором и схемой высокочастотной коррекции. Окон¬ чательно выходной сигнал поступает на катушки вертикаль¬ ного отклонения в отклоняющей системе. На рис. 9.6 изображена типичная интегральная схема верти¬ кального отклонения. В принципе она выполняет те же функ¬ ции, что и рассмотренная ранее дискретная схема. Заметьте, что гасящий кадровый импульс прикладывается к цепи сетки или катода кинескопа и служит для гашения линий обратного хода луча, которые иногда могут появиться в растре (особенно при максимальном положении регулятора яркости). В случае сбоя в кадровой развертке следует первоначально проверить внешние элементы. Если с ними все в порядке, то, следовательно, причина неисправности заключается в микро¬ схеме. Отметим также, что микросхема, изображенная на рис. 9.6, предназначена для телевизоров с небольшим экраном. Для телевизоров с большими экранами микросхемы кадровой 198
развертки имеют встроенный теплоотвод, который, в свою оче¬ редь, крепится к большому радиатору, укрепленному на печат¬ ной плате. МИНИМИЗАЦИЯ ШУМА Уровень шума на входе схемы генератора развертки связан с диапазоном рабочих частот канала синхронизации. Ширина по¬ лосы пропускания устанавливается при помощи RC- НЧ- и RC- ВЧ-фильтров на выходе схемы выделения сигналов синхрони¬ зации. В общем случае импульсы шума очень узкие. В свою оче¬ редь, эти импульсы обладают широким спектром частот - от очень низких до очень высоких. Соответственно если сузить полосу пропускания канала синхронизации, то амплитуда им¬ пульсов шума, прошедших канал синхронизации, также умень¬ шится. Однако существует объективный предел уменьшению полосы пропускания ввиду того, что при этом также будет уменьшаться амплитуда синхроимпульсов. В первом приближе¬ нии во избежание нежелательного ослабления импульсов канал синхронизации должен пропускать примерно десять гармоник частоты повторения импульсов. Принципиальная схема канала синхронизации с ограничен¬ ной полосой пропускания приведена на рис. 9.7. Заметьте, что транзистор VT1 работает как ограничитель синхроимпульсов и включен по схеме ’’общий коллектор”, а его смещение зависит от уровня сигнала и задается резистивно-емкостным делите¬ лем R2C1. Резистор R1 служит для снижения нагрузки, вноси¬ мой схемой выделения сигналов синхронизации в детектор изображения. В свою очередь, ограниченные синхроимпульсы проходят на базу VT2, включенного по схеме ’’общий эмиттер” и представляющего собой по существу усилитель синхроимпуль¬ сов. Отметим, что резистор R3, являющийся для VT1 нагруз¬ кой, в то же время вместе с R4 задает смещение VT2. Так как VT2 непосредственно связан с VT1, его сопротивление базы также работает и в цепи смещения VT1. Заметим, что при пос¬ туплении импульса транзистор VT2 оказывается в насы¬ щении, так как напряжение на его коллекторе мало, а сопро¬ тивление нагрузки R5 велико. Таким образом, синхронизиру¬ ющие импульсы, прошедшие через VT1 и VT2, ограничены по амплитуде. 199
Рис. 9.7. Принципиальная схема канала синхронизации, ФНЧ и ФВЧ с ограничен ной полосой пропускания Ограниченные синхроимпульсы с транзистора VT2 подаются на каналы строчной и кадровой развертки. Отметим, что канал строчной развертки по существу представляет собой дифферен¬ цирующую цепь, состоящую из СЗ, R7, R8. Однако этой диффе¬ ренцирующей цепи предшествует интегрирующий каскад из R6 и С2. Эта интегрирующая цепь имеет постоянную времени приблизительно 0,5 мкс, в результате чего верхняя граница по¬ лосы пропускания приблизительно равна 150 кГц. При такой полосе пропускания импульсы синхронизации проходят через канал лишь с очень незначительным ослаблением, тогда как большинство импульсов шума в значительной степени подавля¬ ется. (Лишь очень узкие импульсы шума не подавляются, но они контролируются каскадом АПЧ, о чем будет подробнее рас¬ сказано ниже.) Обратите внимание, что канал кадровой синхронизации пост¬ роен по похожему принципу (рис. 9.7), чтобы обеспечить необхо¬ димую полосу пропускания. На R9C4 и R10C5 построен инте¬ гратор из двух секций. Постоянная времени интегратора обеспе¬ чивает компромисс между минимальным ослаблением синхро¬ импульсов кадровой развертки и максимальным подавлением импульсов шума. Заметим, что резистор R11 служит для разде¬ ления интегратора и последующей схемы, которая начинается с 200
дифференцирующей цепи из С6 и R12. Дифференцирующая цепь имеет постоянную времени около 300 мкс и тем самым обеспечивает нижнюю частоту пропускания примерно 50 Гц. Другими словами, любой низкочастотный шум или напряжения нестационарных процессов с частотой менее 50 Гц подавляются. Итак, схема на рис. 9.7 представляет собой широко исполь¬ зуемый вариант канала синхронизации, использующий RC- фильтры ВЧ и НЧ, ограничивающие полосу пропускания для по¬ давления импульсов шума. Достоинства ограничения полосы пропускания очевидны при приеме слабых сигналов, когда обес¬ печивается очень стабильная синхронизация. Заметьте, что если будет неисправен конденсатор С4, то помехоустойчивость канала кадровой синхронизации станет плохой, а если в цепи конденсатора С2 произойдет разрыв, то ухудшится помехоус¬ тойчивость канала строчной синхронизации. Предварительную проверку данного устройства следует про¬ изводить по сравнительной методике, используя двухканаль¬ ный осциллограф. НЕМНОГО О РАБОТЕ ТРАНЗИСТОРНЫХ ЦЕПЕЙ В идеале человек, занимающийся поиском и устранением не¬ исправностей, должен быть способен полностью описать работу каждой подсекции любого каскада, с которым он столкнется. На практике же способности даже наиболее опытных ремонт¬ ников значительно ниже идеала. Тем не менее даже начина¬ ющий имеет общие представления о работе простейших схем, особенно в режиме постоянного тока. С накоплением практи¬ ческого опыта углубляются и знания. Исчерпывающее описание работы схемы включает в себя и замечания, касающиеся изме¬ нений в работе схемы при отличающихся от номинальных пара¬ метрах деталей и при характерных только для данной схемы неисправностях. Обсудим три основных способа включения транзистора (рис. 9.8). Это схемы ’’общий эмиттер”, ’’общая база” и ’’общий коллектор”. В схеме ’’общий эмиттер” сигнал подается на базу, а снимается с коллектора. В схеме ’’общая база” сигнал пода¬ ется на эмиттер, а снимается опять с коллектора. Й наконец, в каскаде ’’общий коллектор” сигнал подается на базу, а снимает¬ ся с эмиттера. Внимательно рассмотрев рис. 9.7, мы обнаружим, что транзистор VT1 включен по схеме ’’общий коллектор”, а 201
Рис. 9.8. Примеры включения транзисторов по схеме с общим эмиттером, общей базой и общим коллектором транзистор VT2 - по схеме ’’общий эмиттер”. Иногда мы стал¬ киваемся и с разновидностью схемы ’’общий эмиттер” - когда на сопротивление эмиттера подан сигнал с коллектора и с эмит¬ тера. Такая схема иногда называется парафазоинвертором; сиг¬ налы с коллектора и с эмиттера отличаются друг от друга по фазе на 180° (используется един вход, а получаем два выхода). Обратимся теперь к рис. 9.9. Мы видим, что каскады ОБ и ОЭ имеют коэффициент усиления по напряжению до 1000 и более, в зависимости от сопротивления нагрузки Я н (рис. 9.9, а). Тем не менее каскад ОК имеет коэффициент усиления по напряже¬ нию, достигающий, но никогда не превосходящий единицы, независимо от сопротивлении нагрузки. Говоря об отклоняющей системе, мы оперируем уровнями мощности и коэффициентами усиления по мощности вместо коэффициентов усиления по напряжению. Коэффициент уси¬ ления транзистора по мощности численно равен произведению коэффициентов усиления по току и по напряжению. На рис. 9.9, б приведены графики, из которых видно, что каскады ОЭ и ОК имеют коэффициент усиления по току порядка коэф¬ фициента передачи по току транзистора, тогда как каскад по схеме ОБ имеет коэффициент усиления по току, достигающий, но никогда не превосходящий единицы. Работа схемы может в значительной степени зависеть от входного и выходного сопротивления схемы в различных цепях с нагрузкой. По графику рис. 9.9, г видно, что схема включения с общим коллектором имеет самое высокое входное сопротивле¬ ние. Каскад по схеме ’’общая база” имеет самое высокое выход- 202
Рис. 9.9. Зависимость коэффициентов усиления от сопротивления нагрузки для маломощного биполярного транзистора: а — коэффициента усиления по напряжению от сопротивления нагрузки (Г|£ -внутреннее сопротивление коллектора транзистора, обычно 50 кОм); б — усиления по току от сопротивления нагрузки; в — усиления по мощности от сопротивления нагрузки; г — входного сопротивления от сопротивления нагрузки (3 — коэффициент усиления по току, составляет 50 раз и более); д — входного сопротивления от сопротивления генератора (#г — сопротивле¬ ние генератора; rg — сопротивление базы, обычно 225 Ом) 1 203
ное сопротивление, по крайней мере для наибольших значе¬ ний сопротивления генератора (рис. 9.9, д). Из графиков на рис. 9.9 видно, как меняются коэффициенты усиления по току, напряжению и мощности, а также входные и выходные сопротивления в зависимости от сопротивления на¬ грузки или генератора. ПРОБНИК НА НЕОНОВОЙ ЛАМПОЧКЕ СО СМЕЩЕНИЕМ На рис. 9.10 изображен полезный пробник для быстрого об¬ наружения сравнительно слабых полей. Когда на неоновую лам¬ почку подано смещение, чуть меньшее напряжения прекраще¬ ния разряда, она становится гораздо более чувствительным ин¬ дикатором электрических полей, чем неоновая лампочка без смещения. Этот пробник может быть использован для опреде¬ ления, протекает ли ток отклонения в катушках кадровой раз¬ вертки отклоняющей системы. Если в катушке протекает нор¬ мальный ток, то при поднесении неоновой лампочки со смеще¬ нием к катушкам она начнет светиться. С другой стороны, если ток отклонения недостаточен или отсутствует, лампочка не светится. Конструктивно данный пробник представляет собой регули¬ руемый источник переменного напряжения (к примеру, сете¬ вой трансформатор с регулируемым выходным напряжением, или ЛАТР) с подключенной к его выводам через резистор сопро¬ тивлением 33 кОм неоновой лампочки (типа NE-15). Напряже¬ ние повышают до тех пор, пока лампочка не загорится. Затем напряжение начинают снижать и останавливаются, как только она погаснет. Таким образом, лампочка будет находиться в наиболее чувствительном состоянии; лампочка загорится, даже если будет находиться лишь поблизости от источника сравни¬ тельно слабого поля. Соответственно если перемешать лампоч¬ ку в разных направлениях над печатной платой или над кинес¬ копом, то она будет загораться в различных местах. Для сравне¬ ния: если лампочка не имеет смещения, то она будет загорать¬ ся только в сильных полях, таких, например, как поле высоко¬ вольтного трансформатора. Если напряжение прекращения разряда установлено точно, то можно наблюдать, что в лампочке остается гореть лишь один электрод. В таком состоянии неоновая лампочка становится гораздо более чувствительной, чем в предыдущем случае. Те- 204
Рис. 9.10. Схема пробника на неоновой лампочке со смещением Рис. 9.11. Включение кремниевого диода последовательно с неоновой лампочкой для повышения чувствительности к полям перь даже довольно слабое поле вызовет свечение обоих элект¬ родов. Заметим, что если не удается установить такое напряже¬ ние, чтобы горел лишь один электрод, то последовательно нео¬ новой лампочке вы можете включить диод, как это показано на рис. 9.11. При повышении приложенного напряжения один из электродов начнет светиться. Теперь если снизить приложенное напряжение до уровня, чуть меньшего напряжения прекраще¬ ния разряда, то лампочка станет очень чувствительной к сла¬ бым полям. Иногда желательно снизить напряжение смещения чуть больше, так чтобы лампочка стала бы чуть менее чувстви¬ тельной. При использовании такого пробника следует учесть, что может оказаться необходимым сориентировать лампочку в поле таким образом, чтобы полярность между электродами со¬ ответствовала преимущественной полярности поля (в импульс¬ ных полях амплитуды положительных и отрицательных им¬ пульсов различны). Отметим, что если неоновая лампочка работает в очень чув¬ ствительном режиме, то она будет вспыхивать и на значитель¬ ном расстоянии от источника поля. Поэтому нельзя будет поль¬ зоваться пробником до тех пор, пока его чувствительность не будет снижена до такой степени, что лампочка будет загорать¬ ся лишь в непосредственной близости от источника поля. Отме¬ тим, что примерное нахождение источника поля можно опреде¬ лить даже и при большой чувствительности пробника, наблю¬ дая за интенсивностью свечения лампочки при ее перемещении над проверяемым устройством. При поднесении лампочки бли¬ же к источнику поля яркость ее свечения повысится. 205
ОПЫТ С ПОСТОЯННЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ, ГЕНЕРИРУЕМЫМ НЕОНОВОЙ ЛАМПОЧКОЙ На рис. 9.12 показан полезный эксперимент, который можно провести с лампой с ионизованным газом. Таким способом можно определить полярность и значение напряжения, генери¬ руемого неоновой лампочкой при ее перемещении в поле вы¬ ходного трансформатора строчной развертки или высоковольт¬ ного трансформатора. Когда неон начинает светиться, он пере¬ ходит в ионизованное состояние (когда атомы под действием силы поля лишаются электронов). Оторванные электроны имеют отрицательный заряд, а ионизованные атомы неона - положительный. Эксперимент показывает, что при помещении неоновой лампочки в соответствующую область поля и при соответствующей ориентации может быть достигнута разность потенциалов до 10 В. Отметим, что полярность напряжения за¬ висит от ориентации лампочки в поле, а значение напряже¬ ния - и от ориентации, и от местонахождения. Рис. 9.12. Эксперимент по измерению постоянного напряжения, вырабатыва¬ емого неоновой лампочкой, помещенной в электромагнитное поле
Глава 10 ПОСЛЕДНЯЯ ГРУППА МЕТОДОВ ПОИСКА НЕИСПРАВНОСТЕЙ В ТЕЛЕВИЗОРАХ БЫСТРАЯ ПРОВЕРКА СИНХРОНИЗИРУЮЩИХ ИМПУЛЬСОВ СТРОК Когда изображение теряет строчную синхронизацию, но ре¬ гулятором строчной развертки можно добиться мгновенной ’’фиксации” изображения, то можно заключить, что причина не¬ исправности находится не в каскаде генератора строчной раз¬ вертки, а либо в каскаде автоматической подстройки частоты, либо в цепи синхронизации строчной развертки. Из рис. 10.1 видно, что если неисправность находится в каскаде АПЧ, то импульсы строчной синхронизации имеются, но не контроли¬ руют частоту генератора. С другой стороны, если вышел из строя каскад строчной синхронизации, то синхроимпульсы строчной развертки будут остановлены и не будут присутствовать в кас¬ кадах генератора и АПЧ. При локализации места повреждения можно сэкономить много времени, проверив наличие (или отсутствие) синхроим¬ пульсов строчной развертки в каскадах АПЧ и генератора строч¬ ной развертки. Как это сделать, показано на рис. 10.1. К выходу каскада АПЧ через резистор 50 кОм подключается миниусили¬ тель с динамиком. Если при этом будет слышен тональный сиг¬ нал, значит, неисправность можно найти в каскаде АПЧ. С дру¬ гой стороны, если из динамика миниусилителя не будет слы¬ шен никакой тон, то неисправность следует искать в каскаде строчной синхронизации. Таким образом можно быстро определить, где в каскаде строчной синхронизации теряются синхроимпульсы. (Частота генератора кадровой развертки не совпадает с частотой синхро¬ импульсов.) Заметьте, что приходящий импульс синхронизации (если таковой имеется) будет образовывать с колебаниями гене¬ ратора биения звуковой частоты, которые возникают из-за нели¬ нейности характеристики цепи. Однако если на вход каскада АПЧ не приходит синхроимпульс строчной развертки, то на ми¬ ниусилитель с динамиком будет поступать сигнал с частотой 15 750 Гц и звуковой тон производиться не будет. Отметим, что для предотвращения изменений режима по по¬ стоянному току каскада АПЧ применен разделительный кон- 207
Рис. 10.1. Синхроимпульсы строчной развертки образуют биения с сигналом гене¬ ратора и создают звуковой тон Рис. 10.2. Схема усложненного пробника для проверки синхроимпульсов денсатор емкостью 0,01 мкФ, а для минимизации нагрузки последовательно включен резистор сопротивлением 50 кОм. Также необходимо отметить, что если отсутствует кадровая синхронизация, то причину следует искать в схеме выделения сигналов синхронизации. Из рис. 10.1 также видно, что при этой проверке можно про¬ пустить такие неполадки в каскаде АПЧ строчной синхрониза¬ ции, как короткое замыкание или разрыв цепи для приходя¬ щего из каскада строчной синхронизации синхроимпульса. Соответственно для точной индикации присутствия или от¬ сутствия сигнала на выходе каскада строчной синхронизации можно использовать усложненный пробник (рис. 10.2), который 208
Рис. 10.3. Число диагональных полос на экра¬ не помогает оценить частоту генератора строчной развертки обеспечивает лишь, чтобы вход каскада АПЧ строчной разверт¬ ки не был короткозамкнут на землю. Действие этого пробника заключается в смешивании части выходного сигнала каскада строчной синхронизации с частью выходного сигнала генератора строчной развертки. (При этом сигнал генератора несинхронизирован.) Заметьте, что при нали¬ чии импульсов строчной синхронизации на маломощном диоде будут генерироваться биения звуковой частоты, воспроизводи¬ мые миниусилителем с динамиком. В этом случае можно сде¬ лать вывод, что неисправность находится в каскаде АПЧ. С другой стороны, если миниусилитель с динамиком молчит, то неисправность следует искать в каскаде синхронизации строч¬ ной развертки. Рассмотрим теперь рис. 10.3. Когда частота генератора строч¬ ной развертки несинхронизирована, то число темных диагональ¬ ных полос на экране показывает, насколько велика разница частот, а наклон этих полос показывает, насколько велика или мала частота генератора. Например, на рис. 10.3 изображены четыре диагональные полосы. Таким образом, разница частот равна 4x60 = 240 Гц. Так как диагональные полосы имеют уклон вправо, частота генератора слишком велика (15 750 + 240 = = 15 990 Гц). Если бы полосы поднимались вправо, из этого сле¬ довало бы, что частота генератора мала (15 750 - 240 = 15 510 Гц). Также видно, что за каждым полукадром следует импульс кадровой синхронизации (диагональная полоса). Следующие один за другим полукадры для обеспечения максимальной ли¬ нейной плотности элементов разложения изображения чере¬ дуются. Кадр заключает в себе два последовательных полу- кадра. Таким образом, полукадр есть половина телевизионного изображения. Каждый полукадр состоит из 262,5 строк и развер¬ тывается за 1/60 с. Другими словами, каждую секунду формиру¬ ется 30 кадров. Как подробнее рассмотрено позднее, когда те¬ левизионное изображение ’’застывает”, то выбранный кадр ска¬ нируется вновь и вновь. Кадр состоит из 525 перемежающихся строк. 14-6975 209
ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ В каскадах синхронизации и развертки часто встречаются микросхемы, так что полезно представлять себе в общих чертах их работу. Например, на рис. 10.4 изображен сигнальный процес¬ сор, выполняющий функции АРУ и выделяющий сигналы синх¬ ронизации. Кроме того, процессор содержит схему шумоподавле¬ ния. Он управляется полным телевизионным сигналом с видео¬ усилителя и импульсами с выходной цепи каскада строчной развертки. Сигнальный процессор выделяет синхроимпульсы из полного телевизионного сигнала, уменьшает импульсы шумо¬ вых помех и вырабатывает управляющие напряжения АРУ для каскадов тюнера и ПЧ. Синхроимпульсы на выходе процессора имеют или положительную, или отрицательную полярность. Выход АРУ тюнера также может иметь или положительную, или отрицательную полярность. На рис. 10.5 приведен пример микросхемы того же класса, но более сложной. В дополнение к свойствам описанного выше про¬ цессора эта микросхема включает в себя устройство АПЧ, генератор кадровой развертки и предварительный усилитель системы горизонтального отклонения, не считая разных резис¬ торов. Отметим, что принципиальная схема такого процессора почти не отличается от схемы того же устройства на дискретных элементах. Рис. 10.4. Процессор сигнала на интегральной схеме 210
Рис. 10.5. Процессор строчной развертки на интегральной схеме В данном процессоре используется внешняя #С-цепь для каскада шумоподавления. Кроме того, применяется внешний фильтр для системы АРУ, а для АПЧ строчной развертки - внешний фазовый детектор, состоящий из двух диодов и нес¬ кольких конденсаторов с резисторами. Генератор строчной раз¬ вертки также требует применения внешней PC-цепи, и его частота определяется настройкой катушки. МИКРОСХЕМА КАДРОВОЙ И СТРОЧНОЙ РАЗВЕРТКИ Пример микросхемы такого класса приведен на рис. 10.6. Она вырабатывает сигналы кадровой и строчной развертки для уп¬ равления выходными каскадами. Необычной чертой такой схе¬ мы является отсутствие регуляторов частоты строк и частоты полукадров. Частота генератора строчной развертки стабилизи¬ рована керамическим резонатором с собственной частотой 503,5 кГц. При помощи делителя частоты эта частота уменьша¬ ется в 32 раза, т.е. становится равной 15 750 Гц. Внутри микро¬ схемы тактовый каскад также обеспечивает автоматическую синхронизацию сигналов с частотами 15 750 и 60 Гц (стандарт США). Приходящие импульсы горизонтального обратного хода луча сравниваются с входными импульсами строчной синхронизации в обычном фазовом детекторе для выработки управляющего напряжения для ГУНа (генератора, управляемого напряже¬ нием). Внешний фильтр нижних частот сглаживает контроли¬ рующее напряжение до практически постоянного значения. 211
