Теперь Незнайкин знает, как транзисторы могут усиливать сигналы высокой, промежуточной и низкой частоты. Но он еще находится в неведении, как осуществляется переход от одной частоты к другой. Поэтому Любознайкин откроет ему здесь тайны преобразования частоты и детектирования. Попутно он рассмотрит некоторые схемы генераторов на транзисторах.
Содержание: Диодное детектирование. Практические схемы. Детектирование с помощью транзистора. Регенеративный детектор. Схемы генераторов. Преобразование частоты с отдельным гетеродином и при помощи одного транзистора.
ОТ ВЫСОКОЙ К ПРОМЕЖУТОЧНОЙ, ЗАТЕМ К НИЗКОЙ ЧАСТОТЕ
Последние белые пятна
Незнайкин. — В эпоху, когда на карте Луны для нас больше нет декретов и белых пятен, я помимо своей воли думаю о тех картах, которые своими белыми пятнами «неизведанных земель» были отрадой наших дедов и предоставляли полную свободу воображению Жюля Верна и его конкурентов.
Любознайкин. — Я прекрасно вижу к чему ты клонишь. В цепочке каскадов, составляющей радиоприемник, для тебя осталось два белых пятна: преобразование частоты и детектирование. Мы восполним этот пробел довольно легко, тем более что здесь ни одна западня не поджидает нас и ты практически знаешь, как осуществляется детектирование с помощью диода.
Н. — Правда, некогда мы с тобой уже разбирали, как диод выпрямляет высокочастотный сигнал, после чего односторонние полупериоды, усредненные емкостью, создают на сопротивлении нагрузки низкочастотное напряжение.
Детектирование-выпрямление
Л. — Так вот схема (рисю 119), в которой для тебя нет ничего неизвестного.
Точечный диод Д выпрямляет ток, поступающий с последнего трансформатора промежуточной частоты, и создает на выводах сопротивления R напряжение, высокочастотная пульсация которого сглаживается конденсатором С1, причем выявляется составляющая низкой частоты. Перемещая подвижной контакт потенциометра R, можно снимать для дальнейшего усиления большую или меньшую часть этого напряжения, регу-
Рис. 119. Схема диодного детектора с трансформаторной связью с последним колебательным контуром промежуточной частоты.
ируя таким образом громкость. Электролитический конденсатор С2 передает низкочастотный сигнал на базу транзистора первого каскада усиления низкой частоты, одновременно изолируя цепь базы от схемы детектора по постоянному току.
Н. — Для чего поставлено здесь сопротивление R2?
. — Для предотвращения чрезмерного снижения сопротивления нагрузки диода из-за шунтирующего влияния входного сопротивления тран-
Рис. 120. Зависимость тока диода от приложенного к нему напряжения. Следует обратить внимание на худшую чувствительность точечного диода к малым напряжениям (заметный ток появляется только при напряжении порядка 0,25 в).
зистора. При этом уменьшается затухание, вносимое схемой детектора в последний колебательный контур промежуточной частоты, и повышается эффективность работы детектора при малых сигналах. Этому также способствует небольшое смещение диода в прямом направлении, создаваемое при помощи сопротивления R4, которое присоединяется к отрицательному полюсу батареи и выводит, рабочую точку диода на участок характеристики с наибольшей кривизной. Соответствующее этой точке «пороговое» напряжение точечных диодов составляет примерно 0,25 в (рис. 120).
Н. — Я вижу, что ты от этого же детектора получаешь напряжение для АРУ.
Л. — Да, но я не уверен что напряжения, получаемого на нагрузке детектора, всегда достаточно для успешной работы АРУ. Однако, прежде чем говорить об усиленной АРУ, я хочу предложить тебе разобраться самому в действии одной более «изысканной» схемы диодного детектора. Вот посмотри (рис. 121).
Рис. 121. Схема детектора, создающего напряжение АРУ на отдельном сопротивлении (R5). Пульсации выпрямленного диодом тока сглаживаются конденсатором С5.
