Амплитудный детектор на транзисторе: особенности конструкции и применения — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как работает амплитудный детектор на транзисторе. Какие преимущества имеет такая схема детектора. Для чего используется амплитудный детектор на транзисторе в радиоприемниках. Какие факторы влияют на чувствительность транзисторного детектора.

Содержание

Принцип работы амплитудного детектора на транзисторе

Амплитудный детектор на транзисторе представляет собой усовершенствованную схему детектирования амплитудно-модулированных (АМ) сигналов. В отличие от диодных детекторов, транзисторная схема обладает рядом преимуществ:

Более высокая чувствительность, особенно при слабых входных сигналах
Меньшие нелинейные искажения
Возможность усиления сигнала в процессе детектирования
Более широкий динамический диапазон

Принцип работы такого детектора основан на нелинейных свойствах транзистора. При подаче АМ-сигнала на вход, транзистор работает в режиме нелинейного усиления, что приводит к детектированию огибающей сигнала.

Особенности схемы амплитудного детектора на транзисторе

Типичная схема амплитудного детектора на транзисторе включает следующие ключевые элементы:

Входной контур для настройки на частоту принимаемого сигнала
Транзистор, работающий в активном режиме
Цепь смещения транзистора
Нагрузочный резистор в цепи коллектора
Конденсатор фильтра ВЧ
Выходной фильтр НЧ

Важную роль играет правильный выбор рабочей точки транзистора. Она должна находиться на нелинейном участке характеристики для эффективного детектирования.

Факторы, влияющие на чувствительность детектора

Чувствительность амплитудного детектора на транзисторе зависит от нескольких ключевых факторов:

Крутизна характеристики транзистора — более высокая крутизна обеспечивает лучшую чувствительность
Рабочий ток транзистора — оптимальное значение обычно составляет 0.5-1 мА
Добротность входного контура — более высокая добротность повышает чувствительность

Согласование входного сопротивления транзистора с контуром
Правильный выбор нагрузочного сопротивления в цепи коллектора

При правильном выборе этих параметров можно добиться чувствительности порядка единиц милливольт и ниже.

Применение амплитудных детекторов на транзисторах

Основные области применения транзисторных амплитудных детекторов включают:

Радиовещательные АМ-приемники
Профессиональные радиоприемные устройства
Измерительная техника (детекторы огибающей)
Системы автоматической регулировки усиления (АРУ)
Детекторы сигналов в системах радиосвязи

Благодаря высокой чувствительности такие детекторы особенно эффективны в портативных приемниках с питанием от батарей.

Сравнение с диодными детекторами

По сравнению с диодными детекторами, транзисторные схемы имеют ряд преимуществ:

Параметр	Диодный детектор	Транзисторный детектор
Чувствительность	Низкая (сотни мВ)	Высокая (единицы мВ)
Искажения	Значительные	Небольшие
Усиление сигнала	Нет	Есть
Динамический диапазон	Узкий	Широкий

При этом транзисторные схемы сложнее в настройке и требуют источника питания, что является их недостатком.

Особенности настройки амплитудного детектора на транзисторе

При настройке амплитудного детектора на транзисторе необходимо обратить внимание на следующие моменты:

Подбор оптимального рабочего тока транзистора
Настройка входного контура в резонанс с частотой сигнала
Согласование входного сопротивления транзистора с контуром
Выбор оптимального коэффициента связи с антенной

Подбор емкости фильтрующего конденсатора
Оптимизация постоянной времени цепи АРУ (если используется)

Правильная настройка всех элементов схемы позволяет добиться максимальной чувствительности и минимальных искажений детектора.

Варианты схем амплитудных детекторов на транзисторах

Существует несколько основных вариантов схем амплитудных детекторов на транзисторах:

Детектор с общим эмиттером — наиболее распространенная схема
Детектор с общей базой — обладает лучшими ВЧ свойствами
Дифференциальный детектор на двух транзисторах — более линейная характеристика
Детектор с автосмещением — не требует отдельной цепи смещения
Детектор с дополнительным диодом — улучшенная линейность

Выбор конкретной схемы зависит от требуемых параметров и условий применения детектора.

Перспективы развития амплитудных детекторов

Несмотря на то, что амплитудная модуляция постепенно вытесняется другими видами модуляции, амплитудные детекторы продолжают совершенствоваться. Основные направления развития включают:

Применение современных малошумящих транзисторов
Интеграция детекторов в специализированные микросхемы
Разработка адаптивных схем детектирования
Использование цифровой обработки сигналов после детектирования
Создание многодиапазонных детекторов с электронным переключением

Это позволяет улучшить характеристики детекторов и расширить области их применения.

Чувствительный амплитудный детектор | Техника радиоприёма

Способ детектирования, примененный в описанных выше приемниках (см. Схема на трех транзисторах и Карманный приемник), хорошо себя зарекомендовал и навел на мысль о разработке более чувствительного амплитудного детектора для других конструкций. Известно, что диодные и транзисторные амплитудные детекторы, используемые в радиовещательных приемниках AM сигналов, обладают невысокой чувствительностью. Их коэффициент передачи быстро уменьшается при уровнях сигнала ниже 100 мВ. Связано это с квадратичностью характеристики при малых сигналах: амплитуда продетектированного сигнала пропорциональна квадрату амплитуды входного сигнала РЧ.

Гораздо большую чувствительность и больший динамический диапазон имеют активные детекторы, собранные на операционных усилителях (ОУ). Они получили некоторое распространение в измерительной технике, но так и не стали применяться в радиоприемниках, вероятно, из-за сложности, дороговизны и ограниченного частотного диапазона. Используя высокочастотный транзистор и диоды, удалось разработать амплитудный детектор с высокой чувствительностью, содержащий минимум деталей.

Схема детектора показана на рис. 4.17. Он представляет собой обычный резистивный усилительный каскад, в котором в цепи смещения базы транзистора VT1 вместо резистора установлен кремниевый диод VD1. Цепочка R2C2 фильтрует сигнал ЗЧ на выходе детектора от радиочастотных пульсаций. В отсутствие сигнала напряжение на коллекторе транзистора автоматически устанавливается около 1-1,1 В: оно равно сумме напряжений открывания диода и перехода база — эмиттер транзистора. Ток транзистора определяется напряжением питания и сопротивлением резистора нагрузки R1, I

o = (U_п — 1,1 В) / R1. При номинале резистора, указанном на схеме, и напряжении питания 3 В ток составляет около 0,5 мА, но его можно сделать и значительно меньше, увеличив сопротивление резистора.

Ток базы транзистора составляет не более нескольких микроампер, он протекает через диод в прямом направлении, устанавливая его на пороге открывания, на участке с максимальной кривизной вольтамперной характеристики, что и требуется для хорошего детектирования. Динамическое сопротивление диода составляет в этой точке десятки килоом — оно незначительно снижает усиление транзисторного каскада.

При поступлении на вход детектора AM сигнала положительные полуволны, выделяющиеся на нагрузке R1, выпрямляются диодом и увеличивают потенциал базы, открывая транзистор. Емкость разделительного конденсатора С1 должна быть значительно больше емкости обычных разделительных конденсаторов радиочастотных каскадов, чтобы он не успевал разряжаться током базы за период колебаний. Коллекторный ток открывающегося транзистора возрастает, а его коллекторное напряжение уменьшается. Максимумы положительных полуволн коллекторного напряжения оказываются как бы «привязанными» к уровню +1 В, в то время как огибающая отрицательных полуволн промодулирована удвоенной амплитудой напряжения ЗЧ. Осциллограмма коллекторного напряжения точно такая же, как на рис. 4.11.

Отфильтрованное цепочкой R2C2 среднее напряжение, соответствующее закону модуляции, поступает на выход. Его максимальный размах составляет 0,5 В, далее наступает ограничение. Параметры детектора таковы: при входном сигнале 3 мВ с глубиной модуляции 80% выходное напряжение ЗЧ составляет 180 мВ. Искажения огибающей визуально почти незаметны, к тому же они резко уменьшаются с понижением глубины модуляции. Входное сопротивление детектора невелико и составляет сотни ом, поэтому сигнал на него лучше подавать от эмиттерного (истокового) повторителя, но можно и от обычного апериодического каскада с резистором нагрузки не более 1-2 кОм. Выходное сопротивление детектора определяется суммарным сопротивлением резисторов R1 и R2, поэтому желательно, чтобы входное сопротивление УЗЧ, подключенного к выходу детектора, составляло не менее 20 кОм.

Коэффициент передачи детектора и его выходное напряжение ЗЧ можно повысить вдвое, установив еще один диод, как показано на рис. 4.18. Резистор нагрузки детектора R2 присоединен к проводу питания, обеспечивая небольшой начальный ток через дополнительный диод VD2, чтобы вывести его на участок с максимальной кривизной характеристики.

Этот диод выпрямляет отрицательные полуволны коллекторного напряжения, и потенциал верхней по схеме обкладки фильтрующего конденсатора С2 повторяет их огибающую.

Этот детектор вносит несколько большие нелинейные искажения, но развивает то же напряжение ЗЧ (180 мВ) при входном сигнале 1,5 мВ, а начинает детектировать при входных сигналах в сотни микровольт. Для сравнения была измерена чувствительность апериодического УРЧ (на том же транзисторе с тем же сопротивлением нагрузки 3,9 кОм), нагруженного на диодный детектор по схеме удвоения напряжения — она получилась втрое хуже, хотя схема получается сложнее и содержит больше элементов.

Постоянную составляющую продетектированного сигнала можно использовать в системе автоматической регулировки усиления (АРУ), учитывая, что в детекторе по схеме рис. 4.17 она изменяется по мере увеличения уровня сигнала от 1,1 до 0,55 В, а в детекторе по схеме на рис. 4.18 — от 1,65 до 0,55 В. Это позволяет управлять смещением кремниевых транзисторов УРЧ или УПЧ непосредственно с выхода детектора. При отсутствии сигнала смещение максимально, а при наличии сигнала уменьшается, снижая усиление каскадов. Дополнительная польза такого решения в том, что напряжение смещения будет мало зависеть от напряжения питания, поскольку детектор выступит в роли его стабилизатора.

Максимальная частота сигнала для обоих детекторов составляет около 3 МГц, поэтому их можно использовать в ДСВ приемниках прямого усиления и в супергетеродинах со стандартным значением ПЧ 450-470 кГц. Представляется интересным объединить этот детектор с описанным ранее истоковым повторителем для магнитной антенны, схема которого дана на рис. 4.6. Должен получиться довольно чувствительный приемник без усилителей напряжения РЧ.

Читать дальше — Приемник на биполярных транзисторах с АРУ

[PDF] Хитрая схемотехника — Free Download PDF

Download Хитрая схемотехника…

Хитрая схемотехника http://www.jais.ru/write2.html

В последующих статьях будут приведены ряд схем, анализ которых с помощью известных программ приводит к абсурдным результатам. Но это позднее. Цель данной статьи показать читателям, что в любом деле, в том числе и в вопросе схемотехники, не стоит мыслить стереотипно. К любому вопросу надо подходить творчески и … с долей иронии. Работая достаточно большое время на кафедре радиотехнических устройств и занимаясь разработкой специализированных радиоприемных устройств у меня с коллегами находилось свободное время, которое мы занимали тем, что создавали «всякие безделушки» для души. В начале 90-х годов прошлого века по стране прокатился бум по носимым радиостанциям. Еще бы, у нас разрешили для индивидуального использования диапазон 27 МГц! Все радиозаводы страны бросились выпускать радиостанции на этот диапазон. Они были очень малогабаритные (размером с хороший кирпич), мало потребляли (комплекта батареек хватало на один день работы), а качество связи было таким, что иногда проще было докричаться до абонента, чем что-то услышать из динамика. Тем не менее спрос на них был сумасшедшим. Так вот, в свободное от основной работы время, мы решили тоже что-то сделать, но более приятное и удобное, чем то, что было. При этом было естественное желание сделать что-то не стандартное, изящное. Правильно говорят — лень двигатель прогресса. Скажите кому захочется заниматься сложным расчетом каскадов приемника, сначала по постоянному току (цепи смещения и т.д.) потом по высокой частоте. Это достаточно утомительный процесс. Поэтому мы пошли другим путем. На рис. 1 приведен УВЧ, выполненный по схеме с ОБ (общей базой). Это не какой-то ВЧ эквивалент, это реально работающая схема. Как видно из рис. здесь всего лишь один резистор, расчет которого требует только знания закона Ома. Кстати, даже некоторые солидные преподаватели с учеными степенями пытались нам доказать, что такая схема работать не будет. Они видно просто забыли, что когда Uбк=0. то это еще активный режим работы транзистора. В конечном итоге самый лучший критерий — практика. Спаять такую конструкцию можно за десять минут.

Рис. 1 Схема УВЧ ОБ

Многие наверное помнят, что в радиотехнике широко применяются и каскодные схемы включения транзистора. Я не буду вдаваться в плюсы каскодных схем (об этом достаточно хорошо написано во многих книгах по радиоприемным устройствам). Просто из ходя из вышеизложенного принципа, на рис. 2 приведена реальная каскодная схема ОК-ОБ и опять же всего с одним резистором! Следует заметить, что каскодная схема ОК-ОБ является хорошим усилителем-ограничителем. (это как раз и необходимо при приеме ЧМ сигналов)

Рис. 2 Каскодная схема ОК-ОБ Занимаясь и дальше этими «штучками» мы разработали для «души» достаточно неплохую радиостанцию. Схема приемной части этой радиостанции приведена на Рис.3

Рис. 3 Схема радиоприемной части радиостанции. Вот вам и УВЧ, и смеситель с гетеродином, и УПЧ, и детектор. Причем данная схема работает от 3В (сколько потребляет при этом — легко подсчитать). Продолжение следует…

P.S. В нашей рубрике «Искусство схемотехники» мы будем делать акцент именно на оригинальных схемотехнических решениях той или иной проблемы.

Барьерные генераторы ВЧ на биполярных транзисторах

http://vrtp.ru/index.php?act=categories&CODE=article&article=1070 Барьерный режим работы транзистора обеспечивает то важное свойство, что широкое варьирование значений L и С в таких генераторах не приводит к заметному изменению уровня выходного ВЧ напряжения (0,5-0,6 В для кремниевых и 0.2-0,3 В для германиевых). На первый взгляд преимущество генерирования ВЧ напряжения менее 1 В не столь существенно, однако это увеличивает стабильность частоты (как кратко-, так и долговременную). Кроме того, появляется возможность использовать для перестройки варикалы, которые при малых ВЧ напряжениях в значительно меньшей степени ухудшают стабильность частоты генератора. В [1] по сути приведена барьерная схема дифференциального усилителя, а в [2] дано краткое определение барьерного режима работы транзистора без подробного анализа. В этой связи рассмотрим некоторые важные особенности барьерного режима работы биполярного транзистора, в котором база транзистора по постоянному току соединена накоротко или через резистор с небольшим сопротивлением с коллектором (рис. 1). Питание на схему подается через резистор, задающий ток через транзистор, т.е. отсутствует привычная цепь смещения.

Puc.1 Транзистор в барьерном включении представляет собой своеобразный диод, включенный последовательно с токозадающим резистором. Так как напряжение «эмиттер-база» для прямосмещенного p-n-перехода составляет примерно 0,6. .0,7В для кремниевых транзисторов и 0,3…0,4 В для германиевых, то потенциал коллектора и равен этой величине. При напряжении насыщения около 0,1В максимальная амплитуда выходного ВЧ напряжения для схем с кремниевыми транзисторами будет около 0,5…0,6 В и около 0,2…0,3 В с германиевыми. Ток, протекающий через транзистор, можно приближенно оценить по формуле I=(Uпит-(0,6…0,7 B))/R,(A), где Uпит — напряжение питания, В; R — сопротивление токозадаюшего резистора, Ом. В схеме генератора на рис.1 снимать ВЧ напряжение можно и с другого конца катушки. Однако эта схема имеет существенный недостаток: LC-контур ни одним из своих концов не соединен с «землей», что делает практически невозможной перестройку по частоте с помощью переменного конденсатора. Автором предложена схема с заземленным конденсатором (рис.2). Генерация возникнет и в том случае, если С включить между «землей» и базой (переход «базаэмиттер» открыт и обладает весьма небольшим сопротивлением). Такую схему автор успешно использовал в качестве задающего генератора простейшего ЧМ-радиомикрофона. Модуляция осуществлялась с помощью варикапной матрицы КВС111.

Puc.2 Однако для генерирования частоты с повышенной стабильностью желательно заземлить и один из концов L, что реализовано автором в схеме на рис.3, где ВЧ напряжение можно снимать и с L.

Заметим, что изменение напряжения питания (если оно не меньше 1 В) при одном и том же значении R все же влияет на частоту генерируемых колебаний. Для уверенной работы транзистора на более высоких частотах необходимо увеличивать протекающий через него ток путем уменьшения В. При использовании КТ315А, КТ361А при Uпит=12 В и R=2200 Ом наблюдалась устойчивая работа всех приведенных выше схем по крайней мере до 110 МГц. Эти схемы имеют высокоомные выходы и нуждаются в высокого качества буферном каскаде и (или) в снятии ВЧ напряжения с 1/8…1/10 части витков L (считая от заземленного конца), иначе неизбежна нестабильность частоты при изменении сопротивления нагрузки. Реактивное сопротивление Сбл на рабочей частоте должно быть не более 1 Ом. Литература 1. ТитцеУ., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника.-М.: -Мир; 1982, с.297 2. Стасенко В. Барьерный режим работы транзистора.- Радиолюбитель 1996, №1, с. 15-17. ВАЖНОЕ ДОПОЛНЕНИЕ ОТ AEN Смотри тему — http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?p=1620846#p1620846

Схема генератора ВЧ по схеме Иванова А. Опубликованный в журнале радиоконструктор 2007-07 (см ниже), с генератором на транзисторах в барьерном режиме, хорошая. Про подобные схемы на форуме много писали, но у неё есть недостаток в том, что она обладает большой внутренней емкостью включаемой параллельно катушки. Для её уменьшения нужно ставить не КТ3107, а более высокочастотные транзисторы, например КТ326, КТ363, КТ3126, т.е. транзисторы с меньшими внутренними емкостями. Транзисторы же работают в барьерном режиме, т.е. при напряжении 0,7 вольта и емкости p-n тереходов при таком напряжении довольно большие. С транзисторами КТ3107 эта емкость достигает величины порядка 80 — 100 пф, что и ведет к уменьшению перекрытия по диапазону. Также попробуйте уменьшить емкость конденсатора С4 до 10 пф и проверьте увеличится ли перекрытие. Резистор R2 в принципе можно закоротить. Начальную емкость с учетом всех вносимых емкостей определить довольно просто. Нужно отключить КПЕ от схемы и измерить частоту генерации. Потом подключать к схеме постоянные конденсаторы и добиться снижение частоты в корень из двух раз или в 1,414 раза. Та емкость, что подключили дополнительно будет равна входной емкости схемы. К ней нужно прибавить минимальную емкость КПЕ и получим минимальную емкость в контуре. Дальше легко подсчитать какое перекрытие по диапазону можно получить. Это корень квадратный из отношения максимальной емкости к минимальной как выше уже подсказали.

Если посмотреть на эту схему, а я вот сразу не обратил на это внимания, то можно заметить что основа генератора ВЧ, опубликованная в

радиоконструкторе 2007-07, полностью взята из журнала радио 1979, №5, стр 58. Из схемы убрали АРУ и оконечный усилитель. Вот гетеродин из книжки Степанов Б.Г. Лаповок Я.С. «Любительская радиосвязь на КВ» Скачать можно здесь. http://sunduk.radiokot.ru/loadfile/?load_id=1287557791

Сделал на варикапах, вот что получилось. Может кому пригодится.

http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=28&t=87049&start=60 AENЖ

Принцип переключения можно здесь посмотреть. http://www.cqham.ru/pdf3.htm Или в селекторе ТВ каналов СКМ-24 http://download.qrz.ru/pub/hamradio/sch … _24_1.djvu Хотя мне не очень понравилось. Полной развязки между катушками не получается и хотя все переключается, но параметры по сравнением с релюшками или переключателем ухудшаются. Я делал на КД510

Наконец то «добил» генератор, путем проб и ошибок, сколько плат перепортил Зато небольшой опыт приобрел Вот маленькая инструкция. Схема генератора не сложная, сама схема взята из книги «Любительская радиосвязь на КВ» страница 21 рис. 2.12. Основные изменения коснулись: 1.Вместо КПЕ используется варикапы. 2.Уменьшено напряжение на транзисторах VT1 и VT2. Варикапы можно использовать разные но Вы должны понимать что это повлияет на «границы диапазона» и соответственно придется изменять максимальное напряжения на варикапах в соответствии их характеристикой. Уменьшение напряжения на вышеупомянутых транзисторах и введению сопротивления R6 равным 10 Ом позволило увеличить «границы диапазона», но из-за уменьшенного напряжения очень сильно влияют на работу посторонние источники помех, поэтому генератор надо экранировать. Каркасы для катушек, L1-L8, взяты из телевизоров и приемников, разделенные на четыре секции, провод ПЭВ-0,31. Провод укладывается равномерно в каждую секцию, например при 50 витков, в каждую секцию наматываете 12,5 витка. Эксперименты показали что можно использовать кольца 100НН, но их обязательно надо ломать пополам, иначе они будут входить в насыщение и частота начнет медленно повышаться. В случае использование колец для получения требуемой частоты придется экспериментально подбирать количество витков. Провода для соединения катушек и переключателя использованы экранированные РК 50-2-11. Провода используемые на ВЧ должны быть одножильные, иначе возникают огромные потери на каждый сантиметр провода. На микросхеме DA1 NE555 и транзисторе VT3 собран простой преобразователь напряжения с 12 Вольт до 30 Вольт. Сердечник L9 взят из блока питания для ПК, он используется в фильтре питания на выходе. Отличительная черта: катушка в изоляции, длинной 3 см. Намотанный на него провод снимается, и наматывается 800 витков провода ПЭВ-0,31. Для исключения потерь на высоких частотах путем уменьшения длины соединения, почти все резисторы и конденсаторы использованы SMD 1206 и 0805 соответственно. Печатная плата с обоих сторон в неиспользуемых местах покрыта медью и используется как общий проводник. Если будете делать собственную плату, то самые основные правила (проверены на собственной шкуре): 1.Использование общей шины в неиспользуемых местах. 2.Все повороты должны быть плавные, никаких углов не должно быть, иначе возникают сильные потери в таких местах. 3.Соединения должны быть как можно короче, провода одножильные , желательно экранированные. Собранное устройство начинает работать сразу, единственной настройкой — укладка частоты, путем вращения сердечников в катушках, а если кольца то — изменение витков. VT6 на высоких частотах заметно нагревается поэтому нужно использовать радиатор (небольшая пластинка из алюминия). Выход надеюсь так переделали?

Иначе там получился каскад с коэффициентом передачи равным 0,1 В нашем случае напряжение на базе транзистора меньше одного вольта и к сожалению емкость при низких напряжениях увеличивается по экспоненте.

Транзисторы для работы при низких напряжениях в даташитах находятся именно по этим параметрам, но там дается параметр емкостей именно при низком напряжении на переходе. Например 1 вольт. Это как раз и говорит, что данный транзистор предназначен для работы при низком напряжении. Как говорится, новое — это обычно хорошо забытое старое. Вот хотя бы взять схему, что здесь рассматривали. Она была в ж. Радио в рубрике «За рубежом» еще в 1979 году.

