Приемник-сверхрегенератор на транзисторе в барьерном режиме
Принципиальная схема приемника
Сверхрегенеративный каскад собран на транзисторе VT1. Особенностью каскада является работа транзистора в барьерном режиме. Его база по постоянному току соединена с коллектором через катушку L1. Такой режим, как известно, очень экономичен. Ток, потребляемый каскадом, не превышает 70 мкА, и для его питания достаточно напряжения 2—3 В (контрольная точка Кт1).
Для организации положительной обратной связи от части витков катушки L1 сделан отвод, соединенный по переменному току (через С4) с эмиттером транзистора. Глубина обратной связи выбрана такой, чтобы исходная рабочая точка транзистора находилась на участке характеристики с крутизной S > 5кр. В результате в каскаде возникают колебания на частоте настройки контура (рис. 5.17, а). По мере роста их амплитуды ток, потребляемый каскадом, увеличивается (увеличивая падение напряжения на резисторе R1) и, как следствие, уменьшается напряжение, питающее транзистор (рис. 5.17, б). Рабочая точка перемещается на участок с меньшей крутизной, и колебания срываются, что резко уменьшает ток через транзистор. Падение напряжения на R1 уменьшается, а в Кт2 растет по экспоненциальному закону, так как происходит заряд конденсатора С4, подключенного к этой точке. Когда напряжение возрастет до величины, при которой S > 5кр, процесс повторится, обеспечивая работу каскада в режиме прерывистой генерации.
При поступлении в контур сигнала из антенны, амплитуда и частота экспоненциальных импульсов в Кт2 оказываются промо-дулированными огибающей входного сигнала. В спектре импульсов появляются гармоники огибающей. Выделенные фильтром нижних частот R3C6, они поступают на усилитель нижних частот, выполненный на первых трех элементах цифровой схемы DDI.
Резисторы цепи обратной связи R4, R5 обеспечивают работу микросхемы в линейном режиме. От их величины зависит коэффициент усиления УНЧ. На элементе DDI .4 реализован компаратор напряжения, порог которого регулируется потенциометром R6 таким образом, чтобы шумы с выхода УНЧ не вызывали его срабатывания.
Приемник имеет достаточно высокие характеристики. При напряжении питания 5 ±0,3 В ток потребления не превышает 1,8 мА. Чувствительность при отношении «сигнал/шум» в контрольной точке КтЗ, равном четырем, не хуже 0,7 мкВ. При установлении порога компаратора, исключающего ложные срабатывания от шумов, чувствительность снижается до 1,5 мкВ. Выходной сигнал приемника представляет собой отрицательные импульсы амплитудой, практически равной напряжению питания. Диапазон перестройки приемника сердечником катушки L1 лежит в пределах 26—32 МГц. При использовании устройства для приема речевой информации, элементы схемы DDI.4, R7, R6, С11 необходимо исключить, а к нижнему (по схеме) выводу С9 подсоединить УНЧ.
Детали и конструкция
Печатная плата выполняется из одностороннего фольгирован-ного стеклотекстолита или гетинакса в соответствии с рис. 5.18. Установочные размеры катушки L1 зависят от диаметра выбранного каркаса (5—7 мм) и могут быть изменены.
Катушка содержит 2+8 витков провода диаметром 0,5 мм. Подстроенный резистор R6 может быть любой, но на плате предусмотрено место для СПЗ-386. Микросхема может быть заменена K176JIE5. Не стоит пытаться устанавливать K561JIA7, в активном режиме она работать не будет. Конденсаторы CI—С4 должны быть керамические, остальные — любого типа. На месте VT1 успешно будут работать транзисторы КТ3127А, КТ3128А. Отличные результаты получаются при использовании транзисторов типа КТ368А и КТ399А, но так как они п-р-п структуры, схему первого каскада нужно изменить согласно рис. 5.19. Естественно, придется поменять и чертеж соответствующего фрагмента печатной платы. Необходимо обязательно иметь ввиду, что полярность сигналов в Кт2, КтЗ и на выходе приемника поменяется на противоположную!