Н. — Я этого не боюсь. От предыдущей схемы она отличается цепочкой СзR7С4 — настоящим небольшим фильтром, пропускающим низкие частоты, предназначенным для устранения всяких следов промежуточной частоты в напряжении, поступающем на усилитель низкой частоты. Кроме того, ты создаешь регулирующее напряжение для системы АРУ на особом сопротивлении R5, заблокированном конденсатором С5. Чтобы этот конденсатор не шунтировал цепи низкочастотного сигнала, ты соединил точку А с диодом через сопротивление R6. Кроме того, при помощи сопротивления R4, присоединенного к отрицательному полюсу источника питания, ты подаешь на базы регулируемых транзисторов начальное смещение. Одним словом, здесь цепи низкой частоты лучше отделены от цепей АРУ. Но я хотел бы знать, как ты осуществляешь усиленную АРУ.
Л.—Очень просто, путем детектирования с помощью транзистора (рис. 122), точнее говоря; с помощью эмиттерного р-п перехода, который также представляет собой диод. Его пороговое напряжение значительно меньше, чем у точечных диодов, так что небольшого отрицательного смещения порядка 0,1 в, создаваемого. делителем напряжения R1R2, достаточно, чтобы сделать возможным детектирование сигналов с малой амплитудой. Запомни получше, что это смещение не должно превышать 0,1 в;
без этого условия транзистор вместо детектирования начнет усиливать колебания промежуточной частоты, что нам совершенно не нужно... Открываясь же только при отрицательных полупериодах входного напряжения, транзистор будет создавать в цепи коллектора лишь токи, соответствующие этим полупериодам.
Рис. 122. Схема детектора с транзистором, одновременно усиливающим напряжение АРУ.
Н.— Но это в точности повторяет детектирование на изгибе анодной характеристики электронной лампы! И я прекрасно вижу, что произойдет дальше. Наши односторонние импульсы коллекторного тока создадут на нагрузочном сопротивлении транзистора усиленное напряжение низкой частоты, которое после отфильтровывания цепочкой C1R4C2 высокочастотной составляющей подается на усилитель низкой частоты. Между выходом фильтра и входом усилителя низкой частоты ты поставил потенциометр R для ручной регулировки громкости.
Л. — Правильно; кроме того, ты можешь отметить наличие сопротивления R6 которое вместе с сопротивлением R5 образует делитель выходного напряжения детектора. С этого делителя через сопротивление R7 снимается регулирующее напряжение на базы транзисторов, управляемых цепью АРУ.
Противоположность обратной связи
Н. — Как я вижу, это регулирующее напряжение действительно усиливается. И если мы говорим о детектировании, то я хотел бы спросить тебя, можно ли осуществить с помощью транзистора регенеративный детектор, — то самое устройство, которое всегда меня восхищало своей чрезвычайно высокой чувствительностью.
Л. — Конечно да. Для этого достаточно подать во входную цепь часть усиленной энергии из выходной цепи детектора. Само собой разумеется, нужно, чтобы...
Н. — ...напряжение обратной связи находилось в фазе с входным напряжением. В противном случае мы создадим отрицательную обратную связь и вместо повышения усиления снизим его.
Л.—Необходимо соблюдать и еще одно условие: связь между входной и выходной цепями не должна превышать определенной нормы, иначе...
Н. — ...наш регенеративный детектор превратится в генератор высокой частоты, и его неуместное излучение создаст интерференционные свисты в расположенных поблизости приемниках.
 |
Л. — Это происходит тогда, когда из выходной цепи во входную подается энергии больше, чем поглощается входной цепью. Ты знаешь, Незнайкин, что генератор высокой частоты не всегда является причиной разногласий с соседями. В надлежащем исполнении именно такой генератор позволяет осуществлять преобразование частоты в супергетеродином приемнике.
Н. — Я в восторге от того, что ты занялся последним «белым пятном» на моей географической карте. Предполагаю, что характерная для транзисторов гибкость позволит сделать большое количество различных схем гетеродинов.
 |
Рис. 123. Схема генератора с колебательным контуром в цепи коллектора и с катушкой обратной связи в цепи базы. |
Рис. 124. Генератор можно собрать и с одной катушкой, если сделать у нее отвод. На рисунке изображена схема такого генератора, называемая «индуктивной трехточкой».
Л. — И ты не ошибаешься. Действительно, колебательный контур можно включить либо в цепь коллектора, либо в цепь эмиттер — база, заземлить можно или эмиттер, или базу, подавая напряжение обратной связи соответственно на базу или на эмиттер. Наконец, можно сделать гетеродин только с одной катушкой, которая одновременно будет входить в колебательный контур и служить для создания обратной связи.