КВАРЦЕВЫЙ ГЕНЕРАТОР НА «НЕСТАНДАРТНЫХ» ЧАСТОТАХ РадиоМир 2005 №10 http://nice.artip.ru/?id=doc&a=doc83 Обычно в литературе кварцевые генераторы (КГ) рассматриваются работающими либо на основной частоте кварца, либо на его механических гармониках (обычно нечетных). Однако кварц, как и любой другой пьезоэлектрик, будучи твердым телом, может совершать колебания на целом ряде частот, которые зависят от его конфигурации, способа токоподвода, метода крепления, наличия микродефектов и пр. Большинство из таких частот считаются паразитными. Все известные схемы КГ на этих частотах не работают, несмотря на то, что такие частоты четко выявляются даже простейшими методами исследований. С одной стороны, это следует рассматривать как несомненное достоинство таких схем КГ, поскольку есть уверенность, что генератор будет работать либо на первой (основной) гармонике, либо на механической (нечётной). С другой стороны, это значительно ограничивает количество стабильных частот, которые можно получить с помощью данного кварца. Логично предположить, что при работе кварца на так называемых «паразитных частотах» получается примерно такая же стабильность частоты генерируемых колебаний, как и на обычно используемых (стандартных).

Рис.1 Схема кварцевого генератора Рассмотрим в первом приближении реализацию идеи использования «скрытых» возможностей кварцев (рис.1). Если убрать кварц ZQ1 и паразитную ёмкость монтажа Сп из этой схемы, получается известная схема LC-генератора. Барьерный LC-генератор выбран только для того, чтобы амплитуда колебаний на ненагруженном кварце не была бы чрезмерной. Перестройка по частоте производится с помощью КПЕ С1. Перестройка по частоте должна осуществляться на несколько мегагерц выше и ниже частоты, обозначенной на корпусе кварца. Так, например, если на корпусе кварца написано 20 МГц, то диапазон перестройки при отсутствии ZQ1 должен быть 18. .22 МГц. Если подключить к схеме кварц и вновь попробовать перестроить частоту с помощью С1, то с помощью частотомера можно обнаружить резкое возрастание стабильности генерируемых колебаний на некоторых частотах. При этом наблюдается «захват» частоты LC-генератора кварцем, и перестройка С1 (в некоторых пределах) практически не влияет на частоту генерируемых колебаний. Пройдя весь диапазон частот за счёт изменения ёмкости С1, можно наблюдать «захват» на целом ряде частот (где наблюдается «кварцевая» стабильность частоты). Следует отметить, что «захват» частоты происходит на тех частотах, которые при обычном подходе классифицировались бы как паразитные. Например, один кварц импортного производства производил «захват» на частотах 20,168 МГц; 20,374 МГц и других, несмотря на то что на корпусе его было указано значение «20.000 MHz». Интересно, что в «классических» схемах кварцевых генераторов такой кварц работал обычным образом, генерируя на частотах, весьма близких к указанному значению 20,000 МГц. Таким образом, данный кварц в «классических» схемах будет работать только на одной частоте — 20,000 МГц, тогда как предлагаемая схема (рис.1) позволяет ему работать, как минимум, ещё на двух других частотах! http://pro-radio.ru/start/2989/

А мне вот эта нравится в качестве измерительного генератора. До ~30 мгц генерирует с любой катушкой, стабильность хорошая. Т.к. напряжение в контуре маленькое, с варикапом перестройка двольно большая. Усилитель делал по разным схемам. И без отводов. Автор AEN – радиокот. Здесь транзисторы работают в барьерном режиме. Выходное сопротивление большое, выходной сигнал маленький. Амплитуда маленькая, поэтому приёмник не перегружается. Амплитуда маленькая, поэтому варикапом перестройка широкая, а у меня там ещё стоит генератор пилы, которая подаётся на вх.»Х» осцилографа и на варикап, что расширяет возможности при сопряжении контуров. Что бы изменить частоту в генератор можно сунуть любую катушку или даже соединить несколько последовательно или параллельно. Достоинства: Стабильность выходного напряжения в широкой полосе с любыми, практически L и С. Лучше я первоисточник найду. Это схема первого гетеродина любительского приёмника, автор Дроздов, если не ошибаюсь. Да, и ещё. Можно сказать, что здесь на транзисторах сделан «аналог тунельного диода». http://www.radiokot.ru/forum/viewtopic.php?p=25778

Сверхрегенеративный приёмник на основе барьерного генератора В. Артеменко, UT5UDJ, http://www.radioman-portal.ru/pages/1352/index.shtml 01021, г. Киев-21, а/я 16 В работах [1, 2] были рассмотрены практические схемы барьерных генераторов ВЧ. Однако при этом оставалась без внимания еще одна перспективная область применения таких генераторов — использование их в качестве сверхрегенеративных детекторов (приемников). Из теории сверхрегенерации известно, что генератор ВЧ, работающий в режиме прерывистой генерации (и при выполнении также ряда других требований), может служить и в качестве сверхрегенеративного детектора (приемника). Таким образом, используя однотранзисторный барьерный генератор ВЧ, можно построить очень простой сверхрегенеративный приемник. Режим прерывистой генерации с целью получения сверхрегенеративного детектора наиболее просто реализуется с помощью установки интегрирующей RC-цепи по цепи питания барьерного генератора ВЧ. Для этого постоянная времени данной RC-цепи должна быть больше, чем время нарастания амплитуды колебаний ВЧ в схеме генератора. Собственно, такая идея не нова и уже неоднократно реализовывалась. Например, одна их схем сверхрегенеративного приемника, использующая гашение за счет RC-цепи, рассмотрена в [3]. В принципе, для построения сверхрегенеративного приемника можно использовать практически любую схему барьерных генераторов ВЧ из приведенных в [1, 2]. Такое успешное осуществление режима самогашения (прерывистой генерации или автосуперизации) за счет интегрирующей RC-цепи, установленной по цепи питания барьерного генератора ВЧ, в основном оказывается возможным благодаря характерному свойству барьерных генераторов. Так, при относительно низком напряжении на конденсаторе RC-цепи генератор не возбуждается, и при этом он представляет для постоянного тока очень высокое сопротивление. Поэтому «заторможенный» генератор и не мешает заряду (зарядке) конденсатора через сопротивление. При достижении напряжения на конденсаторе некоторого уровня (примерно 0,6 В), барьерный генератор ВЧ начинает генерировать электрические колебания. В этом случае генератор представляет для постоянного тока уже достаточно низкое сопротивление! В этой связи конденсатор RC-цепи достаточно быстро разряжается через работающий барьерный генератор. Напряжение на конденсаторе быстро уменьшается, и в результате чего генератор перестает генерировать и переходит в «заторможенный» режим, где имеет уже снова очень большое сопротивление постоянному току (но, не мешая при этом процессу зарядки конденсатора через резистор). Такой процесс автосуперизации повторяется снова и снова… Особенности осуществления процесса приема в приемнике с самогашением (автосуперизацией) рассмотрены [4]. Таким образом, весьма важным условием возможности осуществления автосуперизации с помощью интегрирующей RC-цепи, установленной по цепи питания барьерного генератора ВЧ, является его большое

сопротивление по постоянному току в «заторможенном» состоянии и относительно низкое сопротивление по постоянному току в режиме генерации. Если бы сопротивление генератора по постоянному току не изменялось бы при переходе генератора от «заторможенного» состояния к генерирующему (или от генерирующего состояния к «заторможенному»), то практически осуществить автосупериэацию (и тем самым фактически превратить генератор в приемник) не удалось бы! Вот почему, например, на германиевых транзисторах, которые характеризуются значительными токами утечки, такой приемник изготовить нельзя (данные экспериментов автора). Другим важным условием, необходимым для возможности осуществления автосуперизации генератора с помощью интегрирующей цепи, установленной по цепи питания генератора, является гистерезис при переходе от «заторможенного» состояния к генерирующему, и, наоборот, — при переходе от генерирующего состояния к «заторможенному». Поскольку это свойство характерно для любых генераторов (а не только для барьерных), это свойство не является все же достаточным для получения (реализации) автосуперизации. Рассмотрим практическую схему такого сверхрегенеративного приемника (рис. 1).

Рис. 1. Схема электрическая принципиальная сверхрегенеративного приемника Собственно, сам сверхрегенеративный детектор выполнен на основе барьерного генератора ВЧ с ОБ [2]. Прерывистая генерация (автосуперизация) в данной схеме реализуется с помощью упомянутой выше интегрирующей RC-цепи, включающей в себя конденсатор С4* и последовательно соединенные резисторы R2 и R3*. Дроссель L2 необходим исключительно для развязки по ВЧ, поскольку непосредственное подключение С4* к эмиттеру транзистора VT1 делает генерацию невозможной. Бескаркасная катушка L1 содержит 11 витков провода диаметром 0,8 мм. Намотка произведена «виток к витку» (для удобства выполнялась на хвостике сверла диаметром 5,5 мм). Использование конденсатора С1 с небольшой емкостью и резистора R1 с сопротивлением, близким к 50 Ом, как и в конструкции [3], позволяет получить входное сопротивление по ВЧ, близкое к 50 Ом. Оптимальный режим работы сверхрегенеративного детектора (в частности, средняя частота автосуперизации) достигается подбором емкости конденсатора С4* и сопротивления резистора R3*. Подбором величины конденсатора С3* регулируют величину ПОС. Величина емкости конденсатора С3* при работе генератора в качестве сверхрегенеративного детектора должна быть значительно больше, чем это необходимо для возникновения устойчивой генерации (как если бы данная схема использовалась просто как генератор). По-видимому, это явление связано с уменьшением сопротивления по постоянному току (при увеличении емкости конденсатора С3*) в режиме генерации и, возможно, с увеличением гистерезисных явлений с ростом этой емкости С3*. Конденсатор С3* следует подбирать при настройке приемника. В целом методика настройки приемника практически не отличается от приведенной в [3].

Чувствительность данного сверхрегенеративного детектора такая же, как и у схемы [3] — примерно 500 мкВ/50 Ом. При номиналах деталей, указанных на рисунке, возможна перестройка приемника в пределах 25…40 МГц (примерные границы перестройки по частоте). Из-за низкой селективности использовать данный приемник на вещательных диапазонах (имеется в виду KB, AM) нерационально. Лучше эксплуатировать его на УКВ (ЧМ), уменьшив число витков катушки L1 в 2…3 раза и соответственно подбирая элементы С1 и С3*. Литература 1. Артеменко В. Барьерные генераторы ВЧ на биполярных транзисторах. — Радиолюбитель, 2001, №7, с. 27. 2. Артеменко В. Барьерный LC-генератор. — Радиолюбитель. КВ и УКВ, 2004, №2, с. 34. 3. Артеменко В. Сверхрегенеративный приемник с барьерным режимом работы транзисторов. Радиолюбитель. KB и УКВ, 2002, №11, с. 36…39. 4. Жеребцов И. П. Радиотехника. — М.: Связьиздат, 1963.

Сверхрегенеративный приемник с барьерным режимом работы транзисторов Использование барьерного режима работы транзисторов [1] позволяет конструировать очень простые устройства. Так, на основе общих принципов работы транзисторов в таком режиме удалось создать принципиально новые схемы LC-генераторов [2]. В статье рассмотрена еще одна перспективная область применения барьерного режима — совершенствование схемотехники простых приемников. http://nice.artip.ru/?id=doc&a=doc57 Автор предлагает сверх регенеративный приемник, вся ВЧ часть которого выполнена на транзисторах, работающих в барьерном режиме. Отдельные узлы такого приемника могут быть независимо использованы и в других схемах подобных ВЧ устройств. Автор иллюстрирует особенности применения барьерного режима работы транзисторов именно в таком приемнике по нескольким причинам. Во-первых, сверх регенераторы являются очень простыми приемниками, изготовить и настроить которые сможет даже начинающий радиолюбитель. Во-вторых, подавляющее большинство схем сверхрегенеративных приемников работают неустойчиво и имеют низкую чувствительность (около половины милливольта, т.е. приблизительно 500 мкВ). Поэтому демонстрация возможностей барьерного режима работы транзисторов для повышения параметров работы этих приемников является весьма впечатляющей. Теоретические основы работы сверхрегенераторов достаточно подробно рассмотрены в [3]. В [4], по сути, анализируются особенности барьерного режима работы транзисторов. Показано, что германиевые (Ge) транзисторы в схемах с барьерным режимом не работают, что подтверждается и опытными данными автора. Несмотря на широкое использование сверхрегенераторов, до настоящего времени в литературе отсутствует концепция принципов работы схем подобных устройств. В этой связи предлагаются общие принципы конструирования сверх регенеративных приемников. 1. Поскольку транзисторный сверхрегенеративный детектор в малогабаритном исполнении практически всегда имеет чувствительность около 500 мкВ, то для получения чувствительности, например, 5 мкВ, нужно использовать достаточно «сильный» УРЧ (+40 дБU или 100 раз по напряжению). 2. Использование, в свою очередь, УРЧ с высоким KU диктует необходимость наличия на входе приемника весьма качественного полосового (входного) фильтра для предотвращения возможности перегрузки УРЧ вне-полосными сигналами. 3. Желательно иметь плавный аттенюатор (0…40дБ или даже 0…60 дБ), включенный между антенной и входным фильтром приемника. 4. В приемнике лучше всего использовать блочную 50-омную схемотехнику, что позволяет легко производить замену одних блоков другими и использовать типовые узлы. При использовании 50-омной схемотехники легко реализуется взаимная экранировка блоков приемника друг от друга, а все межблочные

соединения выполняются 50-омным коаксиальным кабелем. Становится легко производить измерения параметров отдельных блоков и всего приемника в целом. 5. В качестве УРЧ наиболее просто использовать включенные последовательно 50-омные ШПУ с известным КU (например, +10 дБ, +20 дБ…). Отметим, что по мере роста К U для УРЧ предельная чувствительность приемника вначале возрастает, а затем уменьшается. Такая зависимость становится вполне понятной, если учесть, что УРЧ обладает собственными шумами. Поэтому опытным путем следует найти оптимальное значение КU для УРЧ приемника, — ведь и избыток, и недостаток усиления (KU) УРЧ по сравнению с оптимальным значением КU ухудшает работу приемника. Операцию подбора усиления УРЧ необходимо производить только для конкретно изготовленного сверхрегенеративного детектора вследствие возможности сильного взаимного разброса параметров пороговой чувствительности даже однотипных детекторов. Однако применение в качестве УРЧ приемника ШПУ с дискретными значениями КU не является наилучшим вариантом. С точки зрения оптимизации предельной чувствительности приемника значительно удобнее использовать ШПУ с плавной регулировкой величины KU. 6. Для самого сверхрегенеративного детектора (с самогашением) необходимо осуществить 50-омный вход по ВЧ и высококачественную стабилизацию напряжения питания детектора, иметь возможность плавной регулировки режима сверхрегенеративного детектора, и как можно лучше отделить собственно детектор от УНЧ (как по ВЧ, так и по НЧ). Следует также установить буферный каскад между ВЧ входом (50-омным) сверхрегенеративного детектора и выходом УРЧ (также 50-омным) в том случае, если используется УРЧ со слабой развязкой входа и выхода. Такая мера предотвращает уход частоты настройки и срыв работы сверхрегенеративного детектора при изменении параметров антенны (изменение импеданса антенны, например, в случае прикосновения к ней рукой и т.п.). 7. Использование барьерного режима работы транзисторов в сверхрегенеративном детекторе также несколько увеличивает устойчивость работы приемника по сравнению с обычными (классическими) схемами. 8. Желательно в сверхрегенеративном детекторе (как, впрочем, и в других узлах приемника) использовать кремниевые (Si) транзисторы вместо германиевых (Ge) транзисторов, что также повышает устойчивость работы приемника. Данная схема приемника (рис. 1) выполнена с учетом большинства вышеперечисленных требований (см. п.п. 1 …8). Приемник рассчитан на работу в диапазоне 27…30 МГц с AM. Чувствительность приемника составляет около 5 мкВ. Сигнал с таким уровнем отлично разбираем: глубина АМ>30%. Конструктивно приемник состоит из 5 блоков (рис. 1).

Блок 1 Входной (полосовой) фильтр выполнен по классической схеме и в подробном описании не нуждается.

Блок 2 и блок 3 Однотипные широкополосные усилители (ШПУ). Совместно эти блоки образуют ШПУ РЧ. Параметры блоков: KU дБ ≈ KP дБ ≈ +20 дБ; RIN = ROUT = 50 Ом Дf = 1…24МГц, где: КU дБ (КP дБ) — коэффициент усиления по напряжению (по мощности) при условии, что сопротивление генератора и нагрузки чисто активные и составляют 50 Ом; RIN (ROUT) — входное (выходное) сопротивление усилителя; Дf — полоса частот, в которой примерно выполняются условия равенства коэффициентов усиления величине +20 дБ, а входное и выходное сопротивления отдельного усилителя близки к величине 50 Ом (полоса частот, в которой усилитель ведет себя, как ШПУ). При последовательном соединении блока 2 и блока 3 получаем ШПУ РЧ с коэффициентом усиления +40 дБ (как по напряжению, так и по мощности). Входное и выходное сопротивления такого ШПУ РЧ также близки к величине 50 Ом. Следует отметить, что на частоте около 24 МГц начинается спад усиления таких усилителей. Характерной особенностью данных усилителей (блок 2 и блок 3) является то, что работают они в барьерном режиме. За их прототип был взят ШПУ с R-OOC [5]. Автор перевел этот усилитель-прототип в барьерный режим работы, значительно упростив при этом его схему. Токопотребление блока 2 определяется сопротивлением резистора R4 и составляет в данном случае около 1 мА, токопотребление блока 3 — соответственно резистором R9, составляет ту же величину. Отметим, что для расчета токопотребления (или тока через транзистор) этих блоков используются соотношения, приведенные в [1]. Автор полагает, что расчетные соотношения для исходного ШПУ прототипа [5] в основном пригодны и для ШПУ, переведенного в барьерный режим. Использование барьерного режима позволяет в данном случае построить простую схему ШПУ с небольшим количеством деталей и практически не нуждающуюся в настройке, получая при этом очень экономичные схемы ШПУ (потребляются малые мощности от источника питания). Вместе с тем динамические характеристики таких усилителей получаются весьма низкими, поэтому они не должны использоваться в аппаратуре с высокой динамикой. Блок 4 — сверхрегенеративный детектор Сам сверхрегенеративный детектор имеет крайне низкие динамические характеристики и избирательность, что, собственно, является характерной чертой таких детекторов любых типов. Поэтому вполне допустимо, как было указано выше, использовать слабодинамичные блоки 2 и 3 при наличии на входе приемника полосового фильтра. Собственно сверхрегенеративный детектор выполнен на основе генератора ВЧ на двух транзисторах (VT3 и VT4), работающих в барьерном режиме и с прерывистой генерацией (сверхрегенеративный детектор с самогашением). Прерывистая генерация в данной схеме реализуется с помощью цепи самогашения L5, С18*, R12, R15*. Дроссель L5 служит для развязки по ВЧ, так как непосредственное подключение конденсатора С18* к эмиттерам транзисторов VT3 и VT4 делает генерацию невозможной. Использование конденсатора С17* достаточно малой емкости и резистора R11 с сопротивлением, близким к 50 Ом, является компромиссным вариантом и позволяет получить 50-омный вход блока 4 по ВЧ. Это дает возможность подключать выход УРЧ (также 50-омный) к входу сверхрегенеративного детектора. Наиболее оптимальный режим работы сверхрегенеративного детектора достигается подбором величины емкости конденсатора С18* (в процессе налаживания приемника) и сопротивления резистора R15* (при его эксплуатации). Подбирая номиналы С18* и R15* опытным путем, можно достичь наибольшей чувствительности приемника. Цепочка блока 4 R13, C21, R14 и конденсатор С25 блока 5 образуют фильтр нижних частот (ФНЧ). С помощью такого ФНЧ из пакетов ВЧ вспышек сверхрегенератора выделяется НЧ составляющая, примерно соответствующая огибающей ВЧ сигнала, поступающего на антенну приемника (как при детектировании AM сигнала с помощью диода). Далее этот НЧ сигнал поступает на вход высокочувствительного малошумящего УНЧ с большим коэффициентом усиления. Более подробно о принципах работы сверхрегенеративного детектора с самогашением можно найти, например, в [6]. Блок 5 — телефонный УНЧ Телефонный УНЧ выполнен на двух биполярных транзисторах VT5 и VT6 с непосредственной связью. Транзистор VT5 работает при малом коллекторном токе и напряжении. При таком режиме работы транзистора VT5 достигается малый уровень шума при большом коэффициенте усиления по напряжению.

Транзистор VT6 работает в оконечной ступени усиления данного усилителя. Конденсаторы С25, С26, С28 и С30 включены для устранения возможности паразитного самовозбуждения усилителя из-за его большого усиления по напряжению и использования в схеме ВЧ транзисторов. Для этой же цели служит цепочка развязки по питанию транзистора VT5 (R18, С26, С28).