Рис. 10.6. Каскад кадровой и строчной развертки в интегральном исполнении Тактирующая схема обрабатывает сигнал с частотой строк и приходящие синхроимпульсы кадровой развертки, а ЯС-контур кадровой развертки служит для пропуска кадровых импульсов и подавления строчных. Благодаря тактирующей схеме выходной сигнал кадровой развертки частотой 60 Гц точно синхронизиро¬ ван с выходом строчной развертки, благодаря чему обеспе¬ чивается точная чересстрочная развертка. Из-за сложности таких схем для получения приемлемых ре¬ зультатов следует пользоваться методикой сравнения с похо¬ жим работоспособным телевизором. Измерения напряжений и сопротивлений на выводах микросхемы помогут найти неис¬ правную цепь, а проверка соответствующих внешних деталей укажет, исправна ли микросхема. КАСКАД АПЧ СТРОЧНОЙ РАЗВЕРТКИ Для практиков полезно знать широко используемые схемы каскадов АПЧ. На рис. 10.7 изображен такой каскад, выполнен¬ ный на транзисторе; он работает как фазовый детектор и сравни¬ вает фазу приходящих синхроимпульсов с фазой опорного пи¬ лообразного сигнала с выхода каскада строчной развертки. Фазовый детектор строчной развертки вырабатывает постоян¬ ное управляющее напряжение, которое либо прибавляется, либо вычитается из фиксированного напряжения смещения транзистора генератора строчной развертки, тем самым коррек- 212
Рис. 10.7. Устройство широко используемой системы АПЧ строчной развертки тируя любое стремление частоты генератора уйти от заданного значения. Это управляющее напряжение может быть как поло¬ жительным, так и отрицательным. Приложенные к базе транзистора фазового детектора отри¬ цательные разностные импульсы выводят транзистор из области отсечки в область проводимости. Конденсатор на входе за это время заряжается протекающим током базы и удерживает тран¬ зистор в отсечке в течение времени между синхроимпульсами. Как показано на рисунке, напряжение между коллектором и эмиттером имеет пилообразную форму и подается туда с выхода каскада строчной развертки. Во время первой половины перио¬ да обратного хода луча это напряжение между коллектором и эмиттером отрицательно и транзистор проводит ток, как обыч¬ но. Однако во время второй половины периода обратного хода луча напряжение на коллекторе становится положительным и теперь работает как эмиттер. Если генератор строчной разверт¬ 213
ки фазирован нормально, то середина синхроимпульса точно совпадает по времени с точкой, в которой сигнал развертки про¬ ходит через нуль за период обратного хода луча. При таких обстоятельствах за то время, когда синхроимпульс поддерживает транзистор в проводящем состоянии, ток сперва протекает от эмиттера к коллектору, а затем разворачивается и протекает от коллектора к эмиттеру. Так как в этом случае мак¬ симальная амплитуда тока одинакова для обоих направлений протекания, то результирующее выходное управляющее напря¬ жение равно нулю. Однако если генератор строчной развертки начинает затяги¬ вать частоту, то синхроимпульсы будут прибывать либо чуть раньше, либо чуть позже по отношению к точке перехода сигнала развертки через нуль за время обратного хода луча. В свою очередь, ток, протекающий через фазовый детектор, в одном направлении больше, а в другом - меньше. Соответствен¬ но вырабатывается положительное или отрицательное управля¬ ющее напряжение, которое возвращает генератор строчной раз¬ вертки на номинальную частоту. Другая система АПЧ фактически совершенно такая же, за исключением того, что вместо коллекторного и эмиттерного переходов транзистора здесь использованы два диода. Пример схемы, использующей для получения контролиру¬ ющего напряжения для генератора вместо транзисторов пару диодов, приведен на рис. 10.8. Заметьте, что сравниваемый им¬ пульс обратного хода луча прикладывается к диодам и связан¬ ной с ними ЙС-цепи. В результате получаем сигнал полупило- образной формы, тактированный напряжением строчной раз¬ вертки. Также заметьте, что синхроимпульсы строчной разверт¬ ки с усилителя сигналов синхронизации подаются в точку со¬ единения двух диодов. Далее цепь АПЧ вырабатывает сигнал пилообразной формы с наложенными на него импульсами, амплитуда которых выше или ниже амплитуды пилы, в зависи¬ мости от относительной синхронности управляющих импульсов и пилы. Когда синхроимпульс движется по ’’зубцу” пилообразного сигнала, амплитуда напряжения на одном из диодов увеличи¬ вается, а на другом уменьшается. Соответственно один из дио¬ дов теперь проводит больше, чем другой, и напряжение смеще¬ ния базы транзистора генератора также меняется. Если напря¬ жение на базе становится более положительным, то частота 214
Рис. 10.8. Устройство широко используемой системы АПЧ на двух контролиру ющих диодах генерации уменьшается, и наоборот. Таким образом, соотноше¬ ние между фазами синхроимпульсов строчной развертки и пило¬ образного сигнала служит для возвращения генератора обратно на заданную частоту, когда бы он ни стал увеличивать или уменьшать частоту генерации. При предварительном анализе следует проверить частоту генерации (см. также рис. 10.3). Вообще схема рис. 10.8 используемся довольно во многих теле¬ визорах. Отметим, что среднее напряжение смещения между базой и эмиттером составляет 0,3 В. Если частота генератора стремится уйти, то диоды отреагируют постоянным управля¬ ющим напряжением, которое так изменит напряжение между базой и эмиттером, чтобы частота стала прежней. В случае неис¬ правности первое подозрение должны вызвать электролитичес¬ кие конденсаторы. Отметим также, что диоды должны быть подобраны по электрическим свойствам, иначе синхронизация будет неудовлетворительной. ИЗМЕРИТЕЛЬ НАПРЯЖЕННОСТИ ПОЛЯ Как уже не раз отмечалось, неоновая лампочка служит пор¬ тативным индикатором для проверки высоковольтных секций. Если поднести неоновую лампочку к выходному трансформа¬ тору строчной развертки или к высоковольтному трансформато- 215
Рис. 10.9. Устройство генератора на неоновой лампочке для быстрой оценки напряженности поля ру, то, если они исправны, лампочка начнет светиться. Можно даже по яркости свечения грубо оценить напряженность поля. Однако это только качественная опенка, не обеспечивающая точной индикации напряженности поля. При предварительном осмотре и иногда при сравнительных проверках очень полезно иметь точный индикатор напряженности поля. Этого легко дос¬ тигнуть, используя генератор на неоновой лампочке (рис. 10.9). Работа этого пробника основана на генерации. Например если в отсутствие поля лампочка вспыхивала один раз в секунду, то при помещении лампочки в слабое поле частота вспышек воз¬ растет до десяти раз в секунду. При усилении напряженности поля частота вспышек лампочки также будет возрастать, пока в конце концов не начнет казаться, что лампочка горит непре¬ рывно. По этой причине максимальную пользу из такого проб¬ ника можно извлечь в относительно слабых полях. Частота пилообразного сигнала может регулироваться резис¬ тором R с сопротивлением приблизительно от 1 МОм до 30 кОм, чтобы избежать выхода неоновой лампочки из строя. Цепь работает как генератор сигналов полупилообразной формы, и неоновая лампочка вспыхивает на каждый пик ионизации. ИЗМЕРИТЕЛЬ НАПРЯЖЕННОСТИ ПОЛЯ НА ЦИФРОВОМ ВОЛЬТМЕТРЕ И ПЕРЕСТРАИВАЕМОЙ КАТУШКЕ Более точные измерения относительной напряженности поля можно произвести при помощи цифрового вольтметра и пере¬ страиваемой катушки так, как это показано на рис. 10.10. Такое устройство работает на частоте 15 750 Гц и обладает высокой чувствительностью. Катушка может быть съемного типа для телевизора с генератором синусоидальных колебаний в строч- 216
Рис. 10.10. Устройство для измерения напряженности поля на настраиваемой катушке индуктивности и цифровом вольтметре ной развертке или использована от старого телевизора. Такой тип пробника полезен при предварительном осмотре для быст¬ рого определения причины отсутствия свечения экрана - не¬ исправность либо в цепи строчной развертки и высоковольтной цепи, либо в каскаде постоянного напряжения. Такой пробник обеспечивает получение наиболее точных сравнительных данных при предварительной проверке сис¬ темы строчной развертки. Для настройки катушки на частоту 15 750 Гц используется конденсатор С. Выходное напряжение катушки в значительной степени зависит от ее ориентации в поле. Например если катушка расположена вблизи выходного трансформатора строчной развертки и соответствующим обра¬ зом ориентирована, то цифровой вольтметр может показать 300 В. Если же повернуть катушку на 90°, то можно получить ну¬ левые показания. При сравнительной проверке желательно при каждом измерении размещать катушку одинаково. ОБЩИЕ ПРИЗНАКИ НЕИСПРАВНОСТЕЙ Как уже ранее отмечалось, неисправности могут являться результатом испорченных конденсаторов фильтра или дефек¬ тов в источнике питания, затрагивающих выпрямительные диоды или резисторы. В этом случае напряжение на выходе источника питания отличается от своего номинального значе¬ ния, хотя фильтрация идет как положено. Проявляющиеся об¬ щие признаки неисправностей в некоторой степени различа¬ ются у конкретных моделей телевизоров. Однако следующие признаки являются типичными (рис. 10.11): 1. Воспроизведение изображения и звукового сопровождения нормально при выходном напряжении блока питания, соответ- 217
Рис. 10.11. Примеры искажения изображения из-за снижения напряжения пи¬ тания: 1 — напряжение питания уменьшено на 15 %. Высота растра уменьшена, ши¬ рина нормальная; 2 — напряжение питания уменьшено на 35%. Растр умень¬ шился и по высоте, и по ширине; 3 — напряжение питания уменьшено на 40%. Растр сильно уменьшился и по высоте, и по ширине. Звуковое сопровождение очень слабое и шумное; 4 — напряжение питания уменьшено на 45 %. Изобра¬ жение и звук пропадают. Линии обратного хода луча по кадру видны в умень¬ шенном растре ствующем входному напряжению в диапазоне 117-100 В дейст¬ вующего значения (при номинале 115 В). 2. При 100 В появляется первый признак - заметное уменьше¬ ние высоты изображения в верхней части экрана. 3. При 80 В наблюдаются дополнительные признаки: умень¬ шение высоты изображения существенно и видно и в верхней, и в нижней частях экрана. Также наблюдается заметное умень¬ шение ширины изображения с правой и левой сторон экрана. Воспроизведение звука становится слабее, хотя остается чистым. 4. При 70 В изображение серьезно уменьшено по высоте и ши¬ рине. Синхронизация (и строчная, и кадровая) становится неус¬ тойчивой. Яркость и контраст недостаточны. Звук становится совсем слабым и шумным. При помощи регуляторов синхрони- 218
Рис. 10.12. Примеры отклонения напряжения на коллекторе от нормы из-за утеч¬ ки через коллекторный переход зации, яркости и контраста можно добиться удовлетворитель¬ ного изображения. Однако добиться нормальной громкости звучания невозможно. 5. При 67 В изображение внезапно пропадает, хотя растр ос¬ тается видимым. Также исчезает звук вместе с шумом. (Оста¬ ющийся растр серьезно уменьшен по высоте и ширине, и линии обратного хода луча по кадру становятся заметными.) Следует отметить, что работа и кадровой, и строчной развер¬ ток связан с уменьшением напряжения блока питания ниже нормального уровня - при снижении его на 45% пропадают изоб¬ ражение и звук. Неработающий телевизор немедленно вызы¬ вает подозрение в катострофическом сбое в блоке питания. Теперь рассмотрим классическую схему усилителя и ее не¬ исправности. На рис. 10.12 приведены примеры типичных усилительных каскадов по схеме ’’общий эмиттер” с широко используемыми делителями напряжения в цепи базы. В первой схеме обратная связь отсутствует, а во второй - имеется обратная связь через сопротивление в цепи эмиттера. Общей причиной снижения коэффициента усиления каскада ниже нормального уровня яв¬ ляется появление утечки с коллектора на базу внутри транзис¬ тора. Такая неисправность немедленно отражается на постоян¬ ном напряжении коллектора, которое существенно снижается. В первой схеме напряжение на коллекторе уменьшается до +3 В при сопротивлении утечки коллекторного перехода 880 кОм, до +2 В при 350 кОм и до +1 В при 100 кОм. Во второй схеме напряжение на коллекторе уменьшается до +3 В при соп¬ ротивлении утечки коллекторного перехода 360 кОм, до +2 В при 150 кОм и до +1 В при 15 кОм. В обеих схемах нормальное 219
Рис. 10.13. Типичное отклонение напряжения на коллекторе в усилителе класса А при изменении сопротивления нагрузки (при увеличении /?н до 16 кОм нап¬ ряжение на коллекторе падает до 0,6 В, при уменьшении /?н до 4 кОм — возрас¬ тает до 6,8 В) напряжение на коллекторе +5,5 В. Отметим, что усилитель в меньшей степени реагирует на коллекторную утечку, если ис¬ пользуется обратная связь через сопротивление эмиттера. Другой общей причиной выхода каскада из строя служит из¬ менение сопротивления. В качестве примера на рис. 10.13 изоб¬ ражен типичный усилительный каскад класса А, в котором из¬ меняют нагрузку коллектора. Если сопротивление нагрузки увеличивается или уменьшается в 2 раза от своего номиналь¬ ного значения, то это сильно воздействует на работу схемы. Отметим, что когда сопротивление нагрузки увеличивается в 2 раза, то коэффициент усиления каскада также увеличива¬ ется. Однако поскольку теперь каскад работает уже не в клас¬ се А, то появляются искажения. И наоборот, при уменьшении сопротивления нагрузки коэффициент усиления каскада также уменьшается. Оптимальное напряжение смещения для работы в классе А возникает, когда постоянное напряжение коллектора равно половине напряжения питания (+4,5 В). Еще раз отметим, что напряжение на коллекторе зависит как от сопротивления нагрузки, так и от соотношения сопротивлений в цепи делителя напряжения. Например если сопротивление нагрузки увеличи¬ вается, то напряжение на коллекторе падает, и наоборот. При увеличении номинальной нагрузки в 2 раза (до 16 кОм) каскад больше не будет работать в режиме класса А; при 0,6 В на кол¬ лекторе каскад фактически будет работать в классе В. В заключение рассмотрим изображенный на рис. 10.14 генера¬ тор строчной развертки. Технически генератор представляет собой усилительный каскад, поддерживающий свой собствен- 220
Рис. 10.14. Схема типичного генератора строч¬ ной развертки при обратном смещении база- эмиттер ный вход посредством положительной обратной связи через ка¬ тушку индуктивности между базой, эмиттером и землей. При нормальном функционировании смещение транзистора соответ¬ ствует классу В или С. В приведенном примере транзистор ра¬ ботает в классе С и между базой и эмиттером приложено обрат¬ ное смещение - 1 В, которое является средним значением между положительным напряжением смещения, приложен¬ ным через ЯБ, и напряжением самосмещения, зависящим от сигнала и вызываемым протеканием тока базы при приходе положительных полуволн синусоидального выходного напря¬ жения. Отметим, что если уменьшить сопротивление ЯБ, то генера¬ тор перейдет в режим класса В (прямое смещение 0,5 В). Если же уменьшить РБ, то генератор будет смещен прямо и должен ра¬ ботать в классе А. Однако из-за прямого смещения сопротивле¬ ние база-эмиттер по переменному току становится очень ма¬ леньким, так что амплитуда колебаний генератора снижается столь значительно, что генерация не может возобновиться. С практической точки зрения главным из всего вышесказан¬ ного является то, что наибольшую информацию можно полу¬ чить, измерив напряжение между базой и эмиттером транзис¬ тора проверяемого отказавшего генератора. Итак, в генераторе, использующем самосмещение, ток базы имеет импульсную форму и протекает при наличии на катушке положительных полуволн синусоидального напряжения. Про¬ текание тока базы обусловливает заряд конденсатора 0,1 мкФ. На правой обкладке будет отрицательный потенциал. Этот отрицательный заряд в промежутке между пиками стекает через РБ, и среднее постоянное напряжение смещения на базе составляет -1 В. Еще раз отметим, что если уменьшить сопро¬ тивление базы 2?б до 60 кОм, то транзистор будет смещен пря¬ мо и выходной синусоидальный сигнал станет равен нулю. Ге¬ нерация прекращается, так как база потребляет чрезмерный 221
ток (входное сопротивление база-эмиттер становится столь мало, что катушка очень сильно демпфируется). Если же очень сильно сместить транзистор в прямом направлении, то он пере¬ греется и будет поврежден. Глава 11 ПОИСК НЕИСПРАВНОСТЕЙ В ЦВЕТНЫХ ТЕЛЕВИЗОРАХ ВЫВОДЫ НА ОСНОВЕ ПРИЗНАКОВ НЕИСПРАВНОСТИ При поиске неисправностей в цветных телевизорах, не име¬ ющих технического описания, полезно представлять себе приз¬ наки, не требующие для анализа глубокого знания схемы теле¬ визора. Предыдущее обсуждение выводов из признаков пони¬ женного напряжения на выходе источника питания черно-бе¬ лого телевизора было проведено в гл. 10. Как видно из рис. 11.1, такие же общие соображения приложимы и к цветным телеви¬ зорам. При пониженном выходном напряжении блока питания (на 28%) первым заметным симптомом является сужение растра по вертикали (рис. 11.1, а). Далее, при уменьшении напряжения питания на 37% растр уменьшается и по вертикали, и по гори¬ зонтали. Изображение и звук еще приемлемые (рис. Ц.1, б). За¬ тем, при уменьшении напряжения питания на 39%, значитель¬ но уменьшаются высота и ширина растра. Изображение стано¬ вится тусклым, хотя цвета еще воспроизводятся и звук еще приемлемый (рис. 11.1, в). В конце концов при уменьшении напряжения питания на 43% экран становится темным, а звук совсем слабым (рис. 11.1, г). Если растр сужен и по горизонтали, и по вертикали, то, веро¬ ятно, напряжение источника питания понижено. Однако если высота растра нормальная, но при этом он сужен по горизонта¬ ли, то наиболее вероятной причиной в этом случае будет непо¬ ладка в каскаде строчной разверткц. И наоборот, если ширина растра нормальная, но высота при этом мала, то неисправность следует искать в каскаде кадровой развертки. 222
Рис. 11.1. Примеры искажения цветного изображения из-за понижения напряже¬ ния блока питания ОБЩИЕ СООБРАЖЕНИЯ Как видно из рис. 11.2, цветной телевизор - гораздо более сложное устройство, нежели черно-белый. Поэтому если приз¬ наки неисправности не простые, как в случае неполадок в блоке питания, то целесообразно найти похожий цветной теле¬ визор в рабочем состоянии для проведения сравнительных из¬ мерений. Однако если вы ранее уже сталкивались с телевизо¬ рами такого же типа, то можете достаточно уверенно взяться за загадочный признак без сравнительных измерений. Как отмечалось в гл. 10, отказавший телевизор сразу же вызывает подозрение, что сбой произошел в блоке питания. Устранение неисправности в блоке питания - обычно сравни¬ тельно простое дело. В таких случаях полезно начинать с про¬ верки работоспособности телевизора от настольного блока питания для временной замены подозреваемого блока неис¬ правного телевизора. Такая процедура может сберечь время, которое было бы зря потрачено, если бы, например, выяснилось, что телевизор не работает даже от заведомо исправного блока 223
питания. В такой ситуации можно прекратить работу и не тра¬ тить время на решение этой задачи. Если телевизор, хотя и со сбоями, но работает, то следует проанализировать признаки неисправности более строго. Иног¬ да сразу бывает ясно, в каком каскаде находится неисправ¬ ность, например, когда изображение вместо цветного черно-бе¬ лое. В этом случае следует обратить внимание на каскад цвет¬ ности. При ’’прерывистости изображения” местонахождение неисправности недостаточно ясно. В любом случае можно счи¬ тать, что повезло, если печатные платы промаркированы в со¬ ответствии со своим функциональным назначением. На рис. 11.2, а изображена схема одного из типичных цветных телевизоров, где черно-белый видеосигнал Y приложен к ка¬ тодам цветного кинескопа, а цветоразностные сигналы R-Y, B-Y, G-Y приложены к сеткам кинескопа. Использованы ”Х” и ”Z” демодуляторы сигнала цветности; цветоразностный сигнал G-Y декодируется в усилителе G-Y сигнала. Схема рис. 11.2, б дает представление еще об одной стандарт¬ ной схеме цветного телевизора. Здесь каждый катод цветного кинескопа индивидуально управляется R, G, В сигналами (сетки не управляются). Отметим, что черно-белый сигнал фор¬ мируется из соответствующих частей R, G и В сигналов, подава¬ емых на RGB матрицу. Поиск неисправностей в таких телеви¬ зорах для большей пользы желательно проводить методом сравнения. Конечно, если вы чувствуете себя достаточно опыт¬ ными в этой области, вполне осуществимо произвести проверку и локализацию неисправности при помощи вольтметра и раз¬ личных пробников, о чем будет рассказано ниже. ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ Практически во всех современных моделях цветных телеви¬ зоров в каскаде цветности можно найти интегральные схемы. В качестве примера на рис. 11.3 изображена микросхема цветосин- хронизации и выключателя цветности. Таким образом, если ’’изображение черно-белое и нет никаких цветов”, то необходи¬ мо обратить внимание на микросхему цветности и ее внешние элементы. Обычно первое действие - проверка внешних элемен¬ тов и особенно электролитических конденсаторов. Если все внешние элементы ’’выдержали проверку”, то необходимо ме- 224
15-6975 Рис. 11.2. Устройство цветного телевизора: а - схема, используемая в черно-белом телевизоре, с добавлением цепи обработки сигнала цветности; б - канал цветно- сти представляет собой микросхему
Рис. 11.2 (б)
Рис. 11.3. Типичная микросхема, заключающая в себе цветосинхронизатор и выключатель цветности, используемая во многих цветных телевизорах 228
