/
Автор: Гороховский А.В.
Теги: общая радиотехника электроника радиотехника электротехника радиоежегодник
Год: 1983
Текст
РАДИО-
РАДИОЕЖЕГОДНИК
1983
Scan by Hi-Copy
МОСКВА
ИЗДАТЕЛЬСТВО ДОСААФ СССР
1983
ББК 32.84
Р15
Рецензент С. Л. Матлин
Радиоежегодник-83 / Сост. А. В. Гороховский.—
Р15 М.: ДОСААФ, 1983.— 222 с.
В пер.: 1 р. 30 к.
Описание популярных конструкций радиоаппаратуры, рассчитан-
рассчитанных на самостоятельное изготовление. Расчетные материалы, реко-
рекомендации по использованию в любительской практике новых схем-
схемных и конструктивных решений применительно к различным на-
направлениям творчества радиолюбителей. Справочные сведения по
новым радиокомпонентам, используемым в практике радиолюбите-
радиолюбителей, технические советы, материалы по усовершенствованию промыш-
промышленной, бытовой аппаратуры.
Для широкого круга радиолюбителей и руководителей радио-
радиокружков
р4202000000— 0П1пп йо ББК 32.84
072@2)-83 6Ф2.9
Авторский коллектив: Л. И. Ануфриев, С. А. Бирюков,
В. Г. Борисов, Л. А. Галченков, А. В. Гороховский, Н. А. Гри-
Григорьева, В. П. Псурцев, Б. Г. Степанов, В. В. Фролов
©Издательство ДОСААФ СССР, 1983 г.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Издательство ДОСААФ СССР начиная с 1983 года приступает к регуляр-
регулярному выпуску «Радиоежегодников» — сборников, рассчитанных на радиолюбите-
радиолюбителей и руководителей радиокружков.
Основным содержанием ежегодников будут описания различной радиоап-
радиоаппаратуры, рассчитанной на самостоятельное изготовление радиолюбителями, обзо-
обзоры наиболее интересных конструкций последних лет, статьи по радиолюбитель-
радиолюбительской технологии, обмену опытом и другие практические сведения. Ежегодники
будут содержать также информацию о новостях радиоэлектроники, о новых
работах конструкторов народной радиолаборатории, успехах советских радио-
радиоспортсменов Читатели найдут на его страницах и материалы из истории оте-
отечественного радио.
Первоочередной задачей экономической политики, проводимой Коммунистиче-
Коммунистической партией и Советским правительством, является ускорение научно-техниче-
научно-технического прогресса Леонид Ильич Брежнев указывал, что только на основе уско-
ускоренного развития науки и техники могут быть решены конечные задачи револю-
революции социальной — построено коммунистическое общество.
В наше время мощным катализатором научно-технического прогресса яв-
является радиоэлектроника. Сегодня невозможно назвать ни одной сферы челове-
человеческой деятельности, в которой не использовались бы радиоэлектронные устрой-
устройства, радиотехнические методы, и успехи в развитии радиоэлектроники теперь
во многом определяют достижения в других областях науки и техники.
Радиоэлектронике принадлежит важная роль в решении грандиозной про-
программы экономического и социального развития страны, принятой XXVI съездом
КПСС на 1981 —1985 годы и на период до 1990 года. Радиоэлектронные средства
широко используются в Вооруженных Силах, являясь мощным фактором оборон-
оборонного могущества нашей Родины.
Чрезвычайно важное направление современной радиоэлектроники — элект-
электронная вычислительная техника В наши дни без ЭВМ немыслим научно-техни-
научно-технический прогресс, развитие экономики, культуры. В Советском Союзе на протя-
протяжении многих лет ведутся крупномасштабные работы по созданию ЭВМ различ-
различного назначения ЭВМ используются сегодня в технологических процессах на
заводах, стройках, в энергетике, транспорте, сельском хозяйстве, в добывающих
отраслях народного хозяйства. ЭВМ являются основой систем автоматического уп-
управления как отдельными процессами производства, так и целыми отраслями
народного хозяйства. С помощью ЭВМ решаются сложнейшие задачи, связан-
связанные с изучением и освоением космического пространства. Совершенно особую
роль играют ЭВМ в научных исследованиях
В нынешнем пятилетии будет продолжено совершенствование вычислитель-
вычислительной техники, ее элементной базы и математического обеспечения, средств и
систем сбора, передачи и обработки информации Широкое применение получат
встроенные системы автоматического управления с использованием микропро-
микропроцессоров и микро-ЭВМ
Дальнейшее развитие получат средства связи, телевидение, радиовещание
Для передачи телевизионных программ в отдаленные районы страны в том числе
в малонаселенные пункты, будут широко использоваться спутниковые системы
связи
С каждым годом увеличивается выпуск, повышается качество и расширяется
ассортимент изделий бытовой радиоэлектроники Большие работы в этой области
намечено провести в годы одиннадцатой пятилетки
В созидательную работу советских людей вносит свою лепту большая ар-
армия энтузиастов радиотехники — радиолюбители Радиолюбительство в Совет
ском Союзе прошло большой путь Зародившись в начале двадцатых годов в
период становления советской радиотехники, оно выросло в большую творче-
творческую силу Сегодня радиолюбители активно участвуют в создании аппаратуры
для народного хозяйства, научных исследований, медицины Важное направление
их творчества — разработка и изготовление различных технических средств, пред
назначенных для использования в учебных и спортивных организациях ДОСААФ
Радиолюбители конструируют немало интересной аппаратуры для радиоспорта
Плодотворно работают они в области бытовой радиоэлектроники
Большим отрядом радиолюбителей являются радиоспортсмены —- предста-
представители технических видов спорта На их счету много замечательных достижений
и побед, в том числе на международных соревнованиях самого высокого ранга
О большом творческом потенциале советских радиолюбителей убедительно
свидетельствуют экспонаты местных, республиканских и всесоюзных выставок
творчества радиолюбителей — конструкторов ДОСААФ, которые регулярно про-
проводятся в нашей стране На этих смотрах демонстрируется немало оригинальных
разработок, способствующих повышению эффективности и качества производства
совершенствованию учебного процесса, достижению высоких спортивных резуль-
результатов Многие из представляемых на выставки экспонатов внедрены в производ-
производство и дают весьма ощутимый экономический эффект Немало любительских
разработок или отдельных их узлов защищены авторскими свидетельствами
Многие авторы разработок, демонстрировавшихся на всесоюзных радиолюбитель-
радиолюбительских смотрах, удостоены медалей ВДНХ СССР, награждены специальными при
зами и дипломами различных министерств, ведомств, общественных организаций
Энтузиасты радиотехники идут в ногу с достижениями радиоэлектроники
Они широко применяют в своих разработках интегральные микросхемы и другие
современные компоненты Им по плечу решение не только сложных «земных»
задач, но и космических Первые советские любительские спутники связи бьии
запущены в 1978 году, а в декабре 1981 года на околоземную орбиту одновре-
одновременно были выведены шесть радиолюбительских спутников серии «Радио» но-
нового поколения Через них регулярно проводят связи советские и зарубежные
радиолюбители
В конце 1981 года состоялась юбилейная, 30 я Выставка творчества
радиолюбителей — конструкторов ДОСААФ Она вылилась в яркий смотр до-
достижений советского радиолюбительства, активно содействующего прогрессу оте-
отечественной радиоэлектроники, вносящего свой вклад в реализацию планов при-
принятых ленинской партией на одиннадцатую пятилетку
СПУТНИКИ СВЯЗИ, ЦИФРОВАЯ СВЯЗЬ,
ОПТИЧЕСКИЕ ЛИНИИ СВЯЗИ
Продолжить формирование единой автоматизиро-
автоматизированной сети связи страны на базе новейших систем пе-
передачи информации... Шире использовать искусствен-
искусственные спутники Земли для организации многопрограм-
многопрограммного телевидения и радиовещания, телефонной связи
с удаленными районами, передачи полос центральных
газет фототелеграфным способом.
...Освоить серии новых типов ... волоконно-оптических
кабелей связи.
(Из Основных направлений экономического и социального
развития СССР на 1981—1985 годы и на период до 1990 года )
Значение средств электрической связи в жизни современного
общества огромно и постоянно возрастает. Установлено, что объем
информации (которую нужно передавать, как правило, оператив-
оперативно и, конечно, с высокой достоверностью) возрастает примерно про-
пропорционально квадрату роста объема производства. Поэтому ес-
естественно, что темпы развития средств связи опережают средние
темпы по другим отраслям экономики. Это имеет место и в на-
нашей стране, и в других экономически развитых государствах.
По многим направлениям будет развиваться электрическая
связь Советского Союза в ближайшие 5—10 лет, но здесь расска-
рассказывается лишь о трех из них. Почему выбраны именно они? Отве-
Ответу на этот вопрос и посвящается данная статья.
Первая спутниковая линия связи в нашей стране (Москва —
Владивосток) начала действовать в апреле 1965 года, а уже через
2,5 года, к 50-летию Великого Октября, вступила в регулярную
эксплуатацию спутниковая телевизионная распределительная сеть,
насчитывавшая 20 земных станций «Орбита». Сегодня она состо-
состоит уже из 90 таких станций.
Почему специалисты обратились к спутникам связи? Не было
ли это данью «космической моде»? Отнюдь нет. К середине 60-х
годов телевизионные передачи могло смотреть большинство жите-
жителей густонаселенных районов страны. Предстоял новый этап в
развитии телевизионного вещания: доведение программ телевиде-
телевидения до отдаленных, значительно более труднодоступных и менее
населенных районов страны — таких, как Сибирь, Север, Дальний
Восток. И строгие техноэкономические расчеты обосновали не
только возможность, но и необходимость использования для этих
целей спутников связи. Прокладка кабельных и радиорелейных
линий не только была бы дорогостоящим делом, но и на долгие
годы задержала бы решение актуальной задачи: в короткие сроки
охватить возможно большую часть населения телевизионным ве-
вещанием.
Рис. 1. Спутник связи «Горизонт»
Первой распределительной системой телевидения стала сеть
земных станций «Орбита» со спутниками связи типа «Молния»,
запускаемыми на наклонные высокие эллиптические орбиты. В на-
настоящее время основная часть станций «Орбита» работает в диа-
диапазоне 4 ГГц, а в качестве космических ретрансляторов использу-
используются усовершенствованные спутники «Молния-3». Кроме того, они
могут работать и со стационарными спутниками «Радуга» и «Го-
«Горизонт» (рис. 1).
Земные станции «Орбита» — громоздкие и дорогостоящие объек-
объекты связи, строительство которых экономически оправдано в горо-
городах с населением не менее 50 тысяч человек. Поэтому в настоящее
время сооружение их только для целей телевидения не ведется.
Несколько лет назад была разработана принципиально новая
система спутниковой связи, получившая название «Экран». Она
предназначалась для охвата телевизионным вещанием населения
небольших поселков, разбросанных на огромных просторах Сиби-
Сибири и Крайнего Севера.
Чтобы упростить приемные земные станции и резко снизить
(в десятки и даже сотни раз) их стоимость по сравнению со стои-
стоимостью станций «Орбита», основой новой системы стал спутник
«Экран», находящийся на геостационарной орбите. На его борту
установлен передатчик достаточно большой мощности — 200 Вт,
работающий в диапазоне 0,7 ГГц. Для излучения в сторону Земли
используется узконаправленная антенна. Спутник излучает телеви-
телевизионный сигнал, модулированный по частоте.
180° 170°
Рис. 2. Территория обслуживания системой «Экран» (обведена штрих-
пунктирной линией) и зоны телевизионного вещания.
Система «Экран» позволила охватить телевизионным вещани-
вещанием огромную территорию, составляющую около 40 °/о территории
страны (рис. 2). Достаточно высокая напряженность поля у Земли
в зоне уверенного приема позволила вести прием на сравнительно
простые приемные устройства и антенны дециметровых волн.
Приемная установка СТВ-ЮО представляет собой стойку раз-
размерами 140x70X34 см. Ее приемник содержит чувствительный
усилитель высокой частоты на транзисторах, смеситель и гетеро-
гетеродин, усилитель промежуточной частоты и высококачественный де-
демодулятор частотно-модулированного телевизионного сигнала,
принятого со спутника. Антенная система состоит из 32 полотен
типа «волновой канал», каждое из которых содержит вибратор,
рефлектор и 30 скрещенных директоров.
Так как спутник «Экран» находится на стационарной орбите,
стало возможным отказаться от дорогостоящей и сложной систе-
системы наведения приемной антенны на спутник.
Телевизионный сигнал с приемной установки подается на ме-
местную телевизионную станцию; этот сигнал соответствует требо-
требованиям ГОСТа. Через систему «Экран» кроме телевизионной мо-
может быть подана и радиовещательная программа, которая с
СТВ-100 поступает на местный радиоузел и далее к абонентам.
В системе «Экран» используется и более простая приемная
установка СТВ-1 размерами 44x24x16 см, антенна которой сос-
состоит всего из четырех полотен «волновой канал» (рис. 3, а).
В 1979 году была введена в действие еще одна спутниковая си-
система телевизионного вещания, получившая название «Москва». Эта
система дополнила существовавшие уже в то время распредели-
распределительные системы «Орбита» и «Экран» и сеть наземных радиоре-
радиорелейных и кабельных линий.
Система «Москва» использует геостационарные спутники
«Горизонт», работающие в диапазоне 4 ГГц с частотной модуля-
модуляцией телевизионного сигнала. Земная станция «Москва» значитель-
значительно проще и дешевле станции «Орбита». Заложенные в систему тех-
технические принципы и решения позволяют использовать ее для об-
обслуживания любых районов страны, в том числе европейской ее
части, так как она не создает помех наземным службам.
Приемная станция предназначена для приема одной програм-
программы телевидения и одной программы радиовещания. Ее антенное
зеркало имеет диаметр 2,5 м, в то время как у станции «Орбита» —
12 м. Принятый, усиленный и демодулированный сигнал может
быть подан на местную телевизионную станцию. При необходимо^
сти станция «Москва» комплектуется телевизионным ретранслято-
ретранслятором мощностью 1,10 или 100 Вт либо устройством для работы на
кабельную сеть.
Одной из главных проблем дальнейшего развития телевизи-
телевизионного вещания помимо расширения зоны приема является пере-
переход к многопрограммному вещанию. И основным техническим
средством решения этой сложной проблемы по-прежнему будут
спутниковые системы.
Чтобы подавать программы Центрального телевидения (ЦТ)
в удобное для телезрителей время, сейчас организовано пятизоно-
вое вещание первой программы и трехзоновое — второй програм-
программы ЦТ. Каждая такая зона (они обозначены на карте рис. 2 бук-
буквами А, Б, В, Г и М, цифры означают время в зоне относительно
московского времени, принятого за 0 часов) охватывает два часо-
часовых пояса. В дальнейшем по мере ввода в эксплуатацию новых
спутников связи вторая программа будет также распреде-
распределяться по пяти зонам, а затем в ряде районов начнут подаваться
с помощью спутников республиканские и областные прог-
программы.
На Международной выставке систем и средств связи
«Связь-81», проходившей в 1981 году в Москве, демонстрировалось
целое семейство новых станций спутниковой связи.
Станции коллективного приема телевидения «Экран-КРЮ» и
«Экран-KPl» (рис. 4) приходят на смену станциям СТВ-100 и
СТВ-1. Новые станции превосходят прежние по ряду параметров,
в том числе по чувствительности. Благодаря широкому применению
микроэлектронных элементов значительно уменьшены габариты
аппаратуры, расход потребляемой энергии. Принятые со спутника
телевизионные сигналы преобразуются, усиливаются до мощности
1 Вт («Экран-KPl») или 10 Вт («Экран-КРЮ») и излучаются
передающей антенной на одном из 12 телевизионных каналов.
«Экран-KPl» обслуживает район с радиусом 2... 2,5 км, а
«Экран-КРЮ»—6 ... 7 км. Они могут работать также на кабель-
кабельную сеть.
Рис. 3. Приемные антенны устройств «Экран»: а — четырехполотновая; б—одно-
полотновая, используемая в экспериментах
Рис. 4. Станция коллективного приема «Экран-КР1»
Большой интерес представляет портативная станция
«Экран-К» (рис. 5), предназначенная для использования в геоло-
геологических партиях, на метеостанциях, в вахтовых поселках, строи-
строительно-монтажных поездах и т. п. Частотно-модулированный теле-
телевизионный сигнал, принятый станцией, преобразуется в стандарт-
стандартный телевизионный сигнал первого или четвертого канала и через
распределительное устройство поступает в кабельную линию, к
которой может быть присоединено до восьми телевизоров. Станция
потребляет мощность не более 30 Вт.
Станция «Экран-КРП» (рис. 6, а) рассчитана главным образом
на работу в комплексе с мощным телевизионным передатчиком,
к которому сложно или экономически нецелесообразно подавать
программу телевидения по наземной линии связи. Станция пред-
предназначена также и для приема радиовещательной программы.
Новая станция «Москва-КРП» в два раза меньше и легче
своей предшественницы. Станция работает в комплексе с мощным
телевизионным передатчиком или на маломощный передатчик,
входящий в ее состав. На рис. 6, б показана антенна станции.
К новым техническим средствам спутниковой связи относится
и аппаратура «Орбита-РВ», предназначенная для передачи в циф-
цифровой форме программ радиовещания и полос газет фототелеграф-
фототелеграфным способом. Аппаратура обеспечивает передачу и прием трех
цифровых потоков при использовании половины пропускной спо-
10
Рис. 5. Портативная станция «Экран-К»
собности ствола ИСЗ. В каждом из потоков может быть органи-
организовано 10 каналов радиовещания первого класса или 15 каналов
второго класса. Может быть также обеспечена подача двух стерео-
стереофонических программ.
Спутниковые системы связи развиваются быстрыми темпами.
В течение одиннадцатой пятилетки намечено построить 400 земных
станций «Москва» и 3000 станций системы «Экран».
Советская внутригосударственная система спутниковой связи
представляет собой уникальную систему, не имеющую аналогов
в мировой практике электрической связи.
Большие перспективы открываются перед цифровыми систе-
системами связи. До сравнительно недавнего времени тональная моду-
модуляция, частотное разделение каналов безраздельно господствова-
господствовали на сетях связи.
Аналоговые системы и сегодня занимают ведущее положение,
и надо полагать, что благодаря своей экономичности они еще дол-
долго будут применяться на магистралях связи. Но вот (теперь уже
более 10 лет назад) на сельских, а затем и на городских теле-
телефонных сетях появились цифровые системы передачи (ЦСП) с
импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ). Цифровые методы, как
показала практика, оказались эффективными для уплотнения
низкочастотных кабелей, чего не удавалось сделать методами ча-
частотного разделения каналов из-за высокого уровня помех. Имен-
Именно в высокой помехоустойчивости — одно из важных преиму-
п
Рис. 6. Земная станция «Экран-
КРП» (а); антенна станции «Москва-
КРГЪ (б)
ществ ЦСП. Такие системы позволяют более эффективно исполь-
использовать и междугородные симметричные кабели, так как резко сни-
снижаются взаимные влияния в парах кабелей.
Цифровые системы передачи имеют и эксплуатационные пре-
преимущества. У них весьма стабильны электрические характеристи-
характеристики, они не требуют настроек в ходе эксплуатации, позволяют лег-
легко организовать транзитные соединения.
В ЦСП все виды сообщений (телефонные, телеграфные, фо-
фототелеграфные, телевизионные, передача звукового вещания, пе-
передача данных и др.) передаются в единой цифровой форме, а это
во многом упрощает создание и функционирование систем связи.
Так, важной особенностью цифровых систем является возможность
объединения передачи сигналов в единый процесс, что приведет
к созданию интегральных цифровых систем связи.
Аппаратура ЦСП во многом базируется на элементах ЭВМ,
а это значительно упрощает ее конструирование. Благодаря широ-
широкому использованию достижений микроэлектроники, интегральных
микросхем сокращаются размеры, масса, потребляемая мощность
оборудования связи.
Все эти и ряд не упомянутых здесь преимуществ цифровых
систем подтверждены практикой, и не может быть сомнений в
том, что у ЦСП большое будущее. Этим и объясняется то серьез-
серьезное внимание, которое уделяется сегодня этому направлению в
технике связи специалистами научных, проектных, промышленных
и эксплуатационных организаций и предприятий.
12
В ближайшие 5—10 лет формирование единой автоматизиро-
автоматизированной сети связи страны будет базироваться на гармоничном ис-
использовании аналоговых и цифровых систем, работающих на ра-
радиорелейных, кабельных и спутниковых линиях. Можно с уверен-
уверенностью сказать, что роль цифровых систем будет постоянно воз-
возрастать. Ведь действительно, удельный вес потоков передачи дан-
данных (а они в своей основе уже являются цифровыми сообщениями)
непрерывно увеличивается. ИКМ стала основой уплотнения низко-
низкочастотных кабелей. На волоконно-оптических линиях связи с цифро-
цифровыми методами не могут конкурировать никакие другие, а у этих
линий огромное будущее.
Специалистами создана целая иерархия цифровых систем
связи на 30, 120, 480 и 1920 телефонных каналов. Системы на 30
и 120 каналов предназначены для уплотнения симметричных ка-
кабелей внутризоновых сетей связи, а на 480 и 1920 каналов —
для уплотнения коаксиальных кабелей зоновых и магистральных
сетей. Преобразование в аппаратуре аналоговых сигналов в циф-
цифровые осуществляется на основе импульсно-кодовой моду-
модуляции.
Комплекс аппаратуры первичной цифровой системы передачи
ИКМ-ЗОС выпускается серийно. Он используется для образования
до 30 телефонных каналов на телефонных сетях, передачи по этим
сетям программы звукового вещания и цифровой информации. При
этом предусмотрена возможность разветвления цифрового потока
на промежуточной станции с выделением части телефонных кана-
каналов. Цифровая информация передается с частотой 2048 кбит/с.