КОНСТРУКЦИЯ ПРИЕМНИКА И ЕГО НАСТРОЙКА Приемник выполнен на пяти печатных платах. Отдельные платы блоков помещены в экраны из луженой жести. При этом каждая плата экранируется со всех сторон, кроме ее верха и низа. Только ПФ (блок 1), как исключение, экранируется также и изнутри. Корпус приемника проще всего изготовить из одностороннего фольгированного стеклотекстолита, который рекомендуется предварительно аккуратно облудить. После настройки каждой платы ее экран соединяют с другими экранами уже настроенных ранее плат. Коаксиальные кабели и шины питания находятся сверху плат (со стороны деталей). В итоге получаем компактную сотовую конструкцию, которую после проверки общей работоспособности и окончательной настройки помещаем в корпус из фольгированного стеклотекстолита и припаиваем ко дну этого корпуса. Таким образом, неэкранированным остается только верх сотовой конструкции. Такое оформление за счет взаимной экранировки отдельных узлов и очень хорошей «земли» значительно повышает устойчивость работы изготовленного приемника. Все узлы соединяют между собой 50-омным ВЧ коаксиальным кабелем минимально возможной длины. Допустимо также использовать и кабели с другим волновым сопротивлением (например, 75 или 100 Ом), что не приводит к значительным ухудшениям работы приемника, поскольку длина коаксиального кабеля будет даже в наихудшем случае меньше, чем 0,1 л, самой высокой частоты, используемой в приемнике (диапазон приемника л = 10 м). Провода (шины) питания можно выполнять обычным (неэкранированным) проводом в хорошей изоляции. Расположение деталей на платах и взаимное расположение блоков в авторском варианте конструкции приемника полностью соответствовало принципиальной схеме (рис. 1). Полосовой фильтр (блок 1) настраивают по общепринятой методике [7]. Наименьшее затухание в полосе пропускания фильтра должно иметь величину не более 6 дБ. Широкополосные усилители (блоки 2 и 3) собственно в настройке не нуждаются. Необходимо только убедиться, что токопотребление каждого из этих блоков в отдельности составляет величину около 1 мА (при напряжении источника питания +12 В). Возможно, также следует проконтролировать усилительные свойства этих блоков (как каждого в отдельности, так и соединенных последовательно). Далее соединяем блоки 1, 2 и 3 согласно принципиальной схеме и подаем питание на блоки 2 и 3. Следует убедиться в отсутствии самовозбуждения этой системы из последовательно соединенных блоков. Отметим, что резисторы R1*, R5*, R6* и R10* как раз и выполняют в данной схеме роль антипаразитных элементов, препятствуя возникновению паразитных самовозбуждений. В случае отсутствия самовозбуждения в схеме резисторы R5* и R10* могут не устанавливаться. Если самовозбуждение все же имеет место даже при всех установленных анти паразитных резисторах, необходимо несколько уменьшить номиналы всех этих четырех резисторов. Опытным путем находим такие значения номиналов, при которых самовозбуждение будет отсутствовать. Заметим, что самовозбуждение системы из этих трех блоков должно отсутствовать как при разомкнутом антенном входе приемника, так и при короткозамкнутом входе, а также при подключении 50-омного резистора к этому антенному входу. Отсутствие самовозбуждения контролируется на правой по схеме обкладке конденсатора С16 высокоомным игольчатым ВЧ вольтметром, не подключая при этом соединительный коаксиальный кабель к выходу блока 3. Затем контролируем отсутствие самовозбуждения на концах соединительного кабеля, подключаемого одним своим концом к выходу блока 3, а другим концом — к 50-омному безындукционному резистору. В ходе выполнения этой операции также используется высокоомный игольчатый ВЧ вольтметр. Затем подключаем к блокам 1, 2 и 3 блок 4. Вначале напряжение питания подаем только на блоки 2 и 3. С помощью игольчатого ВЧ вольтметра контролируем отсутствие самовозбуждения на резисторе R11 блока 4 при различных нагрузках на антенном входе приемника. Основная настройка блока 4 производится при окончательном налаживании приемника (см. ниже). Настройка блока 5 сводится к установке режимов обоих транзисторов по постоянному току. С этой целью подбираем номинал резистора R16* до получения напряжения +4…8 В на коллекторе транзистора VT6 (при напряжении питания +12 В). Далее присоединяем к блокам 1…4 блок 5 с помощью соединительного коаксиального кабеля и подаем питание на блоки 2…5 приемника. Перемещая движок резистора R15*, который выводим на переднюю панель приемника в его окончательном варианте, добиваемся появления наибольшей громкости (интенсивности) «суперного» шума сверхрегенератора. Эту операцию обычно производят «на слух». Возможно также попробовать при окончательной настройке (как было указано выше) подобрать опытным путем емкость конденсатора C18* и номинал резистора R15* для достижения наилучшей работы приемника (R15* может быть с максимальным сопротивлением 47 кОм и т. д.). Затем к антенному входу приемника присоединяем сигнальный выход 50омного ГСС. Частота ГСС устанавливается равной той частоте, на которую мы собираемся настроить приемник. Амплитуда выходного напряжения ГСС устанавливается примерно равной 50…100 мкВ. Тип модуляции ГСС — AM с глубиной модуляции 30%. Изменяя емкость конденсатора С20 (настройка приемника), стараемся принять сигнал ГСС с максимальной громкостью. При этом, возможно, будет необходимо подобрать и емкость конденсатора С19* и/или индуктивность L6. Изменение индуктивности L6 можно производить в некоторых пределах, путем сжатия или растяжения этой катушки (в длину). В

процессе настройки приемника необходимо все время регулировать положение движка резистора R15* до получения максимальной громкости принимаемого сигнала. Затем, одновременно подстраивая емкость конденсатора С20 и перемещая движок резистора R15*, добиваемся максимальной громкости приема сигналов ГСС со все меньшей и меньшей амплитудой (при этом постепенно уменьшая уровень выходного сигнала ГСС). Правильно настроенный приемник должен хорошо принимать сигналы с уровнем 5 мкВ и удовлетворительно сигналы с уровнем 2 мкВ (данные приведены для приемника, настроенного на одну из частот в диапазоне 27…30 МГц). При этом также подстраиваем и входной фильтр приемника (на самом конечном этапе настройки). Отметим, что питание приемника +12 В должно быть хорошо стабилизированным. Катушки L1, L2 и L6 — бескаркасные, их наматывают виток к витку проводом диаметром около 0,7 мм в изоляции (например, ПЭЛ). Намотку легко производить, например, на хвостике сверла диаметром 6 мм. Дроссель L5 использован фабричного производства. ШПТ(Л) L3 и L4 наматывают на кольцах К10x6x4 (м = 600…2000 НН). Намотку производят «витой парой», которая изготавливается из двух изолированных проводников диаметром около 0,3 мм, и имеющую четыре скрутки на 1 см длины. На кольцо наматывают 6 витков «витой пары», равномерно распределяя витки по кольцу. Фазировку обмоток ШПТ(Л) выполняют согласно принципиальной схемы. На основе приведенной схемы приемника можно построить радиостанцию, имеющую достаточно большой радиус действия даже при использовании маломощного передатчика. Литература 1. Стасенко В. Барьерный режим работы транзистора. — Радиолюбитель, 1996, №1,с. 15…17. 2. Артеменко В. Барьерные генераторы ВЧ на биполярных транзисторах. — Радиолюбитель, 2001, №7, с. 27. 3. Жеребцов И. П. Радиотехника. — М.: Связьиздат, 1963, с. 587…594. 4. Прохоров И. С. Работа транзистора при малом напряжении питания. — Радиотехника, 1972, №2, с. 80…83. 5. Ред Э. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике. — М.: Мир, 1990. 6. Миль Г Электронное дистанционное управление моделями. — М: ДОСААФ CCCR 1980. 7. Бунин С. Г., Яйленко Л. П. Справочник радиолюбителя- коротковолновика. — Киев, Технiка, 1984. «Радиолюбитель. КВ и УКВ», №11, 2002г.

Совершенствование конструкций и повышение качества работы сверхрегенеративных приемников Наравне с возрастающей сложностью аппаратуры, разрабатываемой радиолюбителями, не утихает интерес и к простым устройствам, таким, например, как описываемый в данной статье сверхрегенеративный приемник. Подобные простые приемники могут быть полезными не только для начинающих радиолюбителей, но и при конструировании, например, линий передачи данных (телеуправления) на малые и средние расстояния не только на KB, но и СВЧ диапазонах. http://nice.artip.ru/?id=doc&a=doc60 Крайняя простота схем сверхрегенеративных радиоприемников, достаточная легкость их настройки, возможность приема как AM, так и ЧМ (широкополосных) сигналов сделала такие приемники весьма популярными среди радиолюбителей. В последнее время существуют отдельные мнения о том, что сверхрегенеративные приемники потеряли свою актуальность и могут быть интересны только начинающим радиолюбителям. Вместе с тем все тонкости работы этих приемников и на сегодняшний день остаются до конца не выясненными. И это, не смотря на то, что основополагающие принципы и основы конструирования сверхрегенеративных приемников исследовались достаточно полно [1,2]. Эта статья посвящена дальнейшему совершенствованию конструкций и повышению качества работы сверхрегенеративных радиоприемников. В работе [3] был рассмотрен сверхрегенеративный приемник, выполненный на основе барьерного LCавтогенератора (см. рис.1). Сам сверхрегенеративный детектор приведен на рис.2. Сигнал НЧ можно снимать с любой из точек 1, 2 или 3. В точках 1 и 2 присутствует НЧ сигнал и напряжение с частотой автогашения, а в точке 3 кроме упомянутых сигналов еще и ВЧ сигнал с частотой LC контура. Поскольку чувствительность схем сверхрегенеративных детекторов небольшая (около половины милливольта), для получения чувствительности в 5 микровольт в схеме [3] присутствовали два УРЧ с суммарным усилением 40 дБ (100 раз по напряжению). Можно значительно увеличить чувствительность такого сверхрегенеративного детектора, если вместо схемы контура, приведенной на рис.3, применить контур “на

повышение напряжения” (см. рис.4). Даже такая простая доработка контура без изменения печатной платы приемника [3] дает поразительный результат: чувствительность собственно сверхрегенеративного детектора повышается примерно в 500 (!) раз. Таким образом, если надо получить чувствительность сверхрегенеративного приемника 1…5 микровольт, можно вполне отказаться от двух УРЧ. Заметим, что дальнейшее повышение чувствительности с помощью УРЧ особых результатов не дает, что вполне согласуется и с выводами работы [4]. Это обстоятельство еще раз демонстрирует впечатляющие возможности согласования по ВЧ. Отметим, что схема, приведенная на рис.4, требует подключения 50омной антенны через буфер (эмиттерный повторитель), в противном случае частота настройки такого приемника будет в значительной степени определяться антенной и расположением различных внешних объектов.

Следует помнить, что вначале сверхрегенеративные приемники конструировали на радиолампах, и только позднее их начали выполнять на биполярных транзисторах. И те радиолюбители, кто экспериментировал как с ламповыми, так и с транзисторными сверхрегенераторами, всегда отмечают более устойчивую работу именно ламповых сверхрегенераторов. При этом их чувствительность значительно превосходит чувствительность сверхрегенераторов, выполненных на биполярных транзисторах. И если на первых этапах использования транзисторов такое превосходство ламповых схем объясняли “несовершенством” транзисторов, то в настоящее время об этом говорить уже нет смысла. Причины низкого качества транзисторных сверхрегенераторов, по-видимому, следует искать в другом. Одна из возможных причин, по мнению автора, заключается в том, что лампы, как известно, обладают достаточно большими входными/выходными сопротивлениями, а биполярные транзисторы — сопротивлениями низкими. В этой связи можно предположить, что, перенеся практически без изменения схемотехнику ламповых сверхрегенераторов на транзисторную базу, получили в результате значительное ухудшение работы транзисторных сверхрегенераторов по сравнению с их ламповыми прототипами. Однако, применяя, где это необходимо, согласование с помощью частичного включения контуров и широко используя эмиттерные повторители, можно получить и для сверхрегенераторов на биполярных транзисторах высокую чувствительность при достаточной стабильности в работе. Реализация этой идеи показана на рис.5. Как видно такой приемник уже не содержит двух каскадов широкополосных барьерных УРЧ при той же чувствительности, что и конструкция [3]. Эмиттерный повторитель на VT1 и VT2 стоящий на входе

приемника, достаточно сильно изолирует антенну от контура сверхрегенератора. По этой причине параметры 50-омной антенны, а также окружающие предметы перестают влиять на частоту настройки приемника Для лучшей стабильности работы сверхрегенеративного детектора на VT3, VT4 сигналы НЧ снимаются с него также через эмиттерный повторитель на VT5, VT6. Собственно фильтрация по НЧ (с помощью простейшего ФНЧ L3, C22) осуществляется не по входу сверхрегенеративного детектора, а по выходу эмиттерного повторителя. Это разгружает сверхрегенеративный детектор, способствуя его более устойчивой работе. Резистор R16 служит для регулировки громкости приемника, Конструкция УНЧ на VT7, VT8, а также данные по L1 такие же, как и в [3]. Схему на рис.5 можно модернизировать, применяя, например, современные полевые транзисторы в истоковых повторителях или операционные усилители для ФНЧ и УНЧ, а также выполняя “эмиттерные” повторители по другим, более оптимальным схемам, что позволит значительно снизить токопотребление и габариты конструкции. В процессе эксплуатации было замечено, что в отсутствии сигнала сверхрегенеративный приемник [3] сильно шипит (четко слышен характерный суперный шум). Как видно из рис.2, при включении напряжения питания конденсатор С3* разряжен и генератор на VT1, VT2 не работает. Через некоторое время после включения питания С3* через сопротивления R1* и R2 заряжается до напряжения питания, при котором генератор запустится. При запуске генератора ток через него возрастает, и С3* через работающий генератор быстро разряжается. Этот процесс повторяется снова и снова (при надлежащем выборе значений R1*, R2 и С3*). Таким образом, реализуется режим прерывистой генерации, а на С3* (точка 2) или R2 (точка 1) будет наблюдаться переменное напряжение с частотой автогашения (близкое по форме к пилообразному). Однако при таком ходе процесса суперный шум не должен наблюдаться, т.к. генератор будет запускаться (затормаживаться) через определенные промежутки времени строго периодически! И тем не менее сверхрегенеративный приемник в отсутствие принимаемого сигнала продолжает шипеть… Для объяснения наличия подобного шума можно опираться на флуктуационную теорию, согласно которой следует рассматривать уточненные эквивалентные схемы катушки индуктивности и конденсатора. Так, согласно этой теории, катушка индуктивности обладает сопротивлением активных потерь R L, а конденсатор — соответственно сопротивлением активных потерь RС (см. рис.6). При этом принимается, что реактивные элементы в “идеале” активными потерями (сопротивлениями) не обладают, т.е. не “шипят”. При учете R L и RС, которые, в свою очередь, являются источниками (генераторами) теплового шума (например, тепловых ЭДС и тока), уже можно допустить, что в какой-то момент времени генератор запускается (затормаживается) чуть позже, чем это было бы возможно при полном отсутствии тепловых шумов! Вследствие процесса случайности тепловых шумов и получается некоторая неопределенность во времени запуска (затормаживания) генератора, чем можно уже объяснить возникновение шумов на НЧ выходе сверхрегенеративного детектора в отсутствии принимаемого сигнала. Сам сверхрегенератор (когда он “шипит”) усиливает по амплитуде такой случайный шум (напряжение шумов, например, на активных сопротивлениях потерь в LC контуре). Заметим, что в процессе усиления тепловых шумов LC контура в сверхрегенераторе происходит частотная (фазовая) модуляция несущей его генератора, но никак не AM (несущую “шипящего” сверхрегенератора нельзя обнаружить даже с помощью CW/SSB приемника). Возможное объяснение наличия суперного шума в сверхрегенеративном приемнике позволит лучше понять тонкий механизм его работы, что может быть полезным при дальнейших модернизациях приемника.

Далее рассмотрим особенности работы различных схем, созданных на базе барьерного автогенератора. Для того, чтобы меньше влиять на схему сверхрегенеративного детектора (рис.2), воспользуемся эмиттерными повторителями. В этом случае схема одноконтурного сверхрегенеративного детектора будет соответствовать схеме, приведенной на рис. 7.

Автором исследовались два варианта такой схемы (вариант “А” и “В”), отличающиеся друг от друга только местом снятия сигнала со схемы сверхрегенеративного детектора. Подключая на выход схемы через аттенюатор CW или SSB связной приемник с S-метром, работающий в диапазоне от 1 до 50 МГц, можно получить спектрограмму, приведенную на рис.8. Как видно из рис.8, ограничились начальным уровнем шума S, равным 46 дБмкВ (начало шкалы S графика). При измерениях было слышно, что шумы свёрхрегенеративного приемника концентрируются только вблизи отдельных частот. При этом спектр таких шумов имел “колоколообразный” характер (по видимому, именно за счет “колоколообразной” АЧХ LC контура, т.е. приемного контура L1, C2 сверхрегенеративного детектора).

Заметим, что перед началом измерений к выходу схемы (см. рис.7) подключали высокоомный наушник и регулировкой потенциометра R2* добивались наиболее громкого (и в то же время устойчивого) суперного шума. Только убедившись, что сверхрегенератор работает устойчиво и ничего не принимает прямо на контурную катушку (для чего схема была полностью экранирована), подключали к 50-омному выходу схемы связной приемник и производили снятие данных, по которым в дальнейшем и строился спектр. Естественно, для снятия данных можно пользоваться и спектроанализатором, что дает наглядность получаемых опытных данных, но, тем не менее, не дает возможности непосредственно прослушивать “звучание” составляющих спектра. В этой связи наиболее оптимально вначале визуально на спектроанализаторе изучить общую спектральную картину, а затем дополнительно “прослушать” составляющие спектра на SSB/CW приемнике. В статье описываются исследования спектра только с помощью приемника прямого преобразования, в качестве гетеродина которого использован ГСС (полоса пропускания приемника составляет 6 кГц). Измерения проводились от 1 до 50 МГц только на “целых” частотах (1, 2, 3, и т.д. до 50 МГц). Полученные в результате измерений точки на графике соединялись отрезками прямой (см. рис.8). Как видно из полученного графика, самый большой “шумовой” пик

наблюдается на частотах 14… 15 МГц. Логично предположить, что он соответствует собственной частоте контура L1, C2, т.е. частоте, на которую настроен сверхрегенератор. При прямом опыте это подтвердилось, сверхрегенератор действительно принимал на частоте 14,25 МГц. Таким образом, самый большой пик на рис.8 (вариант схемы “А”) соответствует частоте настройки сверхрегенератора. Пики на частотах 28…30 МГц где-то на 15 дБ меньше, а на частоте 43 МГц уже на 20 дБ меньше чем на частотах 14. ..15 МГц. Повышенный уровень шумов был обнаружен и на частотах 1, 2 и 5 МГц. Если это гармоники частоты автогашения, то в таком случае мы должны были бы иметь пики шумов и на частотах 3 и 4 МГц. Ответ на такое несоответствие могло бы дать разложение импульсов пилообразной формы в ряд Фурье, однако такое исследование уже выходит за рамки изучаемых явлений. Как видно из рис.8 схема по варианту “В” также демонстрирует наличие подобных шумов на частотах около 14, 28…30 и 43 МГц. При этом, по сравнению с вариантом “А”, амплитуды их изменились немного — менее чем на 10 дБмкВ. Таким образом, подтверждается, что спектр данного сверхрегенератора имеет дискретный характер, а вместо несущих наблюдаются лишь узкие шумовые зоны, как если бы с помощью НЧ шума осуществлялась узкополосная ЧМ (такой передатчик, по-видимому, также дает ряд “шумовых” зон на “гармониках” несущей). Анализ графиков показывает, что в спектре сверхрегенератора наиболее выражены шумовые пики, соответствующие приему на первой, второй, и третьей гармониках частоты настройки приемного контура сверхрегенератора. При этом наибольшую амплитуду имеет пик на первой гармонике (частоте настройки приемника). Однако исходную схему барьерного LC-автогенератора можно дать и в ином, более симметричном виде (рис.9). В этом случае между контактами 1 и 2 автогенератора ставится перемычка, а параллельный LC контур включается между контактами 3 и 4. Вследствие большой симметричности этой схемы перемычку и LC контур можно поменять местами. При этом, в принципе, ничего не должно изменяться (считая, что VT1 и VT2 идентичны). Можно попробовать между контактами 1 и 2 включить один LC контур, а между 3 и 4-другой. Реализация этой идеи (двухконтурный барьерный автогенератор) представлена на рис. 10.

Контуры при этом могут быть как идентичными (L1=L2, С3=С4), так и различными (L1≠L2, С3≠С4). Если ωL1C3=ωL2C4 происходит синхронизация, и тогда получаем одночастотные колебания с частотой, близкой к ωL1C3 (ωL2C4). При ωL1C3>>ωL2C4 (ωL1C3fs, где fs — граничная частота по крутизне. Входная индуктивность транзистора Lвх определяется по следующей приближенной формуле: Lвх≈ rэ/(2пfs) = rб/(2пfт), где rэ — сопротивление эмиттерного перехода, rб — сопротивление базы, fт — частота единичного усиления. На частоте последовательного резонанса Lвх и активной составляющей емкости коллекторного перехода Ск1 напряжение на эмиттерно-базовом переходе транзистора возрастает, чем объясняется резкое уменьшение порога детектирования. При это входное сопротивление транзисторного детектора уменьшается с величины, определяемой в основном сопротивлением R1, до нескольких десятков Ом, определяемом сопротивлением последовательного резонансного контура LвхCк1. Так как частота fт зависит от типа транзистора и тока коллектора, то частота последовательного резонанса и минимальное напряжение детектирования зависят от величины входного напряжения и типа транзистора. Таким образом, транзисторный амплитудный детектор

без источника питания обладает ярко выраженной активной частотной селекцией по минимальному напряжению детектирования. Недостатком простейшего транзисторного амплитудного детектора является повышенные нелинейные искажения огибающей амплитудно-модулированного сигнала при больших амплитудах входных сигналов. Этот недостаток может быть устранен некоторым изменением схемы детектора. На рис.4 приведена схема амплитудного детектора с пониженным уровнем нелинейных искажений.

В этой схеме, в отличии от детектора рис.1, между базой и коллектором транзистора включен конденсатор большой емкости С2, напряжение на котором почти не изменяется за период частоты модуляции. Этот конденсатор заряжается разницей напряжений на коллекторе и базе транзистора до величины 0,3…0,4 В. В момент действия отрицательной полуволны огибающей амплитудно-модулированного сигнала при отсутствии конденсатора С2 произошла бы отсечка этой полуволны огибающей за счет достижения порога детектирования и запирания базоэмиттерного перехода транзистора. Это привело бы к отсечке базового тока и значительным нелинейным искажениям. При наличии конденсатора С2 при отрицательных полуволнах огибающей снижается отрицательный потенциал на коллекторе транзистора за счет его подзапирания и уменьшения падения напряжения на нагрузочном резисторе R3. В результате накопленное напряжение на конденсаторе С2 приоткрывает транзистор (т.к. напряжение на конденсаторе С2 прикладывается в положительной полярности между общей шиной и базой транзистора.). Это приводит как бы к смещению характеристик передачи транзистора вправо и к предотвращению отсечки, а следовательно, и к уменьшению нелинейных искажений. Таким образом, транзистор в схеме рис.4 можно рассматривать как каскад со 100%-ой отрицательной обратной связью по огибающей входного амплитудно-модулированного сигнала (причем отрицательная обратная связь осуществляется через конденсатор С2). Данная параллельная ООС по выходу уменьшает выходное сопротивление детектора, что положительно сказывается на нагрузочной способности детектора. В частности, в нем не возникают нелинейные искажения за счет разности нагрузок по постоянному и переменному току.