нять микросхему. Желательно первый осмотр такой схемы про¬ изводить методом сравнения при поданном сигнале и с исполь¬ зованием двухканального осциллографа. УРОВНИ СИГНАЛА ЦВЕТНОСТИ В современных цветных телевизорах цветоразностный сигнал с частотой 3,58 МГц обрабатывается при сравнительно низких уровнях. По этой причине нецелесообразно использовать тради¬ ционные пиковые пробники и вольтметры для отслеживания пути прохождения сигнала. Даже пиковые пробники имеют ограниченное применение при поиске неисправностей в каска¬ дах цветности. Вместо этого обычно применяется метод подачи сигнала цветности в узлы схемы для ’’окружения” места пов¬ реждения. Цветной кинескоп обычно используется как индика¬ тор. Однако если экран не светится, то можно в качестве инди¬ каторов использовать пиковый пробник и цифровой вольтметр, подсоединив их к катоду или сетке. КАК КОРОТКОВОЛНОВЫЙ ПРИЕМНИК РЕАГИРУЕТ НА СИГНАЛЫ КАСКАДА ЦВЕТНОСТИ Для большей пользы или проверке прохождения сигнала цветности желательно использовать осциллограф. Однако если у вас нет осциллографа, то можно получить полезную информа¬ цию при помощи коротковолнового приемника, настроенного на частоту 3,58 МГц. Например, если кончик антенны, использу¬ емый в качестве щупа, поместить вблизи схемы, работающей с частотой 3,58 МГц, то сигнал цветности будет воспринят при¬ емником и воспроизведен как характерный ”рев”. Таким обра¬ зом при предварительной проверке можно определить наличие или отсутствие сигнала цветности. Тестирование с использова¬ нием радиоприемника будет более информативным, если будет производиться на сравнительной основе с заведомо исправ¬ ным аналогичным телевизором. Отметим, что сигнал цветности будет слышен на частоте не только 3,58 МГц, но также и в диапазоне от 3 до 4 МГц, а для некоторых телевизоров и в диапазоне от 2 до 4 МГц. Причина такого ’’размаха” частот сигнала цветности рассмотрена на рис. 11.4. Этот пример иллюстрирует внешний вид NTSC испыта¬ тельного сигнала цветности до и после прохождения полосового 229
Рис. 11.4. Полосовой усилитель с частотным диапазоном сигнала цветности от 3,1 до 4,1 МГц усилителя так, как он будет выглядеть на экране осциллогра¬ фа. Испытательный сигнал содержит основные и дополнитель¬ ные цвета. Сигнал цветности на выходе полосового усилителя состоит из групп сигналов с частотой 3,58 МГц, но отличающихся фазой и амплитудой. Заметьте, что в нашем примере частотный диапазон полосового усилителя простирается от 3,1 до 4,1 МГц. В этом диапазоне при помощи приемника можно поймать лю¬ бую боковую полосу частот. В дополнение отметим, что телевизоры с высокими эксплу¬ атационными данными обеспечивают диапазон частот полосо¬ вого усилителя с 2,1 до 4,1 МГц. Соответственно при тестирова¬ нии таких телевизоров следует ожидать ’’размаха” частот при¬ 230
близительно от 2 до 4 МГц. При работе с генератором опорной частоты цветовой поднесущей сигнал с его выхода не может быть услышан с помощью коротковолнового радиоприемника, так как он является незатухающей гармонической волной с частотой 3,58 МГц. Другими словами, с помощью АМ-радиопри- емника можнс расслышать лишь модулированный сигнал цветности. Сигналы цветности являются видеочастотами, так что име¬ ется возможность перепутать сигнал цветности с черно-белым сигналом при элементарной быстрой проверке. Чтобы избежать ошибки, сперва необходимо осмотреть плату, чтобы убедиться, что конец антенны поднесен к каскаду полосового усилителя, а не к видеоусилителю. Более точную информацию о частоте можно получить, ис¬ пользуя частотомер. Выпускаются дешевые доступные частото¬ меры на диапазоны 80, 250 и 520 МГц. Типичный частотомер на 80 МГц обеспечивает чувствительность 20 мВ и измерение час¬ тоты в диапазоне от 10 Гц до 80 МГц. Входное сопротивление - 1 МОм. Частотомеры на 250 и 520 МГц имеют несколько меньшую чувствительность на частотах свыше 100 МГц (обычно 50 мВ). Они также обеспечивают выбор входного сопротивления: высо¬ кое (1 МОм) или сопротивление коаксиального кабеля (50 Ом). Многие частотомеры также индицируют характеристики пери¬ ода, возможно измерение средней частоты за выбранный про¬ межуток времени. УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОРОТКОВОЛНОВОГО РАДИОПРИЕМНИКА ДЛЯ ПРОВЕРКИ ТЕЛЕВИЗОРОВ ПРИ ПОМОЩИ РЕЗИСТИВНОГО ЩУПА Если телевизор находится в неисправном состоянии, то уровни сигнала цветности могут лежать в довольно широком диапазоне и уровень, высокий при нормальной работе, может стать низким из-за какой-нибудь неисправности. В результате быстрая проверка на наличие или отсутствие сигнала при помо¬ щи коротковолнового радиоприемника может оставить сомне¬ ния о состоянии работы каскада цветности. В такой ситуации полезно дополнить антенну приемника резистивным щупом так, как это показано на рис. 11.5. Резистор увеличивает уровень полезного сигнала в антенне, а также позволяет избежать чрезмерного нагружения проверяемой схемы. 231
Рис. 11.5. Резистивный щуп улучшает качество проверки при помощи коротко¬ волнового радиоприемника Отметим, что многие коротковолновые АМ-радиоприемники имеют гнездо для подключения наружной антенны в дополне¬ ние к штыревой антенне. Это гнездо можно использовать для подключения пробника, но технически это не дает никаких пре¬ имуществ перед простейшим устройством, изображенным на рис. 11.5. Хотя может показаться выгодным подсоединить к гнезду внешней антенны щуп из изолированного резистора с коаксиальным кабелем - такое устройство непригодно для из¬ мерений из-за распределенной емкости коаксиального кабеля. Другими словами, если к емкости кабеля подсоединен резистор 50 кОм, то такая цепь работает как фильтр низких частот и сиг¬ нал с частотой 3,58 МГц практически полностью подавляется. Также может показаться выгодным использовать в качестве щупа непосредственно коаксиальный кабель. Однако и этот метод непригоден из-за чрезмерного нагружения проверяемой схемы коаксиальным кабелем. Иначе говоря, когда коаксиаль¬ ный кабель непосредственно подсоединен к узлу работающей цепи каскада цветности, распределенная емкость кабеля вносит шунтирующую емкость, которая нарушает работу схемы. Итак, приспособление, изображенное на рис. 11.5, является наиболее практичным для быстрой проверки. При использовании коротковолнового приемника для про¬ верки наличия или отсутствия сигнала в каскаде цветности от¬ клик будет получен при приближении кончика антенны к про¬ веряемой цепи. Если уровень сигнала сравнительно слаб, по¬ лезно повысить чувствительность устройства при помощи резис¬ тора 50 кОм, присоединенного к кончику антенны и использу¬ емого в качестве щупа. Когда резистивным шупом дотрагива¬ ются до узла работающей схемы, звучание значительно усили¬ вается. Использование резистивного щупа к тому же полезно при наличии сильных полей рассеяния от других каскадов теле¬ визора, которые также улавливаются антенной и создают поме¬ 232
хи интересующему нас сигналу. Другими словами, при исполь¬ зовании резистивного щупа значительно улучшается отноше¬ ние сигнал/шум. ПРОВЕРКА НЕЗАТУХАЮЩЕЙ ГАРМОНИЧЕСКОЙ ВОЛНЫ С ЧАСТОТОЙ 3,58 МГц В некоторых случаях большая часть каскада цветности не работает, хотя генератор цветовой поднесущей работает и выдает сигнал с частотой 3,58 МГц. Пока не будет подан допол¬ нительный входной сигнал (рис. 11.6), вы не получите никакой информации о работе генератора при помощи коротковолнового радиоприемника. Незатухающие гармонические колебания с выхода генератора будут смешиваться с выходным сигналом генератора цветовой поднесущей, тем самым производя в дина¬ мике радиоприемника комбинационный тон. Таким образом можно быстро убедиться в работоспособности (или в отказе) генератора цветовой поднесущей. Подача сигнала с генератора колебаний на штыревую антен¬ ну коротковолнового приемника осуществляется при помощи джиммика (конденсатора малой емкости из скрученных изоли¬ рованных проводов. -(Примеч. пер.). Генератор обеспечивает немо дул ированные колебания частотой 3,58 МГц, приемник тоже настроен на частоту 3,58 МГц. Если незатухающие колеба¬ ния приложены к концу пробника, то приходящий сигнал будет комбинироваться с сигналом генератора и обеспечивать воспро¬ изведение звукового тона радиоприемником. (Звуковой тон Рис. 11.6. Устройство для быстрого отслеживания незатухающего немодулирован- ного сигнала с частотой 3,58 МГц 233
появляется из-за несовпадения частот сигнала генератора и приходящего сигнала.) Локализация генератора цветовой поднесущей достигается включением и выключением генератора сигналов. Если при от¬ ключении генератора сигналов пропадает звук радиоприемни¬ ка, то можно сделать вывод, что кончик щупа находится в кас¬ каде генератора цветовой поднесущей. ПРОВЕРКА ПРОХОЖДЕНИЯ НЕЗАТУХАЮЩЕГО НЕМОДУЛИРОВАННОГО СИГНАЛА ПО УРОВНЮ ШУМА Если у вас нет генератора сигналов, пригодного для проведе¬ ния описанной выше гетеродинной проверки, то при помощи коротковолнового радиоприемника, используя эффект подавле¬ ния шумов сильным незатухающим немодулированным сигна¬ лом в качестве индикатора наличия или отсутствия сигнала, можно провести быструю проверку по уровню шума. Таким обра¬ зом, если радиоприемник настроен на частоту 3,58 МГц и кон¬ чик штыревой антенны находится в поле генератора сигналов этой же частоты, то вы не услышите из радиоприемника ни од¬ ного звука. Отметим, однако, что приходящий смодулирован¬ ный сигнал обладает свойством подавления шумов и уровень шумов на выходе радиоприемника снижается. Этот эффект по¬ давления шумов сильным сигналом подскажет, что имеется приходящий незатухающий смодулированный сигнал той частоты, на которую настроен радиоприемник. Как видно из рис. 11.7, для сравнения уровней шумов при нормальной работе радиоприемника и во время проверки подавлением полезно до¬ полнить это приспособление обычной кнопкой. Эффект подавления шумов сильным сигналом заключается в следующем. При отсутствии сигнала на входе радиоприемника на его выходе всегда имеется большее или меньшее количество шума. Затем если на штыревую антенну, используемую в качест¬ ве щупа, будет подан незатухающий смодулированный сигнал с частотой, на которую настроен радиоприемник (пусть это будет 3,58 МГц), то система АРУ уменьшит коэффициент усиле¬ ния ПЧ-сигнала в приемнике. Соответственно понизится и уровень шумов на выходе. Это свойство и используется при трас¬ сировании сигнала генератора цветовой поднесущей. Кнопка служит для кратковременного заземления антенны, при кото¬ ром можно сравнить уровни шумов. 234
Рис. 11.7. Устройство для быстрого отслеживания незатухающего немодулиро ванного сигнала с частотой 3,58 МГц, дополненное переключателем для срав нения Если в вашем распоряжении имеется приемник для коротко¬ волновой радиосвязи, то с его помощью можно успешнее провес¬ ти всестороннюю быструю проверку, нежели используя обычный приемник. Приемник для радиосвязи имеет, например, встроен¬ ный генератор незатухающих смодулированных колебаний и звуковое устройство контроля, показывающее относительные уровни приходящих сигналов (S-метр). ДЕМОДУЛЯЦИЯ И МАТРИЦИРОВАНИЕ СИГНАЛА ЦВЕТНОСТИ Поиск неисправностей в каскаде цветности облегчается практическим пониманием принципов демодуляции и матри¬ цирования (кодирования с помощью матричной схемы). Отме¬ тим, что для минимизации помех изображения перед переда¬ чей цветного телевизионного сигнала цветовая поднесущая частотой 3,58 МГц подавляется. Соответственно демодулятор сигнала цветности восстанавливает сигнал цветности, вставляя в приходящий сигнал с подавленной несущей поднесущую с частотой 3,58 МГц. Восстановленный сигнал в дальнейшем под¬ вергается разделению на составляющие в синхронных детекто¬ рах. Синхронный детектор представляет собой комбинацию фазового и амплитудного детекторов. Цветоразностный сигнал, такой как R-Y, B-Y или G-Y, имеет определенную фазу относительно сигнала цветовой синхрони¬ зации, цветоразностный сигнал также различается по амплиту¬ де. Отметим, что фаза цветоразностного сигнала соответствует оттенку цвета, а амплитуда - его насыщенности. Цветоразност¬ ные сигналы R-Y и B-Y могут быть сформированы из демодули- рованных X и Z цветоразностных сигналов, о чем будет подроб¬ нее рассказано ниже. 235
Рис. 11.8. План каскада R-Y/B-Y-демодуляции На рис. 11.8 изображена схема R-Y/B-Y-детектора. Заметьте, что сигнал цветности с полосового усилителя приложен к обоим демодуляторам; сигнал с выхода генератора поднесущей прило¬ жен к B-Y-демодулятору с фазой B-Y, а к R-Y-демодулятору - с фазой R-Y, тем самым при создании R-Y и B-Y составляющих вос¬ станавливается сигнал цветности. (Фаза сигнала цветовой синхронизации равна 0°.) Такая операция называется квадратурно-синхронным детек¬ тированием, так как фазы R-Y- и B-Y-сигналов различаются на 90°. Каждый демодулятор, как показано на рис. 11.9, проводит только в течение короткого интервала времени при максимуме напряжения подаваемого сигнала частотой 3,58 МГц. Другими словами, синхронное детектирование по существу заключается в дискретизации, приходящего сигнала в точно определенные моменты времени. Из рис. 11.9 видно, что синхронный детек¬ тор, являющийся по существу фазовым детектором, при этом также является амплитудным детектором, так как уровень 236
Рис. 11.9. Процесс разделения сигнала цветности и схема синхронного демодуля¬ тора (Угол между фазами сигнала цветности и сигналом гетеродина определяет полярность выходного видеосигнала.) выходного сигнала ’’следует” за уровнем входного сигнала цветности. Когда R-Y составляющая сигнала проходит через максимум, B-Y составляющая проходит через нуль. Соответственно на вы¬ ходе R-Y-демодулятора будет присутствовать только R-Y сос¬ тавляющая. Далее, когда через максимум проходит B-Y состав¬ ляющая сигнала цветности, R-Y составляющая проходит через нуль, так что на выходе В-Y-демодулятора присутствует толь¬ 237
ко B-Y составляющая. Отметим, что - (R-Y) и - (B-Y) составля¬ ющие сигнала дискретизируются таким же образом (рис. 11.9). Как отмечалось ранее, вырабатывается также G-Y составля¬ ющая сигнала цветности - это может быть результатом дейст¬ вия каскада демодулятора, когда сигнал цветовой поднесущей подается с G-Y фазой или соответствующие части выходных сигналов R-Y- и В-Y-демодуляторов могут быть смешаны в G-Y-матрипе. Существует много конструктивных решений такой схемы, обеспечивающих тот же результат (формирование R-, G- и В-сиг- налов), например R-Y и G-Y могут быть демодулированы, а за ними стоять B-Y-матрица. Высококачественные цветные теле¬ визоры демодулируют 1- и Q-сигналы, из которых матрициру¬ ются R-, G' и В-сигналы. В другой конструкции R-, G- и В-сигна¬ лы одновременно демодулируются и матрицируются с Y-сигна- лом. Матрицирование X- и Z-сигналов в форму R-Y-, B-Y-, G-Y-сиг- налов показано на рис. 11.10. Из рисунка также видно, что когда небольшая часть Z-сигна- ла смешивается с Х-сигналом, то получаем R-Y-сигнал. Таким же образом при смешении небольшой части Х-сигнала с Z-сиг- налом получим B-Y-сигнал. Сигналы X и Z падают в определен¬ ной пропорции на резисторе и формируют G-Y-сигнал. Такая же пропорция требуется для формирования R-Y- и B-Y-сигналов. Матрица G-Y первоначально формирует - (О-У)-сигнал, который затем для получения G-Y-сигнала проходит через инвертор. Как показано на рис. 11.11, R-, G- и В-оттенки имеют точно опреде¬ ленные фазы и могут быть непосредственно демодулированы - что и делается в телевизорах, в которых R-, G- и В-сигналы по¬ даются непосредственно на катоды кинескопа. Векторы, изображенные на рис. 11.11, а, выражают неизмен¬ ные значения полностью насыщенных основных и дополнитель¬ ных цветов. Это величины, используемые для цветного отобра¬ жения цветным кинескопом. С другой стороны, векторы, изоб¬ раженные на рис. 11.11,6, называют исправленными значени¬ ями. Это значения, используемые для передачи и приема сиг¬ нала цветности во избежание перемодуляции. Исправленные цветовые значения вырабатываются демодуляторами сигналов цветности. В свою очередь, исправленные цветовые значения переводятся в неизменные значения при помощи последующей резистивной цепи. 238
Рис. 11.10. Устройство матрицирования для формирования R-Y-, B-Y-, G-Y-цве- торазностных сигналов из демодулированных X- и Z-сигналов Рис. 11.11. Фазовые соотношения между основными и дополнительными цве тами 239
Рис. 11.12. Шесть основных схем демодуляции и матрицирования сигнала цвет¬ ности, применяемые в различных цветных телевизорах: а — R-Y и B-Y - демодулированы, G-Y - матрицирован; б - R-Y и G-Y - демодулированы, B-Y — матрицирован; в — матрицы и двойной демодулятор; г — неквадратурная демодуляция, G-Y-матрицирование; д - тройной демоду¬ лятор; е — демодулятор/ВОВ-матрица На рис. 11.12 приведена краткая сводка шести основных способов демодуляции и матрицирования (т.е. кодирования с помощью матричной схемы - кодера/декодера системы цветного телевидения. - Примеч. пер.). Если вы не знакомы с этими различными типами построений каскадов цветности и у вас нет информации, какая форма демодуляции и матрициро¬ вания используется в каком-нибудь особенном телевизоре, 240
практический поиск неисправностей может быть ограничен проверкой путем сравнения с похожим и заведомо исправным телевизором. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ОБЗОР МИКРОСХЕМ На рис. 11.13 изображена условная схема включения широко используемой микросхемы обработки видео-ПЧ-сигнала. Эта микросхема выполняет функции трехкаскадного широкополос¬ ного ТВ ПЧ-усилителя, детектора и видеопредусилителя. Дан¬ ная микросхема также обеспечивает автоматическую регули¬ ровку усиления (АРУ) в каскадах ПЧ и тюнера. Ключевой им¬ пульс строк так используется в схеме выборки и хранения, что смещение, вырабатываемое системой АРУ, зависит от ампли¬ туды импульса строчной синхронизации. Таким образом, вели¬ чина сигнала системы АРУ независима от изменений сигнала передающей камеры и от шума в интервалах между синхроим¬ пульсами. Предусмотрена независимая регулировка для установки вели¬ чины задержки сигнала АРУ, подаваемого на тюнер РЧ. Фильтр АРУ, состоящий из резисторов, конденсаторов и диода, явля¬ ется частью внешней схемы. Одной из наиболее важных черт Рис. 11.13. Широко используемая интегральная схема обработки сигнала ви- део-ПЧ 16-6975 241
этой микросхемы является встроенный стабилизатор напряже¬ ния, который обеспечивает все каскады постоянным напряже¬ нием питания. Четыре резонансные цепи, которые мы видим на рисунке, характерны для цепи широкополосного усилителя ви¬ део-ПЧ-сигнала, но она не содержит режекторов соседнего кана¬ ла и звуковой ПЧ. (В большинстве телевизоров эти режекторы являются частью фильтров, находящихся между выходом тюнера и входом каскада ПЧ.) Хотя эта микросхема является довольно простым примером интегральных схем, она достаточно сложна, чтобы радиолюби¬ тель-практик смог детально проследить ее работу. (И вообще это будет пустой тратой времени - пытаться разобраться во всех тон¬ костях работы микросхемы.) Соответственно если неисправ¬ ность локализована в каскаде видео-ПЧ, то предварительный осмотр в общем случае состоит из сравнительных измерений постоянных напряжений и сопротивлений на выводах микро¬ схемы независимо от того, что эта микросхема делает. В боль¬ шинстве случаев этих измерений бывает достаточно, чтобы окончательно определить, где причина неисправности - в мик¬ росхеме или во внешних элементах. Основными параметрами микросхемы являются: Номинальное напряжение входного ПЧ-сигнала, определя¬ ющее амплитуду ПЧ-сигнала на всем плоском участке ампли¬ тудно-частотной характеристики, обеспечивающую уровень выходного видеосигнала в диапазоне от 1 до 5 В. Обычно состав¬ ляет 400 мВ. Искажения на частоте 50 кГц при 80%-ной амплитудной модуляции и амплитуде синхроимпульсов, равной 30 мВ дейст¬ вующего значения. Обычно составляют 10%. Выходной уровень видеосигнала, зависящий от входного сигнала; при напряжении питания 12 В можно ожидать уровень выходного сигнала в диапазоне от 0,9 до 10 В. Входной ключевой импульс строк, который достигается при помощи внешнего резистора 100 кОм; требуется размах в 25-35 В. Максимальная рассеиваемая мощность, при температуре до 55 °C достигающая 750 мВт. Теперь рассмотрим функциональную схему устройства обра¬ ботки сигнала яркости, изображенную на рис. 11JA Эта микро¬ схема обеспечивает выравнивание низко- и высокочастотных составляющих видеосигнала, фиксацию сигнала на необходи- 242
Рис. 11.14. Компоновка на входе и выходе микросхемы управления яркостью мои уровне черного и смешение гасящих импульсов строк и кадров с видеосигналом. Для управления кинескопом обычно требуется включать в цепь предоконечный каскад видеоуси¬ лителя на мощных транзисторах. Так как для обработки цветового телевизионного сигнала требуется большее время, то в современных цветных телевизо¬ рах используется линия задержки с отводами с временем за¬ держки приблизительно 750 нс. Три вывода линии задержки присоединены к процессору яркости. В этой микросхеме име¬ ются усилитель-корректор ВЧ и видеоусилитель мощности, предназначенные для регулировки контраста и коррекции на высоких видеочастотах. Для предотвращения фиксации видео¬ сигнала на уровне синхроимпульсов, который более отрицате¬ лен, чем уровень черного, на специальную схему фиксации уровня черного на выводы запрещения фиксации уровня микро¬ схемы требуется подать импульсы строчной развертки. Регуля¬ тор яркости устанавливает уровень на выходе видеоусилителя, который также отличается от гасящих импульсов строк и кад¬ ров. Основными параметрами этой микросхемы являются: L. Максимальная рассеиваемая мощность. При 55 °C — 750 мВт. 2. Широкополосный коэффициент усиления. Характеризует усиление в диапазоне частот от 100 Гц до 3,5 МГц. Обычно сос¬ тавляет 8 дБ. 3. Интермодуляционные искажения. Определяют искаже¬ ние, получающееся в результате интермодуляции двух или более частот. Типичное ’’наихудшее” значение — 20%. 243
