Приемники прямого усиления своими руками

Схема простого приемника прямого усиления

1. Схема и список радиоэлементов
2. Печатная плата и монтаж
3. Видео по сборке

Приёмник собран на широкодоступных компонентах. Подобно большинству других устройств такого типа, этот прибор является приёмником прямого усиления 2–V–2, доступным для повторения даже начинающими радиолюбителями. Приёмник имеет фиксированную настройку на одну радиостанцию (в нашем случае — на «Маяк» СВ. диапазона 549 кГц).

Приемник прямого усиления — схема и список радиоэлементов

Вот основные сведения, которые стоит учитывать при сборке приёмника по данной схеме:

1. Число витков катушки L1: 80–90.
2. Ёмкость конденсатора 240 пф (надо подбирать при настройке на радиостанцию).
3. Число витков катушки связи — 10.

Сигнал, выделенный контуром, поступает на усилитель высокой частоты, собранный на транзисторах Т1 и Т2, и, усиленный ими, идёт на детектор, который выполнен по схеме удвоения напряжения на диодах V1 и V2. С детектора сигнал через регулятор громкости поступает на усилитель низкой частоты, собранный на транзисторах Т3–Т5 по двухтактной схеме. С усилителя сигнал идёт на нагрузку.

Настройка приёмника сводится к подбору резисторов R13 для установки в точке соединения эмиттеров транзисторов половины питающего напряжения. Также нужно подобрать резистор R10 (пусть вас не смущает его большое сопротивление, но для транзистора серии кт3102 это вполне нормально) для установки начального тока покоя выходных транзисторов и устранения искажения типа ступенька. При использовании во входном каскаде усилителя низкой частоты транзисторов другого типа возможно придётся изменять сопротивление резистора R10.

• Смотрите также схемы ламповых приемников УКВ, КВ и ФМ диапазона

Список радиоэлементов для сборки приемника прямого усиления:

• 5 биполярных транзисторов (Т1–Т5) — 2хКТ315Г, КТ3102В, КТ361Б, КТ315Б.
• 2 диода (V1–V2) — Д9Б.
• Конденсатор (C1) — подбирается при настройке.
• 4 конденсатора (С2–С5) — 0.01 мкФ.
• Конденсатор (C6).
• 2 электролитических конденсатора (С7–С8) — 100 мкФ 10 В.
• Электролитический конденсатор (C9) — 10 мкФ 10 В.
• Электролитический конденсатор (C10) — 220 мкФ 4 В.
• 2 резистора (R1–R3) — 100 кОм.
• Переменный резистор (R7) — 6.8 кОм.
• 10 резисторов (R2–R13 кроме R7) — 4х1 кОм, 22 кОм, 3.3 кОм, 47 кОм, 30 кОм, 39 кОм.
• 2 катушки индуктивности на ферритовом сердечнике (с магнитной антенной).
• 2 головных телефона.
• Выключатель.
• Батарея питания — 3 В.

Печатная плата и монтаж приемника прямого усиления

Приёмник смонтирован на плате из фольганированного гетинакса. Всего изготовлено 2 варианта платы. В 1-м случае все дорожки вырезались вручную; к сожалению, получилось криво и косо. Для второго варианта была нарисована готовая печатка. Вот такая плата получилась:

Ширина платы составила 90 мм, а высота — 30 мм.

Выше мы указали радиоэлементы, которые необходимо использовать при сборке приёмника. Но если достать некоторые из них не получилось, не беда. Ниже представлены варианты возможной замены деталей:

Биполярные транзисторы Т1 и Т2 можно заменить на КТ301, 315, 316, 3102 с любыми буквенными индексами (при использовании транзисторов типа КТ3102 возможно придётся подобрать сопротивления резисторов R1 и R3).

В случае с диодами V1 и V2 подойдут номиналы Д9 с любыми буквенными индексами.

Транзистор Т3 можно заменить на КТ301, 315, 316. При этом нужно подобрать сопротивление резистора R10.

Транзисторы Т4 и Т5 можно заменить на любые кремниевые или германиевые, но с равными коэффициентами усиления (например, кт315а и кт361а, гт404а и гт402а и так далее).

Что же касается корпуса, то это зависит от фантазии радиолюбителя (а она, как известно, безгранична). В нашем случае корпусом стал подкассетник. Получилось довольно оригинально (особенно в прозрачном корпусе).