Еще более улучшить основные параметры амплитудного детектора без источника питания

позволяет введение в схему второго транзистора другой структуры. Схема такого детектора, впервые предложенного в [1], приведена на рис.5. Такой детектор работает следующим образом. Входной АМ сигнал через разделительный конденсатор С1 поступает на эмиттеры транзисторов VT1 и VT2 разной структуры. При положительной полуволне входного сигнала открывается первый транзистор VT1, а при отрицательной – VT2. Для малых входных сигналов, соответствующих началу отпирания p-n переходов транзисторов, транзистор VT1 можно считать включенным по схеме диода, т.к. его коллектор соединен с общей шиной через резистор R1, имеющий небольшое сопротивление ( в принципе он может отсутствовать), а база соединена с общей шиной через последовательно соединенные резисторы R2 и R4. Положительная полуволна входного сигнала открывает транзистор VT1 и заряжает входной разделительный конденсатор С1 до напряжения, несколько меньшего своего амплитудного значения. При отрицательной полуволне входного сигнала напряжение на входном разделительном конденсаторе суммируется с входным напряжением и открывает базо-эмиттерный переход транзистора VT2. На базе транзистора VT2 выделяется напряжение огибающей входного АМ сигнала, т.е. происходит детектирование. При этом транзистор VT1 и базо-эмиттерный переход транзистора VT2 совместно с входным конденсатором С1 и RC-фильтром нагрузки R4C4 образуют детектор по схеме удвоения напряжения. Аналогичный амплитудный детектор на диодах обладает повышенным коэффициентом передачи, однако имеет высокий порог детектирования, низкое входное сопротивление и значительные нелинейные искажения при больших глубинах модуляции. Эти недостатки в значительной степени уменьшены благодаря включению вместо диодов транзисторов. Несмотря на то, что на транзисторы VT1 и VT2 не подается напряжение питания, оба транзистора в определенные моменты действия входного сигнала работают в активном режиме, т. е. обладают усилительными свойствами. В рассматриваемой схеме детектора уменьшен порог детектирования по сравнению со схемой детектора рис.4 за счет связи коллектора транзистора VT2 с базой транзистора VT1 через фильтр нижних частот R2C2. В момент действия отрицательных полуволн входного высокочастотного напряжения на конденсаторе С4 фильтра нагрузки возникает отрицательный потенциал напряжения, который через резистор R2 фильтра нижних частот заряжает конденсатор С2 этого фильтра (емкость этого конденсатора выбирают из тех же условий, что и конденсатора RC фильтра нагрузки С4) до отрицательного напряжения, которое для транзистора VT1 является отпирающим. В результате уменьшается пороговое напряжение транзистора VT1 при действии на входе положительных полуволн входного сигнала и заряде конденсатора С1. Это приводит к снижению порога линейного детектирования с 0,6 В до 0,32 В при применении кремниевых транзисторов, что, в свою очередь, дополнительно уменьшает нелинейные искажения при детектировании малых сигналов. Применение в схеме конденсатора С3, образующего параллельную ООС по частоте модуляции как и в схеме рис.4, приводит к уменьшению нелинейных искажений при больших глубинах модуляции. При больших амплитудах входного сигнала увеличивается отрицательное напряжение на базе транзистора VT1, поэтому он может оказаться в режиме насыщения. Падение напряжения на резисторе R1, включенном в коллекторную цепь VT1, приближает напряжение на коллекторе VT1 к напряжению на его базе и препятствует его насыщению, что уменьшает нелинейные искажения при больших входных сигналах. Кроме того, включение резистора R1 служит для увеличения входного сопротивления детектора. Следует заметить, что в отличие от схемы детектора рис.4, где входное сопротивление во многом определяется резистором в эмиттерной цепи транзистора, в схеме рис.5 такой резистор отсутствует, поэтому входное сопротивление существенно выше. Для иллюстрации изложенного на рис.6 приведены зависимости выходного постоянного напряжения Uвых=, тока нагрузки Iн и выходного напряжения модулирующего сигнала от входного высокочастотного напряжения детектора, выполненного по схеме рис. 5 на транзисторах КТ343Б и КТ342В.

Из приведенных графиков видно, что по сравнению с однотранзисторным детектором в схеме рис.5 порог детектирования уменьшен с 0,55 до 0,3 В, а постоянное выпрямленное напряжение увеличено примерно в 2 раза. Кроме того, выходное напряжение модулирующего сигнала достигает удвоенной величины входного высокочастотного напряжения при нелинейных искажениях не более 1…2%. При этом уменьшение нелинейных искажений, повышение коэффициента передачи и улучшение нагрузочной способности достигается без использования источников питания, что упрощает, удешевляет, повышает экономичность и надежность детектора. На рис.7 приведены зависимости выходного постоянного напряжения и минимального напряжения детектирования от частоты входного сигнала для детектора, выполненного на транзисторах КТ3126, КТ368. Сравнение графиков рис.7 и рис.3 показывает, что детектор по схеме рис.5 также обладает активной частотной селекцией по минимальному порогу детектирования. Поэтому все рассуждения, приведенные для схемы рис.1 справедливы и для двухтранзисторного детектора.

В следующей части статьи будет рассмотрена схема транзисторного детектора ЧМ сигналов (выполненная без источника питания). [1] Уточкин Г.В., Гончаренко И.В. Амплитудный детектор. Авт. св. СССР №1672552., опубл. 23.08.91. Бюл. №31

Экономичные транзисторные детекторы АМ и ЧМ сигналов без источников питания. (продолжение) к.т.н., доцент УТОЧКИН Геннадий Васильевич

к.т.н. РОЗОВ Андрей Валентинович Рассматриваемые детекторы выполнены на транзисторах без подключения к ним источников питания постоянного тока. Несмотря на это, за с чет входных сигналов высокой частоты транзисторы в определенные моменты времени открываются и работают в активном режиме, т.е. способны усиливать сигналы полезной модуляции или постоянной составляющей, возникающих в результате детектирования. II. Детектор частотно-модулированных сигналов. Принципиальная схема такого детектора приведена на рис.1.

Как и амплитудный детектор без источника питания, частотный детектор представляет собой транзисторный каскад с общей базой, на эмиттер которого подается входной высокочастотный сигнал через разделительный конденсатор С1. В эмиттерную цепь включены резистор смещения R1 и ограничительный диод VD (можно установить два параллельно встречно включенных диода). В базовую цепь транзистора включен параллельный колебательный контур L1C3, настроенный на частоту входного высокочастотного сигнала, а в коллекторную цепь — резистор нагрузки R3 и фильтрующий высокочастотный сигнал конденсатор С5. Смещение на базе транзистора осуществляется с помощью резистора R2 и параллельно включенного ему конденсатора С4. Цепочка R2C4 может быть подключена к коллектору, как показано на рис.1 или к общей шине. Однако в первом случае осуществляется отрицательная обратная связь по постоянному току и огибающей ЧМ-сигнала, что уменьшает нелинейные искажения и увеличивает стабильность детекторной характеристики. При действии на входе детектора высокочастотного сигнала часть его, через емкость эмиттерно-базового перехода выделяется на колебательном контуре L1C3. Из-за высокой добротности контура напряжение на нем на резонансной частоте может быть больше величины входного сигнала, поэтому эмиттерно-базовый переход в определенные моменты может открываться при входном напряжении 200-300 мВ (т.е. порог детектирования может быть значительно меньше порогового напряжения базо-эмиттерного перехода кремниевого транзистора). Для уменьшения порога детектирования между базой и эмиттером может быть включен дополнительный конденсатор небольшой емкости (С2 на рис.1).

Таким образом, на эмиттере и базе транзистора детектора действуют два высокочастотных сигнала, причем в зависимости от расстройки частот сигнала и резонансной частоты контура L1C3 фазы этих сигналов оказываются различными согласно фазо-частотной характеристики колебательного контура. Детектирование этих сигналов приводит к возникновению в коллекторной цепи транзистора тока, зависящего от расстройки на характерной кривой детекторной характеристики с нулевым значением на резонансной частоте, отрицательным значением при частоте сигнала, меньшей резонансной частоты контура и положительном — при большей частоте. Следует отметить, что эта характеристика реализуется при отсутствии источника питания транзисторного ЧМ-детектора. Экспериментально измеренные детекторные характеристики ЧМ-детектора (рис.1), выполненного на транзисторе КТ368А при различных напряжениях входного сигнала и резонансной частоте контура 20 МГц, приведены на рис.2. Из графиков на рис.2 видно, что при небольшой величине входного напряжения до 0,5 В детекторные характеристики симметричны, линейны и проходят через нулевое значение выходного напряжения при резонансной частоте, что важно в системах автоматической подстройки частоты. Минимальное значение входного напряжения составляет 150-200 мВ. При больших значениях входного сигнала детекторная характеристика искажается и смещается влево. Это связано с насыщением транзистора при отрицательных расстройках и больших амплитудах входных сигналов. Для исключения такого режима работы детектора необходим ограничитель входных сигналов до уровня 0,5…0,7В. Протяженность линейного участка детекторной характеристики и его крутизна зависят от величины входного сигнала, а также от добротности колебательного контура. С увеличение5м амплитуды входного сигнала крутизна и протяженность линейного участка детекторной характеристики увеличиваются, что особенно заметно при небольших амплитудах входного сигнала. В случае необходимости увеличить длину линейного участка детекторной характеристики можно, подключив к колебательному контуру шунтирующий резистор. Однако при этом уменьшится крутизна характеристики и увеличится значение порогового напряжения детектирования.

На рис. 3 приведена зависимость выходного напряжения модулирующего сигнала от входного высокочастотного напряжения с центральной частотой 20 МГц и девиацией частоты 50 кГц при минимальных нелинейных искажениях. Из графика рис.3 видно, что с помощью рассматриваемого детектора возможно качественное детектирование ЧМ сигнала с минимальным напряжением 150 мВ без использования источника питания. [1] Уточкин Г.В., Гончаренко И. В. Амплитудный детектор. Авт. св. СССР №1672552., опубл. 23.08.91. Бюл. №31

Частотный детектор на двухзатворном полевом транзисторе http://datagor.ru/practice/diy-tech/2383-chastotnyy-detektor-dvuhzatvornom-polevomtranzistore.html Для демодуляции частотно-модулированных (далее – ЧМ) сигналов традиционно используют дробовый детектор и детектор отношений [1]. Недостатком указанных детекторов есть низкий коэффициент передачи за напряжением и сложность настройки. Более надежным и простым в налаживании есть фазовый ЧМ детектор на однозатворном полевом транзисторе, описанный в [2],[3]. Схема работает в пассивном режиме и поэтому как и традиционные ЧМ детекторы имеет низкий коэффициент передачи за напряжением. Лучшие характеристики имеет двухзатворный полевой транзистор. Предлагается схема фазового ЧМ детектора на двухзатворном полевом транзисторе в активном

режиме (рис. 1). ЧМ сигнал подводится ко второму затвору, а опорный сигнал, который наводится в колебательном контуре С3L1 через конденсатор С2 подводится к первому затвору транзистора. При изменении знака девиации частоты входного сигнала относительно резонансной частоты fo опорной резонансной цепи С3L1 изменяется соотношение фаз опорного и входного сигнала. Это приводит к появлению на выходе детектора усиленного НЧ сигнала. На графике (рис. 2) показано амплитудно-частотные характеристики собранного ЧМ детектора при использовании в качестве опорной резонансной цепи колебательного контура С3L1 (кривая 1, fo=10,7 МГц) и кварцевого резонатора Z1 типа РК-169 отечественного производства от переносных УКВ радиостанций (кривая 2, fo=10,7 МГц).

Как видно из графика использование кварцевого резонатора позволяет получить большую крутизну функции преобразования ЧМ детектора на высоких частотах. Такой детектор можно применить в средствах связи при малых девиациях сигналах (5 – 15 кГц). При подаче на вход детектора с LС контуром ЧМ сигнала напряжением 100 мВ с девиацией 60 кГц на выходе получен низкочастотный сигнал напряжением 175 мВ. На базе ЧМ детектора был собран экспериментальный УКВ ЧМ приемник без использования усилителя промежуточной частоты (рис. 3).

Во входной части использован УКВ блок типа УКВ-2-1С от магнитолы «VEF-260», что позволило принимать сигналы в диапазоне 65 – 73 МГц. Принципиальные схемы УКВ блока и УНЧ не приводятся для упрощения схемы приемника. В качестве опорного контура С3L1 на 10,7 МГц использован контур (С21L4 – нумерация производителя) полосового УКВ фильтра от блока ВЧ-ПЧ той же магнитолы. Приемник принимает все местные УКВ ЧМ радиостанции в условиях города на антенну длиной 100 см.

Использованная литература: 1. Радиоприемные устройства: учебник для вузов / Н.Н. Гуга, А.И. Фалько, Н.И. Чистяков. – М.: Радио и связь, 1986. – 320 с. 2. В.В. Поляков. ЧМ детектор на полевом транзисторе // Радио. – 1978. — №6 3. Патент Франции №20792 от 15.07.1965. Петр Ватаманюк (UT0YA) Василий Мельничук (UR5YW) 2.

Малошумящий усилитель наносекундных импульсов с активной коррекцией к.т.н., доцент УТОЧКИН Геннадий Васильевич к.т.н. РОЗОВ Андрей Валентинович Создание усилителей наносекундных импульсов (например, входных усилителей для наших любимых осциллографов) с низким коэффициентом шума представляет достаточно сложную задачу. Это связано с низким коэффициентом усиления на каскад (6-8 дБ), что приводит к многокаскадным устройствам с увеличенными собственными шумами из-за влияния шумов последующих каскадов. Кроме того, в таких каскадах необходимы сложные схемы коррекции амплитудно-частотных характеристик (АЧХ), причем часто не удается избежать применения индуктивных корректирующих элементов, затрудняющих в дальнейшем интегральное исполнение усилителей. Многокаскадные усилители с количеством каскадов 6-8 конструктивно сложны и в них трудно избавиться от паразитн6ых связей каскадов через цепи питания и от значительного запаздывания сигнала.

Рис. 1 Принципиальная схема усилителя На рис. 1 приведена схема усилителя, свободная от перечисленных выше недостатков. Усилитель выполнен на транзисторах VT1 и VT2, включенных по дифференциальной схеме, и транзисторе VT3, образующем активную нагрузку дифференциального каскада. В отличии от распространенной схемы дифференциального каскада с активной нагрузкой на транзисторе противоположной структуры в представленной схеме в качестве активной нагрузки использован транзистор той же структуры, включенный по схеме с ОК. Такая схема не только упрощает интегральное исполнение усилителя благодаря применению транзисторов одной структуры, но и увеличивает широкополосность в связи с исключением транзисторов p-n-p-типа с пониженной граничной частотой. Кроме этого, в данной схеме значительно проще устанавливается режим по постоянному току транзистора VT3 с помощью резистора R2 без дополнительного диода для стабилизации его коллекторного тока, который всегда равен току транзисторов дифференциального каскада. Изменение резистора R2 в широких пределах не влияет на токи коллекторов, а только изменяет напряжение коллектора транзистора VT3. Схема, приведенная на рис.1 позволяет уменьшить разбаланс токов транзистора VT1 и VT2 из-за незначительной разницы их коллекторных потенциалов, в связи с чем данный усилитель обладает высокой температурной стабильностью. Широкополосность усилителя обеспечивается внутренней высокочастотной коррекцией за счет индуктивной составляющей выходного импеданса транзистора VT3 и емкостной составляющей транзистора VT2. Кроме того, на высоких частотах при определенном значении сопротивления резистора R5 в выходном импедансе схемы появляется отрицательная составляющая, которая приводит к значительному подъему АЧХ в области высоких частот. Подобный тип коррекции, названной активной и отличающийся высокой эффективностью, не требует использования дополнительных индуктивных и емкостных элементов. На рис.2 приведены экспериментальные АЧХ усилителя, собранного по схеме рис.1 на транзисторах КТ391А-2 при различных сопротивлениях резистора R5.

Чувствительный амплитудный детектор http://amfan.ru/ekonomichnye-priemniki/chuvstvitelnyj-amplitudnyj-detektor/ Способ детектирования, примененный в описанных выше приемниках, хорошо себя зарекомендовал и навел на мысль о разработке более чувствительного амплитудного детектора для других конструкций. Известно, что диодные и транзисторные амплитудные детекторы, используемые в радиовещательных приемниках AM сигналов, обладают невысокой чувствительностью. Их коэффициент передачи быстро уменьшается при уровнях сигнала ниже 100 мВ. Связано это с квадратичностью характеристики при малых сигналах: амплитуда продетектированного сигнала пропорциональна квадрату амплитуды входного сигнала РЧ. Гораздо большую чувствительность и больший динамический диапазон имеют активные детекторы, собранные на операционных усилителях (ОУ). Они получили некоторое распространение в измерительной технике, но так и не стали применяться в радиоприемниках, вероятно, из-за сложности, дороговизны и ограниченного частотного диапазона. Используя высокочастотный транзистор и диоды, удалось разработать амплитудный детектор с высокой чувствительностью, содержащий минимум деталей. Схема детектора показана на рис. 4.17. Он представляет собой обычный резистивный усилительный каскад, в котором в цепи смещения базы транзистора VT1 вместо резистора установлен кремниевый диод VD1. Цепочка R2C2 фильтрует сигнал ЗЧ на выходе детектора от радиочастотных пульсаций. В отсутствие сигнала напряжение на коллекторе транзистора автоматически устанавливается около 1-1,1 В: оно равно сумме напряжений открывания диода и перехода база — эмиттер транзистора. Ток транзистора определяется напряжением питания и сопротивлением резистора нагрузки R1, Io = (Uп — 1,1 В) / R1. При номинале резистора, указанном на схеме, и напряжении питания 3 В ток составляет около 0,5 мА, но его можно сделать и значительно меньше, увеличив сопротивление резистора. Ток базы транзистора составляет не более нескольких микроампер, он протекает через диод в прямом направлении, устанавливая его на пороге открывания, на участке с максимальной кривизной вольтамперной характеристики, что и требуется для хорошего детектирования. Динамическое сопротивление диода составляет в этой точке десятки килоом — оно незначительно снижает усиление транзисторного каскада. При поступлении на вход детектора AM сигнала положительные полуволны, выделяющиеся на нагрузке R1, выпрямляются диодом и увеличивают потенциал базы, открывая транзистор. Емкость разделительного конденсатора С1 должна быть значительно больше емкости обычных разделительных конденсаторов радиочастотных каскадов, чтобы он не успевал разряжаться током базы за период колебаний. Коллекторный ток открывающегося транзистора возрастает, а его коллекторное напряжение уменьшается. Максимумы положительных полуволн коллекторного напряжения оказываются как бы «привязанными» к

уровню +1 В, в то время как огибающая отрицательных полуволн промодулирована удвоенной амплитудой напряжения ЗЧ. Осциллограмма коллекторного напряжения точно такая же, как на рис. 4.11. Отфильтрованное цепочкой R2C2 среднее напряжение, соответствующее закону модуляции, поступает на выход. Его максимальный размах составляет 0,5 В, далее наступает ограничение. Параметры детектора таковы: при входном сигнале 3 мВ с глубиной модуляции 80% выходное напряжение ЗЧ составляет 180 мВ. Искажения огибающей визуально почти незаметны, к тому же они резко уменьшаются с понижением глубины модуляции. Входное сопротивление детектора невелико и составляет сотни ом, поэтому сигнал на него лучше подавать от эмиттерного (истокового) повторителя, но можно и от обычного апериодического каскада с резистором нагрузки не более 1-2 кОм. Выходное сопротивление детектора определяется суммарным сопротивлением резисторов R1 и R2, поэтому желательно, чтобы входное сопротивление УЗЧ, подключенного к выходу детектора, составляло не менее 20 кОм. Коэффициент передачи детектора и его выходное напряжение ЗЧ можно повысить вдвое, установив еще один диод, как показано на рис. 4.18. Резистор нагрузки детектора R2 присоединен к проводу питания, обеспечивая небольшой начальный ток через дополнительный диод VD2, чтобы вывести его на участок с максимальной кривизной характеристики. Этот диод выпрямляет отрицательные полуволны коллекторного напряжения, и потенциал верхней по схеме обкладки фильтрующего конденсатора С2 повторяет их огибающую. Этот детектор вносит несколько большие нелинейные искажения, но развивает то же напряжение ЗЧ (180 мВ) при входном сигнале 1,5 мВ, а начинает детектировать при входных сигналах в сотни микровольт. Для сравнения была измерена чувствительность апериодического УРЧ (на том же транзисторе с тем же сопротивлением нагрузки 3,9 кОм), нагруженного на диодный детектор по схеме удвоения напряжения — она получилась втрое хуже, хотя схема получается сложнее и содержит больше элементов. Постоянную составляющую продетектированного сигнала можно использовать в системе автоматической регулировки усиления (АРУ), учитывая, что в детекторе по схеме рис. 4.17 она изменяется по мере увеличения уровня сигнала от 1,1 до 0,55 В, а в детекторе по схеме на рис. 4.18 — от 1,65 до 0,55 В. Это позволяет управлять смещением кремниевых транзисторов УРЧ или УПЧ непосредственно с выхода детектора. При отсутствии сигнала смещение максимально, а при наличии сигнала уменьшается, снижая усиление каскадов. Дополнительная польза такого решения в том, что напряжение смещения будет мало зависеть от напряжения питания, поскольку детектор выступит в роли его стабилизатора. Максимальная частота сигнала для обоих детекторов составляет около 3 МГц, поэтому их можно использовать в ДСВ приемниках прямого усиления и в супергетеродинах со стандартным значением ПЧ 450-470 кГц. Представляется интересным объединить этот детектор с описанным ранее истоковым повторителем для магнитной антенны, схема которого дана на рис. 4.6. Должен получиться довольно чувствительный приемник без усилителей напряжения РЧ. Поляков. Радио №7 1994

Амплитудный детектор. (Радио №4, 1984)

Основное достоинство этого детектора — высокая чувствительность. Он обеспечивает линейное детектирование слабых сигналов с глубиной модуляции до 80…85%. Первый каскад (VT1) — обычный усилитель входного сигнала, второй (VT2) — эмиттерный повторитель. Из-за большого сопротивления резистора R5 транзистор VT2 работает при малом коллекторном токе. Детектирование происходит на нижнем сгибе характеристики. Высокая линейность детектирования обеспечивается 100%-ной отрицательной обратной связью в эмиттерном повторителе.

Далее http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?t=23376

Входной формирователь частотмера Шестакова, работает очень хорошо, по крайней мере 100-120 Мгц, выше, просто нечего было мне мерить. (Радиолюбитель 12/1996) Кстати в основе лежит статья Буденного «Регенеративный параллельно-балансный каскад» Радио 2/1991 (в теме про самогонный аппарат про Буденного вспоминали, а он вот в неожиданном месте возник)

Пикосекундный усилитель постоянного тока Скачать статью в одном файле (WinWord, ZIP, 37 кб) http://www.qrz.ru/schemes/contribute/amplifiers/picosecond/

Титов Александр Анатольевич 634050, Россия, Томск, пр. Ленина, 46, кв. 28. Тел. 51-65-05 E-mail: titov_aa (at) rk.tusur.ru

Описан пикосекундный усилитель постоянного тока, в котором реализован принцип неискаженного усиления импульсных сигналов многоканальными структурами с частотным разделением каналов. Технические характеристики усилителя:      

коэффициент усиления 26 дБ; полоса рабочих частот 0-5,6 ГГц; неравномерность амплитудно-частотной характеристики ± 1,5 дБ; амплитуда выходного напряжения ± 2 В; время нарастания переходной характеристики 70 пс; длительность усиливаемых импульсов не ограничена.

Создание современных радиотехнических систем и устройств связано, в ряде случаев, с необходимостью применения в них усилителей сложных, в частности импульсных, сигналов со спектром, лежащим в полосе частот от нуля либо единиц герц до единиц гигагерц [1]. Построение усилителей с указанной полосой рабочих частот на мощных транзисторах оказывается невозможным ввиду высоких добротностей входных импедансов мощных транзисторов и большой величины «паразитных» параметров пассивных элементов, применяемых при построении усилителей, что приводит к появлению неконтролируемых резонансов внутри полосы пропускания разрабатываемых усилителей и искажению формы их амплитудно-частотной и переходной характеристик [1, 2, 3]. Этого недостатка лишены усилители, построенные на основе многоканальных структур с частотным разделением каналов [3]. Такая реализация позволяет применять канальные усилители, созданные с использованием достоинств схемных решений построения усилителей заданного частотного диапазона. На рис. 1 приведена функциональная схема двухканального варианта пикосекундного усилителя, состоящего из аттенюатора, усилителя верхних частот (УВЧ), усилителя нижних частот (УНЧ), частотноразделительных цепей.