Рис. 11.15. Компоновка на входе и выходе микросхемы обработки полного телеви¬ зионного сигнала Следующая функциональная схема, приведенная на рис. 11.15, относится к интегральной схеме обработки видеосиг¬ нала. Эта микросхема получает полный видеосигнал с первого видеоусилителя и преобразует его в раздельные синхронизиру¬ ющие импульсы, генерирует напряжения АРУ тюнера и каскада ПЧ, снижает влияние шумовых импульсов. Изображенная на рисунке RC-цепь является комплексным фильтром, работа¬ ющим между выходом инвертора шума и схемой выделения сигналов синхронизации. Ключевой импульс строчной развертки требуется и для этой схемы, как и для рассмотренной ранее схемы видео-ПЧ, которая также вырабатывает свое собственное напряжение АРУ. Если в приемнике телевизора используется именно такой каскад ПЧ, то возможности АРУ микросхемы-процессора видеосигнала не потребуются. Разделенные синхроимпульсы имеются и положи¬ тельной, и отрицательной полярности. Напряжение АРУ тюнера также имеется и положительное, и отрицательное. Основными параметрами являются: 1. Максимальная рассеиваемая мощность. Рассмотренная микросхема может рассеять 750 мВт при температуре до 55 °C. 2. Амплитуда входного видеосигнала. Номинальная удво¬ енная амплитуда полного видеосигнала обычно равна 3 В. 3. Уровни выходных синхроимпульсов. Максимальная ам¬ плитуда равна напряжению питания, которое обычно состав¬ ляет 24 В. 244
Рис. 11.16. Компоновка на входе и выходе микросхемы обработки цветового теле¬ визионного сигнала 4. Амплитуда импульсов строчной развертки. Обычно от 3 до 6 В. На рис. 11.16 изображена функциональная схема микросхемы для обработки видеосигнала. Это одна из микросхем, всесторон¬ не обрабатывающих цветовой телевизионный сигнал; она полу¬ чает полный видеосигнал с видеодетектора или с первого ви¬ деоусилителя микросхемы. Кроме того, цветовой процессор для выработки опорного сигнала цветовой поднесущей требует наличия только ключевого импульса строчной развертки, усиления цветовой поднесущей с частотой 3,58 МГц, демодуля¬ ции поднесущей и выработки трех цветоразностных сигналов. Эта микросхема также содержит каскад автоматической ре¬ гулировки сигнала насыщенности цвета, цепь цветовой пере¬ грузки и детектор с усилителем выключателя цветности. Как видно из рис. 11.16, один внешний фильтр требуется для кас¬ када автоматической подстройки частоты и фазы, а второй - для подавления цветовой поднесущей. Генератор опорной час¬ тоты сигнала цветности стабилизирован внешним кварцем и RC-цепыо. Непосредственно к микросхеме подключаются два основных регулятора цветности: коэффициента усиления сиг¬ нала цветности и смешения тонов. Внешний выключатель поз¬ воляет пользователю отключать систему автоматической кор¬ рекции цветности и каскад защиты от перегрузок. Основными функциональными параметрами этой микросхемы являются: 245
Рис. 11.17. Компоновка на входе и выходе микросхемы обработки сигнала строч¬ ной развертки 1. Максимальная рассеиваемая мощность, составляющая при температуре до 55 °C 825 мВт. 2. Номинальная рассеиваемая мощность, определяющая полную рассеиваемую мощность при нормальных условиях работы. Обычно 500 мВт. 3. Минимальная полоса захвата частоты генератора, опре¬ деляющая с помощью конденсатора максимальную расстройку частоты кварцевого резонатора, при которой сигнал генератора остается в фазе с опорным сигналом. Типичное значение ±300 Гц. Теперь рассмотрим функциональную схему микросхемы обработки сигнала строчной развертки (рис. 11.17). Эта микро¬ схема содержит простой процессор сигнала с устройством авто¬ матической регулировки частоты (АРЧ) строчной развертки, генератор строчной развертки и предварительный усилитель для каскада строчной развертки. Эта микросхема выделяет синхроимпульсы из полного видеосигнала, обеспечивает час¬ тичное шумоподавление, а также вырабатывает сигнал АРУ. Изображенная на рисунке PC-цепь служит для подавления шумов. Для работы микросхемы необходим также внешний отдель¬ ный фильтр для системы АРУ. Выходы строчных и кадровых синхроимпульсов соединены со входом строчной синхронизации и каскадом кадровой развертки (который может быть в другой 246
Рис. 11.18. Компановка на входе и выходе микросхемы генерации сигналов кад¬ ровой и строчной развертки микросхеме). Внешний фазовый детектор, включающий резис¬ торы, конденсаторы и два диода, вырабатывает сигнал рассог¬ ласования для АПЧ строчной развертки. Генератор строчной развертки сам зависит от внешней ВС-цепи; его частота регули¬ руется при помощи подстроечной катушки. Встроенный усили¬ тель обеспечивает достаточный импульс строчной развертки для управления строчной разверткой и высоковольтным кас¬ кадом. Основными функциональными параметрами для этой микросхемы являются: 1. Максимальная рассеиваемая мощность, при температуре до 55 °C обычно равная 750 мВт. 2. Амплитуда импульса строчной развертки, обычно состав¬ ляющая 25 В. 3. Выходное напряжение синхронизирующего сигнала, определяющее размах синхросигналов кадровой и строчной раз¬ вертки. Обычно 1,5 В. В заключение рассмотрим компоновку микросхемы, генери¬ рующей напряжение кадровой и строчной развертки (рис. 11.18). Эта микросхема получает синхросигналы кадровой и строчной развертки с процессора сигналов, описанного ранее, и вырабаты¬ вает сигналы соответствующей формы для кадровой и строчной разверток. Для обеспечения точной синхронизации без исполь¬ зования регулировки частоты строк и кадров применяется не¬ обычная технология. Входной импульс обратного хода луча строчной развертки сравнивается с входным синхронизирующим 247
импульсом строчной развертки в стандартном фазовом детекто¬ ре, который контролирует генератор, управляемый напряже¬ нием (ГУН). Для сглаживания напряжения рассогласования требуется внешний фильтр нижних частот. Выходной сигнал частотой 503,5 кГц генератора, стабилизированного керамическим резо¬ натором, делится на 32 для получения сигнала строчной раз¬ вертки с частотой 15,75 кГц. Сигнал с частотой строчной раз¬ вертки дважды подается на внешнюю синхронизирующую цепь, которая также получает сигналы кадровой синхронизации. Кад¬ ровая RC-цепь отделяет импульсы строчной синхронизации от импульсов синхронизации кадровой развертки. Для обеспече¬ ния точной чересстрочной развертки сигнал кадровой развертки частотой 60 Гц всегда синхронизируется со строчной разверткой. Импульсы строчной развертки также используются для выработ¬ ки стробирующих импульсов сигнала цветовой синхронизации, которые подаются на микросхему - цветовой процессор для получения сигнала цветовой синхронизации. Для поддержания необходимого напряжения питания имеется встроенный стаби¬ лизатор напряжения. Основными параметрами являются: 1. Максимальная рассеиваемая мощность, при 25 °C обычно составляющая 850 мВт. 2. Частота выходного сигнала строчной развертки, без при¬ ложенного напряжения рассогласования в среднем равная 15 750 Гц. 3. Полоса частот выходного сигнала строчной развертки - номинальный диапазон выходных частот, контролируемых резо¬ нансным контуром с резонансной частотой 503,5 кГц, при кото¬ рых частота генератора может еще управляться напряжением рассогласования. Обычно этот диапазон лежит в пределах от 15 150 до 16 300 Гц. 4. Полоса затягивания частоты кадровой развертки - диапазон частот, при котором синхроимпульсы кадровой раз¬ вертки могут быть синхронизированы. Обычно от 58,1 до 67,1 Гц. 5. Полоса затягива ния частоты строчной развертки - диа¬ пазон частот, при котором генератор строчной развертки может быть синхронизирован. Обычно составляет ±600 Гц. 6. Статическая фазовая погрешность строчной развертки, в диапазоне частот ±600 Гц составляющая не более ±0,5 мкс. 248
КАЧАЮЩАЯСЯ ВИДЕОМОДУЛЯЦИЯ Оптимальная оценка амплитудно-частотной характеристи¬ ки канала сигнала цветности может быть произведена по мето¬ дике качающейся видеомодуляции (КВМ), как показано на Рис. 11.19 (а, б, в, г) 249
Рис. 11.19. Подключение приборов для проверки по методике качающейся видеомодуляции: а — схема соединений; б — картин¬ ка на экране осциллографа при подклю¬ чении его к выходу детектора изображе¬ ния; е — картинка на экране осцилло¬ графа при подключении его к выходу ви¬ деоусилителя; s — картинка на выходе полосового усилителя; д — так выгля¬ дит изображение б при использовании вместо пробника с малой емкостью демо¬ дулирующего пробника; е — форма ка¬ чающегося видеомодулированного сиг¬ нала рис. ПЛ9, а. Это специализированный способ настройки, позво¬ ляющий увидеть, как различные каналы сигнала работают сов¬ местно. Используется кодированный сигнал с качающейся частотой; КВМ-сигнал состоит из сигнала с качающейся видео¬ частотой, который модулирует несущую частоту изображения. Если подать КВМ-сигнал на вход ТВ-тюнера, то сигнал проходит через усилитель промежуточной частоты и затем демодулиру- ется детектором изображения. В свою очередь, на экране осцил¬ лографа, подключенного к выходу детектора изображения, мы увидим комбинированную амплитудно-РЧ-ПЧ-частотную харак¬ теристику приемника (рис. 11.19, 6). Это сигнал с качающейся видеочастотой, который варьируется по амплитуде в соответ¬ ствии с амплитудно-частотными характеристиками входного каскада и всего УПЧ. Он имеет пять меток вдоль огибающей, показывающих ключевые частоты. Если подключить осцилло¬ граф к выходу видеоусилителя, то мы увидим комбинирован¬ ную АЧХ каскадов РЧ-, ПЧ- и видеоусилителя. Типичная струк¬ тура показана на рис. 11.19, в. Если осциллограф подключить к выходу полосового усилителя, то увидим (рис. 11.19, г) комбини¬ рованную АЧХ каскадов РЧ- и ПЧ- и видео- и полосового усили¬ телей. Эти изображения получаются при использовании щупа с малой емкостью; при использовании детектирующего щупа изображение б становится таким, как на рис. 11,19,6. На рис. 11.19, е изображен испытательный КВМ-сигнал. 250
Г лава 12 ПОИСК НЕИСПРАВНОСТЕЙ в МАГНИТОФОНАХ ОСНОВНЫЕ ЗАТРУДНЕНИЯ, СВЯЗАННЫЕ С МЕХАНИКОЙ В большинстве случаев поиск неисправностей в магнитофо¬ нах вызывается сбоями в механике. Назначение лентопротяж¬ ного механизма заключается в продвижении ленты вдоль го¬ ловок магнитофона с постоянной скоростью. Во многих магни¬ тофонах имеется обратная перемотка, которая позволяет изменить направление движения ленты и быстро перемотать ее. Отметим, что при записи или воспроизведении лента прижи¬ мается к ведущему валу прижимным роликом. К ведущему валу присоединен маховик, приводимый во вращение электро¬ мотором. Обратите внимание (рис. 12.1), что между мотором и ведущим валом имеется устройство понижения скорости (обыч¬ но это шкив с плоским приводным ремнем - пассиком). Дефекты лентопротяжного механизма могут проявиться в виде отсутствия движения, неправильной скорости движения ленты, плохого торможения, неустойчивой работы и переме¬ щения ленты вверх и вниз между ведущим валом и прижимным роликом. Предварительный осмотр следует начинать с лентой в хорошем состоянии. Если лента была склеена, то она может ’’образовать зазор” между ведущим валом и прижимным роли¬ ком. Ведущий вал и прижимной ролик следует осмотреть и очистить, если на рабочих поверхностях видны следы жира, грязи, смазки или окислов. Иногда на ведущем валу и (или) ролике накапливаются пятна клея от небрежно склеенной ленты. Заметьте, что прижимной ролик оснащен пружиной. Если пружина ослабла или порвалась, то неизбежно нарушится транс¬ портировка ленты. Изношенные или загрязненные пассики так¬ же вызывают непостоянство движения ленты. Неустойчивая транспортировка также может являться результатом заедания тормозной колодки, что мешает прямой транспортировке лен¬ ты. В таком случае отрегулируйте тормозное устройство до пол¬ ного устранения торможения при транспортировке ленты. Также проверьте, нет ли утечки смазки и (или) загрязнения подшипников, что вместе и по отдельности ведет к нарушению нормальной транспортировки ленты. 251
Рис. 12.1. Тракт ленты в магнитофоне Отметим также, что плохое торможение обычно вызывается ослабевшей или порванной тормозящей пружиной. Иногда тор¬ мозную колодку не удается отвести назад из-за разболтавшихся винтов. Торможение может не происходить, если смазка из под¬ шипников попала на тормозящую поверхность. Заклинивание обычно обусловлено клейкими отложениями и может привести к повреждению ленты. В некоторых моделях применяются тор¬ мозные прокладки; если они износились, то их следует заме¬ нить. Когда лента имеет склонность перемещаться вверх и вниз между ведущим валом и прижимным роликом, то возникает подозрение, что на поверхность прижимного ролика (или веду¬ щего вала) протекло смазочное масло. Кроме того, проверьте установочный штифт прижимного ролика, чтобы убедиться, что он параллелен ведущему валу; если он не параллелен, его сле¬ дует поменять. Другая причина таких ’’перемещений” кроется в поцарапанном или зазубренном ведущем валу, который в таком случае должен быть заменен. Виновником неполадки также может быть чрезмерный вращающий момент приемной катушки - проверьте на дефекты пассик и муфту сцепления. Иногда прижимной ролик становится эксцентричным или рас¬ плющивается и тоже заставляет ленту ’’плавать” вверх и вниз. Теперь сведем воедино самые распространенные признаки выхода из строя и их наиболее вероятные причины. 1. Совершенно неработающий аппарат. Перегорел предохра¬ нитель; обрыв общего провода блока питания; сгорели соедини¬ тельные провода или проводники печатных плат. 252
2. Лента не транспортируется, контрольная лампочка све¬ тится. Пассик привода не натянут или соскочил со шкива; установочный винт шкива выскочил; привод ведущего вала зат¬ вердел; повреждены проводники цепи питания электродвига¬ теля. 3. Нежелательная низкочастотная детонация или вибрация при воспроизведении. Лентопротяжный механизм нуждается в чистке и смазке; лента или кассета дефектна; ведущий вал де¬ фектный или жирный; пассик не натянут или дефектный; дви¬ гатель иногда снижает обороты и перегревается; прижимной ролик дефектный или затвердел; ’’лысые” участки на прижим¬ ном ролике; пружины потеряли упругость, а резиновые части - затвердели; смазка подшипника приводного вала высохла или затвердела; неисправен каскад регулировки скорости. 4. Ненормальный механический и (или) электрический шум. Проверьте головку воспроизведения, а также головку стирания и подмагничивания; проверьте, из какого канала доносится шум - из левого или из правого, или же из обоих; кассета имеет дефекты; подшипники электродвигателя чрезмерно изношены; ведущий вал иногда заедает; электродивгатель имеет дефекты. 5. Слабый или нулевой уровень звукового выхода с одной или со всех дорожек. Акустическая система или проводка неисп¬ равны; дефект ленты; испорченные детали в усилителе; де¬ фектна или неотрегулирована магнитная головка; на головке отложения окислов; низкое напряжение батареек (если магни¬ тофон работает от батареек); произведите проверку ’’слабого” каскада (каскадов) методом подачи сигнала. 6. Перекрестные искажения между дорожками ленты. Не отрегулирована высота установки головки; негодная лента; посторонние предметы в окошке кассеты; неисправный кулач¬ ковый механизм. 7. Плохая характеристика на высоких частотах. Проверьте головку на отложения окислов на головке; головка чрезмерно изношена или плохо отрегулирована относительно ленты; неисправности деталей усилителя. 8. Иногда автоматически меняются дорожки. Цепь солено¬ ида короткозамкнута или разорвана; многопозиционный пере¬ ключатель короткозамкнут или разорван; возможно, неисправ¬ на собачка; испорчен кулачковый механизм; разрыв или корот¬ кое замыкание обмоток соленоида; клавиши кулачкового меха¬ низма иногда замерзают из-за смазки. 253
9. Не удается вручную поменять дорожки. Ручной переклк;- чате ль испорчен; коррозия или раковины на контактах переклю¬ чателя* провода, ведущие к переключателю, оборваны; заедает рычаг. 10. При смене дорожек перегорают предохранители. Неисп¬ равен диод, параллельный обмотке соленоида. 11. Искаженный звук. Поврежден динамик; плохая лента; неисправности деталей усилителя; отклонение постоянного напряжения питания; чрезмерное напряжение источника пита¬ ния; неисправно соединение с громкоговорителем. 12. Звуковой сигнал разбалансирован. Регулятор баланса требует регулировки; неисправность магнитной головки; про¬ верьте громкоговорители; не отрегулирована высота головки; проверьте звуковой каскад на наличие ’’слабой” цепи. 13. Транспортировка ленты замедляется. Заедает маховик, пассик проскальзывает; износ или недостаток смазки подшип¬ ника ведущего вала; на пассик или на привод ведущего вала просочилось масло; неисправен двигатель; шкив разболтан. ОБЗОР Магнитофон, в прямом смысле слова, выполняет операции записи и воспроизведения. Плейер имеет только операцию вос¬ произведения. Магнитофонная дека (дека, магнитофон-прис¬ тавка) - это любой магнитофон, не имеющий усилителя мощ¬ ности или громкоговорителя; он обычно не имеет корпуса и предназначен для установки в системы высокого класса. Дека с системой записи-воспроизведения (так называемый ’’сквоз¬ ной канал записи-воспроизведения.” - Примеч. пер.) позволя¬ ет создавать записи, пригодные для воспроизведения при по¬ мощи высококачественной аппаратуры, а также в автомобиль¬ ных и компактных плейерах. Воспроизводящая дека предназна¬ чена для установки в автомобильные комплексы, а также для вспомогательных звуковых систем. (Магнитофон со сквозным каналом на данном этапе является наиболее высококачествен¬ ным среди кассетных магнитофонов. Он оснащен тремя голов¬ ками; стирания-подмагничивания, записи, воспроизведения. Это дает большое преимущество над магнитофонами с обычной универсальной головкой записи-воспроизведения. - Примеч. пер.) 254
МИКРОКАССЕТНЫЕ МАГНИТОФОНЫ (ДИКТОФОНЫ) Мы также сталкиваемся с микрокассетными магнитофонами, которые разработаны как маленькие монофонические устрой¬ ства. Они обычно имеют две скорости движения ленты: 2,4 и 1,2 см/с. Некоторые разработки имеют приспособление реакции на голос: диктофон автоматически начнет запись, как только на выходе микрофона появится сигнал,, и так же автоматически прекратит ее, когда сигнал с микрофона закончится. Обратите внимание, что частотная характеристика в некоторой степени ограничена - обычно верхняя граничная частота составляет до 4 кГц. Отдельные модели имеют режим ускоренного воспроиз¬ ведения, при котором лента движется со скоростью на 25% боль¬ ше обычной. Учтите, что ненатянутая лента в кассете может вызвать сбои в работе. Соответственно полезно перед установкой микрокас¬ сеты в диктофон убедиться в отсутствии провисания ленты. Это делается при помощи карандаша, который аккуратно встав¬ ляют в сердечник катушки и осторожно вращают до устранения слабины. Хотя обычно приходится сталкиваться с кассетными магни¬ тофонами, но иногда встречаются и катушечные магнитофоны. Основные методы поиска неисправностей практически одина¬ ковы для обоих типов. На рис. 12.2 изображена структурная схе¬ ма с указанием характерных признаков. При предварительном осмотре следует проводить точное разграничение между сбоями в электронной и механической частях магнитофона. Например: 1. Слабый или нулевой уровень выхода по обоим каналам может быть вызван плохой лентой; может быть дефектной или неотрегулированной магнитная головка; следует также прове¬ рить головку на отложения окислов. Рис~ 12.2. Структурная схема, кассетнага маг¬ нитофона;. почти все магнитофоны: являют¬ ся стереофоническими (А — предусилитель, усилитель записи, усилитель воспроизведем ния^ выходной усилитель, генератор 30 кГц, усилитель подмагничивания, усилитель стирания, индикатор, схема коммутации* и схема автоматической регулировки: уровня) 255
2. Плохая характеристика на высоких частотах может быть вызвана чрезмерно износившейся головкой; необходимо обсле¬ довать головку на отложения окислов; необходимо также про¬ верить и отрегулировать положение головки относительно ленты. 3. Искаженный звук может быть вызван плохой лентой; ди¬ намик может быть дефектным или испорченным; могут разря¬ диться батарейки. В отсутствие неполадок с лентопротяжным механизмом эти три неисправности связаны с электронной частью магнитофона. 4. Перекрестные помехи между дорожками всегда обусловли¬ ваются неправильной регулировкой головки, плохой лентой или посторонними предметами в окне кассеты. 5. Шумы на выходе в основном вызываются намагниченной головкой воспроизведения или плохой лентой. Неустойчивая транспортировка ленты тоже может вызывать шум. Если отсу- ствуют механические неполадки, то неисправность находится в электронной части магнитофона. Например, транзистор или ре¬ зистор предварительного усилителя могут быть источниками шума. Рассмотрим структурную схему кассетного магнитофона (рис. 12.2). При поиске неисправностей в магнитофонах, не име¬ ющих технического описания, полезно разбираться в стандарт¬ ных структурах и отчетливо различать их функциональные кас¬ кады. Это даст возможность быстро выбрать уместные для конт¬ роля узлы и необходимый способ быстрой проверки. Даже если вы не полностью представляете себе устройство и принцип работы конкретного магнитофона, то, что он является стереофоническим, позволяет быстро найти неисправность при помощи сравнительных измерений напряжений и сопротивле¬ ний резисторов. Портативные модели кассетных магнитофонов содержат упрощенную схему, усилитель воспроизведения функционирует также и как усилитель записи. И конечно же, в них использу¬ ется универсальная головка записи/воспроизведения, тогда как в наиболее сложных высококачественных системах исполь¬ зуется сквозной канал записи/воспроизведения, в котором го¬ ловки записи и воспроизведения раздельны.