Необходимые материалы для сборки приемника прямого усиления: tuner73_priemnik.rar

• Читайте также, как собрать детекторный приемник своими руками

Не менее интересный способ сборки приёмника прямого усиления представлен в видео ниже:

Источник

Приёмник прямого усиления на цифровой микросхеме

За всю историю радиолюбительского движения было разработано множество конструкций радиоприёмников. Особенно ценились простые и хорошо повторяемые устройства.

Приведённая в публикации схема выглядит достаточно экзотично, но, тем не менее, после правильной сборки начинает работать сразу. Схема после настройки входного колебательного контура на частоту вещания может принимать местную радиостанцию диапазона ДВ или СВ.

Конструкция была опубликована в журнале «Радио» №6 за 1982 год в разделе «Радио – начинающим». Разработали устройство Н. Смирнов и В. Стрюков.

Для того, чтобы разобраться, почему эта схема работает, нужно заглянуть внутрь прямоугольников, обозначающих логические элементы.

Устройство элемента КМОП

Простейшим элементом КМОП-логики является инвертор, известный также как элемент «НЕ». Чтобы посмотреть, как он устроен, обратимся к справочнику В.Л. Шило «Популярные цифровые микросхемы» 1987 года издания.

В части рисунка, обозначенной как «а», показано поперечное сечение кремниевой подложки, где расположен КМОП-инвертор. В части «в» показана полная схема КМОП-инвертора с защитными и паразитными диодами.

Хотелось бы заострить внимание на защитном диоде, обозначенном как VD1. Вот что написано про этот легендарный диод в главе 8 второго издания книги Хоровица и Хилла «Искусство схемотехники»:

8.35 Прирожденные недостатки ТТЛ и КМОП.
«…Дальше идет уже чистая фантастика: вы забыли подключить контактный вывод Ucc корпуса КМОП, но все-таки схема работает просто идеально! А дело все в том, что она получает питание по одному из своих логических входов (от входа через защитный диод к цепи Ucc корпуса). Вы можете не замечать этого в течение довольно длительного времени, пока не возникает ситуация, когда одновременно на всех входах корпуса будет действовать низкий уровень: кристалл потеряет питание и «забудет» свое состояние. В любом случае такой режим не может считаться нормальным, так как выходной каскад не запитан нужным образом и не в состоянии обеспечить номинальный ток. Сложность состоит в том, что подобная ситуация может давать о себе знать лишь эпизодически, поэтому вам придется пробежать не один круг, пока вы, наконец, додумаетесь, что же в действительности происходит.»

В части «б» показана упрощённая схема КМОП-инвертора. Он состоит из двух МОП-транзисторов разной проводимости. При подаче на вход сигнала низкого уровня верхний по схеме транзистор VT1 открывается, нижний по схеме VT2 – запирается, и на выходе инвертора появляется напряжение высокого уровня, практически равное напряжению питания. При подаче на вход сигнала высокого уровня VT1, наоборот, запирается, а VT2 – открывается, и на выходе появляется напряжение низкого уровня, практически равное нулю. Вход инвертора защищён от перенапряжения и статического заряда стабилитроном VD1, который на рисунке поперечного сечения и полной схеме не показан.

На рисунке ниже приведена упрощённая схема элемента «2ИЛИ-НЕ» из состава К176ЛЕ5, эквивалентная схема и таблица состояний этого элемента.

Как мы видим по упрощённой схеме элемента «2ИЛИ-НЕ», схема инвертора дополнена двумя транзисторами, включенными так, чтобы напряжением высокого уровня на любом входе открывался какой-либо нижний транзистор (VT3 или VT4), а соответствующий верхний транзистор (VT1 или VT2) запирался, и на выходе появлялось напряжение низкого уровня. Соответственно, напряжение высокого уровня на выходе элемента появляется только тогда, когда на все входы элемента «2ИЛИ-НЕ» будет подано напряжение низкого уровня.

Линейный режим работы элемента КМОП

Незадолго до публикации схемы приёмника прямого усиления на логической микросхеме в журнале «Радио» №7-8 за 1981 год была статья М. Воскобойникова «Цифровые микросхемы в устройствах НЧ», в которой рассматривается работа микросхем серий К172, К176 и К178 в линейном режиме.

В линейный режим элементы КМОП-логики можно ввести или подбором на входе напряжения смещения, или введением отрицательной обратной связи (ООС) по постоянному напряжению. Применение ООС обеспечивает более стабильную работу.

В левой части рисунка ниже кривыми представлено поле значений передаточной характеристики инвертирующего элемента КМОП, а прямой линией – характеристика ООС. За счёт того, что входы элементов КМОП-логики практически не потребляют тока, наклон прямой равен 45°. Возможные «рабочие точки» элемента в линейном режиме располагаются в точках пересечения характеристик и примерно равны половине напряжения питания.