Рис.1 Функциональная схема пикосекундного усилителя Аттенюатор (рис. 2) реализован на основе двух полевых транзисторов типа АП326А, выходные емкости которых включены в фильтр нижних частот.

Рис.2. Принципиальная схема аттюнеатора Регулировка затухания аттенюатора осуществляется с помощью потенциометра R1. Транзисторы аттенюатора используются в режиме с управляемым сопротивлением канала при нулевом смещении истоксток и подаче управляющего напряжения на затвор [1]. Такое включение позволяет реализовать диапазон регулировки усиления 8 дБ при сохранении коэффициента стоячей волны напряжения по входу не более 1,8. УВЧ пикосекундного усилителя (рис. 3) состоит из трех идентичных модулей на полевых транзисторах АП602А и выходного каскада на биполярном транзисторе КТ963А, разработанных на основе схемных решений описанных в [1, 2, 4, 5].

Рис.3. УВЧ пикосекундного усилителя (щелкните мышью для получения большого изображения) Токи покоя транзисторов модулей равны 160 мА. Стабилизация токов покоя осуществляется с помощью схемы активной стоковой термостабилизации на транзисторах КТ361А [6]. В выходном каскаде использована эмиттерная термостабилизация (резистор R4) и его ток покоя выбран равным 120 мА. Режимы работы транзисторов УВЧ устанавливались исходя из обеспечения минимального времени нарастания переходной характеристики. Полоса рабочих частот УВЧ равна 50 кГц – 5,6 ГГц. Выравнивание амплитудно-частотных характеристик модулей осуществляется с помощью цепей отрицательной обратной связи по напряжению (резистор R2) во входных каскадах модулей, использования резистивных нагрузок (резистор R3), включения емкостных составляющих выходных и входных импедансов транзисторов модулей в фильтры нижних частот. УНЧ пикосекундного усилителя (рис. 4) состоит из дифференциального каскада на транзисторах КТ315А, развязывающих эмиттерных повторителей и двухтактного выходного каскада на транзисторах КТ629А и КТ625А, и разработан на основе схемного решения описанного в [7].

Рис.4. УНЧ пикосекундного усилителя Токи покоя транзисторов выходного каскада равны 80 мА, токи покоя остальных транзисторов УНЧ выбраны равными 20 мА. Настройка УНЧ по постоянному току сводится к подбору резисторов R5, R8, R9. Резистор R10 служит для выравнивания токов покоя транзисторов двухтактного каскада. Полоса рабочих частот УНЧ равна 0 – 5 МГц. Для выравнивания коэффициентов усиления высокочастотного и низкочастотного каналов пикосекундного усилителя, уменьшения дрейфа нуля и повышения стабильности работы, УНЧ охвачен общей отрицательной обратной связью (резисторы R6, R7). Частотно-разделительные цепи пикосекундного усилителя, с частотой стыковки 100 кГц, реализованы на основе схемного решения описанного в [3, 8]. Настройка пикосекундного усилителя заключается в следующем. Вначале производится поэтапная настройка модулей УВЧ, описанная в [2, 5], и настройка УНЧ, описанная в [7]. После выравнивания канальных коэффициентов усиления, на входе и выходе пикосекундного усилителя устанавливаются частотно-разделительные цепи. Варьируя величиной элементов R11, L1, C1 (рис. 1), минимизируются искажения формы импульсной характеристики усилителя, обусловленные использованием частотноразделительных цепей. Технические характеристики пикосекундного усилителя постоянного тока: : коэффициент усиления 26 дБ; полоса рабочих частот 0-5,6 ГГц; неравномерность амплитудно-частотной характеристики ± 1,5 дБ; амплитуда выходного напряжения ± 2 В; время нарастания переходной характеристики 70 пс; длительность усиливаемых импульсов не ограничена; выброс переднего фронта импульса не более 10 %; искажения плоской вершины импульса не более 10 %; сопротивление генератора и нагрузки 50 Ом; диапазон регулировки усиления 8 дБ; напряжения источников питания ± 5 В и ± 12 В; потребляемая мощность 10 Вт; габаритные размеры корпуса усилителя 86х80х32 мм.

Литература 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Пикосекундная импульсная техника / В.Н. Ильюшенко, Б.И. Авдоченко, В.Ю. Баранов и др.; Под ред. В.Н. Ильюшенко. – М.: Энергоатомиздат, 1993. – 368 с. Авдоченко Б.И., Ильюшенко В.Н., Гибридно-интегральные импульсные усилители // Приборы и техника эксперимента. – 1990. — № 6. – С. 102 – 104. Ильюшенко В.Н., Титов А.А. Многоканальные импульсные устройства с частотным разделением каналов // Радиотехника. – 1991. — № 1. – С. 22 – 24. Авдоченко Б.И., Ильюшенко В.Н. Пикосекундные усилительные модули с повышенным выходным напряжением // Приборы и техника эксперимента. – 1987. — № 2. – С. 126 – 129. Авдоченко Б.И., Ильюшенко В.Н., Донских Л.П. Пикосекундные усилительные модули на транзисторах с затвором Шотки // Приборы и техника эксперимента. – 1986. — № 5. – С. 119 – 122. Титов А.А., Ильюшенко В.Н., Авдоченко Б.И., Обихвостов В.Д. Широкополосный усилитель мощности для работы на несогласованную нагрузку // Приборы и техника эксперимента. – 1996. — №2. – С. 68 – 69. Титов А.А. Мощный широкополосный усилитель постоянного тока // Приборы и техника эксперимента. — 1989. № 3. – С. 120 – 121. А.с. 1653128 СССР, H 03 F 1/42. Широкополосный усилитель / Ильюшенко В.Н., Титов А.А. – Опубл. Б.И., 1991, № 20.

Экспериментальное исследование транзисторного детектора СВЧ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 621.376

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНЗИСТОРНОГО ДЕТЕКТОРА СВЧ

Д.В.Беляев,А.Н. Зикий, К. Е. Румянцев

Рассмотрен амплитудный детектор СВЧ на кремниевом транзисторе по схеме с общим эмиттером; исследованы амплитудная характеристика, зависимости выходного напряжения и чувствительности от частоты.

The amplitude detector on the silicon microwave transistor under the circuit with the common emitter is considered; the amplitude characteristic is investigated. Frequency dependences of output voltage and sensitivity are established.

Широкое распространение в диапазоне СВЧ получили диодные детекторы, благодаря своей высокой чувствительности и широкой полосе пропускания [1-3]. Применение же транзисторных детекторов ограничивается тем, что их свойства недостаточно изучены [4]. Целью настоящей работы является экспериментальное исследование основных характеристик транзисторного детектора: чувствительности, динамического диапазона, частотного диапазона, протяженности участка линейного и квадратичного детектирования.

Объектом исследования является амплитудный детектор СВЧ на кремниевом транзисторе по схеме с общим эмиттером (рис. 1).

Резистор Я1 служит для согласования входа детектора с 50-Омной линией передачи. Резисторы Я2 и Я3 образуют базовый делитель для обеспечения стабильного смещения между базой и эмиттером. Резистор Я4 и конденсатор С3 образуют цепь автосмещения. Резистор Я5 и конденсатор С4 являются фильтром нижних частот в цепи коллектора. Резистор Яв, конденсаторы С1 и С5 являются фильтром нижних частот в цепи питания.

Амплитудной характеристикой (АХ) детектора является зависимость выходного напряжения от входной мощности. Эксперимент проводился на измерительной установке, схема которой приведена на рис. 2.

Рис. 2. Схема лабораторной установки

Использовался генератор СВЧ типа Г4-78. Одновременно с изменением входной мощности изменялся коэффициент усиления усилителя У4-28 и коэффициент развертки осциллографа С1-70 для удобства наблюдения сигнала. Модуляция сигнала — меандр. Поскольку генератор не обеспечивает на калиброванном выходе мощность больше 3 дБмВт, то для снятия верхнего участка АХ измерительная установка дополнялась усилителем мощности М42121-1, установленным по выходу генератора, который обеспечивает выходную мощность порядка 50 — 100 мВт в режиме насыщения. вых пет? -0

0 10 90 0,0003

5 40 90 0,00126

10 40 80 0,004

15 40 70 0,0126

20 40 60 0,04

25 32 50 0,1

30 22 40 0,22

-27 32 40 0,32

9 с усилением 17 20 1,7

15 с усилением 34 20 3,4

20 с усилением 14 10 4,4

25 с усилением 15 10 4,74

30 с усилением 16 10 5,06

Видно, что нижняя часть АХ является квадратичной (приращение входной мощности на 10 дБ дает приращение выходного напряжения на 20 дБ). Верхняя часть АХ ближе к линейной.

Зависимость выходного напряжения от частоты снималась на той же измерительной установке (см. рис. 2). Чтобы перекрыть исследуемый диапазон 0,3…4 ГГц, использовались четыре генератора СВЧ (Г4-129, Г4-78, Г4-79, Г4-80) с постоянной выходной мощностью минус 50 дБВт (в пределах погрешности приборов ± 2 дБ) с модуляцией сигнала типа «меандр». Коэффициент усиления усилителя изменялся при помощи переключателя для удобства наблюдения сигнала на экране осциллографа. Кривые снимались с шагом 100 МГц. Результаты измерений приведены на рис. 4, из которого видно, что перепад выходного напряжения составил примерно 67 раз — от 0,3 мВ на частотах 2,6.2,7 ГГц до 20 мВ на частоте 300 МГц.

Диодные детекторы СВЧ имеют значительно лучшую неравномерность в диапазоне частот. >/♦

0.5

1,5

2 2.5

Г. ГГц

3,5

4.5

Рис. 5. Частотная зависимость тангенциальной чувствительности (коэффициент усиления видеоусилителя У4-28 90 дБ, полоса А (8 кГ ц))

Несмотря на указанный недостаток, транзисторный детектор может найти применение в цепях контроля приемников, в узкополосных трактах промежуточной частоты, где эта характеристика не является принципиальной. На частотах до 1 ГГц чувствительность транзисторного детектора вполне может конкурировать с чувствительностью детектора на диодах с барьером Шотки. Возможность расширения диапазона частот с высокой чувствительностью путем применения более высокочастотного транзистора не исследовалась, но представляет практический интерес.

Проведенные экспериментальные исследования показали, что транзисторный детектор СВЧ является сверхширокополосным, перекрывая несколько октав. Исследованный детектор перекрывает весь дециметровый, часть метрового и сантиметрового диапазонов. Коэффициент передачи транзисторного детектора выше, а по чувствительности приближается к диодному детектору СВЧ. Неравномерность чувствительности и коэффициента передачи в диапазоне частот 1200…4000 МГц составляет 20 дБ, что превышает неравномерность чувствительности и коэффициента передачи диодного детектора.

Энергопрочность детектора на транзисторе не хуже, чем на диодах 2А125 и 2А131. Габариты и масса детектора на транзисторе сопоставимы с аналогичными характеристиками диодного детектора. Транзисторный детектор чувствителен к пульсациям источника питания: его чувствительность может ограничиваться именно этим видом помехи, а не шумами. Динамический диапазон транзисторного детектора по входу превышает 60 дБ (на частоте 1200 МГц).

ЛИТЕРАТУРА

1. Радиоприемные устройства /Под ред. В.И. Сифоро-ва.-М.: Сов. радио, 1974.

2. Румянцев К.Е. Прием и обработка сигналов. -М.: Академия, 2004.

3. Радиоприемные устройства /Под ред. Н.Н. Фомина. 2-е издание. -М.: Радио и связь, 2003.

4. Горбин В.В., Хамаза В.М. Детектор СВЧ на транзисторе // Твердотельная электроника СВЧ. — Таганрог: ТРТИ, 1986, вып.2 с. 97.

Поступила 15. 05. 2006.

Ключевые детекторы в детекторных радиоприемниках

Значительный «прорыв» в области усовершенствования AM детекторов сделали М. Балашов и В. Беляков]. Они совсем отказались от диодов, заменив их управляемыми транзисторными ключами. Схема ключевого транзисторного детектора показана на рис. 1а. Она напоминает схему преобразователя напряжения, включенного «наоборот»: высокочастотный сигнал подается на выход преобразователя, а продетектированный снимается с его входа.

Для управления транзисторами имеются вспомогательные обмотки связи III и IV, напряжения на которых поочередно открывают транзисторы VI и V2. Через открытые переходы коллектор — эмиттер полуволны сигнала со вторичной обмотки ВЧ трансформатора Т1 передаются в нагрузку. При наличии конденсатора напряжение на нагрузке сглажено, но, вероятно, появляются значительные коммутационные токи через транзисторы.

Тем не менее ключевой транзисторный детектор имеет ряд преимуществ сравнительно с диодным двухполупериодным детектором. Его амплитудная характеристика (кривая 1 на рис. 16) более линейна, чем у диодного детектора (кривая 3), и имеет большую крутизну.

Рис.1. Ключевой транзисторный детектор а — схема, б — амплитудные характеристики

При инверсном включении транзисторов, когда выводы эмиттера и коллектора меняются местами, наблюдается дальнейшее повышение крутизны характеристики и увеличение ее линейности. Эти преимущества объясняются тем, что сопротивление перехода коллектор-эмиттер меньше прямого сопротивления диода при тех же значениях входного напряжения.

При испытаниях ключевого детектора использовался трансформатор Т1 на двух сложенных вместе кольцах типоразмера К7х4х2 из феррита 600НН. Обмотка I содержала 75 витков провода ПЭВ 0,11, обмотка II — 2×45, обмотки III и IV — по 15 витков того же провода. Двухполупериодный детектор на диодах Д9Б (для сравнения) подключался к обмотке И. В ключевом детекторе, хорошо работают транзисторы ГТ108Г, ГТ109В, ГТ109Г, ГТ115В-Д и другие германиевые с коэффициентом передачи тока 100-200.

Рис.2. Принципиальная схема приемника с ключевым детектором.

Практическая схема приемника дана на рис. 2. В антенной цепи установлен переключатель S1, позволяющий переходить с последовательной схемы настройки на параллельную, для перестройки по частоте служит КПЕ С1. Катушки неподвижно закреплены на ферритовом стержне от магнитной антенны радиоприемника «Альпинист-405», причем секции обмотки I размещены ближе к краям, а обмотки IIIV в середине стержня. Индуктивность контурной катушки (обмотка I) можно изменять скачками, переключателем S2. Число витков изменяется от 17 до 125. Обмотка II содержит 2×15 витков, базовые обмотки — по 10 витков провода ПЭВ 0,18-0,44. Точками на схеме обозначены начала обмоток, все они наматываются в одну сторону. Полярность включения существенна по самому принципу работы детектора.

Выходной трансформатор намотан на пермаллоевом сердечнике 1118×10. Обмотка I содержит 1650 витков ПЭВ 0,1, обмотка II — 165 витков ПЭВ 0,59. Гнезда ХЗ служат для подключения телефонов при приеме удаленных станций. Весь приемник собран в корпусе трансляционного громкоговорителя, автор рекомендует головки ЗГД-Э8Е, 4ГД-8Е, 4ГД-35. Приемник обеспечивал громкоговорящий прием радиостанции на частоте 173 кГц в 60 км от Москвы с антенной длиной 20 м и высотой подвеса около 18 м.

Анализируя полученные авторами результаты, заметим, что детектор работает при очень низком сопротивлении нагрузки (470 Ом), а следовательно, и при низком входном сопротивлении детектора. В этих условиях ключевой детектор, действительно, должен давать значительный выигрыш в коэффициенте передачи мощности, то есть в КПД. Оценим, примерно, уровень мощности сигнала, при котором снимались характеристики рис. 1. При максимальном выходном напряжении 0,3 В и сопротивлении нагрузки 470 Ом ток составит 0,64 мА и мощность 0,2 мВт. Этого едва достаточно для громкоговорящего приема.

Диодный детектор лучше работает при высоких сопротивлениях нагрузки, малых токах и значительных напряжениях. Ту же мощность можно получить при напряжении, скажем, 2 В, токе 0,1 мА и сопротивлении нагрузки 20 кОм. В этих условиях амплитудная характеристика диодного детектора достаточно линейна, а прямое сопротивление диода не превосходит 0,5-1 кОм, что дает и небольшие потери. При больших уровнях мощности потери в диодном детекторе еще меньше — вспомните про выпрямители, работающие с КПД почти 100%.

Тем не менее автор вовсе не является категорическим сторонником диодных детекторов, немало экспериментов было проведено и с транзисторами. Одна из удачных схем транзисторного детектора приведена на рис. 3.

Рис.3. Приемник с детектором на транзисторе.

Работает детектор следующим образом: положительные полуволны сигнала с катушки связи L2 открывают переход база — эмиттер транзистора и создают на базе, благодаря цепочке R1C1, небольшое положительное смещение. Теперь транзистор работает в режиме отсечки, открываясь лишь на вершинах положительных полуволн сигнала.

В приемниках с транзисторными детекторами использовалась ДВ катушка магнитной антенны транзисторного приемника (около 250 витков). Катушка связи L2 имеет 40-60 витков на отдельном каркасе, чтобы его передвижением по ферритовому стержню можно было регулировать связь.Коллектор при этом оказывается под отрицательным напряжением относительно базы и эмиттера, и практически весь импульс эмиттерного тока передается в коллекторную цепь. Там он сглаживается конденсатором С2, и продетектированный ток питает первичную обмотку выходного трансформатора.

Рис. 4. Характеристики транзистора при малых токах базы.

Чтобы выяснить, какая же именно часть эмиттерного тока ответвляется в коллекторную цепь, были сняты характеристики этого транзистора при малых токах базы (рис. 4). Оказалось, что даже при очень малых токах базы, коэффициент передачи тока Вст в схеме с ОЭ не падает ниже 20, а это означает, что 95% тока эмиттера поступает в коллекторную цепь, что и обеспечивает хороший КПД при детектировании. В экспериментах выяснилось, что при слабых сигналах транзистор может работать и без смещения, при замкнутой цепочке R1C1.

Источник: Поляков В. Т. — Техника радиоприема, простые приемники АМ сигналов.

АМПЛИТУДНЫЙ ДЕТЕКТОР С МАЛЫМИ ИСКАЖЕНИЯМИ

В большинстве современных AM приемников функции демодулятора выполняет диодный детектор, создающий значительные нелинейные искажения (до 10…20 %) и потому не позволяющий получить высокое качество звучания. Существенно более линейны детекторы на ОУ и синхронные детекторы, однако они сложны и мало пригодны для доработки промышленных приемников.

Вниманию радиолюбителей предлагается описание простого транзисторного детектора, позволяющего снизить вносимые при детектировании сигнала искажения в пять и более раз.

Рис. 1

Принципиальная схема детектора приведена на рис. 1. Элементы С1, L1, L2 (выходной контур УПЧ приемника) и R2C3 (нагрузка) имеются и в обычном диодном детекторе. Функции детектирующего элемента выполняет транзистор VT1. По высокой частоте его база соединена с коллектором через конденсатор С2, иными словами, по этой частоте описываемый детектор полностью эквивалентен диодному. Постоянная составляющая тока детектора обеспечивает работу транзистора VT1 в активном режиме. По низкой частоте детекторный каскад охвачен глубокой ООС. Напряжение ООС снимается с коллектора транзистора VT1 и через конденсатор С2 подается на его базу. ООС и обеспечивает значительное снижение искажений.

На рис. 2 и 3 приведены зависимости коэффициентов гармоник (К,.) от глубины модуляции (т) для предлагаемого детектора (кривые 2) и диодного детектора (кривые 1), полученного приисключении из схемы элементов R1C2 и соединении базы и коллектора транзистоpa VT1.

Зависимости, приведенные на рис. 2,получены при использовании германиевого транзистора и амплитуде сигнала несущей частоты на эмиттере VT1 равной 0,6 В, а на рис. 3 — при использовании кремниевого транзистора и амплитуде сигнала несущей частоты 1 В. Из приведенных графиков видно, что применение такого детектора позволяет снизить коэффициент гармоник в два-три раза, причем при глубине модуляции менее 0,5 коэффициент гармоник не превышает 2 %.

Простота данного устройства позволяет использовать его для доработки готовых радиоприемных трактов. Для этого достаточно вместо детекторного диода установить элементы VT1, R1, С2.

г. Рязань

И. ГОНЧАРЕНКО

РАДИО №1, 1991 г., с. 53.

Радиоприемники сигналов. Схема КВ, SSB, FM (ФМ) приемника.

Автор: Немного откорректируем принципиальную схему приемной части нашего радиоприемника.

Рис. 6

Оппонент: Вообще не осталось ни одного фильтра.

Автор: Не беда, вставим их непосредственно в детекторы.
Начнем с детектора УКВ ЧМ.

Рис.7

Ну что тут скажешь? Все в соответствии с типовой схемой включения плюс усилительный каскад на транзисторе Т1.

Вдогонку привожу схему декторов AM и SSB.

Рис.8

Сигнал промежуточной частоты обрабатывается кварцевым фильтром на 10,7 МГц с полосой пропускания 10-15 кгц, усиливается каскадом на транзисторе Т1, и через эмиттерный повторитель (Т2) поступает на вход микросхемы DA1 AD8307, представляющей собой УРЧ с детектором на выходе. Её замечательные свойства мы обсудили ранее, поэтому решительно включив её в состав нашего АМ тракта, нас должно постичь умиротворение, а сознание и тело проникнуться радостью и блаженством.

Детектор SSB сигнала DA2 собран на знакомой нам микросхеме SA612A, призванной осуществить перенос сигналов второй промежуточной частоты в область звуковых частот. В ней так же задействован встроенный в микросхему гетеродин, генерирующий на резонансной частоте кварца — 10,7 Мгц.

От узкополосного 3 кгц фильтра на входе детектора было решено отказаться, в связи с полным отсутствием желания теребить частоту 10,7 Мгц кварца при смене боковых полос с USB на LSB. В результате входной сигнал у нас пошел с выхода широкополосного АМ фильтра, а мы озадачились установкой хорошего НЧ фильтра на выходе смесителя.

Фильтр с частотой среза 3 кГц, образованный Rвых DA2, С15, L1, C18, C19, R13, C17, не просто порадовал, а буквально сразил недетской крутизной спада АЧХ за пределами полосы пропускания. Минус 44 дб на 6 кгц (т.е. при отстройке от принимаемой станции на 3кГц). Естественно, что такие параметры могут быть достижимы только при использовании высокодобротной катушки, намотанной достаточно толстым проводом на низкочастотном феррите. Никакие головки от магнитофона подобного результата не дадут!

И пока не очухался и не начал бухтеть уважаемый оппонент, приведу-ка я АЧХ нашего фильтра.

Рис.9

Для сигналов частотой свыше 6 кгц у нас вступает в дело правый скат 12 кгц кварцевого фильтра, он-то и подчистит горб в районе 10 кгц и обеспечит дальнейшую селективность приемника по соседнему каналу.

Оппонент: А мне очухиваться не надо, я ясен и свеж, как замороженный тунец. Мало того, вижу косячок в схеме — не используются балансные выходы DA2 в смесителе SSB! И что на это скажет благородный господин Мудрила?

Автор: Петросян что ли укусил? Господа все в Париже, а товарищ Мудрила вспомнит слова классика — «Все говорят: не ищите легкую жизнь, но никто не объясняет, почему я должен искать тяжелую?!»