Дальность связи может достигать 200 км.
Комплекс оборудования вторичной цифровой системы переда-
передачи ИКМ-120 предназначен для работы на местных и внутризоно-
внутризоновых сетях связи. Он позволяет организовать 120 телефонных кана-
каналов, четыре канала вещания первого класса и 40 каналов передачи
дискретной информации с частотой передачи до 8 кбит/с.
В комплекс оборудования входят также необслуживаемые ре-
генерационные пункты (для восстановления формы сигнала),
которые размещаются на расстоянии 5 км один от другого.
При этом наибольшая дальность связи может составлять
600 км.
Тактовая частота передачи первичных цифровых потоков рав-
равна 2048 кГц, а объединенного потока — 8448 кГц.
Комплекс третичной цифровой системы передачи ИКМ-480
предназначен для уплотнения коаксиальных кабелей типа МКТ-4
на зоновых и магистральных сетях связи. Этот комплекс дает
возможность организовать по одному дуплексному тракту до 480
телефонных каналов и до 160 каналов передачи дискретной ин-
информации. В состав комплекса входят как обслуживаемые, так и
необслуживаемые регенерационные пункты. Длина регенерацион-
ного участка между необслуживаемыми пунктами равна 3 км, а
между обслуживаемыми — 200 км. Комплекс аппаратуры ИКМ-480
обеспечивает наибольшую дальность связи 2500 км.
13
Стойка третичного группообразования осуществляет объеди-
объединение (или разделение) четырех вторичных потоков с частотой
8448 кбит/с в групповой поток с частотой 34368 кбит/с.
И, наконец, комплекс аппаратуры четверичной цифровой си-
системы передачи ИКМ-1920 является наиболее мощным. Входящая
в этот комплекс аппаратура четверичного временного группообра-
группообразования ЧВГ-ЧЦСП предназначена для организации не менее
1920 телефонных каналов или одного канала для передачи цвет-
цветной (или черно-белой) телевизионной программы и 480 телефон-
телефонных каналов. Частота передачи группового потока равна
139264 кбит/с.
Аппаратура телевизионного канала АТК-ЧЦСП преобразует
аналоговые сигналы изображения и звукового сопровождения в
цифровую форму при передаче и служит для обратного преобра-
преобразования при приеме. Сигнал изображения преобразуется в восьми-
восьмиразрядный двоичный код при частоте дискретизации 12888 кГц, а
сигналы звукового сопровождения — в 12-разрядный двоичный
код.
Оборудование ИКМ-1920 обеспечивает передачу по коаксиаль-
коаксиальным магистралям связи с высокой достоверностью четверичных
цифровых потоков. Система телеконтроля позволяет дистанционно
определить достоверность передачи в каждом необслуживаемом
регенерационном пункте и обнаружить неисправный линейный ре-
регенератор.
Нельзя не упомянуть и комплекс оборудования цифрового ве-
вещания «Вещание» (ОЦВ-М), предназначенный для организации
монофонических и стереофонических каналов вещания высшего
класса. Он представляет собой модернизированное оборудование
цифрового вещания ОЦВ, которое хорошо зарекомендовало себя
во время проведения Олимпиады-80.
При использовании оборудования линейного тракта первичной
цифровой системы передачи со скоростью 2048 кбит/с может быть
образовано четыре монофонических, или два стереофонических ка-
канала высшего класса, или восемь каналов информационного
вещания.
Выше было отмечено, что цифровые методы передачи сообще-
сообщений являются, по существу, единственно возможными на волокон-
волоконно-оптических линиях связи. Советскими специалистами создан
комплекс оборудования ВОЛС-1М-120, представляющий собой
аппаратуру линейного тракта оптической цифровой системы пере-
передачи по волоконно-оптическому кабелю. Он позволяет организовать
120, 480 и 1920 телефонных каналов и может использоваться на
городских, зоновых и магистральных сетях связи.
Оптические линии связи в нашей стране прошли опытную про-
проверку на городских телефонных сетях. Они зарекомендовали себя
с положительной стороны. Сегодня сдерживающим фактором явля-
является пока еще высокая стоимость кабеля. Но можно не сомневать-
сомневаться, что совершенствование технологии производства уже в недале-
недалеком будущем позволит значительно понизить его стоимость. И то-
14
гда в полной мере проявятся преимущества волоконно-оптических
линий связи: огромная экономия цветных металлов (ведь кабель
представляет собой стеклянное волокно, для его производства не
требуются дефицитные медь и свинец, которые сегодня потребля-
потребляются кабельной промышленностью в больших количествах); малые
размеры и масса кабеля; высокая защищенность от внешних ме-
мешающих полей; большая длина регенерационных участков (мини-
(минимум в 3—5 раз большая, чем на линиях коаксиального кабеля);
высокое качество передачи сообщений; снижение затрат, связанных
с эксплуатацией линий связи. При этом оптические линии связи
позволяют передавать огромные потоки информации. Вывод может
быть один: интеграция цифровых методов передачи с волоконно-
оптическими линиями связи, несомненно, приведет к глубочайшим
изменениям в технике и эксплуатации средств связи, к невиданным
по нынешним масштабам возможностям расширения видов и объе-
объемов услуг связи.
СТУПЕНИ МАСТЕРСТВА
Неуклонно поднимаются в своем мастерстве радиоспортсмены
Казалось бы, уже невозможно повышать дальше скорости приема и
передачи радиограмм, а скоростники все отодвигают этот рубеж,
меняя представление о пределе человеческих возможностей. «Охот-
«Охотники на лис» демонстрируют виртуозное и филигранное умение пе-
пеленгации радиостанций, многоборцы — разностороннюю и атлети-
атлетическую подготовку теперь уже в шести (раньше четырех) видах
упражнений. Все более зрелым становится мастерство коротковол-
коротковолновиков и ультракоротковолновиков. Они сегодня не только блестя-
блестяще владеют телеграфным ключом и микрофоном, но и великолеп-
великолепно освоили тактику борьбы, что особенно важно в радиосвязи на KB
и УКВ. Такие выводы можно сделать, подводя итоги 1981 и пред-
предварительные 1982 года.
Но сначала вернемся немного назад — в олимпийский год, ког-
когда произошло самое значительное событие в спортивной жизни
радиоспортсменов,— состоялся первый чемпионат мира по спор-
спортивной радиопеленгации. Более чем 25-летнюю историю имеет этот
вид радиоспорта, неофициально называемый «охотой на лис» и уже
завоевавший популярность во многих странах мира. Так, на пер-
первый чемпионат мира, состоявшийся в польском городке Владисла-
вово, приехали команды 11 стран: Болгарии, Венгрии, ФРГ, Нор-
Норвегии, Польши, Румынии, Советского Союза, Чехословакии, Швей-
Швейцарии, Швеции и Югославии. Советскую сборную представляли
лучшие спортсмены страны, не раз завоевывавшие самые высокие
места на внутрисоюзных и международных соревнованиях. И они
оправдали оказанное им доверие. Никогда наши «охотники
на лис» не возвращались домой со столь богатыми трофеями: четы-
четыре золотые медали из шести за командные результаты, еще два
командных призовых места, три золотые, одна серебряная и две
бронзовые медали в личном зачете!
Истинной героиней чемпионата стала наша Галина Петрочкова,
сделавшая золотой дубль,— дважды она завоевывала титул чемпи-
чемпионки мира, показав лучшие результаты в двух забегах: в поиске
лис в диапазонах 3,5 и 144 МГц. Член сборной СССР В. Чистяков,
выиграв один из забегов, также стал чемпионом мира.
Венцом спортивного сезона, как известно, являются чемпионаты
страны. На них подводятся основные итоги года, происходит смотр
резервов и скамейки запасных. С какими же результатами радио-
радиоспортсмены закончили 1982 год? В этом году все чемпионаты про-
проходили под девизом 60-летия образования СССР. И это предъяв-
предъявляло к их участникам — представителям всех братских респуб-
республик — особые требования.
16
Первая чемпионка мира по
спортивной радиопеленгации
Г. Петрочкова (слева) с сыном
Виталием
Первый чемпион мира
по спортивной радиопелен-
радиопеленгации В. Чистяков
17
Спортивный сезон открыли радисты-скоростники. 34-й чем-
чемпионат по приему и передаче радиограмм проходил в апреле в
Ташкенте. Помериться силами приехали 152 спортсмена, среди
них — 39 мастеров и 38 кандидатов в мастера спорта СССР. Ли-
Лидерами в командной борьбе были сборные Российской Федерации
и Молдавии, завоевавшие в итоге первое и второе места. На третье
место вышла команда Белоруссии. Далее следовали украинцы, ле-
ленинградцы и москвичи. Впервые молдавские скоростники добились
такого успеха. Надо сказать, что на прошлом чемпионате они были
лишь пятыми. Успех их закономерен, так как в республике серьезно
занимаются вовлечением молодежи в радиоспорт и воспитанием мо-
молодых спортсменов. И это большая заслуга опытных тренеров
X. Кирчиогло и Б. Брацлавера
В личном зачете среди спортсменов-мужчин, ведущих прием
радиограмм с записью текста рукой, победил скоростник из Вла-
Владимира мастер спорта СССР международного класса С. Зеленов,
ставший в двенадцатый раз чемпионом страны. Серебряную ме-
медаль завоевал белорусский спортсмен В. Машунин. Выполняя
упражнение по передаче буквенного текста на электронном ключе,
он показал результат — 241,9 знака в минуту — новое всесоюзное
достижение. Прежнее — 238,1 знака в минуту — было установлено
им же в 1980 году. Бронза досталась А. Юрцеву из команды МССР.
У женщин в этой же подгруппе титул чемпионки СССР и зо-
золотую медаль завоевала, как и в прошлом году, студентка из Мо-
Могилева Е. Свиридович. На второе место вышла М. Станиловская
из Липецка, на третье — Т. Чванова — представительница коман-
команды Эстонии.
Упорная борьба у спортсменов, ведущих прием радиограмм
с записью текста на пишущей машинке, закончилась победой
у мужчин В. Ракинцева (РСФСР), А. Демина (Ленинград) и
Л. Гаспаряна (Арм. ССР), у женщин — Н. Казаковой (РСФСР),
Т. Белоглядовой (УССР) и В. Тарусовой (Москва). Причем
В. Ракинцев в сумме двух упражнений набрал 766 очков. Это —
новый рекорд СССР! Прежний, принадлежавший ему же, оказался
перекрытым на 20 очков.
У юных скоростников первое место занял 16-летний спортсмен
из Пензы О. Беззубов, показавший отличный результат 800,2 очка
(у С. Зеленова — 810,4 очка). Среди девушек сильнейшей оказа-
оказалась также представительница команды РСФСР Э. Арюткина.
Участники 22-го чемпионата СССР по многоборью радистов —
114 спортсменов из одиннадцати союзных республик — встретились
в Тбилиси. Среди них — 4 мастера спорта СССР международного
класса, 33 мастера и 29 кандидатов в мастера спорта СССР.
В борьбе за титул чемпионов страны они продемонстрировали свое
умение принимать и передавать радиограммы, работать в радио-
радиосети, ориентироваться на местности, метко стрелять и поражать
гранатами цель.
Настоящий спортивный поединок между Олегом Стельмашу-
ком и Григорием Калупановичем из команды Белоруссии закон-
18
чился победой Олега, впервые выступавшего на столь ответствен-
ответственных соревнованиях. На третье место вышел опытный украинский
многоборец В. Иванов.
У женщин, как и в прошлом году, титул чемпионки страны
завоевала спортсменка из Киева Н. Асауленко. Серебро досталось
Т. Ромасенко (РСФСР) и бронза москвичке Т. Коровиной.
Победителями среди юных многоборцев стали В. Татьянин
(УССР), А. Киселев (ГССР) и В. Наконечный (УССР).
Распределение мест в общекомандном зачете следующее: на
первом месте команда Украины, на втором — Российской Федера-
Федерации, на третьем — Белоруссии, на четвертом — Москвы, на пя-
пятом — Ленинграда и на шестом — Грузии.
Более 150 «охотников на лис» — представителей всех союзных
республик — приняли участие в XXV чемпионате СССР по спор-
спортивной радиопеленгации, который проходил в Житомире. В команд-
командном первенстве лидировали спортсмены Российской Федерации. За
ними следовали их многолетние соперники — «охотники на лис»
Украины и Ленинграда. Абсолютными чемпионами страны стали
Ч. Гулиев и Г. Петрочкова. Среди юных спортсменов лучшие ре-
результаты показали Г. Черевичный и И. Буланова.
«Охотники на лис» и многоборцы ежегодно участвуют в комп-
комплексных международных соревнованиях «За дружбу и братство»,
проводимых среди спортсменов социалистических стран. Соревно-
Соревнования по многоборью радистов в 1981 году проходили в небольшом
словацком городке Нове Место над Вагом. В них приняли участие
сборные команды ВНР, ГДР, КНДР, НРБ, ПНР, СССР и ЧССР.
Четыре кубка за командные победы во всех категориях сорев-
соревнующихся, 22 золотые медали из 24, 7 кубков из 12 за личные
места — такой убедительной победы на международных соревно-
соревнованиях «За дружбу и братство» советские радисты-многоборцы не
добивались никогда. Надо сказать, что путь к ней был нелегким.
Последние годы лидерство прочно удерживали корейские и чехо-
чехословацкие спортсмены.
Победы завоевывают по-разному. Победу наших многоборцев
можно назвать красивой и истинно спортивной. Были у них и не
совсем удачные выступления в отдельных упражнениях, было вол-
волнение из-за того, что пришлось работать в сети на незнакомых
радиостанциях, но все это не подорвало настроя на борьбу, жела-
желания во что бы то ни стало отыграть потерянные минуты и очки.
И вот в конце — блистательный рывок вперед в ориентировании
на местности — упражнении, где некоторое преимущество всегда
имеют хозяева соревнований. Но здесь равных нашим ребятам
не было. Они заняли четыре первых места в многоборье в личном
зачете. Большими золотыми медалями были награждены три сту-
студента из Новосибирска, Кишинева и Томска — Д. Голованов,
И. Самохвалов, Э. Шутковский, а также инструктор Оренбургской
РТШ Т. Ромасенко. Малые золотые медали за техническое и спор-
спортивное троеборье завоевали: у мужчин — В. Иванов из Смоленска
и Д. Голованов, у юношей — И. Залялутдинов из Казани, у юни-
19
Сборная СССР, завоевавшая в 1981 г. «Кубок Дуная»,
(слева направо): В. Зеленов, руководитель делегации А. Малеев,
Н. Подшивалов и В. Александров
оров — И. Самохвалов (две медали), у женщин — Т. Аксенова из
Ленинграда. Только две малые золотые медали мы уступили пред-
представителям ЧССР и КНДР. В арсенале наград наших многоборцев
еще пять серебряных и четыре бронзовые награды. Следующие со-
соревнования многоборцев под девизом «За дружбу и братство»
состоятся в 1983 году в Болгарии.
В 1982 году соревнования юных «охотников на лис» под девизом
«За дружбу и братство» проводились в Пхеньяне. Необычные кли-
климатические условия и непривычный рельеф местности на трассе
поиска «лис» не позволили нашим спортсменам показать высокие
результаты. И все же в этой сложной обстановке они завоевали
второе место в общекомандном зачете, а А. Гришин из Липецка
быстрее всех прошел трассу поиска «лис» в диапазоне 144 МГц.
В начале 1981 года наши радисты-скоростники участвовали в
международных соревнованиях, традиционно проводимых в Буха-
Бухаресте. Они восьмой раз подряд завоевали «Кубок Дуная». В личном
зачете из шести разыгранных комплектов наград наши спортсмены
завоевали пять золотых, две серебряные и две бронзовые медали.
Среди мужчин все три первых места занял С. Зеленов, показавший
в обязательной программе результат — 4752 очка, чего еще никто
не добивался. У дебютанта сборной Н. Подшивалова — серебряная
и две бронзовые медали, у юниора В. Александрова — две золотые
и серебряная награды.
Из года в год увеличивается число энтузиастов любительской
радиосвязи. Количество радиостанций ежегодно возрастает на 8—
12%, то есть 1000—1500 коротковолновиков и ультракоротковол-
новиков^ вновь выходят в эфир. По данным на 1 января 1982 года
в нашей стране насчитывалось 33582 радиостанции, в том числе
коллективных — 3910, индивидуальных KB — 19458, УКВ — 9107
и EZ — 1107.
20
В 1981 году чемпионами СССР по радиосвязи на KB стали Лео-
Леонид Крупенко (UA0QWB), Надежда Мусиенко (UA6ALO), Сер-
Сергей Пасько (UM8MA0), в командном зачете победили коллективы
UKOCAA, UK2PCR и UK7LAH, В 1982 году победу в чемпионате
страны по радиосвязи на KB телефоном завоевали А. Макаенко
(UL7EAJ) и Н. Александрова (UA3ADG).
Сотни радиолюбителей ежегодно участвуют по меньшей мере
в 27—30 крупнейших соревнованиях по радиосвязи на KB, прово-
проводимых радиолюбительскими организациями зарубежных стран.
В некоторых, наиболее популярных из них, работает до 900 совет-
советских коротковолновиков. В 1981 году за рубеж было отправлено
6713 отчетов о соревнованиях советских радиоспортсменов
(в 1979 году — 6337). А вот еще цифры, которые говорят о возрос-
возросшем мастерстве наших коротковолновиков: в 1975 году они завое-
завоевали 136 призовых мест, в 1979 — уже 197, из них 81 — первое,
58 — вторых и 46 — третьих, а в 1980 — 221, из них 86 — первых,
67 — вторых и 68 — третьих.
В настоящее время еще не получены официальные данные
о всех международных соревнованиях 1981 года, поэтому можно
говорить только о некоторых из них.
Прежде всего надо отметить успехи советских коротковолнови-
коротковолновиков в чемпионате IARU (Международного радиолюбительского
союза) по радиоспорту 1981 года. Уже четвертый год подряд вы-
высокие результаты в этих соревнованиях показывает известный ле-
ленинградский коротковолновик Георгий Румянцев (UA1DZ). Он за-
занял первое место в подгруппе «один оператор — телефон — те-
телеграф». Второе место в подгруппе «один оператор — телеграф»
завоевал А. Крегжде (UP2NK), третье — В. Жалнераускас
(UP2NV). Среди коллективных станций второе и третье места за-
заняли команды UK2BBB и UK2PCR.
Много советских коротковолновиков в числе победителей в
WAE DX Contest 1981 года — неофициальном первенстве Европы,
организуемом клубом радиолюбителей ФРГ. Это А. Крегжде
(UP2NK), В. Жалнераускас (UP2NV), команды коллективных ра-
радиостанций UK2PCR, UK2BAS, UK5MAF, UK6LAZ, UK2BBB и дру-
другие. Среди неевропейских станций первые места в телефонных со-
соревнованиях заняли операторы коллективной радиостанции Челя-
Челябинского политехнического института (UK9AAN).
Успешно для наших коротковолновиков прошли соревнования
АА DX Contest — неофициальный чемпионат Азии, проводимый
Японской лигой радиолюбителей. В телефонных соревнованиях пер-
первое место в Европе среди коллективных радиостанций заняла
команда комбайнового завода г. Таганрога (UK6LEZ). В Азии пер-
первыми стали операторы коллективной радиостанции кустанайской
средней школы № 11 (UK7LAH).
Известны итоги соревнований 1980 года CQ WPX Contest, про-
проводимых американским журналом «CQ». В них на четвертое место
среди индивидуальных станций вышел В. Прийман (UR2QD), рабо-
работавший в соревнованиях олимпийским позывным RU2QD; среди
21
Известный советский коротковолновик, награжденный
орденом «Знак Почета» за успехи в радиоспорте, Г Румянцев
(UA1DZ)
22
коллективных станций второе место завоевали коротковолновики
коллективной станции UK9AAN, третье — Вильнюсского завода
радиокомпонентов (UK2BBB).
Постоянно растет популярность соревнований «Миру — мир»,
организуемых Федерацией радиоспорта СССР и Центральным ра-
радиоклубом СССР имени Э. Т. Кренкеля. Еще три-четыре года на-
назад в них работало не более 300—400 зарубежных радиолюбителей,
а в 1981 году в них приняли участие свыше 2700 спортсменов из
70 стран и территорий мира. Абсолютными победителями стали
B. Филипенко (UL7CT) и команда UK6LEZ. Среди иностранных
участников лучшие результаты показали венгерский коротковолно-
коротковолновик HA5NP и операторы коллективной радиостанции из ГДР —
Y21YK.
Показателем достижений коротковолновиков являются радио-
радиолюбительские дипломы. Чтобы выполнить условия некоторых из них,
приходится тратить многие годы упорного труда, проводить бес-
бессонные ночи за своей домашней радиостанцией. В 1981 году 7108 со-
советских коротковолновиков были удостоены дипломов различного
достоинства зарубежных радиолюбительских организаций. Одним
из самых трудных является 5-диапазонный диплом DXBCC, уч-
учрежденный Американской лигой радиолюбителей. В 1981 году его
получили операторы коллективной радиостанции UK6LEZ, В. Тэас
(UR2RCU), М. Филиппов (UW0MF), в 1982 году — операторы кол-
коллективных радиостанций UK3AAO, UK5WBG, И. Мохов (UB5AAF),
C. Кузьмин (UQ20C)y Е. Гончарская (UB5WCW), А. Кальчук
(UQ2PP).
В почетный список радиолюбителей «DXCC HONOR ROLL»,
установивших связи с наибольшим количеством представителей
стран и территорий мира, включен В. Пряхин (UA9VB).