В правой части рисунка представлены «типовые» схемы включения в линейном режиме инвертирующих элементов серии К172 (а) и К176 (б). Отдельно указано, что элементы серии К176 при включении по схеме «а» склонны к самовозбуждению на частотах до 100 Гц.

Параметры каскадов определяются номиналами резисторов R1 и R2 в цепи ООС. Конденсатор C2 служит для устранения обратной связи по переменному напряжению. Входное сопротивление каскада приблизительно равно R1. Коэффициент передачи каскада по напряжению для микросхем серии К176 приблизительно равен 400. На частотах выше 1 МГц коэффициент передачи понижается.

Как работают элементы КМОП в приёмнике

В схеме приёмника элементы D1.1 и D1.2 введены в линейный режим включением ООС по схеме «а». При этом на выходах D1.1 и D1.2 устанавливается напряжение, приблизительно равное половине напряжения питания.

В схему входного каскада приёмника на элементе D1.1 в качестве резистора R1 из схемы «а» включен входной колебательный контур L1C1. При такой схеме включения входное сопротивление каскада равно выходному сопротивлению контура, т.е. обеспечивается согласование этих сопротивлений.

Элементы D1.3 и D1.4 переводятся в линейный режим напряжением (смещения) на выходе элемента D1.2. При использовании динамика элементы включаются параллельно, динамик подключается через трансформатор:

Оригинальная схема питается от источника постоянного тока напряжением 9 В. Конденсаторы C8 и C9 предназначены для предотвращения самовозбуждения по цепям питания. Лучшей практикой является монтаж керамического конденсатора из этой пары непосредственно на выводы питания цифровой микросхемы.

При работе с данной схемой был замечен любопытный эффект: при уменьшении напряжения питания тепловыделение уменьшалось, что логично, а усиление схемы увеличивалось. По информации с форумов радиоприёмник сохранял работоспособность при понижении напряжения питания до 3 В.

От автора

В публикации описана довольно любопытная схема радиоприёмника, собранного на элементной базе, совершенно не предназначенной для этого.

При анализе работы схемы мы разобрали устройство и принцип действия элементов КМОП, узнали про линейный режим работы элементов КМОП и использование их в качестве усилителя аналогового сигнала.

Отдельно упомянута проблема «паразитного» питания элементов КМОП через защитный диод.

Надеюсь, что эти знания будут кому-то полезны!

Источник

Радиоприемник прямого усиления на СВ, 2020 год, Москва. Что можно услышать?

Обожаю радио. Были времена когда на внутреннюю магнитную антенну АМ-радиоприемника собранного на 2 транзисторах, можно было принять десятки радиостанций вещающих за тысячи километров. В наши дни на средних волнах вещает очень мало станций, а уровень помех в городах настолько высок, что СВ, кажется, похоронен навсегда. Но так ли это на самом деле? Я решил собрать СВ радиоприемник прямого усиления, чтобы это проверить.

Вообще, аналоговая техника, тем более на радиочастотах не мой конек, я больше по микроконтроллерам, и даже делал на них кое-какие приемники, например тут и тут.
Но иногда хочется чего-то теплого и аналогового.

Есть несколько вариантов схем построения радиоприемников для средних волн. Самые распространенные — это супергетеродин, и приемник прямого усиления. Я выбрал прямое усиление не по тому что он якобы проще в изготовлении, а по тому что, приемник хорошо построенный по такой схеме звучит лучше. Недостатком является низкая избирательность. Но хорошо настроенный приёмник прямого усиления имеет избирательность не хуже, а заодно лишен шумов от зеркального канала, а так же интерференционных свистов от преобразования частоты.

Итак, определились, прямое усиление. Блок-схема следующая:

Входной контур

Его мы упростим. Если поставить по входу УВЧ полевой транзистор с высоким входным сопротивлением, то катушка связи не понадобится, а без нее добротность входного контура возрастет. КП303 более доступен, но PMBFJ309 гораздо меньше шумит. Во входном каскаде это важно, я пробовал оба, разницу слышно на слух. Схема контура со входным каскадом будет выглядеть вот так:

Катушку я взял готовую от старинного приемника Г1ала, купленного на Авито за 500 рублей. От него же взял переменный конденсатор, и верньерную систему, одновременно выполняющую роль шкалы отображения частоты. Динамик тоже оттуда. Все это разместил в корпусе от часов, купленных за 200р в fix price. Эти детали составили 90% конструкции не считая платы, но о ней поговорим отдельно, а пока, фото приемника изнутри:

Кстати, если взять переменный конденсатор с воздушным диэлектриком, добротность контура, а с ней и избирательность приемника будут гораздо лучше, я проверял. Но в этот раз я ограничен размерами корпуса, поэтому тут более простенький КПЕ.