Окунемся в анализ схемотехники приемников прямого преобразования от корифеев радиосвязи Владимира Тимофеевича нашего Полякова и глубокоуважаемого автора статей и разработок по этой тематике Сергея Эдуардовича нашего Беленецкого.
Почему именно прямого преобразования, ведь у нас супергетеродинный приемник? Да потому, что детектор SSB сигнала в нашем случае и представляет собой одночастотный ППП с частотой приема 10,7 Мгц.
Окунулись? Выныриваем красиво. Ну что, где-нибудь увидели, балансное подключение выходов смесителей? И ведь язык не повернется назвать этих уважаемых мэтров господами Мудрилами, ибо полчища приемников, собранных по их схемотехнике работают на необъятных просторах бывшего татаро монгольского царства и не вызывают особых нареканий счастливых владельцев. Так что и мы не будем утяжелять схему, а пойдем по стопам корифеев и ограничимся простым, небалансным выходом смесителя. Да простит нам эту вольность язвительный Оппонент.

Хотя, смута, внесенная этим бдительным Петросяном, оставила неприятный осадок. Ведь, даже если предположить, что радиочастотные помехи после смесителя напрочь отфильтруются нашим низкочастотным фильтром, то с низкочастотными помехами по цепям питания может справиться только дифференциальная схема включения усилительных каскадов. Так что давайте-ка для перфекционистов, не боящихся некоторого усложнения конструкции, приведем схему и балансного подключения выходов смесителя.

Рис.10

Хуже работать она точно не будет, лучше — наверняка.

После фильтра у нас следует малошумящий операцонный усилитель со схемой АРУ, осуществляемой за счет изменения сопротивления канала полевого транзистора Т3 (Т1).
За изменение этого сопротивления отвечает напряжение, снимаемое с выхода амплитудного детектора, собранного на транзисторе Т4 (Т2) по схеме, известной старожилам как «катодный детектор».
Подстроечным резистором R18 на Рис.8, либо R12 на Рис.10 устанавливается максимальная амплитуда выходного сигнала и соответственно глубина АРУ, исходя из личных пристрастий радиолюбителя.

Ну, вот, мы и добрались собственно до финального гонга увлекательной борьбы за качественные параметры радиочастотной части нашего приемника.

Оппонент: А где намоточные данные катушек? Где чертежи печатных плат? Где варианты замен радиоэлементов?

Автор: Учитесь, юноша искусству мудрому думать головой, а не ждать разжёванных ответов для дуботрясов.

AD8307 и SA612A заменять на что-то другое не советую, аналог К174ХА6 — TDA1047, высокочастотные транзисторы — любые высокочастотные, КП103 легче купить, чем искать ему замену, операционники — любые малошумящие.

Печатные платы, в вашем понимании этих слов, я не делаю — просто прорезаю на фольгированном текстолите площадки, к которым подпаиваю элементы, и поскольку иногда приходится корректировать первоначально нарисованную схему, оптимальностью печатного монтажа эти конструкции не отличаются. Так, что изучайте правила разводки радичастотных схем, предавайтесь размышлениям, шевелите мозжечком, рисуйте платы и получайте удовольствие от полученного результата.

Значения индуктивностей всех катушек я привел на принципиальных схемах.
В свободном доступе легко находится замечательная программа Coil32 для всевозможных расчетов катушек индуктивности и обеспечивающая практически 100% достоверный результат.
О том, чтобы эти катушки были простыми, без отводов я предусмотрительно позаботился для удобства исполнения. Конструкции этих катушек могут быть любыми — от готовых китайских дросселей, промышленных индуктивностей с экранами из магазина Кварц до самодельных бескаркасных, намотанных толстым проводом на любой, валяющейся под ногами оправке.
Если под рукой не находится толстый обмоточный провод, катушки можно намотать одожильным силовым кабелем со снятой изоляцией, оросив его после намотки и впаивания на плату тонким слоем лака для ногтей, стыдливо позаимствав его у жены. Естественно в этом случае при намотке надо предусмотреть небольшой шаг между витками.

Оппонент: Мне жена скорее паяльник куда-нибудь вставит, чем отдаст свой лак на растерзание.

Автор: Эх, молодежь… «Женщина должна: раз — лежать, два — тихо!».
Однако не буду вносить раздор в молодую ячейку расхожими цитатами, а дам бесплатный дружественный совет: «Если нечем крыть медный провод, да и хрен бы с ним, нехай себе окисляется, чай до дыр не проржавеет!»

И главное — все катушки должны быть изолированы от внешних электрических и магнитных полей. Если предполагается использовать общий экран для всей платы, то между входными фильтрами ФВЧ и ФНЧ необходимо предусмотреть экранирующую перегородку, соседние каушки внутри этих фильтров располагать перпендикулярно друг к другу и вообще, не надо мудрить и стремиться к чрезмерной миниатюризации.
Низкочастотную катушку SSB детектора не постесняйтесь запаять в стальной экран, а то нахватаетесь сетевых наводок, так что мало не покажется.

Настройка схемы с одной стороны проста до безобразия, с другой, может представлять определенную сложность в связи с необходимостью наличия двух разночастотных генераторов, один из которых необходимо подключить на гетеродинный вход смесителя, второй — подать на антенный вход устройства. Если у радиолюбителя уже есть в наличии готовый синтезатор, задача упрощается, если нет, то нужно поднапрячься и спаять два, желательно кварцевых генератора с разносом частот в 43 Мгц.

Так вот, подав на антенный вход схемы сигнал амплитудой 10мВ и частотой, например, 1Мгц, а на гетеродинный вход амплитудой 200 мВ и частотой 1+43=44 Мгц, припадаем к осциллографу, подключенному к любому из выходов второго смесителя, идущего к детекторам и наблюдаем красивый синусоидальный 10,7Мгц сигнал. Регулировкой резонансных частот контуров L7-L9, L11 добиваемся его максимальной амплитуды.

Все настройка закочена, можно подключать детекторы! Они в настройке не нуждаются, разве что в УКВ блоке возникнет желание подкрутить L2 для достижения наилучшего качества звучания.

Ну, вроде все. Дальше, уже отдельными статьями продолжим знакомиться с недостающими блоками нашего радиприемника, и начнем с аудиофильского УНЧ на полевых транзисторах с архаичным ламповым звучанием.

Оппонент: А почему УНЧ? Я бы предпочел начать с синтезатора.

Автор: Я бы тоже. Просто усилитель у меня уже собран и пылится на полке, а над синтезатором еще надо шаманить, устраивать танцы с бубнами, задабривать духов — короче, вспоминать основы программирования.

И все-таки предлагаю поставить точку в конце этого малонаучного четырехстраничного опуса, выдержать красноречивую паузу и как следует отдохнуть.
Все устали. Всем по йогурту и спать!

А на следующей странице буду отвечать на вопросы по мере их поступления.

Виды детекторов и основные характеристики

амплитудных детекторов

Детекторы преобразуют принимаемые модулированные сигналы в напряжение, соответствующее передаваемому сообщению. В зависимости от вида модуляции различают амплитудные, частотные и фазовые детекторы.

Амплитудное детектирование возможно при помощи нелинейных цепей или синхронных детекторов. Детекторы с нелинейными элементами

Линейные искажения — амплитудно- и фазочастотные — обусловлены наличием в детекторе инерционных элементов, главным образом емкостей. Амплитудно-частотные искажения определяются зависимостью коэффициента передачи детектора К от частоты модуляции входного сигнала. Фазочастотные искажения оцениваются по степени линейности зависимости фазового сдвига выходного напряжения по отношению к огибающей входного радиосигнала от частоты модуляции.

Коэффициентом передачи детектора называют отношение амплитуды выходного напряжения к амплитуде огибающей входного модулированного напряжения

Входная проводимость детектора характеризует степень его влияния на источник детектируемого сигнала. Входная проводимость - отношение амплитуды первой гармоники входного тока к амплитуде напряжения несущей частоты сигнала на входе детектора:

_Типы

В качестве нелинейного элемента детектора можно использовать диод или усилительный прибор (транзистор, интегральный модуль). Последовательный (а) и параллельный (б) диодный детектор:

В послед. детекторе под действием входного напряжения через диод протекают импульсы тока (рисунок 5.3), которые содержат постоянную составляющую I_н и составляющие с угловыми частотами w, 2w и т. д. Постоянная составляющая создает напряжение на нагрузке U_н=—I_нR_н, высокочастотные составляющие замыкаются через конденсатор С_н, реактивное сопротивление которого для этих частот очень мало. При AM меняется амплитуда импульсов тока, а следовательно, их среднее значение и напряжение на R_н. В параллельном детекторе на резисторе R_н помимо выпрямленного напряжения будет и переменное напряжение u_вх. Чтобы оно не проходило в последующие цепи, включают фильтр нижних частот либо снимают продетектированное напряжение с конденсатора С_р.

Детектор на полевом транзисторе с нагрузкой в цепи стока (стоковый детектор). Детектирование происходит благодаря нелинейности проходной характеристики i_с=j(u_з). Источником Е_з в цепи затвора создается исходное смещение, при котором транзистор почти заперт. При подаче на вход сигнала U_вх в стоковой цепи появляются импульсы тока. Выпрямленный ток, медленно меняющийся с частотой модуляции, создает напряжение на резисторе R_н. Составляющие тока с угловыми частотами w, 2w и т. д. замыкаются через конденсатор С_н. Такой детектор имеет большое входное сопротивление.

В случае биполярного транзистора в зависимости от включения нагрузки различают коллекторный, базовый и эмиттерный детекторы, в нем детектирование происходит благодаря нелинейности проходной характеристики i_к=j(U_бэ).

Типы фазовых детекторов:

Широкое применение получили балансные фазовые детекторы. Балансный детектор представляет соединение небалансных, так что выходные напряжения образуют разность продетектированных сигналов.

В интегральном исполнении широко применяются детекторы — перемножители, построенные на основе управления крутизной дифференциальной транзисторной пары (рисунок 5.27,а). Такой детектор подобен балансному транзисторному преобразователю частоты (рисунок 4.12). Отличие состоит в том, что у фазового детектора вместо фильтра, настроенного на промежуточную частоту, нагрузками служат цепи RC, являющиеся фильтрами нижних частот.

Принципы частотного детектирования

В зависимости от принципа работы различают частотно-амплитудные, частотно-фазовые и частотно-импульсные детекторы. В частотно-амплитудных детекторах изменение частоты сигнала преобразуется в изменение амплитуды с последующим амплитудным детектированием. В частотно-фазовых детекторах изменение частоты преобразуется в изменение фазового сдвига между двумя напряжениями с дальнейшим фазовым детектированием. В частотно-импульсных детекторах ЧМ колебание преобразуется в последовательность импульсов, частота следования которых пропорциональна отклонению частоты входного сигнала от среднего значения. Напряжение на выходе, пропорциональное числу импульсов в единицу времени, можно сформировать при помощи счетчика импульсов. Такие детекторы называют импульсно-счетными.

Характеристика частотного детектора представляет собой зависимость выходного напряжения от частоты сигнала при постоянной амплитуде входного напряжения. Качество детектирования определяется линейностью рабочего участка характеристики (АБ). Важным параметром детектора является крутизна характеристики

Типы частотных детекторов

Широко применяется балансный детектор с взаимно расстроенными контурами:

Балансный детектор со связанными контурами относится к типу частотно-фазовых. Преобразователем модуляции является цепь из контуров L₁C₁ и L₂C₂, настроенных на среднюю частоту принимаемого сигнала.

В интегральном исполнении находят применение частотные детекторы типа в которых преобразователем частотной модуляции в фазовую служит не колебательный контур, а элемент задержки, фазовый сдвиг в котором пропорционален частоте.

В импульсно-счетном частотном детекторе ЧМ сигнал преобразуется в последовательность импульсов с неизменной амплитудой и длительностью. Частота следования импульсов зависит от частоты входного сигнала, т. е. ЧМ сигнал преобразуется в сигнал с время-импульсной модуляцией (ВИМ).

Детектор конверта

[Analog Devices Wiki]

Цель

В этой лабораторной работе мы будем использовать ADALM2000 и Scopy, чтобы представить обнаружение огибающей и амплитудную модуляцию. Огибающая сигнала эквивалентна его контуру, и детектор огибающей соединяет все пики в этом сигнале. Обнаружение огибающей имеет множество приложений в области обработки сигналов и связи, одним из которых является обнаружение с амплитудной модуляцией (AM).

Амплитудная модуляция (AM) — это метод модуляции, используемый в электронной связи, чаще всего для передачи информации с помощью несущей радиоволны. При амплитудной модуляции амплитуда (мощность сигнала) несущей волны изменяется пропорционально форме передаваемой волны. Эта форма волны может, например, соответствовать звукам, воспроизводимым громкоговорителем, или интенсивности света телевизионных пикселей.

Типичный сигнал с амплитудной модуляцией имеет следующее уравнение:

где:

— сигнал сообщения
— несущий сигнал
k — индекс модуляции (обычно от 0 до 1)
А — амплитуда несущей
ω _c — несущая частота

Детектор огибающей — это электронная схема, которая принимает высокочастотный сигнал на входе и выдает на выходе огибающую исходного сигнала. (ω _c »ω _м)

Он состоит из двух основных элементов:

Диод / выпрямитель — служит для усиления одной половины принимаемого сигнала по сравнению с другой.
Фильтр нижних частот — требуется для удаления высокочастотных элементов, которые остаются в сигнале после обнаружения / демодуляции. Фильтр обычно состоит из очень простой RC-цепи, но в некоторых случаях его можно обеспечить просто, полагаясь на ограниченную частотную характеристику схемы, следующей за выпрямителем.

Материалы

Модуль активного обучения ADALM2000
Макетная плата без пайки и комплект перемычек
2 — резистор 1 кОм
2 — конденсатор 1 мкФ
2 — диод 1N914

Детектор конвертов

Фон

Рассмотрим схему, представленную на рисунке 1.

Рисунок 1. Базовая схема детектора конверта

Конденсатор в цепи накапливает заряд на переднем фронте и медленно высвобождает его через резистор при падении сигнала.Последовательный диод выпрямляет входящий сигнал, позволяя току течь только тогда, когда положительный входной терминал имеет более высокий потенциал, чем отрицательный входной терминал.

Настройка оборудования

Постройте следующую макетную схему для схемы детектора огибающей.

Рис. 2. Макетная схема детектора конвертов.

Процедура

Используйте первый генератор сигналов в качестве источника для получения сигнала AM со следующими параметрами:

ω _c = 10 кГц
А = 3

Чтобы сгенерировать сигнал AM, используйте математическую функцию из генератора сигналов Scopy.Установите длину записи 20 мс, частоту дискретизации 75 MSPS и примените следующую функцию: (1 + 0,5 * cos (2 * pi * 100 * t)) * 3 * cos (2 * pi * 100 * 100 * t) . Сгенерированная форма волны представлена на рисунке 3.

Рисунок 3. Генерируемый AM-сигнал

Настройте осциллограф так, чтобы выходной сигнал отображался на канале 1.

Отсоедините конденсатор от цепи и наблюдайте за выходным сигналом. Пример графика представлен на рисунке 4.

Рисунок 4.Положительная половина генерируемого AM-сигнала

Без подключенного конденсатора схема работает как положительный полуволновой выпрямитель, который удерживает часть сигнала выше 0 В.

Теперь снова подключите конденсатор к цепи. Пример графика представлен на рисунке 5.

Рисунок 5. Огибающая положительной полуволны

Полученный сигнал является огибающей положительной полуволны, полученной ранее. На самом деле это сигнал сообщения 100 Гц с некоторыми вариациями в 10 кГц (внесенными несущим сигналом).

Спектр в частотной области

Мы также можем просматривать эти сигналы в частотной области с помощью инструмента Spectrum Analyzer. Сначала мы можем вместе посмотреть на сигналы несущей 10 кГц и сообщения 100 Гц (так как оба присутствуют на выходе этой схемы). Включите канал 1 и установите диапазон развертки от 10 Гц до 15 кГц. Выполните одиночный проход. Включите маркеры 1 и 2 на вкладке «Маркеры» и в таблице маркеров. Переместите каждый маркер с помощью «Prev Peak», «Next Peak», чтобы установить их на несущей и сигнале сообщения.Пример графика представлен на рисунке 6.

Рисунок 6. Сообщение и сигналы несущей.

Установите диапазон развертки от 9 кГц от до 11 кГц. На рисунке 7 основной пик приходится на несущую частоту 10 кГц, а боковые полосы модуляции +/- 100 Гц находятся по обе стороны от несущей. (, то есть , 9900 Гц и 10100 Гц).

Рисунок 7. Спектр сигнала демодулированной несущей.

Установите диапазон развертки от 20 Гц до 180 Гц. На рисунке 8 основной пик приходится на частоту сообщения 100 Гц.

Рисунок 8. Спектр сигнала деодулированного сообщения.

Поскольку частотный анализ производится на выходном сигнале с использованием базовой схемы детектора огибающей, мы можем видеть как сообщение, так и сигнал несущей. В отличие от применяемого входного сигнала, где амплитуда несущей больше, чем амплитуда сообщения, на графике анализатора спектра мы можем заметить, что с точки зрения амплитуды сигнал сообщения (100 Гц) выделяется по сравнению с сигналом несущей ( см. таблицу маркеров).

Детектор расширенного конверта

Фон

Рассмотрим схему, представленную на рисунке 9.

Рисунок 9. Схема детектора положительной и отрицательной огибающей.

Аналогичная схема добавлена к схеме на рисунке 1, с той лишь разницей, что диод перевернут, позволяя отрицательным напряжениям проходить через RC-цепь.

Настройка оборудования

Постройте следующую макетную схему для схемы расширенного детектора огибающей.

Рис. 10. Макетная схема расширенного детектора конвертов.

Процедура

ω _c = 10 кГц
А = 3

Чтобы сгенерировать сигнал AM, используйте математическую функцию из генератора сигналов Scopy. Установите длину записи 50 мс и примените следующую функцию: (1 + 0.5 * cos (2 * pi * 100 * t)) * 3 * cos (2 * pi * 100 * 100 * t) . Сгенерированная форма сигнала представлена на рисунке 11. (с отображением 5 периодов).

Рисунок 11. Генерируемый AM-сигнал.

Настройте осциллограф так, чтобы выходной сигнал отображался на канале 1.

Отсоедините конденсаторы C1 и C2 от цепи и наблюдайте за выходным сигналом. Пример графика представлен на рисунке 12.

Рисунок 12. Положительная половина и отрицательная половина генерируемого AM-сигнала.

Без подключенных конденсаторов схема работает как выпрямитель положительной полуволны и выпрямитель отрицательной полуволны, отделяя положительную половину от отрицательной.

Теперь снова подключите конденсатор к цепи. Пример графика представлен на рисунке 13.

Рисунок 13. Огибающая положительной полуволны и огибающая отрицательной полуволны.

Полученный сигнал является огибающей положительной полуволны и отрицательной полуволны, полученной ранее.

Вопросы

1. Что произойдет, если изменить номиналы конденсатора / резистора? Какие недостатки в этом случае?

2.Для схемы на Рисунке 1, если резистор добавлен последовательно с диодом, между D1 и R1, как это повлияет на выход? Объясните различия.

Простой диодный детектор огибающей, показанный на Рисунке 1, работает плохо или не работает совсем, если амплитуда , то есть Swing, меньше, чем напряжение прямого поворота диода. Он будет испытывать значительные искажения на отрицательной половине сигнала модуляции для высоких индексов модуляции (около 100%), когда диод не включен полностью.Чтобы обойти это ограничение, необходимо внести в диод небольшое смещение постоянного тока. Этот небольшой ток смещения перемещается от точки покоя схемы к точке включения диода.

Материалы

Модуль активного обучения ADALM1000
Макетная плата без пайки и комплект перемычек
1 — резистор 1,5 кОм (коричнево-зеленый, красный)
1 — резистор 10 кОм (коричневый, черный, оранжевый)
1 — резистор 20 кОм (красный, черный, оранжевый)
2 — Конденсатор 1,0 мкФ, C1, C2
1 — 2N3904 NPN транзистор
1 — 1N914 диод

Фон

Рассмотрим схему, показанную на рисунке 14.

Рисунок 14. Схема детектора смещенной огибающей.

Амплитудно-модулированный сигнал подается по переменному току на базу NPN-транзистора Q1, который сконфигурирован как эмиттерный повторитель. Делитель напряжения R1 и R2 вместе с диодом D1 устанавливают точку смещения постоянного тока на входе, связанном по переменному току (восстановление постоянного тока). При отсутствии модулированного входа рабочая точка покоя постоянного тока, видимая на эмиттере Q1, будет равна напряжению на соединении R1 и R2 за вычетом падения на диоде D1 и VBE Q1.Базовый ток Q1 протекает через диод D1, смещая его в прямом направлении. Во время положительных полупериодов модулированный вход D1 отключается, и входной сигнал достигает пиков, заряжающих конденсатор фильтра C2. Во время отрицательных полупериодов входного сигнала транзистор Q1 выключается, а D1 включается сильнее, обеспечивая входной ток.

Настройка оборудования

Создайте следующую макетную схему для схемы детектора смещенной огибающей.

Рисунок 15. Макетная схема детектора смещенной огибающей.

Процедура

Подключите цепь к питанию 5 В.

Чтобы проверить эту схему, сначала используйте тот же модулированный сигнал, который вы использовали в примере простого диодного детектора огибающей. Сравните новую конструкцию с простым диодным детектором огибающей. Используя те же шаги, что и ранее, сгенерируйте AM-сигналы с меньшими амплитудами / более высокими индексами модуляции и сравните выходные сигналы этих двух конструкций детекторов.

Пример графика входных и выходных сигналов для детектора смещенной огибающей представлен на рисунке 16.

Рисунок 16.Формы сигналов детектора смещенной огибающей

Дополнительная литература

EE321 Лаборатория № 13

Биполярные переходные транзисторы, часть IV

Радиоприемник AM

Это будет командная лаборатория (это слишком долго, чтобы делать это самостоятельно за один lab), в котором мы построим и протестируем три модуля, а затем подключим их вместе, чтобы сделать радиоприемник, который будет принимать станцию AM. В три модуля — усилитель радиочастоты (ВЧ), амплитудная модуляция детектор и усилитель мощности.Один член команды должен создать и протестировать Двухтактный усилитель и детектор AM. В то же время другой член команды должен построить и протестировать усилитель радиочастоты. Оба члена команды должны работать вместе сделать измерения, показывающие, что каждый модуль работает правильно.

Так как эта лаборатория будет сложной, будет очень аккуратно. Сборка ВЧ усилителя на отдельной макетной плате уменьшит обратную связь через линии заземления.

A. Двухтактный усилитель.

1) Цепи эмиттерного повторителя лаборатории 10 могут обеспечивать биполярные токи. к нагрузке, но отрицательный ток нагрузки ограничен по величине до значение тока смещения эмиттера.Для больших выходных токов это означает, что мощность, рассеиваемая в транзисторе, велика, когда нет сигнала настоящее. Рассеивание на транзисторе уменьшается за счет использования двухтактного конфигурация, показанная на рисунке 1. Постройте двухтактную схему и эскиз его ответ на синусоидальную волну 1 кГц. Сделайте это с правой стороны вашего прототипа плата, чтобы позже было место для дополнительных схем. Нарисуйте форму выходного сигнала. Что вызывает «перекрестное» искажение?