Самые популярные соревнования ультракоротковолновиков —
«Полевой день» и международные соревнования социалистических
стран. В «Полевом дне» 1981 года приняли участие 1049 спортсме-
спортсменов из 57 областей СССР. Больше всего команд — 46 — выставила
Донецкая область. 16 команд представляли Днепропетровскую об-
область. Победители в них определяются по пяти зонам. Ими стали,
в первой зоне — UQ20W, во второй — UK3LAF, в третьей —
UK5IBZ, в четвертой — UI8ABY, в пятой — UK9FDA. Наиболее
высокие результаты в диапазоне 144 МГц у команды UK3LAF,
430 МГц — UK5IHE, 1215 МГц — RA1ATS.
Международные УКВ соревнования 1981 года проводились в
Могилеве. Наша сборная в составе А. Ванчаускаса, С. Федосеева,
Г. Грищука, Ю. Гребнева и С. Кежелиса заняла первое место.
Спортивная жизнь радиолюбителей в 1980 году была отмечена
рождением новых соревнований: радиолюбительского троеборья
(РЛТ), состоящего из КВ-теста, состязаний в стрельбе и ориентиро-
ориентировании на местности, и Всесоюзных очно-заочных соревнований по
радиосвязи на KB телеграфом на приз журнала «Радио». И те и
другие сразу же завоевали популярность и с 1981 года включены
в официальный календарь соревнований.
23
В 1981 году Всесоюзные очно-заочные соревнования по KB в
Гируляе под Клайпедой вылились в настоящий спортивный празд-
праздник. В очном поединке встретились 40 участников — представители
12 союзных республик, среди них 3 мастера спорта международно-
международного класса, 20 мастеров спорта СССР.
Всего два часа продолжались соревнования. Только час для ра-
работы в эфире имел каждый из двух операторов в команде. Темп
проведения связей доходил до 80 QSO в час.
Победителем очных соревнований стала сборная команда Ли-
Литовской ССР, на второе место вышли представители Орловской
области, на третье — Киргизской ССР. В личном зачете победил
Т. Мисюнас из г. Ионава.
На очно-заочные соревнования 1982 года в Каунасе прибыли
команды всех союзных республик, Москвы и Ленинграда. Если на
предыдущих соревнованиях спортсмены привезли с собой обычную
аппаратуру, то на сей раз некоторые работали на специально под-
подготовленных именно к этим состязаниям трансиверах. Причем от-
отдельные аппараты имели очень высокие технические характерис-
характеристики. Так, например, лучший динамический диапазон приемника
92 дБ (очень важный показатель) был у трансивера конструкции
москвича В. Дроздова.
На сей раз порядок работы очных участников соревнований
был несколько иной: каждый спортсмен работал в двух сорока-
сорокапятиминутных турах. Это выравнивало условия работы участников
из одной команды.
Соревнования длились три часа, а на следующий день судей-
судейская коллегия объявила победителей. Ими стали в командном за-
зачете спортсмены Москвы, Азербайджанской ССР и РСФСР (соот-
(соответственно первое, второе и третье места), в личном зачете лиди-
лидировали К. Хачатуров (UW3HV), В. Петерайтис (UP2BIG) и
Й. Пашкаускас (UP2PAJ). По единодушному мнению участников
соревнований очный KB чемпионат позволил сделать новый шаг
в развитии коротковолнового спорта в нашей стране как в опера-
операторском, так и в техническом плане.
Итак, новые и традиционные старты ждут радиоспортсменов.
По сигналам судей на них начнется острейшая борьба, в которой
соперники будут стремиться победить, напрягая до предела физи-
физические силы, доводя до технического совершенства свое спортивное
оружие — приемники, передатчики, антенны, телеграфные ключи,
ну а потом вместе радоваться торжеству истинного мастерства. За-
Замечательно об этом сказал знаменитый бегун В. Куц: «Спорт тем
и велик, что «противники», на беговой дорожке загнавшие себя до
полуобморочного состояния, после финиша обнимают друг друга,
а едва стоящие на ногах боксеры после боя не забывают обменять-
обменяться рукопожатиями».
1922 ГОД, РАДИО, ЛЕНИН
Имя основателя Коммунистической партии и Советского государства Вла-
Владимира Ильича Ленина неразрывно связано с первыми шагами использования
радио для нужд революции, со становлением советской радиотехники и с ее
по тому времени немалыми успехами.
Вождь революции постоянно обращался к радио как к надежному средству
оперативной передачи различной информации, распоряжений и декретов Советско-
Советского правительства. Написанное В. И. Лениным историческое обращение «К граж-
гражданам России!» было передано через радиостанцию крейсера «Аврора» в 10 ча-
часов утра 7 ноября B5 октября) 1917 года. Можно привести десятки примеров
использования Владимиром Ильичем радио. Но В. И, Ленин не только пользо-
пользовался радио. Он, несмотря на невероятную загруженность важнейшими госу-
государственными делами, постоянно проявлял интерес и внимание к работам спе-
специалистов в области радиотехники, оказывал им всемерную помощь.
Владимир Ильич первым увидел в радио мощное средство агитации и
пропаганды среди широчайших масс населения, средство приобщения трудового
народа к достижениям культуры. Неслучайно пристальное внимание В. И. Ленин
уделял и работам в области радиотелефонии, которые проводились в знаменитой
Нижегородской радиолаборатории. Да и сама лаборатория, ставшая первым
в нашей стране научно-исследовательским радиотехническим институтом, по пра-
праву может считаться детищем В. И. Ленина.
В публикуемой статье пойдет речь о некоторых страницах истории совет-
советской радиотехники, относящихся к 1922 году и связанных с именем В. И. Ленина
В 1982 году отмечалось 60-летие со времени пуска Централь-
Центральной радиотелефонной станции, декрет о строительстве которой под-
подписан В. И. Лениным 17 марта 1920 года. Это была первая в мире
мощная радиовещательная станция, положившая начало регуляр-
регулярным передачам, рассчитанным на широкую слушательскую ауди-
аудиторию.
Работы в области радиотелефонии велись в Нижегородской
радиолаборатории коллективом сотрудников под руководством
М. А. Бонч-Бруевича. Работам этим В. И. Ленин придавал чрез-
чрезвычайно большое значение, видя в радиотелефонии мощное сред-
средство организации «митинга с миллионной аудиторией».
Первые опыты по созданию радиотелефонного передатчика
М. А. Бонч-Бруевич начал проводить еще осенью 1919 года, а уже
в декабре в эфир вышла экспериментальная радиостанция мощ-
мощностью 40 Вт. Успехи в области радиотелефонии стали возможны-
возможными главным образом благодаря тому, что М. А. Бонч-Бруевичу
удалось создать мощные генераторные лампы с анодом, охлажда-
охлаждаемым водой. Такие лампы появились впервые в мире в нашей стра-
стране, они были разработаны и изготовлены в условиях гражданской
войны, острой нехватки материалов, топлива, электроэнергии. Их
создание стало крупной победой зарождавшейся советской радио-
радиотехники.
Начав в 1919 году с генераторных ламп мощностью в несколь-
несколько десятков ватт, лаборатория в дальнейшем сконструировала
лампы невиданной в то время мощности B5,40 и даже 100 кВт).
25
В. И. Ленин у записывающего аппарата
26
М. А. Бонч-Бруевич
Письмо В. И. Ленина
Бонч-Бруевичу
E февраля 1920 г.)
(S1IUMI ГК1ШШ
nuntt i кгшьяшв
27
Повышение мощности генераторных ламп позволило наращивать
и мощности макетных образцов радиотелефонных передатчиков.
Но время было сложное, трудное, и эти трудности не могли
не отражаться на делах Нижегородской радиолаборатории, в том
числе и на исследованиях в области радиотелефонии. О проделан-
проделанной работе, первых результатах по передаче по радио телефонных
сообщений, о трудностях, которые испытывала радиолаборатория,
Михаил Александрович написал В. И. Ленину.
5 февраля 1920 года Владимир Ильич ответил М. А. Бонч-Бру-
евичу широко известным теперь письмом, в котором, в частности,
говорилось:
«Пользуюсь случаем, чтобы выразить Вам глубокую благодар-
благодарность и сочувствие по поводу большой работы радиоизобретений,
которую Вы делаете. Газета без бумаги и «без расстояний», кото-
которую Вы создаете, будет великим делом. Всяческое и всемерное со-
содействие обещаю Вам оказывать этой и подобным работам.
С лучшими пожеланиями В. Ульянов (Ленин)».
Это историческое письмо вдохновило коллектив лаборатории на
преодоление трудностей, мобилизовало специалистов на усиление
работ, направленных на создание радиотелефонных станций. В сло-
словах В. И. Ленина «газета без бумаги и «без расстояний» была со
всей ясностью высказана мысль об использовании радиотелефона
как средства радиовещания.
Упоминавшимся выше декретом от 17 марта 1920 года Ниже-
Нижегородской радиолаборатории поручалось изготовить в самом сроч-
срочном порядке Центральную радиотелефонную станцию с радиусом
действия 2000 верст. Строительство станции должно было вестись
в Москве. В декрете указывалось, что все заказы и требования на
материалы, связанные со строительством станции, должны испол-
исполняться в первую очередь. Рабочие и служащие, занятые на пост-
постройке радиостанции, освобождались от призыва в армию.
Этот правительственный документ был результатом успешных
работ Нижегородской радиолаборатории в области радиотелефо-
радиотелефонии, которые были поручены лаборатории еще при ее организации
в декабре 1918 года и записаны в «Положении о радиолаборатории
с мастерской Народного комиссариата почт и телеграфов»—пра-
телеграфов»—правительственном декрете, подписанном В. И. Лениным.
На протяжении всего этого времени Владимир Ильич регуляр-
регулярно интересовался исследованиями по радиотелефонии, возможнос-
возможностями использования рупоров для слушания радиопередач большим
числом людей. К 1920 году работы лаборатории, несмотря на все
трудности военного времени, настолько продвинулись вперед, пер-
первые опытные передачи оказались столь успешными, что вполне ре-
реальным оказалось строительство регулярно действующей радиове-
радиовещательной станции. Эта задача и была сформулирована в декрете
о ее сооружении.
Работы, проводившиеся коллективом сотрудников, которыми
руководил М. А. Бонч-Бруевич, позволили создать зимой 1920 года
28
достаточно мощный по тому времени 5-киловаттный радиотелефон-
радиотелефонный передатчик. Он был доставлен из Нижнего Новгорода в Моск-
Москву и установлен на территории Ходынской радиостанции. Для про-
проверки работы радиопередатчика на дальние расстояния Народный
комиссариат почт и телеграфов принял решение о проведении
опытных радиотелефонных связей с Берлином, договорившись о
них с соответствующим ведомством Германии. Такая передача со-
состоялась, но... связь оказалась односторонней: на правительствен-
правительственной радиостанции в Гельтове под Берлином Москва была слышна
прекрасно. Находившийся на радиостанции представитель Нарком-
почтеля А. М. Николаев безошибочно узнавал голоса выступавших
перед микрофоном в Москве. Берлин же ни в этот день, ни позже
ответить по радиотелефону Москве так и не смог, немецкие специа-
специалисты объяснили это какими-то неисправностями в радиоаппарату-
радиоаппаратуре, которые устранить им не удалось.
Радиопередача из Москвы стала первой в мире международной
радиотелефонной передачей, она продемонстрировала большие до-
достижения советских специалистов в этой в ту пору новой области
радиосвязи. Не случайно, что после этой передачи немецкие специ-
специалисты приезжали в Москву изучать советский опыт.
Радиотелефонный передатчик, установленный на Ходынской ра-
радиостанции, стал первой в нашей стране радиовещательной стан-
станцией, которая регулярно вела передачи новостей, статей из газет
и журналов. Эта станция стала первым этапом воплощения в жизнь
задания В. И. Ленина по организации радиопередач для широких
масс трудящихся.
Но М. А. Бонч-Бруевич и его сотрудники ставили перед собой
более сложную и по тем временам более грандиозную задачу: соз-
создание Центральной радиотелефонной станции мощностью не менее
10 кВт, т. е. такой, которая бы в полной мере отвечала, как они
считали, заданию декрета от 17 марта 1920 года.
В то же самое время В. И. Ленин, продолжая пристально сле-
следить за работами по радиотелефонии и будучи полностью в курсе
успешного продвижения работ в этой области, подписал 27 января
1921 года Постановление Совета Народных Комиссаров о радиоте-
радиотелефонном строительстве в стране. Это был декрет, положивший
начало широкому строительству радиотелефонных (по нынешней
терминологии — радиовещательных) станций в ряде городов, с тем
чтобы радиопрограммы можно было регулярно принимать не толь-
только в центре России, но во многих, в том числе и отдаленных райо*
нах страны.
Строительство новой радиовещательной станции в Москве (ее
название было определено в декрете от 17 марта 1920 года как
Центральная радиотелефонная станция) началось в октябре 1921
года за Курским вокзалом, на Вознесенской улице. Мощность ее
была определена в 12 кВт, проект и оборудование станции созда-
создавались в Нижегородской лаборатории. Испытания нового передат-
передатчика проводились в Нижнем Новгороде. 27 и 29 мая и 27 и 29 июня
1922 года через передатчик были переданы первые радиоконцерты
29
в которых участвовали профессора и студенты Нижегородской кон-
консерватории. Во время этих испытаний проверялся ряд схемных ре-
решений, в частности — новая схема модулятора. Концерты из Ниж-
Нижнего были хорошо слышны во многих городах Советского Союза.
Передатчик радиостанции содержал 30 радиоламп, из которых
12 было установлено в генераторе, столько же в модуляторе и 6—
в усилителе низкой частоты. На аноды ламп подавалось высокое
напряжение в 2000 В, нити накала питались переменным напряже-
напряжением 12 В. Станция была предназначена для работы в режиме не
только радиотелефона, но и радиотелеграфа. Соответствующим
образом строился и график работы станции после пуска ее в эксплу-
эксплуатацию: днем—для целей вещания, ночью — телеграфом для це-
целей радиосвязи.
В июле того же года передатчик был отправлен в Москву, на-
начался его монтаж, а 21 августа он впервые вышел в эфир. Испы-
Испытания передатчика продолжались. 15 сентября 1922 года в газете
«Известия» появилось сообщение: «Центральная радиотелефонная
станция послала следующую радиограмму:
ВСЕМ, ВСЕМ, ВСЕМ.
Настройтесь на волну 3000 метров и слушайте:
В воскресенье, 17-го сентября, в 3 ч. дня по декретному времени,
на центральной радиотелефонной станции Наркомпочтеля состоит-
состоится первый радиоконцерт.
В программе — русская музыка:
1. Бородин — ария из «Князя Игоря», исполняет премьер Большо-
Большого государственного театра Б. М. Евлахов.
2. Глиэр — романс, исполняет проф. Московской консерватории
солист Большого академического театра Б. О. Сибор (скрипка).
3. Чайковский — ария Полины из «Пиковой дамы», исполняет ар-
артистка Большого государственного академического театра
Н. А. Обухова.
4. Римский-Корсаков — ария из «Царской невесты», исполняет ар-
артистка оперы Народного Дома Р. П. Венгерова.
5. «Красный сарафан» —народная песня, исполняет артист оркес-
оркестра Большого государственного академического театра А. И. Ларин
(флейта)».
Радиостанция к первому концерту не располагала оборудован-
оборудованной студией, и участники концерта выступали прямо во дворе стан-
станции, под ее антеннами. Принимался концерт и на приемную радио-
радиостанцию, установленную на самолете, который летал над Москвой.
Прием концерта был организован в Доме Союзов, в аудитории
съезда физиков в Нижнем Новгороде и в ряде других городов.
19 сентября 1922 года Секретариат ВЦИК наградил Нижегород-
Нижегородскую лабораторию орденом Трудового Красного Знамени, а про-
профессорам М. А. Бонч-Бруевичу, В. П. Вологдину и механику
А. Ф. Шорину была выражена благодарность от имени ВЦИК-
27 октября состоялась сдача Центральной радиотелефонной
станции в эксплуатацию, а официально она была открыта 7 нояб-
30
Центральная радиотелефонная станция
Передача концерта из двора Центральной радиотелефонной станции
31
ря 1922 года, к пятилетию Великой Октябрьской социалистической
революции. В этот день через радиостанцию был передан большой
праздничный радиоконцерт. «Радиоконцерт слушали все прием-
приемные и приемно-передающие радиостанции республики»,— писали
«Известия» 9 ноября 1922 года. В праздничные дни передачи Цен-
Центральной радиостанции транслировались через громкоговорители,
установленные на ряде площадей Москвы. Передавались они и с
помощью авторадиопередвижки, разъезжавшей по улицам столи-
столицы. Это был автомобиль, на котором разместили приемную, усили-
усилительную аппаратуру и громкоговоритель.
В праздничные дни Центральная радиотелефонная станция
стала называться Радиостанцией имени Коминтерна, а Вознесен-
Вознесенская улица, где находилась радиостанция, была переименована в
улицу Радио, Ходынский радиоцентр — в Октябрьский радиоцентр.
К сожалению, здание первой радиовещательной станции страны
не сохранилось, и многие москвичи не знают, почему улица, на ко-
которой нет радиотехнических организаций, носит имя Радио.
Пуск Центральной радиотелефонной станции был огромным
событием. Советское радиовещание рождалось в трудное военное
время, в условиях разрухи народного хозяйства, нехватки матери-
материалов, и тем не менее энтузиазм советских радиоспециалистов, вдох-
вдохновляемых постоянным вниманием и заботой В. И. Ленина, позво-
позволил им не только успешно преодолевать трудности, оригинально,
новаторски решить многие технические проблемы, но и выйти на
передовые рубежи в этой области техники.
В тот же год 8 декабря по радио впервые прозвучали слова
Владимира Ильича Ленина — через Радиостанцию имени Комин-
Коминтерна транслировались записанные на граммофонные пластинки
выступления В. И. Ленина.
Пуск первой радиовещательной станции был, бесспорно, огром-
огромным событием в истории советской радиотехники. Радиостанцию
в те дни посещали многие специалисты, советские и иностранные
журналисты, работники ЦК партии и члены Советского прави-
правительства.
Но этому большому событию 1922 года предшествовал ряд ин-
интереснейших фактов, вошедших в летопись отечественного радио и
непосредственно связанных с именем Владимира Ильича. Не рас-
рассказать о них просто невозможно.
В связи с трудностями реализации программы радиотелефонно-
радиотелефонного строительства в стране, и в частности сооружения центральной
радиотелефонной станции в Москве, нарком почт и телеграфов
В. С. Довгалевский в самом начале 1922 года обратился в прави-
правительство с просьбой выделить Нижегородской радиолаборатории
50 тыс. рублей золотом —сумма по тем временам огромная. Озна-
Ознакомившись с этой просьбой, В. И. Ленин направил ходатайство
Наркомата почт и телеграфов в Политбюро партии с поддержкой
со своей стороны: «Поддерживаю и прошу т. Молотова внести на
голосование Политбюро. Прошу членов Политбюро принять во вни-
внимание исключительную важность Нижегородской радиолаборато-
32
рии, громадные услуги, которые она уже оказала, и громадную
пользу, которую она может оказать нам в ближайшем будущем как
в военном деле, так и в деле пропаганды». 20 января 1922 года По-
Политбюро приняло соответствующее решение о выделении средств
для Нижегородской радиолаборатории.
Владимир Ильич Ленин поддержал ходатайство Нижегородско-
Нижегородского Совета о награждении радиолаборатории орденом Трудового
Красного Знамени и о занесении профессоров В. П. Вологдина и
М. А. Бонч-Бруевича на красную доску героев труда. В письме от
И мая 1922 года наркому почт и телеграфов В. И. Ленин, в част-
частности, писал «...Я, со своей стороны, считал бы необходимым под-
поддержать ходатайство». И далее: «Прошу прислать мне, по возмож-
возможности самый короткий, отзыв Бонч-Бруевича о том, как идет его
работа по изготовлению рупоров, способных передавать широким
массам то, что сообщается по беспроволочному телефону. Эти ра-
работы имеют для нас исключительно важное значение ввиду того,
что их успех ... принес бы громадную пользу агитации и пропаганде.
Поэтому необходимо пойти на некоторые жертвы, чтобы под-
поддержать эти работы».
О постоянном внимании Владимира Ильича к делам, связанным
с радиостроительством, свидетельствует и его запрос от 11 мая
1922 года наркому почт и телеграфов о причинах перемещения на
другую должность начальника Радиоотдела Наркомата А. М. Ни-
Николаева, о стоимости радиостанции, создаваемой М. А. Бонч-Бру--
евичем. Получив ответ от В. С. Довгалевского, В. И. Ленин 12 мая
1922 года вновь обращается к нему с просьбой дать через радио-
радиоспециалиста разъяснение по ряду вопросов, связанных с развитием
радиовещания в стране.
13 мая В. И. Ленин беседовал по телефону с руководителем Ра-
Радиоотдела Наркомпочтеля В. А. Павловым. Во время этой беседы
Владимир Ильич запросил о мощности Центральной радиотелефон-
радиотелефонной станции, о ее возможности работать телефоном и телеграфом
и о предполагаемом сроке начала ее действия. Интересовался Вла-
Владимир Ильич и районами страны, которые будут охвачены вещани-
вещанием с помощью Центральной радиостанции, имеющимся количест-
количеством приемников C16, из них 40 в отдаленных районах Сибири и
Туркестана), стоимостью приемников, их годовым выпуском.
Владимир Ильич продолжает уделять внимание радиовещанию.
Так, 18 мая он запрашивает запиской В. А. Павлова (до этого
В. И. Ленин уже получил краткий отчет от М. А. Бонч-Бруевича
о работах радиолаборатории), какая сумма нужна М. А. Бонч-Бру-
евичу для хорошей постановки дела в радиолаборатории.