ЦИКЛИЧНАЯ БЫСТРАЯ ПРОВЕРКА МАГНИТОФОНА Проблема искажений может стать для вас головной болью, сравнимой лишь с наиболее катастрофическими неполадками в лентопротяжном механизме, так как признаки искажения с трудом поддаются оценке. Когда на выходе имеются искаже¬ ния, проверьте сперва ленту. Другими словами, если магнито¬ фон рассчитан на работу только с ферромагнитными лентами, а используется лента на основе двуокиси хрома, то ухудшится и качество записи, и качество воспроизведения. Другой основ¬ ной тип искажений вызывается перекрестными помехами между дорожками ленты. В такой ситуации следует проверить высоту головки, убедиться в отсутствии повреждений ленты и проверить, не попали ли посторонние предметы в окно кассеты. Если искажения затрагивают характеристику на высоких частотах, то следует проверить головку на наличие отложений окислов, на изношенность и на разъюстировку. Если не обнару¬ жено никаких механических повреждений, необходимо прове¬ рить работоспособность усилителя (предпочтительнее на основе сравнения). Отметим, что если искаженный выходной сигнал сопровождается дребезжанием, шуршанием или жужжанием, то неисправность может находиться или в усилителе, или в акусти¬ ческой системе. При громких хлопающих звуках вызывают по¬ дозрение соединения звуковой катушки. Цикличная быстрая проверка магнитофона (рис. 12.3) может оказаться полезной при поиске источника искажений. Эта про¬ верка заключается просто в перезаписи и перевоспроизведении одной и той же музыкальной программы через высококачест¬ венный магнитофон. В свою очередь, количество таких циклов, при которых искажения еще не слишком невыносимы, служит мерилом качества проверяемого магнитофона. Обратите внима¬ ние, что при ухудшении состояния дорожки записи наиболее серьезная причина искажений становится более очевидной и тем самым ее легче идентифицировать. Например, после нес¬ кольких циклов перезаписи-перевоспроизведения легко можно будет узнать ’’звучание класса В” или ’’звучание ограничения”, или, наконец, ’’звучание уменьшенного частотного диапазона”. Рис. 12.3. Проверка магнитофона при помощи перезаписи/перевоспроизведения 257 7-6975
СООБРАЖЕНИЯ О НАПРЯЖЕНИИ ПОДМАГНИЧИВАНИЯ Так как оксидный рабочий слой магнитной ленты имеет не¬ линейную характеристику намагничивания, ее передаточная характеристика должна быть линеаризована при помощи сме¬ шивания переменного напряжения подмагничивания со звуко¬ вым сигналом. Это напряжение имеет частоту в диапазоне от 30 до 60 кГц. Поиск неисправности в системе подмагничивания основывается на следующих соображениях: 1. Оптимальная амплитуда. Напряжение подмагничивания должно быть отрегулировано до оптимального значения, хотя частота генератора подмагничивания не нуждается в тщатель¬ ной установке. 2. Частотная характеристика. Обратите внимание, что амп¬ литуда напряжения подмагничивания влияет на частотные свойства передаточной характеристики так же, как и на ее ли¬ нейность. 3. Выходной уровень. Амплитуда напряжения подмагничи¬ вания влияет также на выходной уровень при воспроизве¬ дении. 4. Амплитуда подмагничивания. Амплитуда подмагничива¬ ния соответствует такой амплитуде тока подмагничивания, которая обеспечивает максимальный уровень выходного сигна¬ ла при воспроизведении. 5. Избыточное подмагничивание. Максимальная линеари¬ зация достигается при избыточном - примерно на 2 дБ боль¬ шем амплитуды подмагничивания - подмагничивании (при этом обеспечивается минимум гармонических искажений). 6. Характеристика на низких частотах. Оптимальная низ¬ кочастотная характеристика обеспечивается при амплитуде, равной номинальной амплитуде подмагничивания. 7. Характеристика на высоких частотах. При избыточном подмагничивании высокочастотная часть характеристики сни¬ жается. 8. Результат недостаточного подмагничивания. При недос¬ таточном подмагничивании на выходе появляются искажения, снижаются отношение сигнал/шум и уровень выходного сиг¬ нала. Таким образом, оптимальное значение напряжения подмаг¬ ничивания является компромиссным решением нескольких противоречивых задач. 258
АВТОМАТИЧЕСКАЯ РЕГУЛИРОВКА УРОВНЯ ЗАПИСИ Кассетные магнитофоны и другая звукозаписывающая ап¬ паратура часто оснащается устройством автоматической регу¬ лировки уровня записи (АРУЗ), функциональная схема которой приведена на рис. 12.4. Действие АРУЗ предотвращает насыще¬ ние магнитного материала ленты и возникающих из-за насыще¬ ния искажений музыкальных программ, имеющих широкий динамический диапазон. У системы АРУЗ имеется преимущест¬ во, заключающееся в выравнивании до разумного постоянного уровня выходного сигнала микрофона, тогда как источники звука могут находиться на различных расстояниях от микро¬ фона. Многие магнитофоны имеют выключатель для отключе¬ ния системы АРУЗ, если это необходимо. Некоторые образцы звукозаписывающей аппаратуры снабжены системой АРУЗ с усилением, что позволяет производить обработку сигналов с очень широким динамическим диапазоном без насыщения ленты за счет пропорциональной компрессии пиков сигнала с большой амплитудой. Обратите внимание, что система АРУЗ с широким динамичес¬ ким диапазоном обладает определенным недостатком. Напри¬ мер, в неопытных руках АРУЗ с широким динамическим диапа¬ зоном может внести существенные искажения и шум. Другой проблемой является то, что сильно скомпрессированный музы¬ кальный сигнал теряет ’’живое” звучание. Отметим, что систе¬ мы АРУЗ с широким динамическим диапазоном, в частности, должны эксплуатироваться с заранее установленным уровнем, приспособленным к окружающей обстановке. Иначе шум в па- Рис. 12.4. Устройство системы автоматической регулировки уровня записи 259
узах будет неприятно возрастать и падать при увеличении и уменьшении напряжения АРУЗ. Связанный с этим эффект ’’придыхания” при воспроизведении музыкальных программ часто ошибочно принимается за неисправность в усилителе. Теперь рассмотрим принцип работы системы АРУЗ (рис. 12.4). Основной частью системы АРУЗ является цепь обратной связи, охватывающая усилитель и состоящая из выпрямителя и фильт¬ ра низких частот (ФНЧ - на микросхеме). В цепь обратной свя¬ зи может быть включен усилитель. Система АРУЗ регулирует коэффициент усиления входного каскада таким же образом, как системы автоматической регулировки усиления или напря¬ жения. С точки зрения радиолюбителя, главное различие между этими системами состоит в том, что система АРУЗ имеет гораздо большую постоянную времени, чем системы АРУ и авто¬ матической регулировки напряжения. НЕМНОГО О ТИПАХ ЛЕНТ И ЗАПИСИ Сложные магнитофоны-приставки имеют на передней пане¬ ли переключатель типов лент, позволяющий регулировать под¬ магничивание, что дает оператору возможность оптимизировать режимы записи и воспроизведения для традиционных (Fe2O3), на двуокиси хрома (СгО2) и металлопорошковых лент (Me). Максимальное напряжение подмагничивания имеет действу¬ ющее значение 0,7 В. Заметьте, что плохая характеристика на высоких частотах может быть вызвана как несоответствием типа ленты, так и чрезмерно высоким напряжением подмагни¬ чивания. Намагниченная головка записи, дефектный микро¬ фон или даже некорректная установка регулятора тембра могут тоже вызвать ухудшение характеристики на высоких частотах. Хотя и в меньшей степени, чем неисправности в лентопро¬ тяжном механизме или дефекты в усилителе, искаженная фор¬ ма сигнала подмагничивания также может вызывать шум или искажение при воспроизведении. Эти искажения являются следствием неисправности в каскаде генератора подмагничи¬ вания. Гудение при воспроизведении указывает на дефектное со¬ единение с землей - проверьте оплетку кабеля микрофона. Для оборудования, работающего в линейном режиме, первое по¬ дозрение должно пасть на сглаживающий фильтр блока пита¬ ния. Некоторые магнитофоны имеют полярную вилку блока 260
питания - если широкий штырек имеет повреждение (напри мер, укорочен), то из-за неправильного включения вилки в ро зетку может появиться слышимое гудение. ПРОВЕРКА КОЛЕБАНИЯМИ Такая проверка предназначена для обнаружения (если име ются) искажений в звуковом каскаде. Ко входу каскада при¬ соединяется генератор звуковой частоты, а к выходу - цифровой вольтметр постоянного напряжения. Для обнаружения иска¬ жений сигнал на выходе ГЗЧ увеличивают от нуля до макси¬ мально допустимого уровня входного напряжения проверя¬ емого каскада. При изменении подаваемого сигнала следует наблюдать за показаниями вольтметра. При малейшем изме¬ нении его показаний можно делать вывод, что каскад работает в нелинейном режиме. Проверка колебаниями наличия искажений основана на том, что при прохождении сигнала через каскад с нелинейной пере¬ даточной характеристикой происходит частичное выпрямление. Компрессия сигнала проявляется в более-менее выпрямленном токе, протекающем через резистор нагрузки коллектора. В свою очередь, среднее постоянное напряжение в цепи коллектора из¬ меняется и появляется уход напряжения на коллекторе. Если каскад (рис. 12.5) работает в классе А и обеспечивает на нагрузке максимальную выходную мощность, то цифровой вольтметр постоянного напряжения не покажет никакого ухода постоянного напряжения при изменении сигнала генератора от минимума до максимума. Уход постоянного напряжения пока¬ жет, что транзистор частично работает как выпрямитель (в не¬ линейном режиме). Сразу предостережем, что такая проверка не идеальна. Если транзистор в одинаковой мере ограничивает или компрессирует и положительные, и отрицательные полу¬ волны синусоидальных колебаний, то никакого сдвига не про¬ изойдет, хотя искажения все же будут иметь место. Также предупредим, что осциллограф имеет ограниченные возможности для обеспечения точной индикации малых коэф¬ фициентов искажения. Например, трудно обнаружить на воспро¬ изводимой на экране осциллографа синусоидальной волне ис¬ кажения менее 2%. Таким же образом можно проверять частотную характеристи¬ ку усилителя звуковой частоты. Однако в этом случае цифровой 261
Рис. 12.5. Подключение приборов для проверки каскада на искажения колеба¬ ниями вольтметр должен работать в режиме измерения переменного напряжения и подключаться к выходу проверяемого каскада через последовательно включенный разделительный конден¬ сатор. ЧАСТОТНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ Амплитудные (гармонические) искажения вызываются нели¬ нейностью передаточной характеристики. С другой стороны, частотные искажения в основном вызываются дефектными кон¬ денсаторами. Например, рассмотрим случай, изображенный на рис. 12.6. Звучание имеет ’’жестяной” оттенок и недостаток низ¬ ких частот. Постоянные напряжения в норме, а маломощный омметр показал, что значения сопротивлений находятся в пре¬ делах допустимых отклонений. Проверка напряжения смеще¬ ния показала, что транзистор работоспособен. Конденсатор емкостью 1500 пФ в цепи отрицательной обрат¬ ной связи с коллектора на базу служит как частотно-чувстви¬ тельный элемент (обеспечивает углубление отрицательной об¬ ратной связи на высших звуковых частотах). Проверяем конден¬ сатор обратной связи и обнаруживаем, что он разомкнут. Замена конденсатора восстанавливает нормальные частотные свойства усилителя. Схема, изображенная на рис. 12.6, является одним из приме¬ ров схем с частотно-зависимой отрицательной обратной связью. Другими словами, реактивное сопротивление конденсатора об¬ ратной связи уменьшается с ростом частоты, тем самым вызы- 262
Рис. 12.6. Пример каскада с частотной коррекцией. Причина неисправности заключается в пробитом конденсаторе: 1 — часть сигнала компенсируется; 2 — часть выходного сигнала по цепи обратной связи возвращается на вход вая уменьшение коэффициента усиления каскада на высоких частотах. Обратите внимание, что резистор R также обеспечивает от¬ рицательную обратную связь с коллектора на базу. Однако этот элемент обратной связи не является частотно-зависимым, так как резистор имеет одно и то же сопротивление на всех звуко¬ вых частотах. ГУДЕНИЕ (ФОН ПЕРЕМЕННОГО ТОКА) Маломощные схемы более чувствительны к фону перемен¬ ного тока и к перекрестным помехам, нежели более мощные схемы. Как уже ранее отмечалось, системы звуковой частоты можно в общем случае подразделить на мощные и маломощ¬ 263
ные. Например, выходной каскад магнитофона является мало¬ мощной схемой, тогда как выходной каскад предварительного усилителя является уже сравнительно мощной цепью. Большинство соединений в звуковых системах выполнено низкочастотным кабелем. Это экранированный проводник; экранирующая оплетка, окружающая центральный проводник, заземляется (соединяется с общим проводом). Тем самым пере¬ крестные помехи, вызванные фоном переменного тока и дру¬ гими полями рассеяния, практически устраняются. Иногда, несмотря на соблюдение всех полезных советов при установке аппаратуры, звуковая система может воспринимать нежелательные помехи. Это случается при эксплуатации аппа¬ ратуры вместе с высокой интенсивностью полей рассеяния. Поэтому маломощные системы должны быть очень хорошо экранированы, а оплетка кабелей соединений должна быть хо¬ рошо заземлена. В дополнение к этому полезно соединить общие шины проигрывателя и предварительного усилителя. Это должен быть толстый медный провод для обеспечения малого сопротивления соединения с землей и тем самым ми¬ нимизации возможных перекрестных помех из этого источника. ЗАМЕНА ДЕТАЛЕЙ После обнаружения неисправной детали или устройства надо подобрать им замену. Приобретение заменяющих деталей может иногда вызвать головную боль. При работе с электрон¬ ными деталями часто возникают затруднения в идентифика¬ ции конкретной детали, а если удалось ее идентифицировать, то в нахождении ей соответствующего применения. Однако изобретательному радиолюбителю нет необходимости расстра¬ иваться - если вы потратите некоторое время на поиски ста¬ ренького похожего магнитофона, то наиболее вероятно, что необходимую деталь можно будет ’’спасти” из выброшенного блока. Например, в некоторых магазинах имеются ящики с вышедшими из строя магнитофонами, которые можно приобре¬ сти за символическую плату.