2) Вышеупомянутая схема может использоваться для увеличения токового выхода операционного amp, как показано.Перекрестные искажения уменьшаются за счет включения в контур обратной связи операционного усилителя. Постройте схему (рис. 2) и наблюдайте v _из для синусоидального входа. Что случилось с кроссовером искажение, а почему? (Подсказка: посмотрите на выход самого операционного усилителя.)

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ Если есть какая-либо ошибка в этой цепи, выходные транзисторы может перегреться. Убедитесь, что они не нагреваются. Заземлите вход и убедитесь, что на выходе почти 0 В

3) Уменьшите амплитуду выходного сигнала до 1 вольт (среднеквадратичное значение) на частоте на три октавы выше середины `C ‘(f = 440). Убедитесь, что нет смещения постоянного тока на выходе перед подключением к динамику. Подключите динамик 8 Ом к выходу. (Перед тем как это сделать, вычислите мощность, которая будет приложена к спикеру. Будет ли это производить громкий, средний или мягкий тон?) Попробуйте синус, прямоугольные и треугольные волновые входы. Почему они звучат иначе?

4) Измерьте звуковую частотную характеристику этой системы Hi-Fi. Какие ограничена ли частотная характеристика?

B. Детектор AM

5) Детектор в основном представляет собой пиковый детектор и фильтр высоких частот.Строить схема, показанная на рисунке 3. Установите на входе синусоидальную волну 1 МГц, 4 В (размах) со смещением 1 В. Наблюдайте за сигналом в точке B. Измените входную амплитуду. на вольт и измерьте изменение в точке Б. Попробуйте другие амплитуды, частоты и смещения, и определить, что делает схема.

6) Уменьшите входную частоту до 1 кГц синусоидальной волны 1 В размах с 2 В компенсировать. Выход C должен быть синусоидальным. Почему? Низкие частоты должны быть блокируется конденсатором 0,15 мкФ. Найдите эту частоту среза, f _c.

C. RF Усилитель

Усилитель на Рисунке 4 использует «каскодную» конфигурацию (Q1, Q2) для уменьшить влияние емкости (Миллера) на базу-коллектор стык Q2. Это улучшает высокочастотные характеристики усилителя. схема. Эмиттерный повторитель Q3 обеспечивает схему с низким выходом. сопротивление. Для этой схемы используйте транзисторы 2N2222, которые лучше частотная способность, чем у 2N3904.

7) Аккуратно соберите схему на своей прототипной плате.Измерьте постоянный ток. напряжения смещения, чтобы убедиться, что все транзисторы находятся в активном состоянии. Проверка напряжений смещения — очень полезный способ обнаружения плохой проводки или неисправной проводки. составные части.

8) Введите слабый сигнал и измерьте усиление на частоте 1 МГц. Измерьте частоту отклик (найдите частоты 3 дБ).

D. Простое AM-радио

9) Проверьте работу схемы, используя свое тело в качестве антенны. У вас должен быть выходной сигнал около 1 вольт p-p, амплитуда которого появляется быть «шумным».Измерьте частоту (около 1 МГц). Нарисуйте форму сигнал с амплитудной модуляцией (от 100 до 1 кГц). (Примечание: вы должны используйте для этого свой осциллограф в аналоговом режиме.)

10) Подключите ВЧ усилитель к детектору. Посмотрите на обнаруженный сигнал на вашем объекте. Убедитесь, что нет смещения постоянного тока. Подключите это к источнику питания усилитель и динамик. Послушайте, что звучит таинственная форма волны нравиться.

Детектор конвертов

Детектор конвертов

Существуют различные способы измерения или обнаружения амплитуда (в отличие от мощности) сигнала.Здесь мы рассмотрим один из самых простых, используемых в большинстве портативных радиостанций и т. д., Envelope Detector .
По сути, это просто полуволновой выпрямитель, который заряжает конденсатор до напряжения, равного пиковому напряжению входящего сигнала AM,. Когда амплитуда входной волны увеличивается, напряжение на конденсаторе увеличивается через выпрямительный диод. Когда входная амплитуда падает, напряжение конденсатора снижается за счет разряда «стравливания» резистор, R . Основное преимущество этой формы Демодулятор АМ в том, что это очень просто и дешево! Всего один диод, один конденсатор и один резистор.Вот почему его так часто используют. Однако он страдает из некоторых практических проблем. Схема зависит от поведения диода — пропускание тока, когда вход + ve по отношению к напряжение на конденсаторе, следовательно, «дозаправка» напряжения конденсатора до пикового значения. уровень, но блокируя любой ток от обратного потока через диод когда входное напряжение ниже напряжения конденсатора. К несчастью, все настоящие диоды нелинейны. Течение, которое они пропускают, зависит от приложенное напряжение. В результате демодулированный выходной сигнал слегка искажается. искажены в зависимости от ВАХ диода . Например, большинство AM-транзисторных радиоприемников выдают выходные сигналы (музыка, Radio 4 и т. Д.) С искажениями около 5-10%. Хорошо для случайного прослушивания, но вряд ли Hi-Fi! В результате этот простой тип AM-демодулятора не является чем-то особенным. хорошо, если мы хотим, чтобы восстановленная форма волны была точным представлением исходной модулирующей волны. Схема также страдает от проблемы, известные как Ripple и Negative Peak Clipping .Эти эффекты показаны на рисунке 9.3. Эффект пульсации случается потому что конденсатор будет немного разряжаться между последовательные пики входной AM волны.
На рисунке показано, что происходит в наихудшей возможной ситуации, когда модулирующий сигнал представляет собой прямоугольную волну, частота которой не намного ниже несущей частоты. Аналогичные, но менее серьезные проблемы могут возникнуть с другими модулирующими сигналами.
Рассмотрим, что происходит, когда у нас есть несущая частота, и используем детектор огибающей с постоянной времени ,.Время между последовательными пиками несущей будет
Каждый пик будет заряжать конденсатор до некоторого напряжения, который пропорционален модулированной амплитуде АМ волны. Следовательно, между каждым пиком и следующим напряжение конденсатора будет выписан в который при этом примерно такой же, как Следовательно, размах колебаний пульсации будет Внезапное значительное уменьшение амплитуды входного сигнала. АМ-волна означает, что заряд конденсатора не «пополняется» каждым пик цикла.Следовательно, напряжение конденсатора падает экспоненциально до тех пор, пока он достигает нового, меньшего пикового значения. Чтобы оценить этот эффект, подумайте, что происходит, когда амплитуда AM волны внезапно уменьшается от до гораздо меньшего значения. Затем напряжение на конденсаторе падает в соответствии с Это приводит к отрицательному эффекту отсечения пиков там, где любой быстрый уменьшение амплитуды AM волны «округляется», и выходной сигнал искажено. Здесь мы выбрали наихудший случай прямоугольной волны. модуляция. На практике модулирующий сигнал обычно ограничивается конкретный частотный диапазон.Это ограничивает максимальную скорость падения Амплитуда AM волны. Таким образом, мы можем надеяться избежать отрицательного пика. отсечения, установив постоянную времени детектора, где и является наивысшей частотой модуляции , используемой в данной ситуации.
Из приведенного выше следует, что мы можем избежать отсечения отрицательных пиков, выбрав малое значение . Однако, чтобы свести к минимуму колебания, мы хотим сделать максимально большим . Поэтому на практике мы должны выбрать значение
чтобы свести к минимуму искажения сигнала, вызванные этими эффектами.Очевидно, что это возможно только при частоте модуляции. Детекторы конвертов работают удовлетворительно только тогда, когда мы гарантируем, что это неравенство истинно.

Контент и страницы поддерживает: Джим Лесурф ([email protected])
с использованием TechWriter Pro и HTMLEdit на машине RISCOS, работающей на StrongARM.
Университет Сент-Эндрюс, Сент-Эндрюс, Файф KY16 9SS, Шотландия.