Н. — Если ты позволишь, то я попытаюсь составить одну простую схему гетеродина (рис. 123). Я включу настраивающийся контур в цепь коллектора, катушка L1 этого контура связана с катушкой L2, сигнал с
Рис. 125. Наиболее распространенная схема генератора с настраиваемым колебательным контуром в цепи эмиттера. Колебательный контур индуктивно связан с коллекторной цепью транзистора при помощи катушки обратной связи L2.
которой через конденсатор С2 подается на базу транзистора, а смещение базы обеспечивается сопротивлением R. Будет ли моя схема генерировать?
Л. — Вне всякого сомнения, если ты правильно сориентируешь направление витков катушек.
Н. — Как, не прибегая к практической проверке, установить, выполнено ли это условие?
Л. — Вспомни схему индуктивной трехточки, транзисторный вариант которой я для тебя приготовил (рис. 124). Как ты видишь, на пути от коллектора к базе ток протекает по виткам катушки всегда в одном направлении. Примени это правило к изображенной тобой схеме (рис. 123). Если в катушке L1 ток, идя от коллектора к отрицательному полюсу, протекает по виткам в направлении движения часовой стрелки, то сделай гак, чтобы в катушке L2 по пути от отрицательного полюса к базе ток протекал по виткам в этом же направлении.
Н. — А если заземлена база и мы подаем напряжение обратной связи на эмиттер, то, несомненно, следует изменить направление витков катушек.
Л.—Разумеется. Если обратиться к схеме на рис. 125 с колебательным контуром L1C1 в цепи эмиттера, то катушка связи L2, включенная в цепь коллектора, должна ориентироваться в обратную сторону по сравнению с катушкой L1.
Триоды под всеми соусами
Н. — Мне кажется, что я мог бы нарисовать добрый десяток схем различных генераторов. Но ведь ты говоришь мне о них только для того, чтобы перейти к вопросу преобразования частоты. Однако я чувствую себя в тупике. Как сделать гетеродин-преобразователь на транзисторах, которые представляют собой всего лишь полупроводниковые триоды? Нет ли возможности сделать полупроводниковые гексоды, гептоды и октоды?
Л. — До сих пор таких приборов не сделали. Может быть и можно сделать полупроводниковые приборы с двумя управляющими электродами, воздействуя на ток одновременно потенциалом базы и электрическим полем другого электрода, которое отклоняло бы электроны с прямого пути... Но пока можно прекрасно обойтись нашими триодами. Разве первые супергетеродины не были сделаны в ту пору, когда была известна лишь лампа с тремя электродами?
126. Схема преобразователя частоты, полученная непосредственно из схемы генератора, показанной на рис. 125.
Н. — Скорей рассказывай, как с помощью только одного транзистора ты и создашь местные колебания, и наложишь их на поступающие из антенны колебания высокой частоты, и осуществишь детектирование, выделяя в результате всего этого составляющую промежуточной частоты?
Л. — Очень просто, Незнайкин! Возьми генератор, схема которого изображена на рис. 125, включи в точке В контур, настроенный на частоту антенны, включи затем в точке П первичную обмотку трансформатора промежуточной частоты, и ты получишь схему, показанную на рис. 126. Если контур С2L2 гетеродина настроен на частоту, отличающуюся от частоты принимаемых сигналов на величину промежуточной частоты, то преобразование частоты осуществляется без каких бы то ни было трудностей.
Н. — Действительно, ты вводишь в цепь базы сигнал, возбуждаешь собственные колебания между эмиттером и коллектором и, конечно, пользуешься нелинейностью характеристики транзистора, на который подается соответствующее смещение, чтобы детектировать биения. Такой метод эксплуатации бедного транзистора, нагрузка его таким обилием разнообразных функций, мне кажется, возвращает нас к худшим временам рабства.
Л. — Транзистор от этого не чувствует себя намного хуже. Но если ты хочешь четко разграничить функции гетеродина и смесителя, что бывает вполне целесообразно на коротких волнах, то можешь прибегнуть к помощи отдельного гетеродина.
Н. — Я нахожу это весьма симпатичным. И с радостью отмечаю, что для меня на карте чудесной страны транзисторов нет больше белых пятен.