Г лава 13 ПОИСК НЕИСПРАВНОСТЕЙ В КАМЕРАХ КАБЕЛЬНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ ОБЗОР Камера замкнутой телевизионной системы (в дальнейшем - просто камера) по существу является миниатюрным телевизи¬ онным передающим устройством. Она вырабатывает телеви¬ зионные сигналы, которые передаются не в эфир, а по кабель¬ ной сети поступают только в подсоединенные приемники. Боль¬ шинство камер вырабатывает модулированный РЧ-выходной сигнал по одному или двум УКВ-каналам плюс выход видеочас¬ тоты для воспроизведения на мониторе. Таким образом, если пропал УКВ-выходной сигнал, то следует проверить выходной видеокаскад; если он в порядке, то проверьте каскады генерато¬ ра РЧ и модулятора. Когда камера работоспособна, но выдает плохое изображе¬ ние, то его анализ часто может подсказать причину неисправ¬ ности и ее вероятное местонахождение. Предпочтительно ис¬ пользовать стандартную испытательную таблицу (рис. 13.ф, хотя полезную информацию можно получить, анализируя вос¬ произведение любой сцены, например интерьера вашей ком¬ наты. Обычно беспокоят такие моменты, как отображение про¬ порций, линейность развертки, яркость, контраст, детальность изображения, искажения, шумы и помехи. Поиск неисправностей в камерах такого типа, не имеющих технического описания, для достижения успеха желательно производить на основе сравнения с похожей заведомо исправ¬ ной камерой. Однако если в вашем распоряжении не имеется подходящей камеры для сравнения, то придется использовать другие подходы. Отметим, что печатная плата в камере может быть промаркирована различными способами. Например, могут быть пронумерованы узлы. Во всяком случае, некоторые клю¬ чевые контрольные узлы могут иметь метки. Заметьте, что после цифрового вольтметра самым полезным прибором для прозванивания схемы камеры является осциллограф. Если в вашем распоряжении не имеется осциллографа, то придется полагаться на цифровой вольтметр и различные быстрые про- 265
г в Рис. 13.1. Стандартная испытательная таблица для анализа работы схемы и поис¬ ка неисправностей верки. Иногда проверка температуры выявляет перегревшийся транзистор в выходном каскаде. В заключение раскроем содержание испытательной таблицы, изображенной на рис. 13.1. А. Различные части испытательной таблицы имеют форму окружностей и служат для контроля линейности развертки, настройки регуляторов высоты и ширины изображения, а также для центрирования изображения. Б. Другие части испытательной таблицы имеют квадратную форму и служат для проверки формата изображения (отноше¬ ние ширины изображения к его высоте при нормальной работе должно составлять 4 к 3). Если граница испытательной таблицы не является строгим прямоугольником, то это свидетельствует о трапецеидальных искажениях. Воспроизведение ’’решетки” испытательной таблицы также показывает, существует ли не¬ линейность кадровой или строчной развертки. В и Г. Горизонтальные клинья указывают на разрешающую способность по вертикали (т.е. воспроизводимость деталей). Отметьте цифру в таблице, при которой клинья начинают выг- 266
лядеть ’’расплывчато”, и добавьте к цифре нуль. Например, если клинья становятся нечеткими при цифре 30, то разрешающая способность по вертикали равна 300 линиям. Д. Разрешающая способность по горизонтали отражается вертикальными клиньями. Отметьте цифру в середине табли¬ цы, при которой клинья начинают выглядеть расплывчато, и добавьте к ней нуль. Например, если клинья становятся нечет¬ кими при 30, то разрешающая способность по горизонтали равна 300 линиям. Далее, чтобы найти ширину полосы частот, разделите значение разрешающей способности по горизонтали на 80 и для предыдущего примера будем приблизительно иметь: 300/80 = 3,75 МГц. Е. Линейность усиления в канале изображения можно прове¬ рить по воспроизведению диагональных клиньев. Имеется последовательность из четырех градаций серого, и эта после¬ довательность должна воспроизводиться с определенным шагом. Ж. Фокус трубки видикона может быть проверен по воспроиз¬ ведению концентрических кругов. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ НЕИСПРАВНОСТИ Основные части камеры можно увидеть на рис. 13.2. Имеются: трубка видикона, отклоняющая система, видеоусилитель, каскад развертки, формирователи синхроимпульсов и источник питания. Трубка видикона 2,5 см формирует внутрикамерный сигнал, он, в свою очередь, управляет видеоусилителем, кото¬ рый формирует полный сигнал изображения размахом 1 В на нагрузке 75 Ом. Рис. 13.2. Струхтурная схема камеры для замкнутой системы телевидения 267
Отметим, что камерный сигнал, синхроимпульсы и гасящие импульсы суммируются в видеоусилителе; действие синхрони¬ зации основано на несинхронной скачковой развертке (в нашем случае). Видеоусилитель управляет генератором УКВ и модели¬ рующим каскадом, который при нормальной работе обеспечи¬ вает уровень выходного напряжения 50 мВ на нагрузке 300 Ом на любом канале от 2 до 5. Предварительный поиск неисправно¬ сти происходит следующим образом: На выходе нет видеосигнала, а имеется только смодулиро¬ ванная гармоническая волна. Это довольно распространенный признак. Он указывает на возможность нахождения неисправ¬ ности в видеоусилителе, каскаде развертки или в видиконе. Причина: в течение 10 мин после включения камеры видеосиг¬ нал отсутствовал, хотя на выходе немедленно появилась УКВ- несущая. Причина заключается в оксидном конденсаторе, со¬ единенном последовательно с выходом видеоусилителя. ’’Мертвая камера”. Такой признак встречается несколько реже. Он указывает на сбой в блоке питания, о чем будет рас¬ сказано позднее. Есть выходной видеосигнал, но нет выходного сигнала УКВ. Этот признак указывает на неисправность в генераторе УКВ и модулирующем каскаде. Слабый внутрикамерный сигнал. Проверьте напряжение на выводах видикона, если оно в норме, то следует проверить труб¬ ку путем замены. Вернемся к структурной схеме камеры, для чего обратимся к рис. 13.2. Если отсутствует выходной УКВ-сиг- нал изображения и нет выходного сигнала видеочастоты, то можно подать на выход видикона контрольный сигнал звуковой частоты, чтобы определить, находится неисправность в цепях камеры или в трубке видикона. Следует также упомянуть, что если нет ни технического описания, ни похожей камеры для сравнения, то можно ’’прозво¬ нить” транзисторы так, как это описано в табл. 1.1. При предва¬ рительном поиске неисправностей также будет очень полезен прибор для проверки транзисторов без выпаивания их из платы. СВЯЗЬ ВЫХОДА ВИДЕОСИГНАЛА ПО ПЕРЕМЕННОМУ ТОКУ В стандартных камерах замкнутой системы телевидения вы¬ ходной видеосигнал имеет размах 1 В. Это напряжение может быть проверено при помощи осциллографа или специального 268
Рис. 13.3. Основные характеристики импульсов постоянного и переменного тока и их форма пикового вольтметра. Следует помнить, что выход видеосигна¬ ла обычно связан по переменному току с его источником. Это означает, что среднее значение выходного видеосигнала всегда равно нулю и что вольтметр постоянного напряжения покажет нуль. Однако пиковый цифровой вольтметр позволит*измерить амплитуду видеосигнала; следует помнить, что амплитуда какого-либо сигнала всегда меньше его размаха. С точки зрения проверяющего, важным является то, что показания пикового вольтметра при нормальной работе камеры меняются при пере¬ воде объектива камеры с темного объекта на светлый. Если показания не меняются, то следует искать неисправность в ви¬ деоканале. Отметим, что средние значения показаний цифрово¬ го вольтметра при такой проверке при нормальной работе каме¬ ры тоже меняются. Рассмотрим рис. 13.3. Здесь изображены формы импульсов по¬ стоянного и переменного тока. Форма сигнала на рис. 13.3, а яв¬ ляется примером положительных импульсов постоянного тока; отклонений от среднего в отрицательную сторону нет. Форма сигнала на рис. 13.3, б соответствует отрицательным импульсам постоянного тока; отклонения в положительную сторону отсут¬ 269
ствуют. Если импульсы постоянного тока имеют связь через конденсатор, то выход преобразуется в импульсы переменного тока. Форма сигнала на рис. 13.3, в является примером последо¬ вательности преимущественно положительных импульсов переменного тока, она имеет отклонения и в отрицательную, и в положительную сторону. Последовательность импульсов на рис. 13.3, г является примером преимущественно отрицатель¬ ных импульсов переменного тока, она тоже имеет отклонения и в положительную, и в отрицательную сторону. На рис. 13.3, д по¬ казан преимущественно положительный импульс переменного тока, из которого видно, что его среднее значение равно нулю (площади выше и ниже оси нулевого напряжения равны). ТОЧНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕИСПРАВНЫХ ЧАСТЕЙ С точки зрения ремонтирующего, камера кабельной системы телевидения состоит из следующих каскадов: блока питания, регулятора тока катушки фокусировки, регулировки вертикаль¬ ного отклонения, генератора гасящих импульсов, видеоусили¬ теля и генератора ОВЧ с модулятором. На рис. 13.4 изображена принципиальная схема блока пита¬ ния. Сперва следует измерить постоянное напряжение в точке Г. В данном примере оно должно нормально составлять +18 В. При пониженном или повышенном напряжении можно сделать вывод о неисправности в цепи блока питания либо о чрезмер¬ ном потреблении тока цепями камеры. В случае неполадки с блоком питания следует проверить напряжение в сети. Если оно в пределах нормы, то проверьте, не сгорел ли предохранитель (F1 на рис. 13.4). Если предохрани¬ тель цел, следующим шагом будет удаление корпуса камеры, подключение ее к сети, включение питания и наблюдение за трубкой видикона -светится ли нагреватель. Если нагреватель темный, проверьте переменное напряжение на нагревательных выводах блока питания, которое при нор¬ мальной работе должно составлять 6,3 В. Если оно в норме, то, скорее всего, перегорел нагреватель; если же оно мало или равно нулю, то наиболее вероятно, что вышел из строя сетевой трансформатор питания. Запомните, что даже если напряжение блока питания в норме, то отказы в работе могут быть вызваны чрезмерными пульсациями - проверьте их наличие и измерьте при помощи цифрового вольтметра переменного напряжения. 270
Рис. 13.4. Принципиальная схема блока питания. Если возможно, то полезно провести сравнительную проверку температур Следует также отметить, что напряжение в точке Г слегка ко¬ леблется при отклонениях от нормы напряжения сети. Приве¬ дем в качестве примера несколько цифр (первая цифра указы¬ вает напряжение в сети, вторая - в точке Г): 117,4/18,06; 110,1/ 18,04; 100,0/18,03; 95,0/18,02; 90,1/17,96; 85,0/17,50 В. СИМУЛИРОВАННЫЕ СИНХРОИМПУЛЬСЫ КАДРОВОЙ РАЗВЕРТКИ Следует помнить, что сложные камеры системы замкнутого телевидения вырабатывают стандартные синхроимпульсы кад¬ ровой развертки, тогда как упрощенные камеры вырабатывают синхроимпульсы кадровой развертки, лишь имеющие вид стан¬ дартных (рис. 13.5). Полные видеосигналы, имеющиеся на выхо¬ де камеры при нормальной работе при сканировании испыта¬ тельной таблицы, представлены на рис. 13.5, а и б. Интервал кадровой синхронизации в полном видеосигнале наблюдается на экране осциллографа, как это показано на рис. 13.5, в. Обра- 271
Рис. 13.5. Изображения полного видеосигнала: а — синхроимпульсы строчной развертки полного видеосигнала; б — синхро¬ импульс кадровой развертки полного видеосигнала (два полукадра составляют один кадр); в - стандартная кадровая синхронизация; г - имитирующая кадровая синхронизация тите внимание, что эта стандартная форма сигнала содержит уравнивающие импульсы, следующие за синхроимпульсами строчной развертки, а синхроимпульс кадровой развертки по существу представляет собой зазубренный импульс. С другой стороны, имитирующий синхроимпульс кадровой развертки обходится без выравнивающих импульсов. Сформированный импульс по существу представляет собой гасящий импульс полукадров. С технической точки зрения различие между стандартной и сформированной кадровой синхронизацией заключается в том, 272
Рис. 13.6. Нормальное появление изображе¬ ния в виде молотка на экране кинескопа что формирователь предусматривает действие чересстрочной развертки, тогда как последняя связана с действием несин¬ хронной развертки. Несинхронная чересстрочная развертка представляет собой компромисс между высокой четкостью изображения и сложностью схемы камеры. Другими словами, в течение интервала кадровой синхронизации, когда использу¬ ется сформированная кадровая синхронизация, генератор строчной развертки работает без управления. Обратите внима¬ ние, что при использовании стандартной кадровой синхрониза¬ ции (рис. 13.6) в течение интервала кадровой синхронизации формируется изображение в виде головки молотка. Такое изоб¬ ражение становится видимым на экране кинескопа, когда га¬ сящий кадровый импульс блокирован, яркость усилена, а изоб¬ ражение скользит по полю. Отметим, что при использовании имитирующих синхроимпульсов кадровой развертки никакое ’’молоткоподобное” изображение не сформируется и интервал кадровой синхронизации будет иметь вид сплошной черной полосы. Эти свойства можно использовать для проведения быстрой проверки стандартного кадрового синхроимпульса, по которой с первого взгляда можно определить, в норме ли форма генери¬ руемых синхроимпульсов. Отметим, что ’’молоток” не виден или же очень слабо виден при нормальном положении регуля¬ тора яркости. При повышении яркости изображения уровень белого становится чрезвычайно светлым, уровень черного становится серым и ’’молоток” становится отчетливо видимым как черное изображение на сером фоне. Если появится нор¬ мальное изображение ’’молотка”, то отпадает необходимость проверять форму генерируемых синхроимпульсов при помощи осциллографа. 273 18-6975
Поговорим о цепи сетевого трансформатора. Для проверки этой цепи выньте сетевой шнур камеры из розетки и измерьте сопротивление между штырьками вилки. При включенном тумблере питания в нашем примере при нормальной работе ка¬ меры мы получим 65 Ом. Если сопротивление равно бесконечно¬ сти, то это может быть вызвано разрывом сетевого шнура, де¬ фектным выключателем, перегоревшим предохранителем или сгоревшей первичной обмоткой. Если показания значительно меньше 65 Ом, это указывает на частичное короткое замыка¬ ние, например на пробой изоляции в первичной обмотке. Если проверка цепи первичной обмотки прошла успешно, то следующим шагом будет измерение напряжений на вторичных обмотках трансформатора. Если одно или более напряжений вторичных обмоток ниже нормального, то надо подозревать за¬ корачивание между витками вторичной обмотки (нулевые по¬ казания обычно свидетельствуют о разрыве обмотки). Если напряжения на вторичных обмотках в норме, то следует измерить постоянное напряжение на положительной обкладке конденсатора С40 (см. рис. 13.4). Нулевые показания указывают на то, что один из диодов диодного моста вышел из строя. Если же вольтметр показал нормальное значение (+26 В), то перехо¬ дим к точке Г и измеряем ее потенциал относительно земли (в нашем случае при нормальной работе +18 В). Если напряже¬ ние в точке Г равно нулю, то, скорее всего, дефектен транзис¬ тор VT14, или же если потенциал точки Г такой же, как и потенциал положительной обкладки конденсатора С40, то ве¬ роятнее всего, что транзистор VT14 пробит. Если напряжение в точке Г не может быть установлено рав¬ ным +18 В при помощи регулировки R81, то следует измерить остаточное напряжение в цепи регулятора. Точно определен¬ ные постоянные напряжения в вольтах для этой схемы указа¬ ны в табл. 13.1. Далее, если в результате описанной ранее проверки каскад стабилизированного напряжения блока питания освободился от подозрений, то теперь перенесем внимание на каскад нап¬ ряжения 300 В. Отметим, что вольтметр постоянного тока не может показать, является ли напряжение чисто постоянным или пульсирующим (постоянным напряжением с переменной составляющей из всплесков напряжения). Напряжение на поло¬ жительной обкладке конденсатора С37 (см. рис. 13.4) при нор¬ мальной работе составляет 340 В. Нулевые показания указыва- 274
Таблица 13.1. Напряжения на зажимах Транзистор Эмиттер База Коллектор VT1 +3,7 +3,35 +15 VT2 0 +0,55 +4,6 VT3 +4,0 +4,6 +8,8 VT4 0 +0,65 +12,5 VT5 +0,75 +1,15 +11,0 VT6 +5,5 +6,2 +12,0 VT8 0 +0,3 +3,0 VT9 0 +0,65 +1,2 VT10, VT11 См. текст VT12 0 -1,8 +8,4 VT13 +0,4 +1,1 +7,3 VT14 +18,0 +18,5 +26,0 VT15 +6,0 +6,6 +18,5 VT16 +5,4 +6,0 +13,0 ют на то, что диоды VD9 и VD10, вероятно, неисправны, возмож¬ но также короткое замыкание цепи. С другой стороны, если все напряжения источника питания имеют необходимое значение, то приходим к выводу, что сбой произошел не в блоке питания, и переходим к следующей ло¬ гической причине. Теперь обратимся к цепи горизонтального отклонения (рис. 13.7). Сбой в синхронизации возникает из-за того, что гене¬ ратор в каскаде горизонтального отклонения генерирует либо ’’слишком быстро”, либо ’’слишком медленно”, чтобы засинхро- низироваться с присоединенным телеприемником или видео¬ монитором. Следует отрегулировать резистор R56 как требу¬ ется, однако если это ничего не дает, то, в данном случае, вероятнее всего, дефектен транзистор VT10. Если измерения амплитуды импульсов указывают на несоответствие норме (размах импульса должен составлять 65 В, длительность 10 мкс, частота повторений 15 750 Гц), то производится регулировка сопротивлением R58. Однако если пределы регулировки ис¬ черпаны, а нормальная работа не восстановлена, то, скорее всего, неисправен транзистор VT11. Номинальные постоянные напряжения на выводах транзисторов VT10 и VT11 составляют: VT10: эмиттер - +7 В; база 1 - +0,6 В; база 2 - +16 В. VT11: эмиттер - +8,8 В; база - +8,8 В; коллектор - +4,2 В. 275
Рис. 13.7. Каскад горизонтального отклонения рассматриваемой камеры (жела¬ тельно провести сравнительную проверку температур): частота строчной развертки 15 750 Гц; длительность строчного синхроимпуль¬ са 5 мкс; длительность гасящего импульса обратного хода луча по строке 10,5 мкс; длительность синхроимпульса кадровой развертки 350 мкс; длительность гася¬ щего импульса обратного хода луча по кадру 1300 мкс На эмиттере транзистора VT10 при нормальной работе име¬ ется напряжение пилообразной формы с размахом приблизи¬ тельно 7 В, оно может быть измерено, как описывалось ранее. Если такая форма волны отсутствует, то транзистор VT10 не бу¬ дет генерировать. На базе 2 транзистора VT10 при норма¬ льной работе имеются положительные импульсы длительно¬ стью 10 мкс и размахом амплитуды приблизительно 3 В. Если такая форма волны отсутствует, то, вероятнее всего, транзистор VT10 вышел из строя. Отклоняющая система и катушки L5 и L6 проверяются измерением сопротивления. Будьте осторожны при поиске неисправностей в каскаде го¬ ризонтального отклонения и не установите слишком малое значение резистора R58. Это может привести к развертке на площади, меньшей полезной площади экрана, и впоследствии к выгоранию люминофора. Также учтите, что значения напряжений указаны относи¬ тельно напряжения +18 В стабилизированного блока питания. Так что перед проверкой измерьте напряжение питания и при необходимости подрегулируйте его до 18 В. 276
Наиболее полезным прибором для идентификации различ¬ ных каскадов схемы является осциллограф, так как он позво¬ ляет опознать основные формы колебаний, которые встреча¬ ются в схеме. Занимаясь поиском неисправностей, не имея под¬ ходящей телекамеры для сравнения, необходимо также иден¬ тифицировать формы колебаний, которые подверглись различ¬ ным видам искажений. При достаточном понимании принци¬ пов работы схемы можно будет сделать обоснованное предпо¬ ложение о причине, вызвавшей искажение формы сигнала. ДИФФЕРЕНЦИРОВАНИЕ И ИНТЕГРИРОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ФОРМ СИГНАЛА В цепи, работающей со сбоями, форма сигнала подвергается искажениям и черты искажения связаны с типом неисправно¬ сти. Из рис. 13.8 видно, что когда постоянная времени ЯС-цепи связи мала, то пилообразный сигнал представляет собой кри¬ вую с наклоном. Степень вносимого искривления зависит от того, насколько уменьшена нормальная постоянная времени. Так как длительность интервала обратного хода в пилообраз¬ ном сигнале гораздо меньше продолжительности прямого хода, то, соответственно, линия обратного хода претерпит существен¬ но меньшее искривление. Если сигнал пилообразной формы подается на интегриру¬ ющую цепь со сравнительно большой постоянной времени, линии и прямого и обратного хода искривлены. И опять сте¬ пень искривления зависит от того, насколько увеличена пос¬ тоянная времени по сравнению со своим нормальным значе¬ нием. Обратите внимание, что искажения, представленные на рис. 13.8, являются частотными искажениями. Другими слова¬ ми, дефектные каскады все еще остаются линейными цепями. В случае нелинейных искажений, сопутствующих частотным, определенные участки частотно-искаженного сигнала будут еще больше искажены (сжаты или растянуты). Теперь поговорим о каскаде вертикального отклонения. Сбой в синхронизации может произойти из-за того, что генера¬ тор в каскаде кадровой развертки генерирует либо ’’слишком быстро”, либо ’’слишком медленно”. Общая проверка каскада вертикального отклонения, схема которого изображена на рис. 13.9, может быть осуществлена измерением формы сигнала на коллекторе транзистора VT13. При нормальной работе там 277