Собрав необходимые сведения, В. И. Ленин 19 мая 1922 года
направил два письма, связанные с радиостроительством, в Полит-
Политбюро ЦК РКП (б). В одном из них, в частности, отмечалось: «...в
нашей технике вполне осуществима возможность передачи на воз-
возможно далекое расстояние по беспроволочному радиосообщению
живой человеческой речи; вполне осуществим также пуск в ход
многих сотен радиоприемников, которые были бы в состоянии пе-
2 2-55 33
редавать речи, доклады и лекции, делаемые в Москве, во многие
сотни мест по республике, отдаленные от Москвы на сотни, а при
известных условиях, и тысячи верст
...Поэтому я думаю, что ни в коем случае не следует жалеть
средств на доведение до конца дела организации радиотелефонной
связи... Предлагаю вынести постановление об ассигновке сверх
сметы в порядке экстраординарном до 100 тысяч рублей золотом
из золотого фонда на постановку работ Нижегородской радиолабо-
радиолаборатории...»
22 мая 1922 года Политбюро по предложению В. И. Ленина
приняло постановление о финансировании Нижегородской радио-
радиолаборатории из золотого фонда с целью ускорения работ в области
радиовещания.
Из-за ухудшения здоровья В. И. Ленин 23 мая выехал в Горки.
Но и накануне отъезда, 22 мая, он беседует со своими заместите-
заместителями по Совету Народных Комиссаров о радиотелефонии и о не-
необходимости постоянно держать в поле зрения и контролировать
работы в этой области. В тот же день он беседует со специалистом
Б. И. Рейнштейном, в связи с его предстоящей поездкой в Америку,
о том, чтобы он организовал помощь со стороны американских ра-
радиоинженеров в работах, проводимых Нижегородской радиолабо-
радиолабораторией.
...Вскоре после пуска Московской радиотелефонной станции
вышли в эфир радиовещательные станции и в ряде других городов
страны. В 1926 году в Советском Союзе действовало уже 30 таких
станций. Передачи принимались в сотнях населенных пунктов, в
том числе в деревнях. Приобщая сельского труженика к достиже-
достижениям культуры, радио активно содействовало социалистическому
переустройству жизни на селе.
Наряду с эфирным вещанием в нашей стране зародилось и
стало стремительно развиваться проводное вещание — весьма эф-
эффективное средство, позволившее быстро и экономично осуществ-
осуществлять радиофикацию страны.
Сегодня сотни радиовещательных станций, работающих на
длинных, средних, коротких и ультракоротких волнах, огромная
сеть проводного вещания доносят слова ленинской партии, раз-
различные информационные сообщения, передачи, способствующие
подъему духовной жизни народа, до самых отдаленных районов
страны. Звуковое вещание обогатилось таким могучим средством
коммунистического воспитания советских людей, как телевидение.
У населения насчитывается примерно 75 млн. телевизоров, более
70 млн. радиоприемников и свыше 70 млн. радиотрансляционных
точек.
Так мечта В. И. Ленина о митинге с миллионной аудиторией
усилиями партии и народа воплотилась в реальность. Телевидение
и радиовещание наряду с печатью стали активнейшим средством
проводимой партией политико-воспитательной работы по формиро-
формированию строителей коммунистического общества.
РАДИОЛЮБИТЕЛЬСКИЕ КОНСТРУКЦИИ
ДЛЯ НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА И БЫТА
ЗА ЭКОНОМИЮ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
В наше время особо важное значение для народного хозяй-
хозяйства страны имеет экономное расходование сырья, топлива, энер-
энергии, металлов и других материалов. Это в полной мере, естествен-
естественно, относится и к электроэнергии, к ее расходованию как на пред-
предприятиях, так и в быту. Нередки случаи, когда в светлое время су-
суток горит свет в подъезде, на лестничной клетке, на улице, — забы-
забыли своевременно выключить. Казалось бы, мелочь! Но ведь из
десятков ватт или гектоватт слагаются киловатты впустую
растраченной электроэнергии.
Чтобы подобных случаев было меньше, нужны электронные
автоматы, которые бы сами, без вмешательства человека, могли
включать свет при наступлении сумерек и выключать его на рас-
рассвете. Примером такого прибора .может служить автомат-выклю-
автомат-выключатель освещения, разработанный А. Медведевым из г. Краснопе-
рекопска Крымской области. В этом автомате роль исполнитель-
исполнительного устройства играет не электромагнитное реле, часто употреб-
употребляемое радиолюбителями, а тринистор, обеспечивающий безкон-
тактное включение и выключение осветительных ламп накаливания.
В нем используются оба полупериода переменного тока электро-
электросети, поэтому лампы светятся не вполнакала, а на полную мощ-
мощность. Работоспособность автомата сохраняется при снижении на-
напряжения сети до 160 В.
Автомат (рис. 1) состоит из фоторезистора R3 и транзисто-
транзисторов VI, V2, образующих фотореле, исполнительной цепи на трини-
сторах V4, V10 и двухполупериодного выпрямителя на диодах V6
и V7. Конденсатор С2 играет роль резистора, гасящего избыточное
напряжение электросети. Конденсатор С1 сглаживает пульсации
выпрямленного напряжения, а стабилитрон V5 стабилизирует это на-
напряжение до 9 В. Неоновая лампа HI служит индикатором под-
подключения автомата к сети.
С наступлением сумерек освещенность фоторезистора R3
уменьшается, отчего его сопротивление возрастает примерно с
1 ...2 кОм до 3...5 МОм. Это приводит к увеличению коллектор-
коллекторного тока транзисторов VI и V2, в результате чего тринистор V4
открывается. Создающийся импульс напряжения через цепочку,
состоящую из резистора R7, конденсатора СЗ и диода V9, посту-
поступает на управляющий электрод тринистора V10, открывает его,
и лампы освещения, подключенные к разъему XI «Нагрузка»,
загораются.
2* 35
? V6
KUW5
чн
C2 НШ05
mi кат m Or
J?7*JH 4xtf0B
Fi 2k
Рис. 1. Принципиальная схема автомата-выключателя освещения
При увеличении освещенности фоторезистора R3, когда его
сопротивление уменьшается до 1 ... 2 кОм, коллекторный ток тран-
транзистора V2 снижается до 1 ... 2 мА, тринисторы V4 и V10 закры-
закрываются, лампы освещения гаснут, а конденсатор СЗ разряжается
через диод V8 и резисторы R5, R6 и R7.
Подстроенным резистором R1 устанавливают необходимый по-
порог включения и выключения автоматом ламп освещения.
Внешние размеры автомата и его монтажной платы определя-
определяются в основном теплоотводящими радиаторами тринисторов.
Общая суммарная мощность осветительных ламп при радиаторах
площадью до 400 см2 и использовании тринисторов серии КУ202
может достигать 1500 Вт. Для включения же и выключения
только одной или двух ламп мощностью 150 ...200 Вт, например
для освещения номерного знака дома, радиаторы не нужны.
Схема соединения автомата и фоторезистора, вынесенного за
его пределы, с нагрузкой показана на рис. 2.
Тринисторы КУ202Н (V4, V10) можно заменить на КУ201 или
КУ202 с буквенными индексами К, Л или М. Вместо диодов Д9Д
(V3, V9) можно использовать любые другие диоды этой же серии
или серии Д226. Диоды КДЮ5 (V6, V7, V8) можно заменить на
Д226Б или КДЮ9В, стабилитрон Д814В (V5) на Д810. Перемен-
Переменный резистор R1 типа СПО-0,5, постоянные резисторы — МЛТ-0,5.
Вместо фоторезистора СФ2-2 можно использовать фоторезисторы
СФ2-5, ФСК-1. Транзисторы VI и 1/2 — любые низкочастотные
структуры р-п-р со статическим коэффициентом передачи тока не
менее 50. Конденсатор С2 типа МБМ, МБГЦ или МБГП, на но-
номинальное напряжение не менее 400 В.
Фоторезистор, соединенный с прибором витым жгутом из
двух проводов в поливинилхлоридной изоляции, помещают в ка-
каком-либо герметично закрытом прозрачном корпусе, например в
пробирке с резиновой пробкой. Его размещают в таком месте, где
исключается попадание на фоторезистор прямых солнечных лучей,
а в ночное время искусственного освещения.
Автомат, собранный из заведомо исправных деталей, начина-
начинает работать сразу после включения питания. Потребуется лишь
подобрать резисторы R5—R7, добиваясь надежного открывания
36
Рис. 2. Схема соедине-
соединения автомата и фото-
фоторезистора с нагрузкой
Рис. 3. Принципиальная
схема ограничителя пере-
переменного тока
тринистора V10 при заданном (подстроечным резистором R1) по-
пороге срабатывания фотореле.
Подобный автомат можно использовать и для некоторых дру-
других целей. Например, если вместо фоторезистора R3 включить
терморезистор (типа ММТ-1), то получится чувствительный при-
прибор, который будет включать и выключать нагрузку при измене-
изменении определенной температуры. Этой нагрузкой может быть
электродвигатель, нагревательный прибор. Один из возможных ва-
вариантов применения такого прибора — температурное ругулирова-
ние абсорбционных холодильников, не имеющих автоматического
включения и отключения от сети.
Датчиком автомата может быть позистор (вместо фоторези-
фоторезистора), например типа СТ6-ЗБ или СТБ-4Г. В этом случае авто-
автомат можно будет использовать для защиты электродвигателей от
перегрева, терморегулирования нагревательных приборов, что тоже
будет служить делу бережного отношения к электроэнергии.
Экономии электроэнергии содействуют и приборы, автомати-
автоматически отключающие нагрузки, как только ток через них начинает
превышать допустимый. К числу таких приборов-автоматов мож-
можно отнести ограничитель переменного тока (рис. 3), разработанный
37
в тульском клубе НТТМ «Электрон» С. Волковым и А. Тимофее-
Тимофеевым под руководством А. Евсеева.
Ток, протекающий через нагрузку, подключенную к разъему
XI, создает на резисторе R3 падение напряжения. Часть этого
напряжения, снимаемая с движка переменного резистора R2, под-
подключенного параллельно резистору R3, подается в цепь базы
транзистора V3. В коллекторной цепи этого транзистора включено
электромагнитное реле К1. Если ток нагрузки превысит заданную
величину, то реле К1 сработает и контактами KL1 и К12 отклю-
отключит нагрузку от сети и одновременно заблокируется. В таком со-
состоянии прибор остается до тех пор, пока не будет нажата кнопка
S1 «Сброс».
Транзистор автомата, как и нагрузка, питается от сети через
гасящий резистор R1 и однополупериодный выпрямитель на дио-
диоде V2. Стабилитрон VI и конденсатор С1 стабилизируют источник
питания. Диод V4 предохраняет эмиттерный переход транзистора
V3 от воздействия на него напряжения обратной полярности.
Ток ограничения устанавливают переменным резистором R2,
а минимальный ток ограничения определяется сопротивлением
проволочного резистора R3. При указанном на схеме номинале
резистора R3 ток ограничения составляет 0,2 ... 0,3 А. Защитой
сети от коротких замыканий в нагрузке служит плавкий предох-
предохранитель F1. Для увеличения максимально возможного тока на-
нагрузки группы контактов К1Л и К1.2 электромагнитного реле со-
соединены параллельно.
Резистор R1 — МЛТ-2 или ВС-2; R2—CU-1 или СПО-0,5. Ре-
Резистор R3 намотан константановым проводом на корпусе резисто-
резистора МЛТ-2. Транзистор V3 может быть серий МП25, МП26 с лю-
любым буквенным индексом, диод V4 — серий Д7, Д9, Д311. Элект-
Электролитический конденсатор С1 типа К50-6 или К50-3. Стабилитрон
Д816Г (VI) можно заменить тремя последовательно включенными
стабилитронами Д814Д. Реле /С/— РЭС-9 (паспорт РС4.524.205).
Кнопка 5/ — МТ1-1 или П2К.
Конструкция прибора произвольная.
Приступая к его налаживанию, движок переменного резисто-
резистора R2 надо установить в крайнее левое по схеме положение, к
разъему XI «Нагрузка» подключить электролампу мощностью
100 Вт и, вращая ручку переменного резистора R2, добиться чет-
четкого срабатывания реле. Резистор R2 можно снабдить шкалой и
путем подключения к прибору нагрузки различной мощности от-
отградуировать ее в единицах мощности или тока.
Если в приборе использовать электромагнитное реле РЭС-9,
максимальный ток ограничения во избежание подгорания контак-
контактов не должен превышать 1,5 А.
Подобные приборы-автоматы могут найти применение не толь-
только в быту, но и в любительских лабораториях при проведении раз-
различных экспериментов, при настройке радиоаппаратуры.
Для получения устойчивого телевизионного изображения мно-
многие жители городов и сел питают свои телевизоры через автотранс-
38
F/ 0,1ГД-3
15
10
5
/
/
/
, *
V7 Д7Ж
210 220 250 240
Uomn Ucp
6
Рис 4 Сигнализатор превращения напряжения:
а — принципиальная схема; б — зависимость напряжения на обмотке реле от
напряжения на входе сигнализатора
форматоры. Но при скачках напряжения сети повышается напря-
напряжение и на выходе автотрансформатора. В результате повышаются
расход электроэнергии на питание телевизора и износ его дета-
деталей. Правда, контролировать напряжение можно по вольтметру на
выходе автотрансформатора. Но это не всегда спасает телевизор
от перегрузки — увлекшись передачей, можно забыть о вольтметре.
Чтобы предупредить подобные случаи, М. Марычев из Росто-
Ростова-на-Дону разработал сигнализатор превышения напряжения.
Предлагаемое им устройство подает звуковой сигнал, как только
на выходе автотрансформатора АРБ-250, через который питается
телевизор, напряжение превысит 230 В.
Схема устройства приведена на рис. 4, а. Оно питается от то-
того же автотрансформатора, что и телевизор, через однополупери-
одный выпрямитель на диоде V7. При напряжении, амплитуда ко-
которого меньше подобранного суммарного опорного напряжения
стабилитронов V3—V6, ток через обмотку электромагнитного реле
К1 не идет. При превышении этого напряжения ток в обмотке реле
резко возрастает, и при определенном заданном переменном напря-
напряжении (в данном случае равном 230 В) реле срабатывает. В этот
момент контакты К 1.1 подключают параллельно обмотке реле сим-
симметричный мультивибратор на транзисторах VI, V2, и в динами-
динамической головке В1 появляется звуковой сигнал.
Последовательное включение стабилитронов и обмотки элек-
электромагнитного реле обеспечивает высокую стабильность порога
срабатывания сигнализации.
Питание мультивибратора напряжением, снимаемым с обмотки
реле, уменьшает разность между напряжением срабатывания и от-
отпускания реле. Зависимость напряжения на обмотке реле от нап-
напряжения на входе сигнализатора показана графически на рис. 4, б.
39
В устройстве, которое у В. Марычева безотказно работает не-
несколько лет, применены: реле К1—РЭС= 10 (паспорт РС4.524.302),
трансформатор 77 — выходной трансформатор от переносного тран-
транзисторного радиоприемника. Все детали смонтированы в корпусе
автотрансформатора.
Подбором серий стабилитронов, их числа, а также подбором
реле, используемых в устройстве, можно добиться практически лю-
любого желаемого напряжения срабатывания сигнализатора.
ЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОСВАРОЧНОГО АППАРАТА
Современное строительство промышленных предприятий, жи-
жилых домов, монтаж различного оборудования и многое другое не
представляется без электросварочных работ. Но, как известно,
электросварочная аппаратура относится к числу приборов повы-
повышенной опасности, потому что она не исключает прикосновения
сварщика к рабочим электродам аппарата. Больше того, в случае
работы во влажных местах электроды под напряжением 60 ... 80 В
даже при холостом ходе аппарата могут стать причиной электро-
электротравматизма. Применение с электросварочными аппаратами защит-
защитных устройств позволяет резко повысить безопасность сварочных
работ и дает экономию электроэнергии.
На рисунке приведена принципиальная схема одного из
возможных вариантов электронного устройства, разработан-
разработанного Б. Синчуком и Е. Колесниковым из г. Новомосковска Тульской
области, которое автоматически снимает с электродов электросва-
электросварочного аппарата напряжение после прекращения дуги. Такое за-
защитное устройство, полностью исключающее напряжение холостого
хода, может работать совместно с любыми сварочными аппарата-
аппаратами без какой-либо подстройки режима сварки.
Защитное устройство состоит из блока питания с двумя двух-
полупериодными выпрямителями переменного тока, импульсного
автогенератора, электромагнитного датчика, электронного ключа,
формирователя управляющих импульсов, силового тринистора и
сигнального устройства. Выпрямитель на диодах VI—V4, напря-
напряжение которого стабилизируется последовательно соединенными
стабилитронами V5, V6 и транзисторами V7—V10, питает импульс-
импульсный автогенератор и электронный ключ, выпрямитель на диодах
V19—V22 — остальные основные узлы и элементы устройства.
Импульсный автогенератор представляет собой симметричный
мультивибратор, собранный на транзисторах VII, VI2, с усилите-
усилителем тока на транзисторах V15—V18, включенных по мостовой схе-
схеме. Частота повторения импульсов около 8 кГц. Нагрузкой авто-
автогенератора служит обмотка трансформатора Т5, входящего в элек-
электромагнитный датчик автомата.
Напряжение питания автогенератора, равное 30 В, устанавли-
устанавливают подстроечным резистором R6 стабилизатора.
Электромагнитный датчик состоит из двух одинаковых по кон-
конструкции трансформаторов Т4 и Т5 с кольцевыми магнитопрово-
40
г/
Принципиальная схема защитного устройства для электросварочного аппарата
дами. Общей обмоткой этих трансформаторов служит токовый про-
провод вторичной обмотки сварочного трансформатора Т6, т. е. свароч-
сварочной цепи, пропущенный сквозь их магнитопроводы и служащий
элементом связи между трансформаторами. Обмотка трансформа-
трансформатора Т4 включена в базовые цепи транзисторов V34 и V35 элект-
электронного ключа. Таким образом, импульсное напряжение автогене-
автогенератора поступает от электронного датчика на вход электронного
ключа только тогда, когда сварочная цепь, т. е. электрод Е1, кон-
контактирует со свариваемой деталью. Сигнал, усиленный транзистора-
транзисторами, снимается со вторичной обмотки трансформатора ТЗ, выпрям-
выпрямляется диодом V32 и поступает на управляющий электрод три-
нистора V31 электронного ключа для коммутации цепи питания,
формирователь импульсов управления силовым тринистором
В формирователе управляющих импульсов работают транзи-
транзисторы V25—V28. Из них транзисторы V25 и V26 включены по схе-
схеме ограничителя напряжения и открываются: один в положитель-
положительные полупериоды напряжения на обмотке IV сетевого трансфор-
трансформатора Т1, другой — в отрицательные. Прямоугольные импульсные
напряжения, создающиеся на коллекторах этих транзисторов, диф-
дифференцируются /?С-цепочками C4R17, C5R18, и отрицательные
41
импульсы на короткое время открывают транзисторы V27 и V28.
В результате на вторичной обмотке разделительного трансформа-
трансформатора Т2 формируется последовательность коротких управляющих
импульсов частотой 100 Гц и амплитудой около 8 В, которые через
диод V33 поступают на силовой тринистор V42, включенный в диа-
диагональ диодного моста V38—V41 Когда силовой тринистор откры-
открывается, сварочный трансформатор Т6 оказывается подключенным
к сети. А так как работа формирователя управляющих импульсов
синхронизирована с напряжением питающей сети (через обмотку
IV трансформатора 77), то силовой тринистор открывается в на-
начале каждого полупериода этого напряжения.
Как только сварочный электрод будет поднят и дуга погаснет,
импульсное напряжение на обмотке трансформатора Т4 электро-
электромагнитного датчика исчезнет, что приведет к немедленному за-
закрыванию тринистора V31.
Параллельно формирователю управляющих импульсов в цепь
его питания включен конденсатор С6 большой емкости, благодаря
которому формирователь, после того как закроется тринистор V31,
в течение еще некоторого времени (около 1 с) продолжает выра-
вырабатывать управляющие импульсы, вследствие чего силовой три-
тринистор V42 продолжает оставаться открытым. Это необходимо для
того, чтобы сварочный трансформатор не отключался при кратко-
кратковременных разрывах сварочной дуги, что нередко случается при
сваривании вертикальных и потолочных швов. Как только конден-
конденсатор С6 разрядится, формирователь управляющих импульсов вы-
выключится, силовой тринистор закроется и сварочный трансформа-
трансформатор окажется обесточенным. Сопротивление тела человека слиш-
слишком велико, чтобы создать электромагнитную связь между тран-
трансформаторами датчика через сварочную цепь, поэтому прикосно-
прикосновение к электроду будет безопасным. Чтобы продолжить сварку,
достаточно прикоснуться электродом к изделию и тем самым обес-
обеспечить электромагнитную связь в датчике.
Электрические параметры защитного устройства, а именно:
амплитуда напряжения импульсного автогенератора, число витков
обмоток трансформаторов электромагнитного датчика, коэффици-
коэффициент передачи электронного ключа, — выбраны с таким расчетом,
чтобы включение сварочного трансформатора происходило при пе-
переходном сопротивлении между электродом и свариваемым пред-
предметом не более 100 ... 150 Ом.
Сигнальное устройство, включенное в цепь вторичной обмотки
сварочного трансформатора, состоит из диодного моста V43—V46,
тринистора V48, стабилитрона V47 и лампы накаливания HI. Оно
предназначено для сигнализации аварийного появления напряже-
напряжения холостого хода на вторичной обмотке сварочного трансформа-
трансформатора после разрыва сварочной дуги например, при выходе из строя
силового тринистора V42. В этом случае стабилитрон V47 и трини-
тринистор V48 открываются, и загорается лампа HI. Напряжение откры-
открывания тринистора определяется напряжением стабилизации стаби-
стабилитрона V47 и должно быть в пределах 70... 85 В.