Усилитель высокой частоты решено было делать на операционных усилителях. Усиление они дают хорошее, и схема включения простая. Я взял сначала сдвоенный AD8092, и собрал на нем 2 каскада усиления. Но во-первых он тоже шумный, а во вторых, когда оба усилителя в одном корпусе, при большом общем коэффициенте усиления такой усилок начинал заводиться. В итоге было принято решение взять 2 отдельных усилителя, разнести их подальше на плате. Заодно и подобрал ОУ из малошумящей серии, а конкретно AD8651 В итоге, схема УВЧ получилась следующая:

Не сложно догадаться, что сверху и снизу идут линии питания. Цепочки R8C5C6 и аналогичные в других каскадах призваны разделять каскады по питанию, чтобы избежать обратной связи через питающую линию.

ОУ включены по схеме с отрицательной обратной связью. Она задается подстрочными резисторами R6 и R12. Они же продублированы постоянными резисторами R5R7 R11R14 если вдруг захочется сделать коэффициент усиления фиксированным. Делители R3 R4 R9R10 задают смещение на ОУ равное половине напряжения питания. А разделительные конденсаторы C8 C13 эту постоянную составляющую убирают.

Такой нехитрый усилок позволяет получить из «ничего» на выходе магнитной(!) антенны сигнал размахом несколько вольт, до напряжения питания. Единственное что нужно — это подстроить усиление делителями или подстроечными резисторами, чтобы не было переусиления.

Амплитудный детектор

Детектор, а точнее говоря, его линейность, сильно влияют на качество звучания приемника, поэтому я использовал детектор аж на 2 транзисторах, не помню уже из какой схемы, в общем, пользуйтесь, детектор огонь!

Тут я пошел не совсем стандартным радиолюбительским путем, и не стал брать первую попавшуюся популярную микросхему типа TDA2822D или lm386. Точнее я их взял, запаял, и услышал что они шумят как пылесос ВИХРЬ, даже если на них сигнал не подан. При приеме на магнитную антенну в этих шумах можно потерять много станций. Поэтому я полез на сайт TI в раздел speaker amps, и стал смотреть что у них там свеженького есть, да еще чтобы в КОМПЭЛЕ и ЧИПДИПЕ продавалось. Выбрал микросхему LM4865M. Шумит меньше, диапазон питания 5-вольтовый, 750мВт на выходе, минимум обвязки.

И еще два интересных нюанса. Регулировка громкости у него не потенциометром на входе, а постоянным напряжением. То есть потенциометр включается между питанием и землей, а изменяющееся постоянное напряжение на его среднем выводе изменяет громкость. Это хорошо тем, что на резисторе регулировки громкости, а так же, лапше проводов идущих к нему, нет полезного сигнала. Он не наводится на другие цепи приемника, и на него тоже не наводятся всякие помехи. Второй нюанс этого чипа — возможность подключить к его выходу наушники, и встроенная схема которая определяет подключены ли наушники, и переключает режим работы усилка.

Вот схема УНЧ (из даташита, я повторил ее 1 в 1):

Плата

Переходим к самому вкусному. Нахлебавшись горя с самовозбуждением девайса, при сборке на макетной плате, я решил не текстолите не экономить, и разнес каскады довольно широко. Так же, сделал между ними полоски без маски — чтобы если что запаять экран. Экран не понадобился. А вот конденсаторов по питанию пришлось запаять сполна, без них, по питанию приемник заводился будь здоров. С электролитами нормально. Плата без компонентов выглядит вот так:

А с компонентами вот так:

Внимательный читатель может заметить третий не использованный каскад УВЧ на плате. При разводке я решил его заложить, вдруг окажется мало. Но мало не оказалось, 2 каскада дают необходимое усиление, при том, что и они работают не на всю.

И что же в результате?

На СВ, даже в Москве, даже в квартире, можно поймать пару станций вполне разборчиво. А на улице, в удачные дни до 10. Еще я проводил эксперимент в Воронеже, в квартире на 8 этаже. Там удавалось уверенно принимать на магнитную антенну порядка 20 радиостанций, правда с воздушным КПЕ, иначе из-за низкой избирательности они сливались.

Как радио работает в обычную московскую ночь во дворе жилого дома, смотрите на видео:

Источник