Рис. 13.8. Дифференцирование и интегрирование основных сигналов должен присутствовать преимущественно отрицательный пи¬ лообразный сигнал с частотой повторений 60 Гц. Его можно увидеть при помощи осциллографа. Если этот сигнал слабый, отсутствует или искажен, то следует проверить форму управ¬ ляющего сигнала транзистора VT13. При нормальной работе это положительный пилообразный сигнал с размахом амплитуды 0,5 В. Так как его амплитуда сравнительно мала, то при проверке его формы следует исполь¬ зовать предварительный усилитель. Необходимо также прове¬ рить форму сигнала на коллекторе VT12. Это преимуществен¬ но отрицательные импульсы с размазом амплитуды приблизи¬ тельно 7 В и длительностью около 1,3 мс. Если выход VT12 ра¬ вен нулю, то проверьте наличие сигнала и его форму на его ба¬ зе - если этот сигнал отсутствует, проверьте наличие перемен¬ ного входного сигнала в точках Ли £ и на первичной обмот- 278
Рис. 13.9. Типичный каскад вертикального отклонения (Полезно провести сравни¬ тельную проверку темпера¬ тур.) ке блокинг-трансформатора Т2. (Контрольная точка Е относит¬ ся к блоку питания.) Для окончательного обнаружения неисправности проводят измерения постоянного напряжения, которые можно допол¬ нить измерениями сопротивлений. Номинальные напряжения для нашей схемы приведены в табл. 13.1. Отметим, что ампли¬ туда вертикальной развертки устанавливается при помощи ре¬ зистора R49 такой, чтобы на экране подсоединенного телеви¬ зора или видеомонитора выдерживался необходимый фермат изображения (4:3). Центрирование по вертикали осуществляет¬ ся регулировкой резистора R55 до такого состояния, чтобы постоянные напряжения на обоих концах катушки вертикаль¬ ного отклонения относительно земли были бы одинаковы. Так же как и для каскада строчной развертки, при поиске неисправностей в каскаде кадровой развертки не допустите установкой слишком малого сопротивления R49 развертки на площади, меньшей полезной площади экрана, ибо это может привести к выгоранию люминофора. Если имеется возможность произвести сравнительные изме¬ рения с похожей камерой, то можно провести проверку темпе¬ 279
ратур по методике гл. 1. Вышедшие из строя конденсаторы мо¬ гут быть обнаружены при помощи пробника полного сопротив¬ ления, описанного в гл. 2. Каскад вертикального отклонения можно также проверить при помощи звукового пробника (см. рис. 2.1). В этом случае отправной точкой служит трансформатор генератора кадровой развертки. СХЕМА СИНХРОНИЗАЦИИ Потеря синхронизации также может быть вызвана сбоем в каскаде синхронизации. Рассмотрим каскад, схема которого изображена на рис. 13.10. Обычно сначала измеряют постоянные напряжения на выводах транзисторов (см. табл. 13.1). Затем при помощи маломощного омметра проверяют резисторы. Если необходимы дополнительные данные, то можно продолжить измерения проверкой формы комбинированного сигнала синх¬ ронизации на коллекторе VT9. При нормальной работе наблю¬ дается смесь импульсов кадровой и строчной синхронизации. Проверить их наличие или отсутствие можно выделением мето¬ дом биений частот 60 и 15 750 Гц с использованием генератора звуковой частоты, как рассказывалось ранее. 1. Если не обнаружена составляющая с частотой 60 Гц, то сле¬ дует проверить наличие входного сигнала частоты кадров в мес¬ те соединения резистора R45 и конденсатора С21. 2. С другой стороны, если не обнаружена составляющая с час¬ тотой 15 750 Гц, то проверяем входной сигнал частоты строк в месте соединения резисторов R42 и R43. Проверку комбинированного синхросигнала можно также провести на базе транзистора VT9. Форма этого сигнала имеет размах амплитуды приблизительно 1,8 В (для данной схемы). Наиболее вероятной неисправностью может оказаться, во-пер¬ вых, конденсатор с утечкой, а во-вторых, разрыв в цепи кон¬ денсатора. Если вы заменяете диод, то обратите пристальное внимание на правильную полярность включения. Если полярность будет изменена, то это можно будет обнаружить очень не скоро. Транзисторы каскада синхронизации можно быстро прове¬ рить ’’выключением”. Сделайте при помощи какой-нибудь перемычки короткое замыкание между базой и эмиттером про- 280
Рис. 13.10. Цепь синхронизации рассматриваемой камеры. Частота кадровой раз¬ вертки синхронизирована с частотой сети 60 Гц (Это пример несинхронной Скач¬ ковой развертки, когда нет четкой зависимости между соседними строками раз¬ вертки и нечетными полями.) веряемого транзистора. Если при этом напряжение на коллек¬ торе’’подскочит” до ±18 В, то транзистор исправен. Для быстрой проверки транзистора VT8 необходимо времен¬ но разорвать проводник, ведущий к видеоусилителю. Это де¬ лается при помощи разреза лезвием бритвы и последующим восстановлением проводника каплей припоя, аккуратно нане¬ сенной на место разреза. ОПОЗНАНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ(АМПЛИТУДНЫХ) ИСКАЖЕНИЙ Характерные черты нелинейных и частотных искажений от¬ личаются друг от друга. Например, исходная синусоидальная волна изменяется совершенно по-разному при прохождении через дифференцирующую и нелинейную цепи. Так, когда сину¬ соидальная волна проходит через дифференцирующую цепь, форма волны не изменяется; однако выходной сигнал опережа¬ ет по фазе входной сигнал. (Дифференцирующая цепь для си¬ нусоидального сигнала вызывает опережение по фазе.) С дру¬ гой стороны, когда синусоидальный сигнал проходит через кас- 281
Рис. 13.11. Основные формы сигнала, подвергшегося нелинейным (амплитуд¬ ным) искажениям кад с нелинейной амплитудной характеристикой, форма сиг¬ нала меняется, тогда как фаза не затрагивается. Результат прохождения синусоидальной волны через схему ограничителя, которая пропорционально сокращает амплитуду выходного сигнала в области положительных пиков, можно увидеть на рис. 13.11. Результат нелинейных (амплитудных) искажений фактически не виден при низком проценте иска¬ жений. Однако при больших коэффициентах искажения изме¬ нения формы волны совершенно очевидны. При поиске неис¬ правностей можно столкнуться с комбинацией нелинейных и частотных искажений. Анализ искаженных таким образом форм сигналов облегчается ясным пониманием основных характе¬ ристик искажений. 282
СХЕМА ГАШЕНИЯ Видимые линии обратного хода луча при воспроизведении изображения указывают на неисправность в схеме гашения. Первым шагом при проверке такой схемы является измерение постоянного напряжения на выводах транзисторов VT8 и VT9 (см. рис. 13.10 и табл. 13.1). Следующим этапом можно произ¬ вести измерение сопротивлений при помощи маломощного омметра. Затем, если потребуются дополнительные данные, следует проверить форму комбинированного гасящего сигнала на кол¬ лекторе транзистора VT9 по описанной ранее методике. Если отсутствует импульс кадровой развертки (основная гармони¬ ка - 60 Гц), то следует проверить форму сигнала кадровой раз¬ вертки в месте соединения R45 и С21. С другой стороны, если пропали импульсы строчной развертки (гармоника с частотой 15 750 Гц), то следует проверить форму сигнала строчной синхро¬ низации в месте соединения R42 и R43. Другая проверка формы комбинированного сигнала может быть выполнена на базе транзистора VT3. В нашем примере при нормальной рабо¬ те размах его амплитуды составляет приблизительно 1,8 В. ВИДЕОУСИЛИТЕЛЬ Слабый, искаженный или отсутствующий выходной сигнал видеоусилителя в первом приближении может быть исследо¬ ван поднесением пальца к корпусу транзистора VT3 (рис. 13.12). Это довольно удобная быстрая проверка: если VT3 и последу¬ ющие каскады работоспособны, то в воспроизводимом растре изображения будет наблюдаться значительная шумовая по¬ меха. Поиск неисправности продолжается проверкой сигнала синхронизации на выходе схемы. В нашем случае его макси¬ мальное значение при разомкнутой выходной цепи будет дос¬ тигать 1 В, а при работе на нагрузку 75 Ом - 0,4 В. Неисправные детали или устройства обычно можно точно обнаружить посредством измерений постоянного напряжения (см. табл. 13.1). Полезны также последующие измерения сопро¬ тивлений при помощи маломощного омметра. Отметим, что стабилизированное напряжение питания +18 В должно быть точно отрегулировано, иначе измеренные напряжения введут вас в заблуждение. Если стабилизированное напряжение пи- 283
Рис. 13.12. Схема типичного видеоусилителя. Верхняя граничная частота дости¬ гает 10 МГц тания не соответствует норме, то установите его на нужное значение, как описано в разделе ’’блок питания”. Труднее всего обнаружить конденсаторы, представляющие собой разрыв цепи, так как они не изменяют ни постоянные напряжения, ни значения сопротивлений. Если есть подозре¬ ние, что конденсатор оборван, то параллельно ему следует подключить исправный конденсатор и посмотреть, не восстано¬ вится ли работоспособность. Входной транзистор видеосигнала найти легко, так как он подсоединен к выходу трубки видикона. Выходной транзистор видеосигнала тоже легко находится, так как он соединен с выходным разъемом каскада. Видеоусилитель имеет высокий коэффициент усиления по напряжению. Выходной сигнал с размахом 1 В вырабатывается из сигнала с амплитудой 20 мВ на коллекторе транзистора VT2 (коэффициент усиления 50), а уровень сигнала на базе транзистора VT2 можно измерить лишь лабораторными при¬ борами. В нашем примере в телекамере применен сетевой трансфор¬ матор питания с изолированными от его корпуса обмотками и опасность удара минимизирована. Однако если вы подсоеди¬ ните штеккер выхода видеосигнала к телевизору или видео¬ монитору, в котором не используется такой сетевой трансфор¬ матор питания, то у вас появится шанс получить электрический удар. 284
УКВ-МОДУЛЯТОР Когда имеется нормальный выходной видеосигнал, а выход¬ ной модулированный УКВ-сигнал либо слабый, либо отсутству¬ ет, то подозрение падает на каскад УКВ-модулятора (рис. 13.13). Поиск неисправностей начинается с проверки формы посту¬ пающего на модулятор входного видеосигнала. Размах его амп¬ литуды при нормальной работе составляет приблизительно 1 В. Если он отсутствует, ослаблен или искажен, то следует про¬ верить диоды VD1 и VD2. Для подтверждения предположе¬ ния о том, что генератор не работает, измерьте постоянное нап¬ ряжение в узле между VD1 и VD2. Если генератор функционирует нормально, то следует изме¬ рить вырабатываемое сигналом постоянное смещение приб¬ лизительно равное -0,38 В. Наиболее вероятной причиной сбоя в работе генератора может быть дефектный транзистор. Зага¬ дочную неисправность представляют обрывы конденсаторов. Например, если оборван конденсатор С2, то частота генерации ’’подскочит” и экран подключенного телевизора погаснет. Как уже говорилось, подозреваемый на разрыв конденсатор лучше всего проверять подключением на время параллельно ему заведомо исправного конденсатора. Диоды УКВ-модулятора и транзистор УКВ-генератора легко узнаются, так как они соединены с выходным УКВ-разъемом. Рис. 13.13. Схема типичного модулятора ОВЧ. Генератор РЧ может быть отрегу¬ лирован для работы по выбранному каналу 285
И еще полезный совет: если поместить за печатной платой яркую лампу, то печатные проводники будут хорошо просве¬ чиваться сквозь плату. В заключение укажем, что рассмотренная в данном примере камера имеет амплитуду модулированного сигнала РЧ 50 мВ при работе на нагрузку 300 Ом, что достаточно для работы с ко¬ аксиальным кабелем длиной 100 м. ИСКАЖЕНИЕ ФОРМЫ СИГНАЛА И ОТРИЦАТЕЛЬНАЯ ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ Два главных типа искажения формы сигнала появляются в результате ухудшения частотной характеристики (частотные искажения) и из-за нелинейности работы схемы (амплитудные искажения). Для поддержания частотных и линейных свойств широко используются различные типы отрицательной обратной связи. Соответственно если в цепи обратной связи возникает неисправность, то в результате появляются характерные иска¬ жения формы сигнала. На рис. 13.14 приведены четыре основ¬ ных типа отрицательной обратной связи, которые называются: эмиттерная, коллекторная, частотно-избирательная эмиттер- ная и частотно-избирательная коллекторная обратная связи. Некоторые производители называют эмиттерную обратную связь ’’обратной связью по току” или ’’параллельной обратной связью”. Отдельные производители называют эмиттерную об¬ ратную связь ’’обратной связью по напряжению”. Точно так же некоторые производители называют коллекторную обратную связь ’’обратной связью по напряжению” или ’’последователь- Рис. 13.14. Типы отрицательной обратной связи и искажения сигнала: а — эмиттерная (параллельная) обратная связь; б - коллекторная (последо¬ вательная) обратная связь; в — частотно-избирательная эмиттерная обратная связь (конденсатор ослабляет низкие частоты); г — коллекторная частотно-изби¬ рательная обратная связь (конденсатор ослабляет высокие частоты) 286
ной обратной связью”, а отдельные - ’’обратной связью по току”. При отсутствии установившейся терминологии жела тельно выбрать ту, которая для вас предпочтительнее, и на ее основе рассматривать работу схем, с которыми придется сталки¬ ваться. Иногда можно встретить комбинацию эмиттерной и коллекторной обратной связи. (В нашей стране используют сле¬ дующую классификацию обратных связей: по способу подклю¬ чения цепи обратной связи ко входу устройства - последова¬ тельная или параллельная и по способу подключения к выходу устройства - по току или по напряжению. - Примеч. пер.) При проверке работы схемы полезно помнить следующее. 1. Эмиттерная обратная связь (разумеется, отрицательная) уменьшает коэффициент усиления каскада пропорционально сопротивлению эмиттера, а также в большей или меньшей сте¬ пени линеаризирует работу каскада. Также отметим, что эмит¬ терная связь повышает полное входное сопротивление каскада и облегчает управление им. (Эмиттерная обратная связь также повышает и полное выходное сопротивление каскада.) 2. Коллекторная обратная связь уменьшает коэффициент усиления каскада пропорционально сопротивлению в цепи об¬ ратной связи и тоже в большей или меньшей степени линеари¬ зирует работу каскада. Отметим также, что коллекторная об¬ ратная связь уменьшает входное сопротивление каскада и зат¬ рудняет управление им. (Коллекторная обратная связь также уменьшает и выходное сопротивление каскада.) 3. Частотно-избирательная эмиттерная обратная связь умень¬ шает коэффициент усиления каскада по отношению к состав¬ ляющим с низкими частотами и тоже линеаризирует в большей или меньшей степени работу каскада на низких частотах. (Коэффициент усиления каскада на низких частотах меньше, чем на высоких.) 4. Частотно-избирательная коллекторная обратная связь уменьшает коэффициент усиления каскада для высокочастот¬ ных составляющих сигнала и также в большей или меньшей степени линеаризирует работу каскада на высоких частотах. (Коэффициент усиления каскада на высоких частотах ниже, чем на низких.) Отметим, что все отрицательные обратные связи служат для расширения полного частотного диапазона каскада. 287
КАСКАД ВИДИКОНА1 Показанная на рис. 13.15 одно дюймовая (2,5 см) трубка види¬ кона не может обеспечить воспроизведение хорошего изображе¬ ния до тех пор, пока объектив камеры не будет точно сфокуси¬ рован и не будет выставлена соответствующая освещению ди¬ афрагма. Если в трубку видикона будет поступать слишком много света, то контраст будет чрезмерно большим и детали изображения будут потеряны. С другой стороны, если в видикон будет поступать слишком мало света, то в результате контраст будет недостаточным и по¬ явятся заметные шумовые помехи изображения. Отметим, что трубка видикона будет немедленно испорчена, если ее напра¬ вить прямо на солнце или другой яркий источник света, если только не применяется соответствующий светофильтр и не выставлен соответствующий раскрыв диафрагмы. Запомните Рис. 13.15. Типичная цепь видикона. Обеспечивается автоматическая электрон¬ ная регулировка тока пучка (Ток луча регулируется при наблюдении за изобра¬ жением на экране телевизора по оптимальному уровню серого.) 1 Телевизионная передающая трубка с фотосопротивлением. (Примеч. пер.) 288
также, что после съемок некоторой сцены в течение некото¬ рого времени и последующего направления камеры, к примеру, на чистую стену останется заметный негативный предыдущий образ. Однако при продолжении съемок он постепенно раз¬ рушится. Поиск неисправностей в схеме видикона начинается с про¬ верки постоянного напряжения питания. Посмотрим, горит ли неоновая лампочка - это баллончик с газом стабилизирует по¬ тенциал мишени видикона. Затем измерим сопротивления при помощи маломощного омметра. Прежде чем делать заключение о неисправности трубки видикона, проверьте разделительные конденсаторы на утечку или разрыв. Если видикон заменяется, то учтите, что регулировка фокуса камеры достигается измене¬ нием положения всего комплекса - видикона, отклоняющей системы и катушки фокусировки. Если вы желаете узнать о видеокамерах больше, то обрати¬ тесь к ’’Пособию по обслуживанию и технологиям поиска неис¬ правностей в видеокамерах”, Фрэнк Хьюверли, Прентис холл. Приложение МЕЖДУНАРОДНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИОЧАСТОТ Диапазон № 12: 300 ГГц - 3 ТГц. Не используется. Диапазон №11: от 30 до 300 ГГц (миллиметровые волны), крайне высокие частоты (КВЧ). ГГц Область применения 275 Радиолюбительская связь 250-275 Спутники, космические исследования, радио¬ астрономия 240-250 Радиолюбительская связь Диапазон № 10: от 3 до 30 ГГц (сантиметровые волны), сверх¬ высокие частоты (СВЧ). 29,50-31,00 Фиксированная1 спутниковая связь (Земля- Космос). 1 Имеется в виду постоянная связь. (Примеч. пер.) 289 19-6975
ГГц Область применения 27,50-29,50 25,25-27,50 '24,25-25,25 24,05-24,25 24,00-24,05 23,60-24,00 22,00-23,60 21,20-22,00 19.70- 21,20 17.70- 19,70 15,70-17,70 15.40- 15,70 15,35-15,40 14,50-15,35 14.40- 14,50 14,30-14,40 14,00-14,30 13,40-14,00 13,25-13,40 12,75-13,25 220-240 200-220 170-200 152-170 84-152 Фиксированная спутниковая связь (Земля- Космос), фиксированная, мобильная1 связь Фиксированная связь, мобильная связь Радионавигация Радиолокация, радиолюбительская связь Радиолюбительская связь Радиоастрономия Фиксированная связь, мобильная связь Спутники исследования Земли (Космос - Земля), фиксированная связь, мобильная связь Фиксированная спутниковая связь (Космос - Земля) Фиксированная спутниковая связь (Космос - Земля), фиксированная связь, мобильная связь Радиолокация Авиационная радионавигация Радиоастрономия Фиксированная связь, мобильная связь Фиксированная спутниковая связь (Земля - Космос), фиксированная связь, мобильная связь Фиксированная спутниковая связь (Земля - Космос), спутники радионавигации Фиксированная спутниковая связь (Земля - Космос), радионавигация Радиолокация Воздушная радионавигация Фиксированная связь, мобильная связь Спутники, космические исследования, радио¬ астрономия Радиолюбительская связь Спутники, космические исследования, радио¬ астрономия Радиолюбительская связь Спутники, космические исследования, радио¬ астрономия 1 Имеется в виду связь с подвижными объектами. (Примеч. пер.) 290
ГГц Область применения 71-84 50-71 48-50 40-48 36-40 35.2- 36,0 34.2- 35,2 33.4- 34,2 32.3- 33,4 31,8-32,3 31.5- 31,8 31.3- 31,5 31,0-31,3 Радиолюбительская связь Спутники, космические исследования Радиолюбители Спутники Мобильная связь Радиолокация Радиолокация, космические исследования Радиолокация Радионавигация Радионавигация, космические исследования Космические исследования Радиоастрономия Фиксированная связь, мобильная связь, кос¬ мические исследования 12,50-12,75 Фиксированная спутниковая связь (Земля - Космос), фиксированная связь, мобильная 12,20-12,50 (кроме авиационной1) связь Радиовещание, фиксированная связь, мо¬ бильная (кроме авиационной) связь 11,70-12,20 Радиовещание, спутники радиовещания, 11,45-11,70 фиксированная, фиксированная спутниковая связь (Космос - Земля), мобильная связь (кро¬ ме авиационной) Фиксированная спутниковая связь (Космос - Земля), фиксированная связь, мобильная 11,20-11,45 10,95-11,20 связь Фиксированная связь, мобильная связь Фиксированная спутниковая связь (Космос - Земля), фиксированная связь, мобильная 10,70-10,95 10,68-10,70 10,60-10,68 связь Фиксированная связь, мобильная связь Радиоастрономия Радиоастрономия, фиксированная связь, мо¬ бильная связь, радиолокация 10,55-10,60 Фиксированная связь, мобильная связь, ра¬ диолокация 1 Имеется в виду связь для целей воздушной навигации. (Примеч. пер.). 291