Изучение демодуляции, сигналов AM и FM. — Digilent Blog
Недавно я скомпилировал и разместил на сайте hackster проект.com, описывающий, как можно построить терменвокс (электронный музыкальный инструмент) с использованием Analog Discovery 2, набора аналоговых деталей Digilent и банки для напитков. Это был супер веселый проект, я многому научился, и его можно найти здесь: https://www.hackster.io/ian-etheridge/beverage-can-theremin-03ba2e
Один из последних этапов, который я назвал «Детектор конвертов». Этот каскад представляет собой очень простую схему, состоящую из одного диода, одного конденсатора и одного резистора.Эти 3 amigos преобразуют «многочастотный» входной сигнал, называемый модулированным сигналом, в одночастотный выходной сигнал. Вот пример схемы детектора огибающей:
Входной сигнал представляет собой сумму двух периодических сигналов. Это часть того, как терменвокс и его проигрыватель могут создавать сигнал с различной частотой (посетите страницу моего проекта для получения дополнительной информации об этом). «Огибающую» сигнала можно представить как контур, если вы создали новую волну, соединив все пики амплитуды.Когда эти два суммированных сигнала различаются по частоте, результирующий сигнал имеет периодическую огибающую.
Делая это пошагово, диод в этой схеме также называется выпрямителем. Когда на диод подается переменный сигнал, диод проводит сигнал только тогда, когда напряжение на его аноде является положительным, и обеспечивает разность потенциалов на катоде, превышающую его пороговое напряжение. Это «снимает» все отрицательные напряжения, как будто это выходит из моды. Если мы рассмотрим эту схему без конденсатора и оставим какой-то произвольный резистор для замыкания цепи, мы получим выпрямление! Ниже приведен пример полуволнового выпрямления с использованием нашей схемы без конденсатора.Желтый сигнал — это модулированный сигнал от генератора аналоговых сигналов Discovery 2, использующий опцию модуляции. Синий (ish) сигнал — это выпрямленный выходной сигнал диода. Обратите внимание, как исчезли все эти надоедливые отрицательные напряжения!
Теперь давайте вернем нашего друга по конденсаторам на картинку. Возрастающее напряжение выпрямленного сигнала заряжает конденсатор. Когда напряжение начинает падать, конденсатор начинает разряжаться через резистор. Однако скорость разряда конденсатора (в идеале) намного ниже, чем частота модулированного сигнала.Следовательно, конденсатор не полностью разряжается на заднем фронте выпрямленного сигнала, но будет заряжаться относительно пиковых амплитуд выпрямленного сигнала. Конденсатор и резистор вместе представляют собой фильтр нижних частот, брак, заключенный на небесах. Фильтр нижних частот сглаживает результирующий сигнал и отфильтровывает высокочастотный шум, который по своей природе несет модулированный входной сигнал. Ниже приведен пример работы нашего детектора конвертов! Желтый сигнал — это тот же модулированный сигнал, что и на предыдущем рисунке, а синий (ish) сигнал теперь представляет собой огибающую модулированного сигнала (ну, по крайней мере, форму, теоретически огибающая должна «скользить» по пикам модулированного сигнала. сигнал).
Этот процесс также называется «демодуляцией» и впервые был широко использован в радиочастотной AM-передаче. Сигнал основной полосы частот модулируется (или «добавляется») к несущей частоте для передачи. Исправление и фильтрация происходят на стороне пользователя внутри радио, обеспечивая слушателя исходным широковещательным сигналом. Выбрось пробки, мать… доски! Изменение номиналов резистора и конденсатора приведет к изменению постоянной времени и частоты среза фильтра, что может быть полезно для улучшения обнаружения огибающей или уменьшения шума.
AM означает амплитудную модуляцию, которая на снимках с нашего прицела изображена желтой волной. Сигнал несущей добавляется к сигналу основной полосы частот, в результате чего получается передаваемый сигнал с частотой несущей и изменяющейся амплитудой, которая соответствует сигналу основной полосы частот. К сожалению, высокочастотный шум — неотъемлемая проблема сигналов AM. Теперь частотная модуляция (FM) чаще используется для передачи звука более высокого качества, поскольку эффекты шума гораздо менее заметны. Я нашел веб-сайт, посвященный ремонту транзисторных радиоприемников, на котором есть отличная информация об используемых схемах AM и FM, а также отличная диаграмма, на которой сравниваются сигналы AM и FM соответственно.Ссылка на веб-сайт приведена под изображением.
Для справки посетите: https://www.vintage-radio.com/repair-restore-information/transistor_vhf-sets.html
6. Оптический канал связи в свободном пространстве — документация elec2210 1.0
6.4. Обзор
Скорее всего, мы все смотрели телевизоры и использовали пульт дистанционного управления, чтобы менять канал или объем. Вы когда-нибудь задумывались, как работают эти пульты дистанционного управления? Большинство современных пультов дистанционного управления используют инфракрасный (ИК) светодиод для излучения света, который затем обнаруживается кремниевым фототранзистором внутри телевизора.По сути, это оптический канал связи в свободном пространстве с использованием инфракрасного света.
6.4.1. Свет как носитель информации
Мы экспериментировали со светодиодами в предыдущих лабораторных работах. Светодиод, который мы будем использовать в этой лабораторной работе, представляет собой немного отличается в том смысле, что излучаемый инфракрасный свет невидим для наших глаз. Он имеет более длинную волну, чем видимый свет, от номинального края красного света 0,7 мкм до около 300 мкм. Около половины нашей планеты Земля нагревается из-за инфракрасного света от Солнца.
Путем изменения силы тока мы проходим через светодиод, мы можем контролировать интенсивность испускаемый свет. То есть мы можем модулировать свет электрическим сигналом. Если мы пропустим через светодиод синусоидальный ток, интенсивность света также будет изменяться как синусоидальная волна, тем самым неся информацию. В контексте канала связи этот светодиод действует как передатчик .
6.4.2. Обнаружение света с помощью фототранзистора
Свет распространяется в свободном пространстве.Свет, попадающий в приемник, может быть обнаруживается кремниевым фототранзистором, как показано ниже в фигура 1. Фототранзистор по сути транзистор вроде 2N3904, который мы измерили в предыдущих лабораторных работах, но без внешнего базового терминала. Оптическая энергия от свет производит электронно-дырочные пары в коллекторно-базовом переходе. Отверстия будут смещаться к основанию, производя внутренний базовый ток что усиливается действием транзистора. Количество тока произведено пропорционально интенсивность полученного света.Мы можем пропустить этот индуцированный светом ток через резистор для создания напряжения, который содержит передаваемая информация.
См. Характеристики фототранзистора для экспериментальных данных.
Рисунок 1: Принципиальная схема ИК-канала связи в свободном пространстве
Насыщение фототранзистора
Если внимательно посмотреть на схему приемника, и сравните это с биполярный транзисторный инвертор мы экспериментировали в лаборатории транзисторов, вы обнаружите большое сходство.Там, если мы дадим достаточно высокий базовый ток, коллектор ток будет насыщать, и напряжение между коллектором и эмиттером также упадет до небольшого значения около 0,2 В или около того. Здесь, если мы дадим достаточно яркого света фототранзистор, также произойдет насыщение по напряжению и току.
Вы можете принудительно настроить насыщение, передав большой ток к светодиоду для производства вход света высокой интенсивности в фото транзистор. Точно так же вы можете легче пропитать фототранзистор при размещении очень близко к ИК-светодиоду.
Фотография вышеупомянутой схемы на плате Элвиса показана ниже на рисунке 2. Обратите внимание на точки на корпусах светодиодов и фототранзисторов. это окна, через которые проходит свет. Светодиод и фототранзистор всегда следует вставлять на макетную плату так, чтобы точки смотрели друг на друга.
Рисунок 2: фото макета ИК-канала связи в свободном пространстве
Это большая часть секрета пульта дистанционного управления, и свободные космические оптические линии связи в целом.Конечно, есть более подробные сведения. Мы поэкспериментируем с несколькими в этой лабораторной работе.
Расстояние
Как и следовало ожидать, мощность принимаемого сигнала будет уменьшаться с увеличением расстояние между излучателем света и детектором света. Светодиод, который мы здесь используем, имеет довольно низкую мощность, поэтому вы иметь ограниченное расстояние для работы. Однако вы можете все еще экспериментируйте с эффектом расстояния, как я делал в видео на
http://www. eng.auburn.edu/~niuguof/2210labdev/videos/irlink/distance.html
6.4.3. Линейность преобразования напряжения в свет и динамический диапазон
Учтите, что наша исходная информация — это форма волны напряжения, например синусоида. Мы хотим сначала преобразовать это напряжение в ток, так как световое излучение равно пропорционально количеству тока, проходящего через светодиод. Часто нам нужно, чтобы это преобразование было линейным, чтобы восстановить синусоидальную волну. на выходе ресивера. Однако ток диода увеличивается. с напряжением экспоненциально, из-за чего свет излучается и в конечном итоге световой детектор имеет сильно нелинейную функцию входного напряжения.Вот почему мы добавляем резистор последовательно со светодиодом в фигура 1. Ранее мы узнали, что этот резистор поможет ограничить ток для такое же напряжение. Это остается правдой. Что еще более важно, это производит отрицательную обратную связь, которая помогает линеаризовать преобразование напряжения в свет процесс, а также увеличивает динамический диапазон.
Один только идеальный резистор имеет идеально линейную кривую ВАХ. С резистором, включенным последовательно со светодиодом, при более высоком токе сопротивление диода станет равным меньше, чем сопротивление резистора, что делает общее сопротивление больше похоже на сопротивление резистора, то есть постоянный.В результате преобразование напряжения в ток становится более линейным. Мы увидим этот эффект экспериментально в Преобразователь V в I.
Идея использования резистора или катушки индуктивности для увеличить линейность напряжение на преобразование тока широко используется в современный радиочастотный интегрированный схемы (RFIC) в наших сотовых телефонах, GPS, планшеты и ноутбуки.
Поскольку на резисторе должно падать напряжение, диапазон напряжения должен быть увеличен для того же величина изменения тока светодиода.Позволяет обрабатывать гораздо большее входное напряжение. Верхний предел динамического диапазона таким образом увеличивается.
Конечно, есть компромисс. Для того же изменения напряжения мы получить меньше текущих изменений.
6.4.4. Схемы модуляции AM и FM
При общении нам нужно модулировать битовый поток цифровых данных или аналоговых данных с непрерывным значением на синусоидальная волна более высокой частоты для передачи. Существует множество схем модуляции, выбор которых влияет на производительность, например на частоту ошибок по битам и пропускную способность.Мы экспериментируем здесь с двумя схемами модуляции, амплитудная модуляция (AM) и частотная модуляция (FM). AM и FM могут использоваться как для аналоговых, так и для цифровых сигналов. Пример аналогового приложения: Радиоприемники AM и FM вещания.
Рассмотрим цифровой битовый поток, который необходимо модулировать. Мы можем просто использовать две амплитуды, чтобы представляют «0» и «1». Амплитуда несущей волны изменяется когда данные меняются с «0» на «1». Это амплитудная модуляция или просто АМ.
Мы также можем изменять несущую частоту для представления «0» и «1».Мы можем использовать одну частоту, например 1 кГц для «0» и 1,1 кГц для «1». Это частота модуляция, или FM.
Аналоговые сигналы непрерывны по времени и значению. Чтобы AM модулировать аналоговый сигнал, мы просто делаем амплитуду несущей в заданное время пропорционально мгновенному значению аналогового сигнала. FM-модуляция аналогового сигнала аналогична. Несущая частота устанавливается равной изменяются пропорционально мгновенному значению аналогового сигнала, например звук.
В этой лабораторной работе мы будем экспериментировать с модуляцией AM чередующийся цифровой битовый поток «0» и «1», и FM-модуляция синусоидального аналогового сигнала.Если у вас осталось дополнительное время, не стесняйтесь экспериментировать с модуляцией AM цифровой битовый поток и FM-модуляция синусоидального аналогового сигнала. Фактически вы можете использовать генератор сигналов произвольной формы (ARB) для генерировать сигналы произвольной формы.
6.4.5. Насколько точно выполняется модуляция AM и FM в ELVIS?
Мы можем получить конкретное ощущение амплитудной модуляции, используя генератор функций на ELVIS. Считайте, что наш исходный сигнал — это Прямоугольная волна амплитудой 2 В, с периодом 0.1 секунду, как показано ниже на цифра 3:
Рисунок 3: объяснение амплитудной модуляции в функциональном генераторе ELVIS
Мы можем произвести этот сигнал с помощью генератора сигналов произвольной формы (ARB). Мы можем установить усиление 2 в настройках ARB (не видно на рисунке), имея в виду на выходе ARB амплитуда станет 4В, который затем подключается к входу AM FGEN. Этот вход AM называется Vin (t) для генератора функций в ELVIS.
Затем мы генерируем синусоидальную волну с несущей частотой 1 кГц, это намного выше, чем частота 10 Гц нашего модулируемого сигнала.Затем FGEN выдает синусоидальную волну с амплитудой A (t) зависит от Vin (t), используя уравнение, показанное внизу из рисунок 3.
Как видно из математического примера, амплитудная модуляция, измеренная на осциллографе согласуется с вашим расчетом.
Теперь вы точно знаете, как FGEN генерирует сигнал AM для заданного входа! Вы можете модулировать AM произвольной формы сигнала, используя FGEN и ARB.
На принимающей стороне, нам нужно будет взять полученные модулированные волны и восстановить исходный цифровой битовый поток, e.грамм. Данные Wi-Fi или аналоговые данные, например голоса в радиостанциях AM и FM. Демодулятор делает именно это. Мы не будем поэкспериментируйте с демодуляторами в этой лаборатории.
Поскольку связь часто бывает двунаправленной, нам нужны оба модулятор и демодулятор, комбинация которых называется МОДЕМ. Скорее всего, в прошлом вы использовали какие-то модемы для подключения к Интернету.
6.6. Лабораторные упражнения
Начнем с характеристики преобразование напряжения в ток (свет) светодиода, а затем используйте светодиод для сборки передатчика.
Тогда мы Измерьте фототранзистор с помощью передатчика, чтобы обеспечить легкое возбуждение.
Построим ресивер. используя фототранзистор, отрегулируйте настройки передатчика и приемника для достижения точной передачи сигналы без искажений.
После того, как ссылка будет создана и оптимизирована для работы, мы сможем получить больше удовольствия от Цифровые битовые потоки и аналоговые сигналы с модуляцией AM и FM.
В общем, пусть GTA проверяет каждую часть, прежде чем переходить к следующей части.Если GTA занята проверкой другого ученика, вы также можете продолжить другие шаги или постройте схему на следующих шагах в другой области платы.
6.6.1. Преобразование V в I с использованием светодиода и линейности преобразования
Давайте сначала измерим преобразование напряжения в ток. характеристики ИК-светодиода. Ток — индикатор света интенсивность.
6.6.1.1. ИК-светодиод V в I, преобразование
Вставьте ИК-светодиод SFh5110 на плату ELVIS II.Подключите ИК-светодиод следующим образом:
Положительный узел или анод ИК-светодиода (длинный вывод) DUT + .
Отрицательный узел или катод ИК светодиода (короткий провод) DUT- .
Включите плату.
Запустите средство запуска инструментов и выберите 2-х проводный анализатор SFP.
Измерение I-V характеристики ИК-светодиода для прямая развертка напряжения от 0,5 до 1,4 В с шагом 0,02 В. Примерный график приведен ниже на рисунке 4:
.
Рисунок 4: преобразование измеренного напряжения в ток (I-V) характеристики ИК-светодиода
Сохраните снимок экрана.Используя значок Журнал , сохраните результаты в текстовый файл. Из сохраненного текстового файла найдите и запишите напряжение на диоде, необходимое для производят ток примерно 15 мА.
ВАХ будут изменяться в зависимости от неизбежные колебания производства. При необходимости отрегулируйте диапазон развертки напряжения. Двухпроводный анализатор ограничивает ток до 40 мА.
6.6.1.2. Преобразователь V в I
Выключите плату.
Добавьте резистор 510 последовательно с ИК-светодиод.
Включите плату.
Повторите измерение I-V на комбинацию ИК-светодиода и резистора, как показано ниже. По сути, это наш передатчик.
Из напряжения на диоде 15 мА, записанного на предыдущем шаге, рассчитать верхний предел напряжения развертки таким образом, что ваше измерение остановится, когда ток станет около 15 мА.
Установите приращение напряжения так, чтобы примерно 20 данных точки измеряются. См. Подсказки ниже, если у вас возникли проблемы работая над этим.Запустить.
Пример настройки приведен ниже. на рисунке 5 для справки. Однако для получения полного кредита Вам следует определить настройки самостоятельно.
Рисунок 5: преобразование измеренного напряжения в ток (I-V) характеристики передатчика
Сохраните снимок экрана. Используя значок Журнал , сохраните данные в текстовый файл. В текстовом файле найдите приложенные напряжения, необходимые для производят токи примерно 5 мА и 10 мА. Эти числа будут использоваться для измерения фототранзисторов ниже.
Оценка верхнего предела и приращения напряжения развертки
Падение напряжения на резисторе I x R. Падение напряжения на диоде на 15 мА было зафиксировано ранее. 0 В — это безопасный выбор для начальной точки развертки напряжения. Затем можно рассчитать приращение, используя размер диапазона напряжения и необходимое количество точек.
Это также показывает, как логическое мышление и планирование может помочь сделать хорошие измерения.
Что делать в лабораторном отчете
Показать скриншоты I-V с и без резистора обратите внимание на различия.
Подробно описывайте свои процедуры определение параметров настройки развертки напряжения для Комбинированный ИК-светодиод + последовательный резистор. Расчеты должны соответствовать вашим собственным снимкам экрана. для полного кредита. Если вы просто использовали предоставленные настройки, укажите это.
Найдите приложенное напряжение, необходимое для тока 5 мА и 10 мА через ИК-светодиод. + комбинация резисторов.
Объяснить все роли этого резистора вы можете придумать. См. Обзор лаборатории для идей.
6.6.2. Характеристики фототранзистора
Фототранзистор имеет два вывода и выглядит так же, как диод.Итак, как мы можем измерить его поведение транзистора?
Фактически мы можем измерить его характеристики транзистора, используя Двухпроводный анализатор, разработанный для измерения диодов. Вот как:
Поместите ИК-светодиод + резистор серия комбо возле фототранзистора. Используйте VPS для управления током светодиода и интенсивностью световое излучение. Подумайте, как должны быть установлены ваши связи, чтобы этого добиться.
Установить выходное напряжение VPS на значение записано в предыдущей части для тока светодиода примерно 5 мА.
Измерьте вольт-амперную характеристику фототранзистора с помощью 2-проводного анализатора. Коллектор ДУТ + , Излучатель ДУТ-.
Повторите измерение с другим напряжением, записанным ранее для ток ИК-светодиода примерно 10 мА. Сделайте снимки экрана измеренного фототранзистор I-V для обоих светодиодных токов.
Примерный график измеренных I-V фототранзисторов показан на рисунок 6.
Рисунок 6: измеренные вольт-амперные характеристики фототранзистора со светодиодом, излучающим свет поблизости, поглощение которых производит внутреннее базовый ток
Что делать в лабораторном отчете
Показать снимки экрана всех измерений I-V, обсудить сходство измеренного фототранзистора I-V с 2N3904 I-V из предыдущих лабораторных экспериментов.
Рассчитайте коэффициент тока коллектора прямого режима (при более высоком VCE, например, 1 В) ток светодиода для обоих измерений. Поскольку входящий свет пропорционален току светодиода, это соотношение является индикатором «бета-фото» фототранзистора — мера сколько тока вырабатывается при заданном количестве входящего света.
6.6.3. ИК-оптический канал в свободном пространстве
Выключите плату.
Постройте схему, как показано на фигура 1 на основе схемы, которую вы построили в предыдущей части.
Используйте SFh5110 в качестве ИК-светодиода или излучателя света. Используйте SDP8406 в качестве фототранзистора или детектора. Точки ИК-светодиода СФх5110 и фототранзистор SDP8406 должен быть обращен друг к другу для создания прямого светового пути.
Разместите излучатель света или передатчик и детектор или приемник на 2 или 3 отверстия. R1 = 510. R2 = 4,5. VCC = 5 В.
Примечание
Эти значения не обязательно должны быть точными. R1 влияет на линейность и динамический диапазон преобразование напряжения в свет в передатчик.R2 влияет на выходное напряжение и скорость преобразования света в напряжение в получатель.
Подключите выход функционального генератора к вход схемы. Аналоговый сигнал от функционального генератора контролирует ток и, следовательно, световое излучение ИК-светодиода.
Подключите выход фототранзистора к AI 0+ , выход функционального генератора на AI 1+ . Подключите AI 0- и AI 1- к земле.Фототранзистор служит детектор. Свет от ИК-светодиодного передатчика производит электронно-дырочные пары в коллектор-база переход фототранзистора, который затем производит внутренний базовый ток включить фототранзистор. Количество тока и, следовательно, напряжение на излучателе пропорционален оптическому полученная мощность.
Включите плату.
Запуск генератора функций с настройками показано ниже на рисунке 7.
Рисунок 7: Настройки FGEN для синусоидального выхода для управления ИК-светодиодом
Наблюдайте за переданными и полученными сигналами на каналах осциллографа. Примеры графиков показаны ниже на рисунок 8.
Рисунок 8: переданные и полученные сигналы с использованием оптической линии связи в свободном пространстве
Поиграйте со смещением постоянного тока, найдите лучшее смещение, которое дает минимальные искажения.
Если ваш выходной сигнал достигает потолка, когда входной сигнал близок к пику, фототранзистор насыщен, потому что слишком много света попадает в базу. Уменьшите входную амплитуду и / или смещение постоянного тока или увеличьте расстояние между светодиодом и фото транзистор.
Если ваш выход обрезается на нуле, когда вход близок к впадине, это означает слишком мало или свет не получен. Попробуйте увеличить смещение постоянного тока или отрегулируйте амплитуду в FGEN так что самое низкое выходное напряжение FGEN выше напряжения включения ИК-светодиода, чтобы обеспечить значительное световое излучение.
ИК-оптический канал готов к достоверно отправлять данные. — неверный параметр , который приводит к в искажении показано ниже на рисунке 9.
Рисунок 9: переданные и искаженные полученные сигналы когда смещение постоянного тока слишком мало, так что ИК-светодиод гаснет во время отрицательного полупериода
Заблокируйте свет, поместив лист бумаги между излучателем ИК-светодиода и фототранзисторный ИК-детектор, проверьте выход.Принимаемый сигнал должен стать очень слабым, как показано ниже на рисунок 10.
Рисунок 10: переданные и принятые сигналы с использованием оптического канала в свободном пространстве когда кусок бумаги блокирует инфракрасный свет
Измените расстояние между ИК-светодиодом и фототранзистор, посмотрите, как реагируют полученные сигналы.
Выключите плату. Замените пару ИК-светодиода и фототранзистора. с оптопарой OPB804. Включите доску, наблюдайте за своим переданные и полученные сигналы.
Продемонстрируйте работающую ИК ссылку на GTA.
Сделайте репрезентативные снимки экрана для лабораторного отчета. Все, что помогает вашему пониманию, — нормально.
Необходимо изменить настройки осциллографа как для x, так и для y. оси так, чтобы входное напряжение четко отображалось как синусоидальная волна.
Что делать в лабораторном отчете
Показать все снимки экрана. Хорошо и плохо. Оба варианта хороши: избыточное или недостаточное обрезание.
Кратко объясните, какие настройки вы изменили, как вы их изменили. достичь формы выходного сигнала без искажений, и почему такая настройка сработала.
6.6.4. Амплитудная модуляция (AM) IR Link
Выключите плату.
Снимите оптрон OP804, вставьте обратно ИК-светодиод и фототранзистор.
Подключите AO 0 к AM вход FGEN.
Выберите AM из раскрывающегося меню типа модуляции в настройке FGEN.
Включите плату.
Открыть генератор сигналов произвольной формы (ARB), установите флажок для AO 0 .Используйте генератор сигналов для генерации сигнал или просто загрузите один из существующих сигналов по умолчанию каталог сигналов, как показано ниже в рисунок 11.
Вы можете изменить настройку усиления ARB, чтобы сделать модуляцию сильнее и очевиднее, как обсуждалось в разделе обзора.
Рисунок 11: Экран генератора сигналов произвольной формы
Запустите ARB и FGEN, отрегулируйте настройку осциллографа, например шкала временной развертки и напряжения, наблюдать переданные и полученные сигналы AM.
Образцы переданные и полученные сигналы AM приведены ниже в рисунок 12 и рисунок 13 соответственно.
Рисунок 12: передаваемый AM-сигнал
Рисунок 13: полученный AM-сигнал
Продемонстрируйте работающую ссылку AM IR на GTA.
Сделайте снимки экрана для лабораторного отчета:
Настройки FGEN
Настройки ARB
переданные и полученные сигналы AM
Что делать в лабораторном отчете
Показать все скриншоты.
Обсудите, если измеренные амплитуды передаваемый сигнал AM соответствует ручные расчеты с использованием уравнений, полученных из руководство в предварительной лаборатории.
6.6.5. Частотная модуляция (FM) IR Link
Выключите плату.
Подключите AO1 к FM входу FGEN.
Включите плату.
Выберите FM вместо модуляции AM в FGEN.
Установите флажок для AO 1 в ARB. Укажите синусоидальную форму волны. Примеры в каталоге сигналов работать нормально. Поэкспериментируйте с настройкой усиления в ARB, как показано в рисунок 14 ниже:
Рисунок 14: Настройки для частотной модуляции синусоидальной волны, аналогового сигнала
Наблюдать за выходом FGEN. В предварительной лаборатории у вас должно быть поискал руководство по Элвису II для уравнения, используемые для расчета мгновенная частота внутри ELVIS II.
Наблюдать за принятым сигналом. Отрегулируйте настройки FM, чтобы вы могли ясно видеть изменение частоты во времени на осциллографе. Более высокий выигрыш в ARB дает более сильная частотная модуляция.
См. Рисунок 14 для образец настроек для частотной модуляции аналогового сигнала, синусоиды.
Продемонстрируйте работающую FM ИК ссылку на GTA.
Сделайте снимки экрана для лабораторного отчета, в том числе:
Настройки ARB
Настройки FGEN
Отображение объема переданных и полученных FM-сигналов
6.6.6. Убрать
Пожалуйста, поместите компоненты, которые вы использовали обратно к ящикам.
GTA: пожалуйста, включите это в свою последнюю отметку об очистке ваших разделов.
Спасибо за поддержание чистоты и порядка в нашей лаборатории.
Обратная связь
Вам предлагается запишите свой опыт работы с этой лабораторией и любые отзывы, предложения по как улучшить эту лабораторию.
Вы также можете задокументировать произошедшие ошибки или оплошности, например,
Земля моего приемника не была подключена к ЗАЗЕМЛЕНИЮ платы, или
Земля моего передатчика не была подключена к ЗЕМЛЕ платы
у меня светодиод поставили задом
у меня фототранзистор поставили задом
мой светодиод и фототранзистор не были обращены друг к другу, поэтому свет вообще не получался
Такая информация будет использована для улучшения этой лаборатории. и ваш опыт поможет будущим студентам.
Транзистор с перемычкой база-коллектор в качестве АМ-детектора
Использование JFET в качестве резистора с регулируемым напряжением для переменной полосы ПЧ и как схема AVC в транзисторном AM-радио. Этот канал расширяет полосу пропускания на сильных станциях. (соседние станции настолько слабые, что вы их не слышите), для большего количества высоких частот звука, большей точности. Слабые станции будут иметь более узкие полосы пропускания, что позволит избежать «обезьяньего болтовни». сразу соседние слабые станции. Я живу в 6 милях к северу от огнемета мощностью 50 000 ватт, WABC 770 кГц.Они ненадолго включили музыку, чтобы отпраздновать свое прошлое. Этот мод помог сделать звучание хорошо, почти хифи.
Здесь обычная схема AVC в секции AM этого радио получает помощь от JFET. работает как резистор, управляемый напряжением. Это в триодной или омической области (при и около Ток 0 В и 0 мА, синяя область на рисунке ниже), где полевой транзистор может работать как резистор управляемый напряжением. Триодную или омическую область в полевом транзисторе иногда называют линейной областью. В JFET, работающий как резистор, управляемый напряжением, работает в этой области.Если мы расширим диапазон напряжений V _DS, включив в него слегка отрицательные напряжения для конкретного Напряжение затвор-т-исток, мы видим, что резистивный эффект все еще существует. Желательно, чтобы там — отсутствие постоянного напряжения на выводах стока и истока JFET в режиме сопротивления, управляемого напряжением. Исток и сток этого полевого транзистора подключены через вся LC-цепь первого трансформатора промежуточной частоты, через которую не проходит значительный постоянный ток. Исток и сток имеют на себе энергию ПЧ, не совпадающую по фазе друг с другом.Цепь LC имеет отвод около центра обмотки, привязанный к ВЧ-заземление (именно поэтому сток и исток имеют противофазную энергию ПЧ) Ворота находятся примерно в середине сопротивления, что должно уменьшить эффект емкость затвора на ПЧ.
Когда напряжение затвора V _GS здесь опускается ниже примерно -4 В, JFET (J211) становится почти бесконечным. При напряжении около -2,7 В JFET становится сопротивлением около 1500 Ом. Это переменное сопротивление в цепи LC трансформатора ПЧ снижает мощность сигнала, а также в качестве дополнительного преимущества сделает эту LC-цепь более широкой полосой пропускания.Что позволит более высокие звуковые частоты от станции с сильным сигналом, чтобы быть услышанным, более высокая точность воспроизведения (также лучше точность, потому что затухание удерживает сильную станцию от перегрузки и искажений в остальной части полоса ПЧ). Более слабые станции будут иметь более узкую полосу пропускания, что позволит избежать «обезьяньего болтовни». с соседних слабых станций.
Управляющий напряжение получается из линии AVC через инвертирующий транзистор (2N2222). Уровень этого транзистора сдвигается и усиливает диапазон напряжения AVC.Слабые сигналы создают более высокое напряжение AVC, и транзистор переходит в большую проводимость, проводя через резистор коллектора, его напряжение коллектора становится более отрицательным. Сильные сигналы будут производят более низкие напряжения AVC, и транзистор почти доходит до отсечки, а коллектор приближается положительная шина питания. Обязательно используйте байпасный колпачок между этим коллектором и линией B +, чтобы избежать пульсации и т. П. от «модуляции» сопротивлений полевых транзисторов, управляемых напряжением. Что исказит обнаруженный звук. Вам нужно подобрать размер этого колпачка, чтобы сгладить пульсации, но при этом позволить цепи реагировать AVC меняется из-за настройки на станции. Я использовал подстроечный резистор, чтобы получить оптимальное значение сопротивления эмиттерного резистора, установив усиление этого транзистора. (значение, при котором JFET ничего не делает на слабых станциях, но ослабляет сильные станции, чтобы минимизировать искажение), то В готовой схеме я использовал фиксированный резистор такого номинала. Не лучший способ сделать кругооборот конструкции, поскольку вариации в транзисторах и полевых транзисторах JFET могут испортить это при производстве.Цепь LC трансформатора IF также находится на положительной шине питания. С точки зрения полевого транзистора (его затвор соединен с коллектором транзистора) его затвор более отрицательное значение приводит к увеличению сопротивления полевого транзистора. Становление менее отрицательным воротами делает его меньшее сопротивление, ослабляющее сигнал сильной станции. Поскольку схема AVC представляет собой контур обратной связи, сопротивление JFET установится на значение после того, как этот цикл выполнит свое действие.
Второй JFET на трансформаторе ПЧ между первой и второй ступенями ПЧ также установлен.Ты не хочешь поместите его на последний трансформатор ПЧ, поскольку все, что вам нужно сделать, это ослабить искаженный сигнал. Третий полевой транзистор JFET также используется в LC-цепи антенны (я снял там крышку 1,5 пФ, так как JFET имеет некоторые внутренняя емкость, несколько пФ, внутри). Затем я открутил колпачок триммера антенны.

Вверху справа показано преувеличенное отношение полос пропускания (насколько широкое значение на X дБ ниже) к силе сигнала радиостанции. В полосы пропускания действительно различаются максимум в два раза. Затухание связано с действием AVC, в что слабые станции усиливаются больше, чем сильные станции в обычных цепях AVC, и здесь также выполняется фактическое затухание (которое с помощью резистивных полевых транзисторов, управляемых напряжением изменяет ширину полосы пропускания различных ПЧ трансформаторы и антенный LC-контур).
Другое радио, это AM:

Вот один полевой транзистор, подключенный ко второму трансформатору ПЧ T2. Транзистор усилителя ПЧ TR2 также действует как 2N2222 в вышеупомянутых AM / FM радиостанциях (поскольку база TR2 смещается из-за AVC), а управляющий сигнал JFET снимается с обошел резистор R10, было 1К, теперь 1,5К (для увеличения диапазона управляющих напряжений). Полный аккредитив цепь T2 шунтируется C18 и смещается делителем напряжения R6 и R7. Был диод между T2 и R10, но я удалил его до того, как добавил JFET.Переделан делитель напряжения. (путем изменения R6 на 180 Ом), чтобы JFET входил почти в бесконечное сопротивление, когда радио настроено на пустой пятно на циферблате. И понижать значение сопротивления при сильных сигналах. Это расширяет полосу пропускания ПЧ. и уменьшает прирост.

Еще одно радио AM, RCA RZA202B, с мод. Один JFET через антенный LC-контур L1, а другой JFET через первую цепь IF LC T1. Управляется аналогичным буферным транзистором, который использует линейное напряжение AVC. и преобразуется в управление затвором JFET.
Простой индикатор уровня сигнала радиоприемника, без использования линии AVC

Эта схема производит выборку напряжения сигнала ПЧ на коллекторе транзистора усилителя ПЧ. И не зависит от схемы AVC. Диод D2 «определяет» амплитуду сигнала ПЧ. (диод направлен так, что при увеличении амплитуды ПЧ смещение на Q1 увеличивается, в результате чего светодиод свет ярче), либо 455 кГц, либо 10,7 МГц в наборе AM / FM, в который я его вставляю. Резисторы R2 и R3 были одиночный подстроечный резистор 470K, который я использовал для регулировки смещения на Q1 (дворник соединяется с основанием) чтобы светодиод на коллекторе Q1 загорелся или погас, когда я настраиваюсь на AM или набор FM.Измерял подстроечный резистор, а затем использовал 39K для R3 и 560K для R2. Ваш пробег будет варьироваться в зависимости от диода, который вы используете для детектора уровня ПЧ D2 и транзистора для Q1. Сопротивление R1 было выбрано таким образом, чтобы можно было пренебречь нагрузкой на сигнал. усиление промежуточными каскадами радио. Это затем приводит к выбору сопротивления R2 и R3. Светодиод — это современный высокоэффективный светодиод, который не требует большого тока для яркого свечения. Это произошло из недавно изготовленной рождественской световой струны. Таким образом, Q1 не требует большого смещения от «детектора». цепь, чтобы вытащить ток, достаточный для зажигания светодиода.
Я хотел избежать загрузки самой схемы AVC. Эта схема выше показывает, что есть у AVC. уже сделано с сигналом. Прямая загрузка схемы AVC приведет к тому, что AVC Схема менее эффективна в управлении усилением ПЧ.
В секции FM радио, в которую я вставил это, на самом деле нет AVC, так как вы хотите, чтобы FM-сигнал был обрезан. в любом случае перед детектором дискриминатора. Я вижу станцию с полной тихая работа по-прежнему будет иметь средний уровень сигнала, а станции с более сильным сигналом конечно полная тишина.На приведенной выше схеме показаны различные уровни станции. сила за пределами полного приглушения (полезно для наведения антенны). Я нажал второй до последнего Если каскад (коллектор TR7 на схеме в разделе JFET этого страница), где отсечение еще не полностью началось, но полное отсечение происходит в финальном IF этап.

Как проверить биполярный обычный или SMD транзистор с помощью цифрового вольтметра в диодном режиме, сказать это кроме двойного общего анода или катодных диодов внутри трехполюсного SMD-устройства.
Вы знаете старый метод проверки незакрепленных биполярных транзисторов NPN или PNP для проверки переходов PN (с ваш DVM в диодном режиме), например от базы к эмиттеру, а затем от базы к коллектору. Вы можете понять, NPN это или PNP транзистор (сравните с диодом). И, кроме того, вы можете увидеть некоторую активность транзисторов, сделав это следующий тест: Во-первых, имея один измерительный провод на эмиттере, а другой на базе (но не на коллекторе), в том направлении, в котором вы видите падение напряжения на диоде, обычно вы видите около 0. 68В на кремниевом транзисторе. Теперь, удерживая тот же измерительный провод на эмиттере, касайтесь одновременно другим проводом основания и коллектора. Вы должны увидеть более низкий Напряжение вроде 0,59 В (около 85% от значения только база-эмиттер). Этот тест также может сказать вам, с устройствами для поверхностного монтажа, если вы действительно есть транзистор, или устройство с двумя диодами, один с общим анодом, или общий катод на что бы похож на базовый штифт.
MC1496, MC1496B — Сбалансированные модуляторы / демодуляторы
% PDF-1.4 % 1 0 obj > эндобдж 5 0 obj > эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > поток Acrobat Distiller 7.0 (Windows) 2006-10-27T07: 01: 52-07: 00 BroadVision, Inc.2020-08-24T10: 56: 28 + 02: 002020-08-24T10: 56: 28 + 02: 00application / pdf
MC1496, MC1496B — Сбалансированные модуляторы / демодуляторы
ОН Полупроводник
uuid: b991384f-3440-43ae-8d58-769baac72edcuuid: 18bcbb47-95d7-49eb-9815-e1d4390e95db конечный поток эндобдж 4 0 obj > эндобдж 6 0 obj > эндобдж 7 0 объект > эндобдж 8 0 объект > эндобдж 9 0 объект > эндобдж 10 0 obj > эндобдж 11 0 объект > эндобдж 12 0 объект > эндобдж 13 0 объект > эндобдж 14 0 объект > эндобдж 15 0 объект > эндобдж 16 0 объект > эндобдж 17 0 объект > эндобдж 18 0 объект > эндобдж 19 0 объект > эндобдж 20 0 объект > эндобдж 21 0 объект > эндобдж 22 0 объект > эндобдж 23 0 объект > эндобдж 24 0 объект > эндобдж 25 0 объект > эндобдж 26 0 объект > эндобдж 27 0 объект > эндобдж 28 0 объект > поток HVmO6_15IUk7R?! $ & $ * ‘Į3P
.