42
Таблица
Трансфор-
Трансформатор
Т1
Т2
ТЗ
Т4
Т5
Магнитопровод
УШ26Х26
УШ10Х15
Ш18Х20
ОЛ070/90-20
ОЛ070/90-20
Обмотка
/
11
III
IV
I
11
1
11
-
—
Число витков
3420
270
300
90
750x2
75
250X2
50
120
30
Диаметр про-
провода, мм
0,25
0,51
0,27
0,19
0,15
0,35
0.21
0,25
0,31
0,72
Данные всех трансформаторов защитного устройства приведе-
приведены в таблице. Для обмоток используется провод ПЭВ-1 или
ПЭВ-2.
Защитное устройство, смонтированное в металлическом кожу-
кожухе произвольной конструкции, прикрепляют к сварочному транс-
трансформатору. Во время работы сварочный трансформатор располага-
располагают так, чтобы сигнальная лампа защитного устройства была хо-
хорошо видна сварщику.
АВТОМАТ ДЛЯ ДОМА
Электронный автомат, предлагаемый А. Аристовым из г. Пер-
Первоуральска Свердловской области, относится к числу устройств,
создающих определенные удобства пользования электроосвещени-
электроосвещением в квартире.
Как известно, уходя вечером из квартиры, мы последним вы-
выключаем свет в прихожей. И, если выключатель находится на по-
порядочном расстоянии от двери, приходится в темноте, чуть ли не
ощупью, пробираться к выходу, отыскивать дверную ручку и замок.
По возвращении домой вынуждены, опять-таки в темноте, разыски-
разыскивать выключатель освещения в прихожей.
Предлагаемое электронное устройство, схема которого показа-
показана на рисунке, поможет избавиться от таких и подобных им не-
неудобств. Он автоматически выключит свет примерно через три
минуты после разрыва контактов выключателя. На такое же время
он включит свет после хлопка в ладоши или другого громкого
звукового сигнала. За этот промежуток времени вполне можно
успеть снять обувь, верхнюю одежду и не спеша подойти к вык-
выключателю освещения. А если время срабатывания автомата истек-
43
Принципиальная схема авто-
автомата выключения и включения
света
V6-V9
Д2266
VJ КУЮЗ
У5КУ202К
ло и свет погас, то можно снова хлопнуть в ладоши—лампа
опять загорится. Вообще же звуковой сигнал можно подать, не
дожидаясь, когда свет погаснет, — автомат среагирует на него да-
даже тогда, когда свет еще не погас после разрыва контактов сетевого
выключателя.
Автомат подключают параллельно выключателю освещения
5/, поэтому напряжение на нем появляется лишь тогда, когда свет
гасят, то есть разрывают контакты выключателя. В этот момент
через резистор R7, диод V4 и цепь управляющего электрода три-
нистора V5 начинает заряжаться времязадающий конденсатор СЗ.
Тринистор V5 открывается и, так как его сопротивление мало, за-
замыкает диагональ б—г выпрямительного моста на диодах V6—V9.
В результате диагональ а—в, подключенная параллельно контак-
контактам выключателя S1, также оказывается замкнутой по перемен-
переменному напряжению. Поэтому лампа освещения HI продолжает го-
гореть — до тех пор, пока тринистор V5 остается в открытом состоя-
состоянии.
Но по мере зарядки конденсатора СЗ ток, текущий через уп-
управляющий электрод тринистора, постепенно уменьшается. Через
некоторое время, когда конденсатор зарядится, этот ток прекра-
прекратится, тринистор закроется, перестанет замыкать собой диагональ
б—г выпрямительного моста, и осветительная лампа погаснет.
Так работает часть автомата, относящаяся непосредственно
к выключателю освещения. При емкости конденсатора СЗ, ука-
указанной на схеме, время задержки выключения освещения равно
примерно трем минутам.
Та же часть автомата, которая реагирует на звуковой сигнал
и тем самым управляет электронным выключателем, представля-
представляет собой звуковое реле; его датчиком служит микрофон В1. Источ-
Источником питания звукового реле является делитель, образованный
резисторами R7 и R2. Снимаемое с него постоянное напряжение
около 140 В подается через диод V2 на анод тринистора V3. По-
Последовательно с делителем включена цепь, состоящая из угольно-
угольного микрофона В1 и его нагрузки — резистора R1. Пульсации то-
тока микрофона, создаваемые звуковым сигналом, сглаживаются
конденсатором С1. Стабилитрон VI ограничивает напряжение на
конденсаторе в случае обрыва в микрофонной цепи. Падение напря-
44
жения на этой цепи не превышает 10 В, поэтому она практически
не оказывает влияния на источник питания звукового реле.
Рассматривая работу этой части автомата, за исходный при-
примем момент, когда времязадающий конденсатор СЗ электронного
выключателя уже заряжен и, следовательно, осветительная лампа
HI погасла. При звуковом сигнале на выходе микрофона появля-
появляется серия электрических импульсов. Первый же положительный
импульс открывает маломощный тринистор V3, и через него и ре-
резистор R4 в течение нескольких десятков секунд разряжается кон-
конденсатор СЗ. Ток же разрядки конденсатора удерживает тринистор
V3 в открытом состоянии. В это время в цепь управляющего элект-
электрода тринистора V5 через резистор R7, диод V2 и тринистор V3 по-
поступает пульсирующий ток, который в начале каждого импульса
открывает тринистор V5, и лампа HI, следовательно, горит. Диод
V4 в это время закрыт напряжением на конденсаторе СЗ, приложен-
приложенным к диоду в обратном направлении. Поэтому зарядка конденса-
конденсатора СЗ невозможна.
Когда ток разрядки конденсатора СЗ станет недостаточным
для удержания тринистора V3 в открытом состоянии, то этот эле-
элемент автомата закроется. Времязадающий конденсатор снова нач-
начнет заряжаться через резистор R7, диод V4 и цепь управляющего
электрода тринистора V5, повторяя описанный процесс работы ав-
автомата.
Переменный резистор R3, подключенный параллельно выходу
микрофона, служит регулятором чувствительности автомата к зву-
звуковым сигналам.
Все детали автомата, кроме микрофона В1 и конденсатора СЗ,
можно смонтировать на плате размерами примерно 100x60 мм.
Автомат рассчитан на включение осветительной лампы мощ-
мощностью не более 100 Вт. Но диоды Д226Б выпрямительного моста
V6—V9 можно заменить на более мощные, например серии Д246,
и установить их и тринистор V5 на теплоотводящие радиаторы.
Тогда автомат сможет включать лампу или несколько ламп общей
мощностью до 1 кВт.
Тринистор серии КУЮЗ (V3) с любым буквенным индексом
можно заменить менее чувствительным тринистором КУЮ1Е. Но
тогда сопротивление резистора R4 придется уменьшить примерно
вдвое, а переменный резистор R3 включить между управляющим
электродом тринистора V3 и проводником, с которым соединена по-
положительная обкладка конденсатора С1. В этом случае в цепи
управляющего электрода тринистора V3 через резистор R3 поте-
потечет небольшой начальный ток, повышающий чувствительность три-
тринистора ко входным импульсам звукового сигнала.
Роль угольного микрофона может выполнять телефонный кап-
капсюль МК-59 или МК-Ю. Конденсатор СЗ типа К50-7. С уменьше-
уменьшением емкости этого конденсатора выдержка времени соответственно
сокращается.
Номиналы резисторов R2 и R7 могут значительно отличаться
от указанных на схеме, но соотношение их сопротивлений необходи-
45
мо сохранить. Стабилитрон VI может быть серии Д814 с бук-
буквенными индексами А—Д. Номинальное напряжение конденсатора
С1 должно быть больше напряжения стабилизации используемого
стабилитрона.
К налаживанию автомата приступают, предварительно исклю-
исключив из него резистор R8. Если выдержка времени срабатывания
автомата окажется больше двух минут, то этого резистора вооб-
вообще может не быть. А если выдержка времени будет меньше, что
укажет на слишком малую чувствительность тринистора V5 к току
управляющего электрода, резистор R8 подбирают. Чем меньше
сопротивление этого резистора, тем выше будет чувствительность
тринистора и тем больше выдержка времени автомата. Увеличивать
выдержку времени больше трех-четырех минут нецелесообразно —
начальный ток управляющего электрода тринистора V5 может
оказаться чрезмерно большим, что нарушит стабильность его ра-
работы.
ТАЙМЕРЫ НА МИКРОСХЕМАХ
Реле времени находят широкое применение в различных про-
промышленных и радиолюбительских устройствах. Появление цифро-
цифровых микросхем средней степени интеграции позволяет создать до-
достаточно простые реле с цифровым набором времени и высокой
точностью отработки выдержки. Близким по схемным решениям к
реле времени являются будильники в электронных часах.
Рассмотрим принципы построения цифровых реле времени
(таймеров) на микросхемах серии К155 (таймеры предложены
С. Бирюковым).
Пожалуй, самым простым является реле времени, использую-
использующее тот же принцип, что и электронные часы, описание которых
было опубликовано в журнале «Радио» № 11 за 1975 г. Счетчик
в каждой декаде имеет дешифраторы, к выходам которых через
переключатели подключен элемент «ИЛИ-НЕ» (рис. 1). На вход
счетчика подаются импульсы, частота которых определяется тре-
требуемым шагом установки времени. Число декад счетчика опреде-
определяется максимальной выдержкой.
Переключателями устанавливается необходимое время. В мо-
момент пуска на вход «Счет» начинают поступать импульсы. Пока
состояние счетчика не соответствует набранному переключателями
времени, на всех или на части входов элементов «ИЛИ-НЕ» при-
присутствует логическая «1» и на выходе элемента D3 — логический
«О». Когда же счетчик придет в состояние, соответствующее наб-
набранному переключателями, на всех входах элемента «ИЛИ-НЕ» бу-
будет логический «О», на выходе элемента появится логическая «1».
Этот сигнал и включит исполнительный механизм.
При числе декад более четырех в качестве элемента «ИЛИ-
НЕ» удобно использовать микросхемы с открытым коллектором
К155ЛА8, допускающие объединение своих выходов (рис. 2).
46
1
В2
—
+5В
Рис. 2. Принципиальная схема
элемента «ИЛИ = НЕ»
при числе декад более четырех
Рис. 1. Принципиальная схема
реле времени на микросхемах
К155
Hi 6,2k
К155ИЕ?
1J,1M К155ИД1
Вд КШЛРЗ
Если в качестве дешифраторов D2, D5 (см. рис. 1) использу-
используются микросхемы К155ИД1, вывод 7 микросхемы D3 следует сое-
соединить с общим приводом через любой маломощный кремниевый
диод. Дело в том, что уровень логического «О» микросхемы
К155ИД1 превышает порог включения ТТЛ-микросхем. Включе-
Включение диода в цепь вывода 7 микросхемы D3 повышает порог ее
включения и согласует микросхемы дешифраторов и элемент
«ИЛИ-НЕ» между собой. Этот же диод повышает уровень логи-
логического «О» на выходе микросхемы D3, но этот уровень остается
ниже порога переключения, поэтому к выходу D3 можно подклю-
подключить входы других микросхем.
Если же используются дешифраторы из логических элементов
или микросхемы К134ИД1, К155ИДЗ, этого диода, а также рези-
резисторов Rl—R4 не требуется. Диод также не нужен, если дешиф-
дешифратор собран на транзисторах (см., например, «Радио» № 3 за
1976 г.). Если к выходам дешифраторов подключены газоразрядные
47
цаш
Минуты
i^-s?T +5 В
V12 КТ3156
Рис. 3. Принципиальная схема будильника
1 КТ3616
+5д 1.2 Гц 500...1000ГЦ
D2
К155ИД1
Рис. 4. Схема преобразователя кода
ты
Электроника 66-Ш"
20к
ИВ12
К Выходу„а^
К176ИЕЗ
(КП6ИЕЦ
Рис. 5. Подключение преобразователя
кода к электронным часам
К155ИД1
r—-ftrj L / dc
КТ2036
/
2
/
— г— Ч-
И
V1.V2 КТ203Б DU
(К13Ш16)
Рис. 6. Упрощенные схемы а — преобразователя кода, б—для дублирования
показаний на выносных газоразрядных индикаторах
48
индикаторы, необходима защита элемента «ИЛИ-НЕ» от высоко-
высокого напряжения на катодах лампы. Диоды в цепях входов микро-
микросхемы «ИЛИ-НЕ» приведут к еще большему рассогласованию уров-
уровней, поэтому элемент «ИЛИ-НЕ» лучше выполнить на диодах и
транзисторе. Для примера на рис. 3 приведена схема будильника
для часов, описание которых опубликовано в журнале «Радио»
№ 1 за 1980 г. Диоды VI—VII и транзистор V12 образуют эле-
элемент «ИЛИ-НЕ». Если контакты переключателя S5 замкнуты, триг-
триггер D1.2, D1.3 со своего выхода сигналом логического «0» закры-
закрывает прохождение сигналов с выходов делителя частоты кварце-
кварцевого генератора через D1.4 и V15 на динамическую головку В1.
При размыкании контактов S5 (включение будильника) состояние
триггера D1.2, D1.3 не меняется. Однако теперь при совпадении
показаний часов и времени, набранного переключателями 5/—S4,
транзистор V12 выключается, на выходе D1.1 появляется сигнал
логического «0», триггер переключается и на динамическую голов-
головку начинает поступать сигнал 500 ... 1000 Гц, прерываемый с ча-
частотой 1 ... 2 Гц. Сигнал будильника будет звучать до тех пор, пока
контакты 55 не будут вновь замкнуты. Конденсатор С1 служит для
исключения ложного срабатывания будильника от помех и при
переходных процессах в счетчиках часов. Диоды V13 и V14 и ре-
резистор R8 можно исключить, заменив элемент D1A на трехвходо-
вый. Отдельная батарея GB1 из двух элементов 316 в данном слу-
случае необходима, так как бестрансформаторный блок питания часов
не может обеспечить необходимой мощности для работы усилителя
мощности на транзисторе V15. Поскольку расход энергии бата-
батареи невелик, комплекта элементов должно хватить примерно
на год работы часов. Динамическая головка В1— любого типа.
Переключатели S1—S4 — МПН-1, S5 —П2К, транзисторы—лю-
транзисторы—любые кремниевые соответствующего типа проводимости. Диоды
VI—V4 на напряжение не менее 60 В, остальные — любые крем-
кремниевые маломощные.
Если будильник необходимо встроить в часы, собранные на
микросхемах серии К176 и вакуумных семисегментных индикато-
индикаторах, необходимо преобразовать код семисегментного индикатора в
позиционный десятичный, который уже можно подавать на кон-
контакты переключателей, как это показано на рис. 1.
Схема необходимого преобразователя кода приведена на
рис. 4. Микросхема D1 преобразует код семисегментного индика-
индикатора в код 1-2-4-8, в котором, однако, сочетание двоичных цифр
не соответствует весам этих цифр. Полученный код преобразует-
преобразуется в позиционный десятичный при помощи дешифратора D2. Сле-
Следует сразу отметить, что порядок подключения выходов дешифра-
дешифратора к переключателю не соответствует обычному. Транзисторы
VI — V4 служат для согласования по току выходов микросхемы
D1 со входами D2. Здесь подойдут любые маломощные кремниевые
р'П'р транзисторы. Если в качестве D2 используется микросхема
К134ИД1, транзисторы можно заменить на любые маломощные
кремниевые диоды, подключенные катодами к выходам D1,
49
Hi55J\kZ
К155ИЕ2
D3,D5
К155ИД1
\
CI
Cl
&
К
о
W
СТЮ
i
2
4
8
Рис. 7. Схема таймера с использова-
использованием в счетчике микросхем
К155ИЕ2
1
1
1
анодами — ко входам D2. Если
в качестве D2 установить мик-
микросхемы К176ИД1, никаких со-
согласующих элементов не тре-
требуется, однако, поскольку по-
полярность выходных сигналов
этого дешифратора иная по
сравнению с К155ИД1, вме-
вместо микросхемы «ИЛИ-НЕ» к
подвижным контактам пере-
переключателей следует подклю-
подключить микросхему «И-НЕ».
Обычно в часах на микро-
микросхемах серии К176 индикато-
индикаторы подключаются через клю-
ключи на транзисторах КТ315. Си-
Сигналы на микросхему D1 с
этих ключей следует снимать,
как это показано на рис. 5.
Для разряда десятков часов схему преобразователя кода мож-
можно заметно упростить—на рис. 6 приведены два варианта таких
схем.
Естественно, что схемы подключения дешифраторов К155ИД1
к часам (рис. 4 и 6, а) могут быть использованы для дублирования
показаний на выносных газоразрядных индикаторах.
Будильники и таймеры могут быть также построены по прин-
принципу сравнения кода текущего времени и кода, хранящегося в па-
памяти, но такие устройства получаются довольно сложными.
Если изготовляется таймер, можно пойти по совершенно дру-
другому пути, заключающемуся в следующем. В счетчик записывает-
записывается число, соответствующее необходимой выдержке. В момент начала
выдержки на счетчик подаются импульсы с необходимой частотой,
уменьшающие показания счетчика. При достижении счетчиком по-
показания «О» счетчик останавливается, что является сигналом окон-
окончания выдержки.
В зависимости от типа использованных в счетчике таймера
микросхем запись необходимого времени может производиться по-
подачей на счетчик импульсов с непрерывным контролем по индика-
индикаторам или от переключателей без контроля. На рис. 7 приведена
схема таймера с использованием в счетчике микросхемы К155ИЕ2.
Особенностью схемы счетчика является подключение индикаторов
к его дешифраторам — порядок подключения катодов газоразряд-
газоразрядных ламп противоположен обычно используемому. При состоянии
счетчика «000» на лампах индицируется «999», при состоянии
50
ПО 620 Vi НД503А ~50Гц
—W—*- ЗВ эцмр
%i В^2 В2К155ЛА1
03,01*01,03,0/2
К/55ЛАЪ
08 К155ЛА1*
05,06,0/0
К/55ИЕ2
С2 т
П Г+ЛГЯ К/55ЛА2
091 S2
к &б1ходу„или"
12Г7
Г"
/у Стробе.
6 СтробЗ
Рис 8. Схема блока управления
51
/.JO Гц
Рис. 9 Схема счетной части таймера
«001» — «998», при состоянии «999» индицируется «000». Поэтому
при подаче на вход счетчика импульсов показания индикаторов
будут уменьшаться. Запись необходимого времени производится
подачей на вход «Установка времени» счетчика импульсов с раз-
различной частотой.
Для отсчета времени на вход «Счет» также подаются импульсы
с необходимой частотой. В момент когда счетчик установится в
состояние «999», а на лампах будет индицироваться «000», на выхо-
выходе элемента D6 «ИЛИ-НЕ» появится уровень логической «1», кото-
который и будет сигналом окончания выдержки. Недостатком таймера,
собранного по такой схеме, является невозможность повторения
набранной один раз выдержки. Элемент D6 должен собираться на
диодах и транзисторе аналогично схеме рис. 3.
На рис. 8 приведена схема блока управления, а на рис. 9 —
схема счетной части таймера, имеющего следующие параметры
максимальная выдержка 9999 с (шаг 1 с) и 999,9 с (шаг 0,1 с),
52
точность выдержки определяется точностью частоты сети, набор
времени — кнопочный, аналогичный набору чисел в микрокальку-
микрокалькуляторах, возможно многократное повторение один раз набранной
выдержки, на табло индицируется оставшееся до окончания вы-
выдержки время.
Блок управления (см. рис. 8) содержит шифратор (переключа-
(переключатель S1, микросхемы Dl, D2, D3A), распределитель строб-импуль-
строб-импульсов (D3.2, D3.3, D3A, D10, Dll, D12), формирователь счетных им-
импульсов (D4, D5, D6), генератор звукового сигнала (D7.1, D7.2,
D7.3), триггеры управления (D9.1 и D9.2, D8.1 и D7.4, D8.2 и D8.3).
Счетная часть (рис. 9) содержит регистр памяти (D13—D16),
счетчик (D17—D20), диодный элемент «ИЛИ» (матрицы А1 и А2),
преобразователи кода 1-2-4-8 в коды семисегментного индикатора
(D21—D24), резисторные блоки (R23 — R26)> семисегментные по-
полупроводниковые индикаторы АЛ305А (V5—V8). На рис. 9 приве-
приведена половина схемы. Нижняя половина отличается от верхней
отсутствием цепи зажигания десятичной точки (S3.2, нижние ре-
резисторы резисторных блоков R23 и R24, сегмент h — точка V5)
При нажатии на любую кнопку переключается S1 (см. рис. 8)
на выходах шифратора 1-2-4-8 появляется код, соответствую-
соответствующий нажатой кнопке. Кроме того, входной ток микросхем шифра-
шифратора вместе с током одного из резисторов R2—R11 включает тран-
транзистор V2, который, в свою очередь, устанавливает все триггеры
в определенные состояния. Отрицательный перепад с выхода D9.2
дифференцируется цепочкой C7R18 и формируется в прямоуголь-
прямоугольный импульс отрицательной полярности триггером Шмитта D3.2,
D3.3. Этот импульс обеспечивает выдачу импульса отрицательной
полярности с выхода «О» стробируемого по входам S дешифра-
дешифратора D1L
Будучи проинвертирован элементом D12 с выходом 8, он в по-
положительной полярности поступает на вход стробирования микро-
микросхемы регистра памяти D16, на информационные входы которой
поступает код с выходов шифратора. Происходит запись кода в
триггеры этой микросхемы. Уровень логического «О» с выхода D8.2
поступает на входы записи микросхем D17—D20 и разрешает пе-
перезапись кода из регистра памяти в счетчик. Состояние D20 пре-
преобразуется в код семисегментного индикатора и высвечивается на
индикаторе V8.