ГГц Область применения 10.50- 10,55 10,00-10,50 9,80-10,00 9.50- 9,80 9,30-9,50 9,20-9,30 9,00-9,20 8,85-9,00 8,75-8,85 8.50- 8,75 8,40-8,50 5,925-8,400 5,725-5,925 5,670-5,725 5,650-5,670 5,470-5,650 5,460-5,470 5,350-5,460 5,255- 5, 350 5,250-5,255 5,000-5,250 4,990-5,000 4,700-4,990 4,400-4,700 4,200-4,400 3,700-4,200 3,500-3,700 Радиолокация (только непрерывными коле¬ баниями) Радиолокация, радиолюбительская связь Радиолокация, фиксированная связь Радиолокация Радионавигация, радиолокация Радиолокация Авиационная радионавигация (наземные ра¬ дары), радиолокация Радиолокация Радиолокация, авиационная радионавигация (доплеровская радиолокационная станция) Радиолокация Космические исследования (Космос - Земля), фиксированная связь, мобильная связь Спутники, фиксированная связь, мобильная связь Радиолокация, радиолюбительская связь Радиолокация, радиолюбительская связь, глубокие космические исследования Радиолокация, радиолюбительская связь Радиолокация, морская радионавигация Радионавигация, радиолокация Авиационная радионавигация, радиолокация Радиолокация Радиолокация, космические исследования Авиационная радионавигация Радиоастрономия Фиксированная связь, мобильная связь Фиксированная спутниковая связь (Земля - Космос), фиксированная связь, мобильная связь Авиационная радионавигация Фиксированная спутниковая связь (Космос - Земля), фиксированная связь, мобильная связь Фиксированная спутниковая связь (Космос - Земля), фиксированная связь, мобильная связь, радиолокация 292
ГГц Область применения 3,400-3,500 Фиксированная спутниковая связь (Космос - Земля), радиолокация, радиолюбительская связь 3,300-3,400 3,100-3,300 Радиолокация, радиолюбительская связь Радиолокация Диапазон № 9: от 300 до 3000 МГц (дециметровые волны), ультравысокие частоты (УВЧ) МГц Область применения 2900-3100 Радионавигация (наземные родары), радиоло- 2700-2900 2690-2700 2500-2690 кация Авиационная радионавигация Радиоастрономия Спутники, фиксированная связь, мобильная (кроме авиационной) связь 2300-2500 Радиолокация, фиксированная, мобильная связь, радиолюбительская (2300-2450 МГц) 2290-2300 связь Космические исследования (Космос - Земля), 1790-2290 1770-1790 фиксированная связь, мобильная связь Фиксированная связь, мобильная связь Метеорологические спутники, фиксирован¬ ная связь, мобильная связь 1710-1770 1700-1710 Фиксированная связь, мобильная связь Космические исследования (Космос - Земля), 1690-1700 фиксированная связь, мобильная связь Метеорологические спутники (Космос - 1670-1690 Земля), метеорологические цели Метеорологические спутники (Космос - Земля), метеорологические цели, фиксиро¬ 1660-1670 1645-1660 ванная связь Метеорологические цели, радиоастрономия Нестационарные спутники авиационной 1644-1645 связи Нестационарные спутники авиационной свя¬ 1636,5-1644 зи, нестационарные спутники морской связи Нестационарные спутники морской связи 293
МГц Область применения 1558.5- 1636,5 1543.5- 1558,5 1542.5- 1543,5 1535—1542,5 1525-1535 1429-1525 1427-1429 1400-1427 1350-1400 1300-1350 1215-1300 960,0-1215 942,0-960,0 890,0-942,0 470,0-890,0 460,0-470,0 450,0-460,0 420,0-450,0 410,0-420,0 406,1-410,0 406,0-406,1 403,0-406,0 402,0-403,0 Авиационная радионавигация Нестационарные спутники авиационной связи Нестационарные спутники авиационной свя¬ зи, нестационарные спутники морской связи Нестационарные спутники морской связи Работы в космосе (телеметрия), спутники ис¬ следования Земли, фиксированная связь, мобильная связь Фиксированная связь, мобильная связь Работы в космосе (телеуправление полетом), фиксированная связь, мобильная (кроме ави¬ ационной) связь Радиоастрономия Радиолокация Авиационная радионавигация, радиолокация Радиолокация, радиолюбительская связь Авиационная радионавигация Фиксированная связь Радиолокация, фиксированная связь Телевизионное вещание Метеорологические спутники, фиксирован¬ ная связь, мобильная связь (полосы частот службы персональной радиосвязи 462,5375- 462,7375 и 467 МГц) Фиксированная связь, мобильная связь Радиолокация, радиолюбительская связь Фиксированная связь, мобильная связь (кро¬ ме авиационной) Радиоастрономия, постоянная связь, мобиль¬ ная (кроме авиационной) связь Нестационарные спутники (Земля - Космос) Метеорологические цели, фиксированная связь, мобильная связь (кроме авиационной) Метеорологические цели, метеорологические спутники (Земля - Космос), фиксированная связь, мобильная (кроме авиационной) связь 294
МГц Область применения 401,0-402,0 400,15-401,0 400,05-400,15 399,9-400,05 335,4-399,9 328,6-335,4 Работы в космосе (телеметрия), метеорологи¬ ческие цели, метеорологические спутники (Земля - Космос), фиксированная связь, мо¬ бильная (кроме авиационной) связь Космические исследования (телеметрия и слежение), метеорологические спутники (те¬ леметрия), метеорологические цели Спутник стандартной частоты Спутник радионавигации Фиксированная связь, мобильная связь Авиационная радионавигация (система глис¬ сады) Диапазон №8: МГц 273,0-328,6 267,0-273,0 225,0-267,0 220,0-225,0 216,0-220,0 174,0-216,0 150,05-174,0 149,9-150,05 148,0-149,9 144,0-148,0 138,0-144,0 137,0-138,0 30-300 МГц (метровые волны), ультракороткие волны (УКВ) Область применения Фиксированная связь, мобильная связь Работы в космосе (телеметрия), постоянная связь, мобильная связь Постоянная связь, мобильная связь (спаса¬ тельные суда и техника - 243,0 МГц) Радиолокация, радиолюбительская связь Радиолокация, постоянная связь, мобильная связь Телевидение, постоянная связь, мобильная связь Постоянная связь, мобильная связь (аварий¬ ная телефонная связь 156,8 МГц) Спутник радионавигации Постоянная связь, мобильная связь Любительская радиосвязь Космические исследования (Космос - Земля), радиолокация, постоянная связь, мобильная связь Космические исследования (Космос - Зем¬ ля), работы в космосе (телеметрия и слеже¬ ние), метеорологический спутник 295
МГц Область применения 136,0-137,0 117,975-136,0 108,0-117,975 88,0-108,0 75,4-88,0 Космические исследования (Космос - Земля) Мобильная авиационная связь Воздушная радионавигация Радиовещание (ЧМ-радио) Телевидение, постоянная связь, мобильная 74,6-75,4 73,0-74,6 54,0-73,0 связь Воздушная радионавигация Радиоастрономия Телевизионное вещание, постоянная связь, 50,0-54,0 38,25-50,0 37,75-38,25 мобильная связь Радиолюбительская связь Постоянная связь, мобильная связь Радиоастрономия, постоянная связь, мобиль- 30,01-37,75 30,005-30,01 ная связь Постоянная связь, мобильная связь Работы в космосе (распознавание спутников), постоянная связь, мобильная связь Диапазон № 7: от 3 до 30 МГц (декаметровые волны), корот¬ кие волны (КВ) МГц Область применения 29,70-30,005 28,00-29,70 27,50-28,00 Постоянная связь, мобильная связь Радиолюбительская связь Метеорологические цели, постоянная связь, мобильная связь 26,10-27,50 Постоянная связь, мобильная связь (кроме авиационной, полоса частот службы персо¬ 25,60-26,10 25,11-25,60 нальной радиосвязи: 26,96-27,23 МГц) Радиовещание (международное А М -радио) Постоянная связь, мобильная (кроме авиа¬ 25,07-25,11 25,01-25,07 ционной) связь Морская мобильная связь Постоянная связь, мобильная (кроме авиаци¬ 24,99-25,01 онной) связь Стандартная частота (передача радиостанции Национального бюро стандартов, Вашингтон) 23,35-24,99 23,20-23,35 296 Постоянная связь, наземная мобильная связь Авиационная постоянная и мобильная связь
МГц Область применения 22,72-23,20 22,00-22,72 21,87-22,00 21,85-21,87 21,75-21,85 21.45- 21,75 21,00-21,45 20,01-21,00 19.99- 20,01 18,068-19,99 18,052-18,068 18,03-18,052 17,90-18,03 17.70- 17,90 17,36-17,70 16.46- 17,36 15,45-16,46 15.10- 15,45 15,01-15,10 14.99- 15,01 14.35- 14,99 14,00-14,35 13.36- 14,00 13,20-13,36 12,33-13,20 11,975-12,33 11.70- 11,975 11,40-11,70 11,175-11,40 10.10- 11,175 10,005-10,10 9,995-10,005 9,775-9,995 9,500-9,775 9,040-9,500 Постоянная связь Морская мобильная связь Авиационная постоянная и мобильная связь Радиоастрономия Постоянная связь Радиовещание (международное А М -радио) Радиолюбительская связь Постоянная связь Стандартная частота (Национальное бюро стандартов, Вашингтон) Постоянная связь Постоянная связь, космические исследова¬ ния Постоянная связь Авиационная мобильная связь Радиовещание (международное А М -радио) Постоянная связь Морская мобильная связь Постоянная связь Радиовещание (международное АМ-радио) Авиационная мобильная связь Стандартная частота (Национальное бюро стандартов, Вашингтон) Постоянная связь Радиолюбительская связь Постоянная связь Авиационная мобильная связь Морская мобильная связь Постоянная связь Радиовещание (международное А М -радио) Постоянная связь Авиационная мобильная связь Постоянная связь Авиационная мобильная связь Стандартная частота (Национальное бюро стандартов, Вашингтон) Постоянная связь Ра диовещан ие (международное А М -радио) Постоянная связь 297
МГц Область применения 8,815-9,040 8,195-8,815 7,300-8,195 7,000-7,300 6,765-7,000 6,525-6,765 6,200-6,525 5,950-6,200 5,730-5,950 5,450-5,730 5,250-5,450 5,060-5,250 5,005-5,060 4,995-5,005 4,850-4,995 4,750-4,850 4,650-4,750 4,438-4,650 4,063-4,438 4,000-4,063 3,500-4,000 3,400-3,500 3,200-3,400 3,155-3,200 3,025-3,155 Авиационная мобильная связь Морская мобильная связь Постоянная связь Радиолюбительская связь Постоянная связь Авиационная мобильная связь Морская мобильная связь Радиовещание (международное AM-радио) Постоянная связь Авиационная мобильная связь Постоянная связь, наземная мобильная связь Постоянная связь Постоянная связь, радиовещание (междуна¬ родное AM-радио) Стандартная частота (Национальное бюро стандартов, Вашингтон) Постоянная связь, наземная мобильная связь, радиовещание (международное АМ-ра- дио) Постоянная связь, радиовещание (междуна¬ родное AM-радио) Авиационная мобильная связь Постоянная связь, мобильная (кроме авиаци¬ онной) связь Морская мобильная связь Постоянная связь Постоянная связь, мобильная (кроме авиаци¬ онной) связь, радиолюбительская связь Авиационная мобильная связь Постоянная связь, мобильная (кроме авиаци¬ онной) связь, радиовещание (международное AM-радио) Постоянная связь, мобильная (кроме авиаци¬ онной) связь Авиационная мобильная связь 298
Диапазон № 6: от 300 до 3000 кГц (гектаметровые волны), средние волны (СВ) кГц Область применения 2850-3025 2505-2850 2495-2505 Авиационная мобильная связь Постоянная связь, мобильная связь Стандартная частота (Национальное бюро 2300-2495 стандартов, Вашингтон) Постоянная связь, мобильная связь, радиове- 2194-2300 2170-2194 щание (международное АМ-радио) Постоянная связь, мобильная связь Мобильная связь (аварийная телефонная связь-2182 кГц) 2107-2170 2065-2107 2000-2065 1800-2000 Постоянная связь, мобильная связь Морская мобильная связь Постоянная связь, мобильная связь Постоянная связь, мобильная (кроме авиаци- 1605-1800 онной) связь, радионавигация, радиолюби¬ тельская связь Постоянная связь, мобильная связь, авиаци¬ 535-1605 525-535 онная радионавигация, радиолокация Радиовещание (национальное АМ-радио) Мобильная связь, радиовещание, авиацион¬ 510-525 ная радионавигация Мобильная связь, авиационная радионавига¬ 490-510 ция Мобильная связь (аварийная связь с теле¬ 415-490 графным вызовом - 500 кГц) Морская мобильная связь (только радиотеле¬ 405-415 графия) Морская радионавигация (радиопеленгация), 325-405 авиационная радионавигация Авиационная радионавигация, авиационная мобильная связь Диапазон № 5: от 30 до 300 кГц (километровые волны), длин¬ ные волны (ДВ) кГц Область применения 285-325 Морская радионавигация (радиомаяки), авиационная радионавигация 299
кГц Область применения 200-285 Авиационная радионавигация, авиационная мобильная связь 160-200 130-160 70-130 Постоянная связь Постоянная связь, морская мобильная связь Постоянная связь, морская мобильная связь, радионавигация, радиолокация Диапазон № 4: от 2 до 30 кГц (мириаметровые волны), сверх¬ длинные волны (СДВ) кГц Область применения 20,05-70,00 19,95-20,05 Постоянная связь, морская мобильная связь Стандартная частота (Национальное бюро 14,00-19,95 10,00-14,00 10,00 стандартов, Вашингтон) Постоянная связь, морская мобильная связь Радионавигация, радиолокация Не используется Диапазон №3: 300-3000 Гц - ни одна частота не используется Диапазон №2: от 30 до 300 Гц - ни одна частота не использу¬ ется Примечания: 1. Вышеприведенное установленное между¬ народной договоренностью деление частот применяется в за¬ падном полушарии (регион 2). В действительности использу¬ ются не все диапазоны. 2. Еще раз отметим, что понятие ’’фиксированная связь” (ина¬ че - ’’постоянная связь”) означает радиосвязь между стационар¬ ными радиостанциями в каких-либо точках. ’’Мобильная связь” - связь между какими-либо передвигающимися объ¬ ектами.
ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие автора , 4 ..» Предисловие переводчика 9 Список условных сокращений , • Ю Глава 1. Поиск неисправностей в звуковой аппаратуре П Общий осмотр И Второй шаг 13 Вольт-ампер-ваттметр 13 Звуковой пробник 13 Оценка температур 16 Новая контрольно-измерительная аппаратура для ремонта без тех¬ нического описания 31 Температура трансформаторов, резисторов, конденсаторов и дио¬ дов 32 Высокоскоростной измеритель разности температур 24 Замечания о предварительных усилителях на интегральных схемах 25 Последовательность измерений постоянного напряжения 25 Проверка пальцем 37 Полевые транзисторы 29 Порядок нумерации узлов 30 Прибор для проверки транзисторов без удаления их из схемы 31 Функциональный обзор микросхем для бытовой радиоэлектронной аппаратуры 32 Возможности осциллографа 37 Глава 2. Дополнительные методы поиска неисправностей в звуковой ап¬ паратуре 39 Звуковой пробник 39 Двухтональный звуковой пробник 46 Записывающий звуковой пробник 47 Звуковой пробник высоких звуковых частот 48 Звуковой пробник низких звуковых частот 49 Звуковой пробник с записывающим вольтметром 50 Контроль постоянного напряжения со звуковой индикацией 51 Измерительное устройство постоянного напряжения с записью 52 Эмиттерный повторитель для устройства контроля постоянного нап¬ ряжения 32 Прибор для контроля переменного напряжения с записью 55 Основная классификация усилителей 57 Поиск неисправностей в маломощных усилителях на интегральных схемах 38 Функциональный обзор микросхем 59 Проверка транзисторов с помощью осциллографа 63 Глава 3. Прогрессивные методы поиска неисправностей в звуковой ап¬ паратуре 64 Сравнительная проверка стереоаппаратуры 64 Проверка с помощью омметра 65 Сравнительный омметр для быстрых измерений 66 Омметр с автоматическим измерением внутреннего сопротивления 67 Предварительные усилители на интегральных схемах 69 301
Некоторые способы поиска неисправностей в предварительных уси¬ лителях на дискретных элементах 72 Звуковой пробник для проверки полного сопротивления 73 Наиболее важные измерения постоянного напряжения 74 Возможные причины искажений 76 Быстрая проверка конденсатора на утечку 77 Быстрая проверка на емкостные потери 78 Предварительный усилитель для вольтметров постоянного напря¬ жения и переменного напряжения звуковой частоты 79 Быстрая проверка на сдвиг фаз 83 Функциональный обзор микросхем 85 Глава 4. Поиск неисправностей в радиоприемниках без технического описания 89 Предварительные соображения 89 ’Звучание повреждений” 89 Новые и старые быстрые проверки 94 Настраиваемый звуковой пробник промежуточной частоты 96 Схемы АМ-радиоприемников 97 Предварительная регулировка 98 Регулировка с использованием контрольно-измерительной аппа¬ ратуры Ю1 Поиск неисправностей в автодинных схемах 102 Поиск неисправностей в АМ/ЧМ радиоприемниках 106 Захватывание частоты 107 ’Звучание двухполупериодного выпрямления” 107 Функциональный обзор микросхем 108 Настройка с использованием генератора качающейся частоты и ос¬ циллографа ИЗ Глава 5. Дополнительные методы поиска неисправностей в радиоприем¬ никах 115 Как одновременно увидеть обе стороны печатной платы 115 Первое знакомство с ЧМ-схемой 117 Маленькие хитрости в ’’уборке мусора”. 119 Примеры различных быстрых проверок 120 Компоновка АМ/ЧМ-приемников с проигрывателем 122 Карманный стерео ЧМ-приемник 123 Автоматическая подстройка частоты 123 Основное устройство АМ/ЧМ-приемника на интегральных схемах 124 Входные каскады с отдельными транзисторами гетеродина и смеси¬ теля 126 Работает ли ЧМ-преобразователь? 128 Принципы размещения каскадов на печатной плате приемника 130 ’’Охотник за детекторами” и его использование при ремонте АМ-при- емников 134 Напряжения в схеме преобразователя при наличии и отсутствии генерируемых колебаний 135 Все напряжения отрицательные 137 Замена источника колебаний 139 Генерация второй гармоники ЧМ-детектором 140 Автомобильные приемники 140 Функциональный обзор микросхем 141 302
Глава 6. Прогрессивные методы поиска неисправностей в радиоприем¬ никах 144 Метод подачи сигнала 144 УКВ/AM авиационный карманный радиоприемник 148 Модуляция и демодуляция 148 Радиоприемник со сканирующим монитором 150 ’Звучание перемодуляции” 153 Быстрая проверка подавления ЧМ-приемником АМ-сигнала 156 Радиопомехи и уоки-токи любительского диапазона 157 Напоминания о тонкостях проверок 158 Заключение 160 Функциональный обзор микросхем » 160 Глава 7. Поиск неисправностей в телевизорах, не имеющих технического описания 162 Обзор 162 Типичные причины отказов с общими признаками 164 Элементы сигнального канала, рабочие частоты и предварительные проверки 165 Маленькие хитрости 166 Генерация в каскаде ПЧ 166 Быстрая проверка высокого напряжения 167 Быстрые проверки постоянного высокого напряжения 168 Быстрая проверка УПЧ для локализации каскада выделения сигна¬ ла звукового сопровождения 169 Интегральные схемы 172 Функциональный обзор микросхем 174 Методика настройки с использованием ГКЧ 176 Глава 8. Дополнительные методы поиска неисправностей в телевизорах 179 Пробник — подавитель сигналов для быстрой проверки 179 Опознание микросхем 181 Проверка непрерывности цепей на печатной плате 182 Маркированные перемычки 183 Нумерация деталей подсекций 184 Типичная топология печатной платы 185 Горячо или не горячо? 186 Разделение изображения и звукового сопровождения 186 Поиск неисправностей в источниках питания 187 Функциональный обзор микросхем 190 Глава 9. Прогрессивные методы поиска неисправностей в телевизорах 192 Прозванивание цепей со стороны монтажа печатной платы 192 ”Мусор” в шине питания 194 Периодический контроль 195 Синхронизация, генератор и отклоняющая система кадровой раз¬ вертки . 197 Минимизация шума 199 Немного о работе транзисторных цепей 201 Пробник на неоновой лампочке со смещением 204 Опыт с постоянным напряжением, генерируемым неоновой лам¬ почкой 206 303
Глава 10. Последняя группа методов поиска неисправностей в телеви¬ зорах Быстрая проверка синхронизирующих импульсов строк 207 Интегральные схемы 210 Микросхема кадровой и строчной развертки 211 Каскад АПЧ строчной развертки 212 Измеритель напряженности поля 215 Измеритель напряженности поля на цифровом вольтметре и пере¬ страиваемой катушке 216 Общие признаки неисправностей 217 Глава 11. Поиск неисправностей в цветных телевизорах 222 Выводы на основе признаков неисправности 222 Общие соображения 223 Интегральные схемы 224 Уровни сигнала цветности 229 Как коротковолновый приемник реагирует на сигналы каскада цветности 229 Усовершенствование коротковолнового радиоприемника для про¬ верки телевизоров при помощи резистивного щупа 231 Проверка незатухающей гармонической волны с частотой 3,58 МГц 233 Проверка прохождения незатухающего немодулированного сигнала по уровню шума 234 Демодуляция и матрицирование сигнала цветности 235 Функциональный обзор микросхем 241 Качающаяся видеомодуляция 249 Глава 12. Поиск неисправностей в магнитофонах 251 Основные затруднения, связанные с механикой 251 Обзор ♦ 254 Микрокассетные магнитофоны (диктофоны) 255 Цикличная быстрая проверка магнитофона 257 Соображения о напряжении подмагничивания 258 Автоматическая регулировка уровня записи 259 Немного о типах лент и записи 260 Проверка колебаниями 261 Частотные искажения 262 Гудение (фон переменного тока) 263 Замена деталей 264 Глава 13. Поиск неисправностей в камерах кабельного телевидения 265 Обзор 265 Предварительный анализ неисправности 267 Связь выхода видеосигнала по переменному току 268 Точное определение неисправных частей 270 Симулированные синхроимпульсы кадровой развертки 271 Дифференцирование и интегрирование основных форм сигнала 277 Схема синхронизации 280 Опознание нелинейных (амплитудных) искажений 281 Схема гашения 283 Видеоусилитель 283 УКВ-модулятор 285 Искажение формы сигнала и отрицательная обратная связь 286 Каскад видикона 288 Приложение. Международное распределение радиочастот 289
Р. мидлтон НАЛАДКА И РЕМОНТ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ, НЕ ИМЕЮЩИХ ТЕХНИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ Роберт Мидлтон хорошо извес¬ тен в США как автор свыше 100 книг по радиоэлектронике. Он преподава¬ тель ряда технических школ и кон¬ сультант нескольких центров по об¬ служиванию теле- и радиоаппарату¬ ры. В настоящей книге обобщен многолетний опыт по ремонту быто¬ вой радио-, звуко- и телевизионной техники. Разработанные автором ме¬ тоды поиска и устранения неисправ¬ ностей, а также практические сове¬ ты по изготовлению необходимых для этого приборов пригодятся как специалистам, так и начинающим радиолюбителям. ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ По вопросам приобретения книги обращаться по тел.: 235-91-38, 235-59-85