Питать приемник необходимо либо от внешнего стабилизированного источника, либо установить стабилизатор напряжения на плату, место для него предусмотрено (DA1). Подойдет любой маломощный стабилизатор, например КР1170ЕН5.
Настройка
После проверки правильности монтажа подать питающее напряжение на плату. Сердечник катушки L1 ввернуть полностью. Проверить постоянное напряжение в Кт1. Оно должно находиться в пределах 2—2,5 В, в противном случае ввести его в эти пределы подбором R2. Подключить осциллограф к контрольной точке Кт2. Должны наблюдаться экспоненциальные импульсы, форма и параметры которых изображены на рис. 5.17, б.
Подбором величины R1 установить частоту их следования равной 40—44 кГц (период 22,7—25 мкс). Дрожание импульсов, начиная со второго, по оси времени является нормальным и свидетельствует об усилении каскадом собственных шумов. Отсутствие импульсов свидетельствует об отсутствии прерывистой генерации в каскаде. Причина может заключаться либо в сильном отклонении частоты настройки контура от указанного выше диапазона, либо в недостаточной величине коэффициента обратной связи в каскаде.
В первую очередь следует вращением сердечника попробовать добиться возникновения колебаний. При этом нужно иметь ввиду, что емкость конденсатора С2 на схеме указана для каркаса диаметром 5 мм. Если используется больший диаметр, индуктивность катушки растет, и емкость конденсатора нужно снижать. Так, при диаметре каркаса 9 мм емкость должна быть 27 пФ. Если генерация все же не возникла, необходимо попробовать увеличить число витков катушки до отвода на 0,5—1 виток.
Полезно проконтролировать форму высокочастотных вспышек на контуре. Для этого нужно подключить осциллограф, параметры которого должны позволять наблюдать высокочастотное напряжение 27 МГц, к коллектору транзистора VT1 через конденсатор, емкостью 2—5 пФ. Установить максимальную чувствительность осциллографа и длительность развертки 10 мкс/дел.
Форма высокочастотных вспышек должна быть примерно такая, как на рис. 5.17, а. Импульсы должны быть остроконечные и короткие (4—5 мкс). Если импульсы длиннее, о чем будет свидетельствовать наличие примерно плоской вершины, чувствительность приемника будет занижена. В этом случае полезно подобрать число витков катушки до отвода, изменяя их небольшими шагами (по 0,25—0,5 витка).
Усилитель низкой частоты, как правило, настройки не требует. Достаточно проконтролировать постоянное напряжение в КтЗ. Оно должно лежать в пределах 2—3 В. Иная величина свидетельствует об ошибке монтажа или неисправности микросхемы.
Для настройки приемника на рабочую частоту необходимо либо подключить к его входу генератор стандартных сигналов в режиме внутренней модуляции, либо расположить на расстоянии 2—3 м включенный передатчик. В первом случае глубину модуляции установить равной 0,9 и амплитуду выходного сигнала — 10 мкВ. Осциллограф подключить к Кт4 и настроить входной контур в резонанс по максимуму наблюдаемого сигнала.
Компаратор настраивается по сигналам передатчика. Вращая движок потенциометра R6 из нижнего по схеме положения, добиться появления на выходе приемника отрицательных прямоугольных импульсов. Для обеспечения максимальной чувствительности продолжать вращение до тех пор, пока на экране не начнут проскакивать короткие импульсы, вызванные срабатыванием компаратора от шумов. Затем следует повернуть движок в обратную сторону на небольшой угол, при котором шумовые срабатывания пропадут.
В заключение отметим, что нагрузочная способность компаратора невелика, поэтому к приемнику можно подключать устройства, имеющие входное сопротивление не менее 10 кОм.
Днищенко В. А. 500 схем для радиолюбителей. Дистанционное управление моделями. СПб.: Наука и техника, 2007. — 464 е.: ил.