Емкость конденсатора С7 подобрана такой, что импульс, фор-
формируемый на выходе D3.3, заканчивается после окончания дребез-
дребезжания контактов нажимаемой кнопки, что обеспечивает правиль-
правильность записываемого в регистр памяти кода.
Спадом импульса положительной полярности с выхода D3.4
счетчик D10 переключается в состояние «1». В момент отпускания
кнопки переключателя S1 триггер D9.1y D9.2 переключается в ис-
исходное состояние. Каждое следующее нажатие любой кнопки пе-
переключателя S1 приводит к формированию импульса на очередном
выходе D12 и записи кода нажатой кнопки в очередную микросхе-
микросхему регистра памяти (D15, D14, D13) и счетчика (D19, D18, D17).
53
Процесс записи контролируется по индикаторам V5—V8. После
четырех нажатий на кнопки S1 информация в регистре и счетчике
полностью обновляется. Если в процессе набора выдержки допу-
допущена ошибка, набор можно повторить.
Импульсы счета времени формируются из частоты сети 50 Гц.
Напряжение 3 В с обмотки трансформатора триггером Шмитта
D4.1, D4.2 преобразуется в импульсы и делится до частоты 10 Гц
микросхемой D5 и до 1 Гц микросхемой D6. Выбор необходимой
частоты осуществляется переключателем S3.1. При частоте 10 Гц
на индикаторе V5 переключателем S3.2 зажигается десятичная точ-
точка. Во время набора времени деление частоты сети блокировано
сигналами с уровнем логической «1», поступающей с выходов D8.3
и D8.1.
При нажатии на кнопку S2 («Пуск») триггер D8.2, D8.3 пере-
переключается в противоположное состояние. Уровень логической «1»
с выхода D8.2 устанавливает в состояние «0» счетчик D10 и, посту-
поступая на входы 5 микросхем счетчика D17—D20, блокирует перепись
информации из регистра памяти в счетчик.
Уровень логического «0» с выхода D8.3 поступает на входы R
микросхем D5 и D6 и разрешает деление частоты сети.
Импульсы с выходов D5 и D6 через инверторы D4.3, D4.4 и пе-
переключатель D3.1 поступают на вход вычитания микросхемы D17.
Инверторы обеспечивают необходимую полярность импульсов счета.
Содержимое счетчика начинает уменьшаться. Процесс счета
контролируется на индикаторах V5—V8. В момент, когда
счетчик достигает «0», уровень логического «0» с выхода эле-
элемента «ИЛИ», собранного на двух диодных матрицах Al, A2 и ре-
резисторе R17 через согласующий эмиттерный повторитель на тран-
транзисторе V3 поступает на входы элементов D7.4 и D8.3 и устанав-
устанавливает триггеры в противоположные состояния. Сигнал логическо-
логического «0» с выхода D8.2 перезаписывает информацию из регистра па-
памяти D13—D16 в счетчик, благодаря чему процесс счета блоки-
блокируется.
Сигнал логической «1» с выхода D7A поступает на вход 10
элемента D7.3 и разрешает генерацию звукового сигнала в D7.1,
D7.2, D7.3. Поскольку деление частоты сети разрешено сигналом
логического «0», подающимся на входы D5 и D6 с выхода D8.1,
на вход / элемента D7.1 поступает меандр с частотой 1 Гц и зву-
звуковой сигнал прерывается с такой же частотой. Сигнал будет зву-
звучать до тех пор, пока не будет нажата одна из кнопок переключа-
переключателя S1 или кнопка «Пуск». В первом случае переключится только
триггер D8.1, D7.4, прекратится звучание сигнала и блокируется де-
деление частоты. При последующем нажатии кнопки «Пуск» будет
обеспечена необходимая фаза счетных импульсов.
Если же кнопка «Пуск» будет нажата при звучащем сигнале,
фаза импульсов счета будет случайной и пуск возможен с ошибкой
в сторону уменьшения выдержки, не превышающей величины дис-
дискретности @,1 с или 1 с).
54
\+5В
6,2к
С/ 0Ж7 ,
К змитте?У_ и I К Вы Воду 13 DU и
УЗ
К Вы& 6
V23
К 6ы8.{2 V8.3
В10.1
D1U
Выводу 2 D8J
пг б,гк
Рис. 11. Схема дифференцирую-
дифференцирующей цепочки
Рис. 10. Замена микросхем
К155ИЕ5 и К155ИД4 на К155ТМ2
и К155ЛА4
B9,VU К155ЛА1+
Цепь R14C6 исключает ложный пуск таймера в момент отпус-
отпускания S2 из-за дребезжания контактов.
Электромагнитное исполнительное реле может быть подключе-
подключено между выходом D8.1 и цепью +5 В, если его рабочий ток не
превышает 20 мА при напряжении +5 В (герконовое реле
РЭС-55), или через эмиттерный повторитель на транзисторе КТ361
с любым индексом (РЭС-10 или РЭС-15 на рабочее напряже-
напряжение 5 В).
Микросхемы К155ИЕ5 и К155ИД4 можно заменить на менее
дефицитные К155ТМ2 и К155ЛА4 (рис. 10), одновременно необхо-
необходимо в качестве D9 также установить К155ЛА4.
Если многократное повторение выдержки не нужно, из схемы
таймера можно исключить регистр памяти D13—D16, а также
микросхему D12. В этом случае выходы 1-2-4-8 шифратора под-
подключаются к соответствующим входам D17—D20, а выходы де-
дешифратора D11 — непосредственно ко входам S D17—D20. Инвер-
Инверторы D12 не требуются, так как полярность импульсов записи
D17—D20 отрицательная и совпадает с полярностью выходных им-
импульсов дешифратора D11. В этом случае необходимо также меж-
между эмиттером транзистора V3 и входами микросхем D7.4 и D8.3
включить дифференцирующую цепочку C1R1R2 (рис. 11).
В таймере использованы резисторы МЛТ-0,125 и МЛТ-0,25,
конденсаторы КМ-5а (С/ — С6) и КМ-6 (С7—CS), переключа-
переключатели П2К (два пятикнопочных без фиксации S1, однокнопочные
без фиксации S2 и с фиксацией S3 и не показанный на схеме
выключатель сети S4). Головка В1 — любая электромагнитная
с сопротивлением 30—100 Ом или динамическая 4—8 Ом, включен-
включенная через выходной трансформатор от любого транзисторного при-
приемника.
55
о
54
О
о w о ^ о w о
о V8 Ф о Y7 Э о ]/6 ф о V5
о Jb о ч# о # о
о #ф о • о .#¦ о
S1.5
S1A
Sid
SJ.Z
S1.1
S16
S1.7
S1.8
S1.3
S1.10
о
о
о
о
о
о
При отсутствии переключателей П2К в качестве 5/ можно
применить любые другие кнопки, однако их конструкция должна
гарантировать, что при нажатии вначале размыкаются нормально
замкнутые, затем замыкаются нормально разомкнутые контакты.
Кнопки КМ-2 требуют специальной регулировки.
Все элементы таймера, в том числе и переключатели, уста-
установлены на двусторонней печатной плате, чертеж которой приве-
приведен на рис. 12. Настройки таймер не требует. При желании можно
подобрать емкость С8 для получения необходимой высоты тона
сигнала. При применении в качестве S1 кнопок другого типа
может потребоваться подбор емкости С7.
Блок питания таймера должен обеспечивать напряжение 5 В
при токе до 0,8 А,
ЦИФРОВОЙ ЭКСПОЗИМЕТР ДЛЯ ФОТОВСПЫШКИ
При фотографировании с импульсным подсветом («фото-
(«фотовспышкой») экспозицию обычно определяют по таблицам, исходя
из чувствительности пленки, энергии вспышки и расстояния до
объекта. Погрешности в определении расстояния и в оценке энер-
энергии вспышки, а также основное постоянное освещение могут
вызывать грубые ошибки. Кроме того, иногда фотолюбители
используют косвенный подсвет, т. е. направляют вспышку на пото-
потолок, заднюю стену или экран. В этом случае определение экспози-
экспозиции возможно только по пробным снимкам. Обычные фотоэкспо-
фотоэкспонометры не позволяют определять экспозицию при фотографиро-
фотографировании с импульсным подсветом. В некоторых зарубежных фото-
фотоаппаратах со встроенными фотовспышками энергия вспышки авто-
автоматически регулируется в зависимости от чувствительности пленки
и дальности объекта съемки. Реализация этого принципа в радио-
радиолюбительских условиях сопряжена с большими трудностями.
Фотоэкспозиметр, предложенный В. Псурцевым, позволяет оп-
определять диафрагму при заданных выдержке и чувствительности
пленки методом пробной вспышки. Порядок работы с этим устрой-
устройством следующий: на цифровом экспозиметре устанавливаются не-
необходимые выдержка и значение чувствительности пленки, синхро-
контакт фотовспышки подключается к экспозиметру (он наводится
на объект съемки), нажимается кнопка, вспыхивает лампа, и на
цифровом индикаторе экспозиметра высвечивается значение диаф-
диафрагмы. После этого синхроконтакт переключается к фотоаппарату,
на объективе которого устанавливается требуемая диафрагма, и
производится фотографирование объекта.
Правильность измерений диафрагмы не зависит ни от энергии,
ни от направления вспышки, ни от уровня основного освещения.
Рис. 12. Двусторонняя печатная плата таймера: а—лицевая сторона; б —
обратная сторона
57
Кроме того, цифровой фотоэкспозиметр можно переводить в режим
обычного определения экспозиции. При этом, также по установ-
установленной чувствительности пленки и выдержке, определяется диаф-
диафрагма. Диапазон определения диафрагмы от 1 до 22 перекрывает
технические возможности объективов обычных фотоаппаратов.
Диафрагма высвечивается трехдекадным светодиодным индикато-
индикатором с фиксированной после второй декады запятой. Для экономии
энергии питающей батареи предусмотрено автоматическое отклю-
отключение одной из декад. При диафрагме больше 10 используются
только две старшие, а при диафрагме меньше 10 — только две
младшие декады. На цифровом экспозиметре имеется одиннадцать
положений для установки выдержки: 1; 7г; lU\ Чъ\ 1/\ь\ 7зо'» Veo;
V125; V500; V1000 с.
Принцип работы цифрового экспозиметра основан на инте-
интегрировании тока, вырабатываемого фотодатчиком, в течение вре-
времени выдержки, а затем обратного интегрирования линейно-нара-
линейно-нарастающего напряжения. При этом время обратного интегрирования
до исходного уровня оказывается пропорциональным квадратному
корню от интеграла светового потока, т. е. пропорциональным
диафрагме. Для измерения диафрагмы достаточно подсчитать
число импульсов тактового генератора за время обратного интег-
интегрирования. Следует заметить, что при импульсном подсвете даже
за время выдержки световой поток не остается постоянным, поэто-
поэтому здесь нельзя применить ни принцип логарифмирования свето-
светового потока, ни мостовой метод.
Структурная схема цифрового экспозиметра приведена на
рис. 1, а временные диаграммы, поясняющие его работу,—на
рис. 2. Вход инвертирующего интегратора на операционном усилите-
усилителе через переключатель S1 подключается или к выходу генератора
линейно-нарастающего напряжения, или к фотодатчику, который
вырабатывает ток, пропорциональный световому потоку. Пусть
вход интегратора подключен к выходу генератора линейно-нараста-
линейно-нарастающего напряжения. Когда параболически уменьшающееся напря-
напряжение интегратора достигает порога срабатывания триггера Шмит-
та, сигнал с его выхода запускает ждущий генератор. В результате
этого вход интегратора на время выдержки подключается к выходу
фотодатчика.
При постоянной освещенности на выходе интегратора устано-
установятся периодические колебания с линейным нарастанием и пара-
параболическим уменьшением напряжения, период которых будет
Тэ + ТЛ(ТЭ — время выдержки, равное длительности импульса
ждущего генератора, а Гд — время обратного квадратичного ин-
интегрирования, пропорциональное измеряемой диаграмме). Емкость
конденсатора и сопротивление резистора интегратора определяются
соотношением чувствительностей фотодатчика и фотопленки.
Время обратного интегрирования Гд измеряется при помощи трех-
декадного счетчика импульсов, который подсчитывает импульсы
тактового генератора за время !ГД. На интервалах Тэ прямого
интегрирования тактовый генератор выключается. Счетчик сбра-
58
Фото-
Фотодатчик
JT
ТШ
Ждущий
генератор
h
Генератор
линейного
напряжения
i
Пуск
Синхро-
Синхронизатор
S2
Тактовый
еенератор
Формирова-
Формирователь им-
пульса сбро-
сброса
CTW
з
декады
-у/ Дешифратор
Блок
гашения
.S3
О'ГуГ'
Индикатор
Синхроконтакт
Рис. I. Структурная схема цифрового экспозиметра
напряжение интегратора
Порог
Генератор
линейного напряжения,
Ждущий генератор Т3
Пуск
Синхроконтакт
Вспышка света
Тактовый генератор
Сброс счетчика
Число на счетчике
Рис. 2. Временные диаграммы, поясняющие работу экспозиметра
59
сывается импульсом, который формируется после окончания
импульса ждущего генератора, т. е. вначале интервала обратного
интегрирования. Блок гашения выключает весь индикатор на вре-
время счета и, кроме того, в зависимости от сигнала переполнения
второй декады счетчика выключает старшую или младшую цифру
индикатора.
По сигналу пуска, формируемому нажатием кнопки, в блоке
синхронизации выделяется один цикл прямого и обратного инте-
интегрирования, на это время включается синхроконтакт. В импульсном
режиме работы (замкнут ключ S2) только в выделенном
цикле запускается тактовый генератор, и разрешается формирова-
формирование импульса сброса, поэтому измеренное значение диаграммы
сохраняется до следующего пуска.
Преимуществом этого метода измерения диафрагмы является
то, что результат измерений не зависит ни от емкости конденса-
конденсатора интегратора, ни от порога срабатывания триггера Шмитта.
Емкость конденсатора должна быть такой, чтобы при максималь-
максимальных выдержке и освещенности напряжение интегратора не дости-
достигало верхней границы динамического диапазона операционного
усилителя.
Принципиальная схема экспозиметра приведена на рис. 3.
Фотодатчик должен быть линейным и достаточно быстродейству-
быстродействующим, с постоянной времени не более 0,01 с. В описываемом
устройстве был применен кремниевый фотодиод типа ФД-26К
(VI). Этот фотодиод имеет относительно малую чувствительность
(вырабатывает ток около 20 мкА, даже если он направлен на
открытый солнечный пейзаж), поэтому в интеграторе использует-
используется операционный усилитель 140УД8 (А1) с полевыми транзисто-
транзисторами на входах, который имеет при комнатной температуре ток
смещения около 10~п А. На интервале прямого интегрирования
фототока фотодиод работает в режиме короткого замыкания,
а это приводит к тому, что тепловой ток, соизмеримый с фото-
фототоком при малых освещенностях, не влияет на точность измере-
измерения диафрагмы. Генератор линейно-нарастающего напряжения
на О У А1 собран по схеме инвертирующего интегратора со сбро-
сбросом в начальное состояние при помощи линейного ключа D2.2.
Сопротивление резистора R8 должно быть пропорционально чув-
чувствительности пленки. В данном случае оно, будучи выражено
в килоомах, численно совпадает с чувствительностью в единицах
ГОСТ. Ее устанавливают переключателем S2.1. Второе направле-
направление этого переключателя используется для переключения емкости
конденсатора интегратора (она должна изменяться обратно про-
пропорционально чувствительности). Как уже отмечалось, емкость
конденсатора интегратора не влияет на время обратного интегри-
интегрирования, однако увеличивать ее необходимо при уменьшении чув-
чувствительности для более полного использования динамического
диапазона выходного напряжения интегратора. Без переключения
емкости конденсатора не удалось бы реализовать такой динамиче-
60
Ш 5600
С1.2 7500
Ш 0,01
Ш ОМ
С15 0,022
С1.6 0,033
СИ OWU
С1.8 0,065
С1.9 0,088
CUO 0,13
С1.Н 0,15
Ш 5,6к Ю ЗЗОк
ШНк Ш680Н
Ш 22н Ш QM
«4 47/Г ПШ BJM -
Ш 91 к Ш1 5,6М
Ш 180м
S2.1
I я Чубстбительность"
D1fD^fD8 К16Ш5
ог К16Ш1
D5tU7 КШМ2
09-011 К176ИЕЬ
AJJ30U
Е50К
180Н
№130 к
Щ 91 к
Ш 65к
Ш
Ш9 32Н
Рис. 3. Принципиальная схема экспозиметра
ский диапазон освещенностей «107 раз, в котором может рабо-
работать цифровой экспозиметр A6 ед. ГОСТ, 0,001 с, диафрагма 22;
500 ед. ГОСТ, 1 с, диафрагма 1).
Логическая и цифровая части схемы экспозиметра выполнены
на интегральных элементах 164 и 176 К-МОП серий. Эти серии
удобны тем, что имеют напряжение питания +9 В, при котором
еще удовлетворительно работают операционные усилители типа
140УД8, а также тем, что при хорошем быстродействии отлича-
отличаются крайне малым потреблением энергии. Последнее очень важно
при батарейном питании экспозиметра.
Ждущий генератор импульса с длительностью импульса, рав-
равной времени прямого интегрирования фототока, выполнен на эле-
элементах D1.2, D1.3, DIA, D4.1 и транзисторе V2. Длительность
импульса в этой схеме примерно равна 0JR1C2. Одиннадцать
значений сопротивления резистора Rl (R1.1 — Rl.ll), которые
устанавливаются переключателем 5/, соответствуют одиннадцати
значениям выдержки (от 0,001 с до 1с). Транзистор V2 исполь-
используется для сброса напряжения конденсатора С2. Время сброса
ограничивает снизу время обратного интегрирования, т. е. ограни-
ограничивает минимальное численное значение диафрагмы. Логические
элементы D1.2 и D4A необходимы для исключения «запрещен-
«запрещенного» устойчивого состояния генератора, которое может возник-
возникнуть при полном затемнении фотодатчика.
Тактовый генератор собран на элементах D3.1 — D3.3.
Период его колебания пропорционален произведению (R11 + R12)C5.
Он регулируется подстроечным резистором R11. Вход // эле-
элемента D3.3 используется для включения генератора на время
выдержки, а вход 13 — для выключения генератора в паузах меж-
между пусками при работе в импульсном режиме. Конденсатор С4
мало влияет на период, а необходим для исключения «звона» на
фронте и спаде выходного сигнала.
Формирователь импульсов сброса счетчика собран на элемен-
элементах D6.1, D6.3. Длительность импульса сброса примерно равна пос-
постоянной времени цепочки R17C7. Для того чтобы не пропускался
при счете первый импульс тактового генератора, длительность
импульса сброса должна быть меньше половины периода колеба-
колебаний тактового генератора.
В состав блока гашения входят триггер D7.2, логические эле-
элементы D4.4, D6.2 и транзисторы V4— V6. Эмиттеры транзисторов
соединены с общими катодами светодиодных индикаторов. Для
гашения индикаторов на базы транзисторов V4— V6 подается по-
потенциал + 9 В. Триггер D7 импульсом сброса устанавливается
в такое состояние, при котором должен гореть индикатор млад-
младшей декады, но если в процессе счета с выхода второй декады
появится импульс переполнения, то триггер переключится в проти-
противоположное состояние. Появление импульса на выходе второй де-
декады означает, что на вход счетчика поступило более ста импуль-
импульсов и что диафрагма больше 10.
62
Счетчик импульсов выполнен на трех интегральных декадах
D9— D11, Светодиодные индикаторы соединены непосредственно
с выводами дешифраторов декадных счетчиков. Такое соединение
без согласующих транзисторов вполне допустимо, так как при этом
выходные полевые транзисторы дешифраторов работают как ге-
генераторы тока с величиной около 3 мА. Такого тока вполне дос-
достаточно, чтобы свечение индикаторов было видно даже при ярком
дневном освещении. Правда, в этом случае на индикатор не дол-
должен попадать прямой солнечный свет, т. е. он должен быть закрыт
светозащитным конусом.
Блок синхронизации, выполненный на двух D-триггерах D5
и логических элементах D4.2, D4.3, представляет собой двухраз-
двухразрядный регистр сдвига, который тактирует асинхронное нажатие
кнопки пуска сигналом с выхода ждущего генератора, а логичес-
логический элемент D4.2 из выходных сигналов триггеров формирует по-
положительный импульс, содержащий один цикл прямого и обратно-
обратного интегрирования. Транзистор V3 открывается этим импульсом
и включает реле К1 синхроконтакта. Для уменьшения влияния
большого тока нагрузки реле типа РЛ-1 (ток срабатывания
25 мА) на напряжение источника питания используется це-
цепочка R16C8. Можно применить реле и другого типа, на
пример РЭС-49 с сопротивлением обмотки 1 кОм, которое
срабатывает при напряжении 8 В. Задержка его включения (око-
(около 3 мс) позволяет определить диафрагму начиная с выдержки
1/125 с. Интегрирующая цепочка R13C6 необходима для предот-
предотвращения сбоя ждущего генератора быстрыми перепадами напря-
напряжения, формируемыми кнопкой S3 «Пуск». Они передаются на
него через монтажные емкости.
При сборке экспозиметра следует первоначально припаять
только один конденсатор С1 с емкостью, соответствующей чувст-
чувствительности 500 ед. ГОСТ. Ее значение определяет диапазон изме-
измерения диафрагмы в зависимости от чувствительности фотодатчи-
фотодатчика и находится экспериментально. На предварительном этапе на-
настройки фотоэкспозиметра фотодатчик удобно заменить резисто-
резистором с сопротивлением 1 МОм, соединяющим вход 9 ключа D2.3
с общей шиной. При этом на выходе операционного усилителя А1
интегратора должны быть периодические колебания с линейным
нарастанием напряжения и квадратичным его уменьшением
(см. рис. 2). При больших выдержках будут наблюдаться ограни-
ограничения напряжения. Подбором емкости конденсатора С2 добивают-
добиваются того, чтобы значения выдержек, т. е. длительностей импульса
ждущего генератора, соответствовали номинальным значениям.
Допустима погрешность длительности ±10%. Если предполагается
использование экспозиметра для определения диафрагмы только
при фотографировании со вспышкой, то можно ограничиться лишь
одним значением выдержки A/30 с) и тем самым избавиться от
переключателя SL С другой стороны, если экспозиметр будет
использоваться только при обычном фотографировании, то нет
необходимости делать подбор емкости С2, т. е. длительность
63
импульса ждущего генератора может отличаться от своих номи-
номинальных значений даже в несколько раз, важно только, чтобы вы-
выполнялось соотношение между длительностями, которые опреде-
определяются соотношениями сопротивлений Rl.l—RIAL
Остальные блоки экспозиметра при правильной сборке и ис-
исправных элементах не нуждаются в отладке. Необходимо только
проверить правильность их работы в соответствии с временными
диаграммами (см. рис. 2). Напряжение на выходе операционного
усилителя А2 генератора линейно-нарастающего напряжения
должно иметь при максимальной выдержке амплитуду не менее
2 В, но и не достигать нелинейной области. Для подстройки ампли-
амплитуды можно изменять сопротивление резистора R7.
После этапа предварительной настройки необходимо подклю-
подключить фотодатчик (фоторезистор включают между входом 9 D2.3
и общей шиной) и провести установку нуля операционного усили-
усилителя А1. Для этого подстроечный резистор R2 устанавливают в та-
такое положение, чтобы при полностью затемненном фотодатчике
исчезали колебания на выходе ждущего генератора (выход 3 эле-
элемента D4.1).
Для окончательной настройки необходим проверенный фото-
фотоэкспонометр (можно встроенный в фотоаппарат). Фотодатчик и
контрольный фотоэкспонометр направляют на равномерно осве-
освещенную естественным дневным светом поверхность и при одина-
одинаковой установке выдержки и чувствительности изменением частоты
колебаний тактового генератора добиваются таких же показа-
показаний диафрагмы, как на контрольном экспонометре. При этом надо
проверить, находится ли операционный усилитель А1 интегра-
интегратора в линейной области. Для такой проверки можно обойтись
и без осциллографа, так как в линейной ^бласти увеличение вы-
выдержки в 2 раза должно увеличивать в У 2 раз значение диафраг-
диафрагмы. Затем необходимо подобрать емкость конденсатора С1. Для
этого увеличивают выдержку настолько, что число на цифровом
индикаторе перестает изменяться, т. е. операционный усилитель
А1 заведомо заходит в нелинейную область, и подбирают емкость
конденсатора С1 такой, чтобы число на индикаторе равнялось
23—24. Это число будет соответствовать максимально возможно-
возможному значению диафрагмы при данной чувствительности. Емкости
конденсаторов, соответствующих другим чувствительностям, опре-
определяют расчетом исходя из обратной пропорциональности, т. е.
умножением подобранного значения С1 на чувствительность
в ед. ГОСТ, при которой проводилась калибровка, и делением
на заданную чувствительность. Нет необходимости точно под-
подбирать расчетные значения емкостей, можно использовать бли-
ближайшие в большую сторону номинальные значения. Такое от-
отклонение от расчета влияет только на максимальное численное
значение в большую сторону диафрагмы для каждой чувстви-
чувствительности.
Если используемый фотодатчик имеет такую же спектраль-
спектральную чувствительность, как и фотопленка, то на этом настройку
64
экспозиметра можно считать законченной и дополнительной про-
проверки в импульсном режиме не требуется. Кремниевый фотодиод
имеет очень большую чувствительность к инфракрасным лучам
по сравнению с видимым светом, поэтому откалиброванный по
открытому пейзажу на солнце фотоэкспозиметр оказывается при-
примерно в 16 раз более чувствительным к свету лампы накаливания.
Это надо учитывать при фотографировании как при свете только
ламп накаливания, так и при импульсном подсвете, если постоянное
освещение дают лампы накаливания. Погрешности в определении
диафрагмы почти отсутствуют, если основное освещение дается
лампами дневного света, к свету которых кремниевый фотодиод
почти не чувствителен.
Основная доля потребляемого тока цифрового фотоэкспози-
фотоэкспозиметра приходится на светодиодный индикатор ( 24 мА из 25 мА
полного тока при двух горящих «восьмерках»), поэтому здесь це-
целесообразно использовать цифровой семисегментный индикатор
на жидких кристаллах, который управляется также сигналами
непосредственно с выходов дешифраторов декадных счетчиков
типа 176ИЕ4.
РАДИОСПОРТИВНАЯ ТЕХНИКА
АНТЕННЫ НА ДИАПАЗОН 160 м
В разговорах между коротковолновиками нет-нет да и про-
промелькнет радиолюбительский вариант известной поговорки. Зву-
Звучит он примерно так: «Скажи мне, что у тебя на крыше, и я ска-
скажу тебе, кто ты!» И действительно: то, какую антенну выбрал ко-
коротковолновик, как он ее настроил и согласовал, определяет, как
правило, общий «коэффициент полезного действия» радиостанции,
ее «дальнобойность».
Наибольшие трудности вызывает у радиолюбителей создание
антенных систем на низкочастотные KB диапазоны и особенно на
диапазон 160 м. Ведь для эффективной работы антенны длина ее
излучающей части должна быть сравнима с длиной волны. Для
диапазона 160 м это означает, что излучатель должен иметь длину
по крайней мере 30...40 м. Да и удалять ее от «земли», в частнос-
частности — от металлической крыши здания, следует примерно на та-
такое же расстояние. Выполнить полностью эти требования обычно
не представляется возможным, поэтому радиолюбители вынужде-
вынуждены искать компромиссные решения, идти, например, на заведомое
снижение эффективности антенной системы, лишь бы ее установ-
установка была реальной в конкретных условиях дома, где проживает
коротковолновик.
Для диапазона 160 м лучше всего подходят симметричные
антенны типа полуволнового диполя или различных модификаций
рамок, имеющих периметр длиной в X («квадрат», «DELTA LOOP»).
Практически такле антенны можно устанавливать только между
домами, причем в этом случае средняя высота их подвеса должна
составлять не менее 20...30 м. При меньших высотах из-за влия-
влияния «земли» антенна будет излучать радиоволны в основном под
большими углами к горизонту и, следовательно, будет недостаточ-
недостаточно эффективна при проведении дальних связей.
Длину/ (в м) излучающей части полуволнового диполя (рис.1)
рассчитывают по формуле: /=142,5//, где f — резонансная (ра-
(рабочая) частота антенны в МГц. Если предполагается работать как
телефоном, так и телеграфом, то резонансную частоту антенны сле-
следует выбрать близкой к середине диапазона (например, 1,9 МГц).
Если же работа будет вестись в основном только одним видом
излучения, то ее целесообразно выбрать близкой к середине соот-
соответствующего участка любительского диапазона. Следует отме-
отметить, что на практике длина излучателя может заметно отличаться
от расчетной из-за влияния окружающих предметов. Вот почему
66
Рис. 1. Симметричная антенна
полуволновой диполь
К передатчику
Рис. 2, Антенна полуволновой диполь
с изгибом плеч
К передатчику
Рис. 3. Антенна полуволновой диполь Рис. 4. Размещение противовесов
с «удлиняющими» катушками о,— по кругу; б — неравномерно
К передатчику
К передатчику
Рис. 5. Г-образная антенна: а —
входное сопротивление 10 Ом; б —
входное сопротивление 50 Ом
К антенне
К передатчику
К системе
отопления
К арматуре
балкона
Рис. 6. Подключение противовеса
67
при изготовлении антенны первоначальную длину излучателя
надо взять с некоторым запасом, а затем, в процессе настройки,
уточнить ее.
Входное сопротивление диполя около 75 Ом, поэтому для его
питания следует использовать коаксиальный кабель с волновым
сопротивлением 75 Ом. Однако здесь вполне допустимо примене-
применение 50-омного кабеля. Во-первых, весьма вероятно, что входное
сопротивление диполя при реальных высотах подвеса будет ниже
75 Ом, а во-вторых, такое незначительное рассогласование антен-
антенны с фидером (КСВ<2) практически не влияет на ее
эффективность.
Собственно излучатель выполняют из медного канатика диа-
диаметром 2...3 мм. Для того чтобы исключить обрыв коаксиального
кабеля в месте его подключения к излучателю, Ю. Гребнев из
г. Миасс Челябинской области предлагает кабель 5 жестко при-
прикрепить (например, U-образными хомутами) к Т-образному изо-
изолятору 4У который изготавливают из текстолита толщиной не ме-
менее 3 мм. Часть изолятора, которая работает на растяжение, уси-
усиливают текстолитовым бруском 6 размерами 15 X 25 X 100 мм.
Оплетку и центральную жилу коаксиального кабеля припаивают
к плечам 2 и 3 излучателя.
Настраивают антенну по измерениям КСВ в полосе частот. Из
этих измерений находят резонансную частоту антенны, т. е. час-
частоту, на которой КСВ минимален. Если она меньше (больше)
заданной, то диполь укорачивают (удлиняют). Величину AZ, на
которую надо укоротить или удлинить каждое из плеч диполя,
определяют по формуле: Ы = Г\\ —-^|. Здесь /2 — частота,
/2
на которую должна быть настроена антенна, а V и /i — соответст-
соответственно первоначальная длина диполя и его резонансная частота.
В реальных условиях плечи диполя можно устанавливать под
некоторым углом, несколько меньшим 180°, и даже изгибать каж-
каждое из плеч (рис. 2). Входное сопротивление антенны при этом
несколько понижается, поэтому такие антенны целесообразно сое-
соединять 50-омным коаксиальным кабелем. Изменится также и диа-
диаграмма направленности,- которая для классического диполя имеет
вид «восьмерки». Настройка этой антенны немного сложнее, по-
поскольку влияние окружающих ее предметов сказывается обычно
сильнее. Для того чтобы не «проскочить» резонансную частоту,
укорачивать плечи диполя здесь следует постепенно, шаг за ша-
шагом. Этот вариант установки диполя, естественно, компромиссный,
но он позволяет при незначительном снижении эффективности
антенны «привязать» ее к конкретным местным условиям.
Длину излучающей части диполя можно уменьшить почти
вдвое, если ввести в каждое ее плечо по «удлиняющей» катушке
(рис. 3). Чтобы не снижать существенно коэффициент полезного
действия антенны, «удлиняющие» катушки должны иметь малые
собственные потери, т. е. высокую (примерно 150) добротность
68
Кроме того, они должны быть надежно защищены от воздействия
атмосферной влаги.
Питание в эту антенну подают 50-омным коаксиальным кабе-
кабелем. При указанных на р,ис. 3 размерах излучающей части катуш
ки L1 и L2 должны иметь индуктивность около 70 мкГ. Их можно
выполнить на каркасах диаметром 40 мм и длиной 80 мм, на кото-
которые наматывают по 65 витков провода ПЭВ-2 диаметром 1,2 мм
(намотка рядовая, виток к витку). Если в распоряжении радио-
радиолюбителя имеются другие каркасы, то требуемое число витков
1 0,2DV
можно оценить по формуле: L = /on 4- 20/) '
Здесь L — индуктивность катушки в мкГ; D и I — диаметр
и длина катушки в см; п — количество витков. Поскольку намотка
рядовая, то l^nd, где d — диаметр провода катушки в см. Необ-
Необходимую резонансную частоту антенны устанавливают подбором
длины внешних A4-метровых) отрезков каждого плеча.
Укороченный диполь вполне можно установить на крыше
одного здания, модифицировав его в антенну типа «INVERTED V»
(она и показана на рис. 3). Для установки такой антенны тре-
требуется только одна мачта высотой около 15 м. Плечи диполя
выполняют одновременно и функции двух (из требуемых четырех)
оттяжек для крепления мачты. Как уже отмечалось, при такой
высоте подвеса диполь излучает в основном под большими угла-
углами к горизонту. Однако даже с учетом этого недостатка описан-
описанная укороченная антена «INVERTED V» может оказаться эффек-
эффективнее несимметричных антенн, о которых речь пойдет ниже.
Недостатком всех несимметричных антенн (к ним относятся
разнообразные «проволочные» антенны типа «LONG WIRE»,
а также вертикальные излучатели типа GP — «GROUND PLANE»)
является необходимость иметь хорошую «землю», т. е. заземле-
заземление (в радиотехническом смысле этого слова). Реализовать хоро-
хорошее заземление в городах практически невозможно, поэтому
радиолюбитель, если он решает (или его заставляют обстоятель-
обстоятельства) установить антенну с несимметричным питанием, должен
позаботиться о хороших противовесах. Входное сопротивление
большинства несимметричных антенн лежит в пределах 10...30 Ом,
а для укороченных антенн может составлять единицы ом и даже до-
доли ома. Между тем сопротивление потерь для распространенной
системы из трех противовесов под углом 120° друг к другу состав-
составляет примерно 30 Ом. Таким образом, при использовании противо-
противовесов более половины мощности, отдаваемой передатчиком, бес-
бесполезно теряется. Для эффективной работы несимметричной антен-
антенны количество противовесов должно быть 10—12, причем совсем не
обязательно, чтобы все они имели длину к/4 (рис. 4, а). Дело
в том, что наибольшее значение плотности токов ВЧ — непосред-
непосредственно у основания антенны, именно здесь надо иметь наиболь-
наибольшее суммарное сечение проводников противовесов. Если противо-
противовесы нельзя установить по кругу (обычно дело обстоит именно
так), то их следует разместить, как показано на рис. 4, б.
69
На рис. 5 приведены два варианта Г-образной антенны для
диапазона 160 м. Питание на обе антенны подают коаксиальным
кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Соотношение между
длинами отрезков А и Б может быть выбрано произвольным, важ-
важно лишь, чтобы их суммарная длина составляла 38 м для вари-
варианта а и 43 м для варианта б.
Антенна на рис. 5, а при длине отрезка Л = 10 м имеет вход-
входное сопротивление около 10 Ом. Катушка L1 имеет индуктивность
13 мкГ. Она выполнена на каркасе диаметром 50 мм и содержит
20 витков медного голого провода диаметром 0,8—1,0 мм. Длина
намотки 50 мм. При мощности передатчика до 10 Вт в качестве
конденсатора С можно использовать блок конденсаторов от лампо-
лампового радиовещательного приемника. Настраивают антенну сначала
конденсатором С, добиваясь последовательного резонанса на рабо-
рабочей частоте (устанавливают по максимальной нагрузке антенной
передатчика). После этого подбирают положение отвода на катуш-
катушке L1 по минимуму КСВ.
Антенна, показанная на рис. 5, б, имеет активную составля-
составляющую входного сопротивления около 50 Ом, если длина отрезка
/1 = 10 м. При настройке этой антенны сначала компенсируют
конденсатором С реактивную составляющую входного сопротивле-
сопротивления (она имеет индуктивный характер), а затем подбирают длину
антенны по минимуму КСВ, каждый раз подстраивая конденса-
конденсатор С. Из-за большего входного сопротивления эта антенна рабо-
работает эффективнее, чем изображенная на рис. 5, а, но последняя
проще в настройке, так как не требует тщательного подбора общей
длины антенны.
В частном случае любая из этих двух антенн может начи-
начинаться непосредственно у передатчика и проходить через оконную
раму на ближайший дом или какое-нибудь дерево. В этих усло-
условиях создать разветвленную систему противовесов практически
невозможно, поэтому корпус передатчика надо присоединить
короткими проводниками к трубам водоснабжения, отопления и
к арматуре балкона (если дом железобетонный). Кроме того,
такую систему «заземления» следует дополнить хотя бы одним
противовесом максимально возможной длины (но не менее 5 м).
Этот противовес может быть растянут на внешней стороне бал-
балкона или вдоль стены дома. К корпусу передатчика его подклю-
подключают через катушку (рис. 6), индуктивность которой следует
установить экспериментальным путем по минимальной величине
высокочастотного напряжения на корпусе передатчика (исходное
значение индуктивности около 200 мкГ). Это напряжение можно
регистрировать простейшим ВЧ вольтметром (рис. 7), который
подключают к корпусу только одним выводом.
Если радиолюбитель имеет возможность сделать хорошую
систему противовесов, то для проведения дальних связей все же
лучше установить пусть укороченную, но вертикальную антенну
типа GP. Вполне приличные результаты можно получить с антен-
антеннами, имеющими высоту до 15 м.
70
Г"
И корпусу передатчика
- Cf W
Емкостная
нагрузка-
оттяжки
К передатчику
Система
протавобесоб
Рис. 7. Измерение высокочастотного
напряжения на корпусе передатчика
Рис. 8. Вертикальная антенна типа
ОР
К передатчику
протибобесоб
Рис. 9. Антенна с «укорочивающеи»
катушкой
J битка рамки
Экран
Рис, 10. Рамочная антенна
71
Один из вариантов такой антенны показан на рис. 8. Она
состоит из вертикального излучателя (мачты) длиной 12 м,
изолированного у основания от «земли». Излучатель представляет
собой металлическую трубу. Он имеет так называемую верхнюю
емкостную нагрузку, которая образована четырьмя проводами
длиной по 15 м. Угол между этими проводами (они одновременно
играют и роль оттяжек) и трубой должен быть 90°. Питание
в антенну подают коаксиальным кабелем с волновым сопротив-
сопротивлением 50 Ом. При небольшой длине фидера целесообразно
не устанавливать у основания антенны никаких согласующих
элементов (при этом отпадает нужда в их герметизации), а рабо-
работать со стоячей волной в кабеле. В этом случае обязательным
является наличие на радиостанции отдельного антенного согла-
согласующего блока у передатчика, так как возможностей по согласо-
согласованию у его выходного контура (обычно П-фильтра) может
не хватить.
Антенна, показанная на рис. 9, имеет полную высоту около
13,5 м. Укорачивание в ней достигнуто за счет включения «укора-
«укорачивающей» катушки L1 подобно тому, как это делалось в укоро-
укороченном диполе, о котором рассказывалось раньше. Эта катушка
должна обладать индуктивностью около 160 мкГ. Ее наматывают
медным голым проводом диаметром 2 мм на каркасе диамет-
диаметром 70 мм. Она имеет 90 витков. Длина намотки 220 мм, а
полная длина вставки в трубу — 300 мм. Индуктивность согла-
согласующей катушки L2 около 10 мкГ B0 витков такого же
провода, намотанного на каркас диаметром 40 мм, длина на-
намотки 50 мм).
Настраивают эту антенну на рабочую частоту с помощью
гетеродинного индикатора резонанса (подбором длины верхней
секции антенны и, если этого недостаточно,— подбором числа
витков катушки L1). Затем по минимуму КСВ подбирают положе-
положение отвода на катушке L2. Как и все другие укороченные излуча-
излучатели, эта антенна узкополосна, ее следует настраивать на тот
участок диапазона, где чаще всего ведется работа.
При тех трудностях, с которыми связана установка антенн,
о направленных передающих антеннах на низкочастотные диапа-
диапазоны, и особенно на диапазон 160 м, можно только мечтать.
Но вот для приема такие антенны реализовать относительно
нетрудно. Обычно они представляют собой рамки, состоящие
из одного или нескольких витков. Рамочные антенны имеют два
четко выраженных минимума при приеме сигнала, направленные
перпендикулярно ее плоскости. Подавление сигналов с этих на-
направлений может достигать примерно 30 дБ (пять баллов по
шкале S!). Это дает возможность «убрать» помеху: сигналы дру-
другой любительской станции, гармонику от средневолновой веща-
вещательной радиостанции и т. д.
Возможный вариант выполнения рамочной антенны показан
на рис. 10. Она состоит из трех витков (в форме квадрата со сто-
стороной 1,5 м), образующих собственно рамку, и одного витка
72
связи. Диаметр и марка провода некритичны, в частности, подой-
подойдет и обычный монтажный провод. Рамка помещается в электро-
электростатический экран, разомкнутый в верхней части. Экран можно
выполнить из оплетки коаксиального кабеля, а в целом рамку
закрепить на крестовине из дерева. Настраивают рамку на рабо-
рабочую частоту конденсатором С, который должен быть надежно
защищен от атмосферной влаги. К приемнику рамку подклю-
подключают с помощью коаксиального кабеля с волновым сопротивле-
сопротивлением 50 Ом.
ИЗМЕРЕНИЕ КСВ НА КОРОТКИХ ВОЛНАХ
Для настройки и согласования антенн, а также для контроля
их параметров в процессе эксплуатации любительской радиостан-
радиостанции обычно применяют измерители коэффициента стоячей волны,
или, как их еще называют, КСВ-метры. В любительской практике
получили распространение КСВ-метры двух типов: мостовые
и с направленными ответвителями.
Мостовые КСВ-метры — самые простые в изготовлении и на-
налаживании. Они обладают достаточно высокой чувствительностью
и особенно удобны для измерения на этапе настройки и согласо-
согласования антенны. Совместно с генератором стандартных сигналов
мостовые КСВ-метры позволяют измерять коэффициент стоячей
волны в широком диапазоне частот.
КСВ-метры с направленными ответвителями, в свою очередь,
разделяются на две подгруппы. В конструктивном отношении
да и в налаживании проще приборы, у которых чувствительность
зависит от частоты: существенно уменьшается на низкочастотных
диапазонах. Правда, это создает определенные трудности в изго-
изготовлении подобных КСВ-метров, предназначенных для эксплуата-
эксплуатации с маломощными передатчиками в диапазоне 160 м. Приборы
с направленными ответвителями, у которых чувствительность не
зависит от частоты, несколько сложнее в изготовлении, заметно
сложнее в налаживании и, что, пожалуй, самое важное для радио-
радиолюбителей, требуют применения достаточно дефицитных кольцевых
магнитопроводов из высокочастотного феррита.
Достоинством КСВ-метров с направленными ответвителями
является то, что они работают при полном уровне мощности
любительской радиостанции. Эти КСВ-метры позволяют вести
постоянный контроль отдаваемой мощности, а при необходимости
практически мгновенно, не прекращая работы в эфире, проверить
КСВ. Однако их относительно невысокая чувствительность явля-
является и основным их недостатком, когда речь заходит об измере-
измерении КСВ за пределами любительских диапазонов. А такая
необходимость может возникнуть при первоначальной настройке
антенн.
Резюмируя все сказанное, можно утверждать, что на люби-
любительской радиостанции целесообразно иметь два КСВ-метра:
73
R3 15
—e<
w Я СI 0,01,7 ф V2 Лв««
V/
F
R6 I5K
!
C2 ft^7 ?J й^7
i I.
Г4 0,047
50mkA
Рис- *• Принципиальная схема мос-
мостового измерителя КСВ
мостовой (для настройки антенн) и с направленными ответвите-
лями (для повседневной работы в эфире).
Принципиальная схема мостового измерителя КСВ приведена
на рис. 1. Прибор разработан Б. Степановым. Источник сигнала —
ГСС или передатчик с уменьшенной выходной мощностью — под-
подключают к разъему А7, а антенный фидер — к разъему Х2. Вход-
Входное сопротивление фидера вместе с резисторами Rl — R3 образует
мостовую схему. Сопротивление резистора R3 выбирают равным
волновому сопротивлению коаксиального кабеля, через который пи-
питают антенну. Сопротивление резисторов R1 и R2 можно выбирать
достаточно произвольно — важно лишь, чтобы они были равными
(для радиолюбительской практики вполне приемлемым будет раз-
разброс их сопротивлений до 5%).
Если в антенно-фидерном тракте КСВ равен единице, то
входное сопротивление фидера чисто активное и соответствует
его волновому сопротивлению. Мост сбалансирован, и ВЧ вольт-
вольтметр на диоде V2 не зарегистрирует высокочастотного напряжения
в диагонали моста. Если КСВ не равен единице, то, измерив
напряжение Uu поступающее в фидер, и напряжение U2 разбалан-
са моста, можно вычислить по формуле: КСВ =
ут-г-.
Порядок измерения КСВ следующий. Сначала замыкают или
отключают нагрузку (фидер) и измеряют напряжение U\ (пере-
(переключатель 5 в верхнем по схеме положении). Затем, не изменяя
характера нагрузки на разъеме Х2 (холостой ход или короткое
замыкание), переводят переключатель 5 в нижнее по схеме поло-
положение и регистрируют напряжение UK, поступающее на мост
от генератора. После этого подключают фидер и, регулируя
амплитуду выходного сигнала ГСС или передатчика, устанавли-
устанавливают вновь по прибору Р напряжение UK. И, наконец, переведя
переключатель 5 в верхнее по схеме положение, измеряют напря-
напряжение разбаланса U2.
74
Подобная процедура с контрольными измерениями напряже-
напряжения, поступающего на мост, необходима, поскольку он представ-
представляет собой достаточно низкоомную нагрузку для источника сиг-
сигнала. Изменения этой нагрузки (подключение фидера) при не
очень низком выходном сопротивлении генератора может вызы-
вызывать соответствующее изменение выходного напряжения и, следо-
следовательно, ошибку в измерениях.
Процедуру измерений можно несколько упростить, если пред-
предварительно проверить нагрузочные способности источника сигнала.
Для этого переключатель 5 устанавливают в нижнее по схеме
положение и, подключая резисторы с различным сопротив-
сопротивлением, контролируют изменение выходного напряжения источни-
источника сигнала. Измерения надо производить при подключении двух
резисторов: сопротивление одного из них должно быть примерно
в три раза меньше волнового сопротивления тракта, с которым бу-
будет работать КСВ-метр, а другого — примерно в три раза боль-
больше. Если изменение выходного напряжения источника сигнала при
подключении этих нагрузок не превышает 10%, то его можно не
контролировать в процессе измерений КСВ. В этом случае ошиб-
ошибка в измерении коэффициента стоячей волны для значений КСВ,
меньших трех, будет незначительной. Значения КСВ>3 на практи-
практике точно измерять и не требуется, так как нормальными для ра-
работы антенно-фидерного тракта являются значения КСВ<2.
Для повышения инструментальной точности измерений целе-
целесообразно уровень сигнала и (или) чувствительность ВЧ вольт-
вольтметра КСВ-метра подбирать такими, чтобы напряжению U\ соот-
соответствовало отклонение стрелки измерительного прибора Р на
последнее деление шкалы. В этом случае, в принципе, шкалу при-
прибора можно отградуировать непосредственно в значениях КСВ в
антенно-фидерном тракте. Необходимо только помнить следующее.
Как правило, измерительный прибор Р — это обычный микроам-
микроамперметр с линейной шкалой. Между тем хорошо известно, что шка-
шкала простого ВЧ вольтметра, состоящего из полупроводникового
диода и микроамперметра с добавочным резистором, существенно
нелинейна при небольших (менее 2 В) уровнях ВЧ напряжения.
Иными словами, такой ВЧ вольтметр нуждается в калибровке
(причем на нескольких пределах измерения!), что далеко не всегда
можно выполнить в радиолюбительских условиях. Здесь, однако,
выручает одно обстоятельство.
Исследования простых ВЧ вольтметров, выполненных на гер-
германиевых диодах серий Д2, Д9, Д18, Д20, Д310, Д311, Д312,
ГД402, ГД507 и ГД508 с различными буквенными индексами, по-
показали, что некоторые характеристики подобных вольтметров очень
близки друг к другу. Так, если в КСВ-метре используется микро-
микроамперметр с током полного отклонения 50...200 мкА, а добавочный
резистор R6 такой, что вместе с прибором Р образует вольтметр
постоянного тока на напряжение 1...2 В (некритично), то показания
ВЧ вольтметра N на упомянутых диодах будут связаны с ампли-
амплитудой высокочастотного напряжения ?/вч простым соотношением:
75
R3
Рис. 2. Конструкция мостового КСВ-метра
/1,26
.Это дает возможность не калибровать шкалу КСВ-метра
по образцовому прибору, а получить ее расчетным путем. Если
пользоваться линейной шкалой микроамперметра, то формула для
нахождения КСВ приобретает следующий вид:
1 —
7
1/7
Эффективность выпрямления ВЧ напряжения зависит от ти-
типа использованного в КСВ-метре диода. Для диодов типа Д2, Д9,
Д310, Д312 частотная зависимость показаний вольтметра начи-
начинает проявляться уже на частотах 2...5 МГц, а на частоте 30 МГц
эффективность выпрямления падает примерно в два раза по срав-
сравнению с низкими частотами (~1 МГц). Заметно лучшие частотные
характеристики имеют диоды Д18, Д20, Д311, ГД402 и ГД507 —
у них частотная зависимость начинает проявляться на частотах
10...20 МГц. Наилучшими для КСВ-метра являются диоды ГД508:
у выполненных на их основе ВЧ вольтметров эффективность вы-
выпрямления остается постоянной вплоть до частоты 30 МГц.
Заметим, кстати, что в КСВ-метрах нельзя использовать крем-
кремниевые диоды, так как они практически не выпрямляют ВЧ напря-
напряжения при амплитудах сигнала меньше 0,6... 0,7 В. КСВ-метр с
такими диодами будет заметно «улучшать» малые значения коэф-
коэффициента стоячей волны.
Возможный вариант практической конструкции мостового
76
К приемнику
К к алий pa тору
Рис. 3. Функциональные схемы уст-
устройств для измерения КСВ: о — по
традиционной методике; б — по но-
новой методике
К передатчику
Рис. 4. Принципиальная схема для
измерения КСВ
КСВ-метра приведен на рис. 2. Весь монтаж выполнен на неболь-
небольшой плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита,
на которой резаком сделаны контактные площадки для подпайки
деталей КСВ-метра. Плату помещают в экранированную коробку
(ее также можно спаять из кусков фольгированного стеклотексто-
стеклотекстолита).
Как уже отмечалось, недостатком КСВ-метров на основе на-
направленных ответвителей является их относительно невысокая чув-
чувствительность, что обусловливает необходимость производить наст-
настройку собственно антенны или согласующего блока при уровнях
мощности, достаточных для создания помех (хотя бы кратковре-
кратковременных) другим любительским радиостанциям.
В принципе, можно заметно снизить уровень изучаемой мощ-
мощности при настройке антенно-фидерного тракта, если в качестве вы-
высокочувствительного индикатора КСВ-метра использовать связной
приемник. Но этот метод применим далеко не всегда, поскольку
на большинстве любительских станций в настоящее время исполь-
используются трансиверы, а традиционный метод измерения КСВ с по-
помощью направленных ответвителей требует отдельного индикато-
индикатора — приемника.
Метод измерения КСВ, о котором пойдет речь ниже, позво-
позволяет производить «тихую» настройку антенны или согласующего
блока. Уровень излучаемого сигнала при такой «тихой» настройке
не превышает 10~12 Вт. Такой сигнал практически не обнаружим
на расстояниях от антенны, превышающих одну-две длины волны.
Функциональные схемы устройств для измерения КСВ по тра-
традиционной и по новой методике приведены на рис. 3, а и рис. 3, б
соответственно. Здесь /—генератор (передатчик); 2—индикатор
(приемник); 3 и 4 — направленные ответвители для падающей
и отраженной волны в рабочем тракте; 5— согласующий блок.
Различие в двух схемах небольшое — поменялись местами лишь
источник испытательного сигнала и индикатор. Такая перестанов-
77
ка возможна, поскольку направленные ответвители являются ли-
линейными «взаимными» устройствами, т. е. их свойства не изменя-
изменяются, если генератор и нагрузку поменять местами. В устройстве
по схеме рис. 3, б уровень испытательного сигнала должен быть
больше уровня сигнала принимаемых в данный момент на дан-
данной частоте станций всего лишь на 20 дБ. Это обеспечит надежную
регистрацию КСВ, равных или больших 2, что в большинстве слу-
случаев вполне достаточно в радиолюбительских условиях.
Собственно источник испытательного сигнала должен обеспе-
обеспечивать уровень примерно на 20...40 дБ больший, чтобы скомпенси-
скомпенсировать потери в направленных ответвителях. Им может быть, напри-
например, кварцевый калибратор приемника. В этом случае измерения
КСВ возможны только на фиксированных частотах, вырабатыва-
вырабатываемых калибратором. Если в качестве источника испытательного
сигнала взять генератор шума, то измерения возможны на любой
частоте. Из всего спектра сигналов, поступающих на его вход,
приемник выделит лишь полезный сигнал, соответствующий частоте,
на которую он настроен. Для радиолюбительской практики все же
больше подходит кварцевый калибратор, поскольку он может обес-
обеспечить приемлемую точность по частоте (при метках, кратных
50 кГц), а по субъективным оценкам более удобна настройка
антенны «на слух» (см. ниже) по минимуму КСВ.
Рассмотрим работу устройства по схеме рис. 3, б подробнее.
Когда испытательный сигнал поступает в направленный ответви-
тель падающей волны, то в основном рабочем тракте он распростра-
распространяется в направлении антенны. Если антенно-фидерный тракт рас-
рассогласован (КСВ в тракте левее по схеме согласующего блока не
равен 1), то возникает отраженный сигнал, который попадает на
вход приемника. Когда же генератор подключен к ответвителю
отраженной волны, то он сразу поступает на вход приемника.
Измерив уровни этих двух сигналов по калиброванному S-метру
приемника, по известной формуле вычисляют КСВ в рабочем тракте.
КСВ, равному 2, соответствует разница в прямом и отраженном
сигнале около 20 дБ, поэтому эти уровни должны отличаться при-
примерно на 3,5 балла по шкале S-метра.
Малые уровни излучаемого сигнала позволяют при наличии
такого КСВ-метра подстраивать согласующий блок антенно-фидер-
ного тракта непосредственно на рабочей частоте, не создавая по-
помех другим радиолюбителям. Более того, оператор радиостанции
в этом случае следит в процессе подстройки согласующего блока
за обстановкой в эфире. Минимум КСВ при настройке «на слух»
выражен очень четко, поскольку изменения испытательного сигна-
сигнала (его можно рассматривать в этом случае как «помеху» приему)
и полезного сигнала носят «противофазный» характер: при умень-
уменьшении КСВ уровень испытательного падает, а полезного растет.
Практическая схема устройства для измерения КСВ по дан-
данной методике приведена на рис. 4. Оно содержит только один на-
направленный ответвитель, образованный резистором R и ВЧ транс-
трансформатором Т. Этот ответвитель реагирует на падающую волну
78
по основному рабочему тракту. Дело в том, что необходимости
иметь второй ответвитель на самом деле нет. В приемной части
тракта, где нет сильных токов, без труда можно имитировать КСВ,
равный «бесконечности». Для этого достаточно каким-нибудь вы-
выключателем либо закоротить центральную жилу коаксиального
кабеля на оплетку, либо наоборот — временно разорвать ее. Если,
например, в трансивере имеется антенное реле (его контакты KL1
показаны на рис. 4), то никаких дополнительных выключателей
вводить не надо. Достаточно, не переходя на передачу, подать
управляющее напряжение на обмотку этого реле: антенна будет
отключена от измерителя, и вся мощность, поступившая в тракт
через направленный ответвитель, попадет на вход приемника.
Трансформатор Т можно выполнить на тороидальном магнито-
проводе диаметром 7... 12 мм из феррита с магнитной проницае-
проницаемостью 20...50. Обмотку трансформатора (десять витков с отво-
отводом от первого витка) равномерно размещают по всей окружности
кольца. Ее начало и отвод подпаивают непосредственно к выводам
безындукционного резистора R (подойдут резисторы типа МОН,
БЛП и т. п.). Для тракта с волновым сопротивлением 50 Ом этот
резистор должен иметь сопротивление 5,6 Ом, а с волновым сопро-
сопротивлением 75 Ом— 8,2 Ом. Мощность, рассеиваемая данным ре-
резистором, ничтожна, и ограничений здесь никаких нет.
Входное сопротивление направленного ответвителя для источ-
источника сигнала составляет примерно 500 Ом (для 50-омного тракта)
и 800 Ом (для 75-омного тракта).
Этот измеритель КСВ (точнее, его направленный ответвитель)
ослабляет сигнал на 0,5 дБ. В приемном тракте на коротких вол-
волнах такими потерями практически всегда можно пренебречь.
ЗВУКОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ
УСИЛИТЕЛЬ «ОЛИМП»
Выпускаемые промышленными предприятиями страны наборы
деталей и материалов для самостоятельной сборки различных по
сложности приемников, усилителей, измерительных приборов,
устройств автоматики весьма популярны среди радиолюбителей.
И это не случайно: у радиолюбителя, который приобрел такой «ра-
«радиоконструктор», отпадает забота о поиске деталей, нередко дефи-
дефицитных, для задуманной конструкции.
Приятным, на наш взгляд, подарком радиолюбителям в олим-
олимпийском, 1980 году был начавшийся выпуск предприятием Цен-
Центрального конструкторского бюро информационной техники в
г. Виннице трех наборов деталей под общим названием «Олимп».
Каждый из них содержит все детали (включая печатную плату),
необходимые для самостоятельного изготовления блоков усилителя
НЧ: «Олимп-1» — усилителя мощности, «Олимп-2» — предусили-
теля-корректора, «Олимп-3»— двуполярного источника питания.
Один комплект наборов позволяет собрать монофонический, а два
неполных комплекта — стереофонический усилитель с достаточ-
достаточно высокими техническими характеристиками. Оба варианта уси-
усилителя, собранного из наборов деталей, проверены в лаборатории
редакции журнала «Радио».
Если радиолюбителю не удастся приобрести наборы «Олимп»,
он сможет смонтировать описываемые здесь усилители из дискрет-
дискретных элементов.
Усилительный тракт монофонического «Олимпа» состоит из
предварительного усилителя с блоком коррекции (ПУ) и усилите-
усилителя мощности (УМ). Для их питания используются «Олимп-3» —
нестабилизированный двуполярный источник напряжением 2 X
Х20 В (±20 В) со средней «заземленной» нулевой точкой (блок
питания БП). Усилитель рассчитан на работу от радиовещательно-
радиовещательного приемника, микрофона, магнитофона, пьезокерамического зву-
звукоснимателя.
Предварительный усилитель с блоком коррекции. Принципи-
Принципиальная схема этой части усилителя НЧ показана на рис. 1. Сиг-
Сигнал с линейного выхода радиоприемника подают на вход предуси-
лителя через гнезда / — 2 разъема XI, с микрофона — тоже через
гнезда / — 2, но при замкнутых контактах кнопочного переключа-
переключателя 5/, а от пьезокерамического звукоснимателя или с линейного
выхода магнитофона — через гнезда 2 — 3. Чувствительность пред-
предварительного усилителя составляет соответственно 20...40, 1...2 или
80
сг 10,0*163
А1 К 553 УД4А
С1 10,0x16 В
+ — -t-GSb
-г тззон
R22 hi к
Рис. 1. Принципиальная схема предварительного усилителя с блоком коррекции
200...250 мВ. Диапазон рабочих частот 20...30000 Гц, напряжение
низкочастотного сигнала на выходе не менее 250 мВ. Глубина ре-
регулировки тембра на частотах 100 Гц и 10 кГц не менее ±15 дБ.
Напряжение двуполярного источника питания подается на
предварительный усилитель через двуплечий стабилизатор напря-
напряжения, образуемый резисторами R19, R20 и стабилитронами
V3, V4. Общий потребляемый ток не превышает 50 мА.
Для усиления сигнала используются операционный усилитель
К553УД1А (А1) и кремниевые транзисторы разной структуры
КТ315Г (VI) и КТ361Д (V2), включенные составным транзисто-
транзистором. Регуляторами тембра служат переменные резисторы
R21 и R22.
Низкочастотный сигнал с линейного выхода радиоприемника
или с микрофона подается на неинвертирующий вход операцион-
операционного усилителя (вывод 5) через конденсатор С1. Сигнал от звуко-
звукоснимателя подается на тот же вход операционного усилителя, но
ослабленный делителем, составленным из резисторов Rl — R3.
Неинвертирующий канал операционного усилителя обладает
большим входным сопротивлением, что позволяет подключать к
нему источники низкочастотных сигналов с большим внутренним
сопротивлением. К числу таких источников относится, например,
81
пьезокерамический звукосниматель. Цепочка R6C5 и конденсатор
С6 служат для предотвращения самовозбуждения усилителя на
высших звуковых частотах.
Усилитель охвачен глубокой отрицательной обратной связью.
Коэффициент усиления зависит от отношения сопротивлений рези-
резисторов R7y R4 и R5 в цепи отрицательной обратной связи. При ра-
работе с выхода радиоприемника или от звукоснимателя коэффи-
коэффициент усиления равен примерно 10. При работе от микрофона кон-
контакты кнопочного переключателя S1 замыкают. В этом случае па-
параллельно резистору R5 подключается резистор R4 значительно
меньшего номинала, отчего глубина отрицательной обратной свя-
связи резко уменьшается, а коэффициент усиления операционного
усилителя увеличивается примерно в 20 раз.
С выхода операционного усилителя (вывод 10) сигнал подается
на регуляторы тембра, представляющие собой частотнозависимые
делители напряжения звуковой частоты, а с них — через конден-
конденсатор СП на вход усилителя на составном транзисторе VI V2. Ре-
Резистором R21 регулируют тембр по высшим частотам, а резисто-
резистором R22 по низшим звуковым частотам. Номиналы конденсаторов
делителей подобраны так, что при среднем положении движков
переменных резисторов равномерно усиливается вся полоса рабо-
рабочих частот. Когда же движки переменных резисторов находятся
в крайнем правом по схеме положении, то происходит наибольший
подъем низших и высших частот, а в крайнем левом, наоборот,
наибольшее ослабление этих участков звукового диапазона. Таким
образом, резисторами R21 и R22, одновременно или раздельно,
можно в широких пределах регулировать тембровую «окраску»
звуковоспроизведения.
Каскад на составном транзисторе VI V2 охвачен глубокой от-
отрицательной обратной связью (через резистор R14)y снижающий
его выходное сопротивление, что обеспечивает хорошее согласова-
согласование темброблока с относительно небольшим входным сопротивле-
сопротивлением усилителя мощности. Резисторы R17, R18, R8, R9 и конденса-
конденсаторы С14У С15, С2У СЗ образуют развязывающие фильтры, пред-
предотвращающие возбуждение блока из-за возможных паразитных
связей между его усилителями через общий источник питания.
Внешний вид предусилителя-корректора, смонтированного из
деталей набора «Олимп-2», показан на рис. 2. Его основой служит
печатная плата размерами 100x80 мм, выполненная из фольги-
рованного материала. Переменные резисторы R21, R22 и входной
разъем XI вынесены за пределы платы. Переключатель S1 смон-
смонтирован непосредственно на плате, но он в зависимости от кон-
конструкции усилителя НЧ в целом, как и переменные резисторы,
может быть вне платы. Через контакты 10, 12 и 13 печатной пла-
платы предусилитель соединяют с двуполярным источником питания,
а через контакт // — со входом усилителя мощности.
Входной разъем XI может быть СГ-3 или СГ-5. Переключатель
S1 — П2К. Переменные резисторы R21 и R22 — типа СПЗ-4аМ
82
Рис. 2. Предусилитель-корректор: а—внешний вид; б — печатная
плата
83
(желательно группы Б). Электролитические конденсаторы типа
К50-6.
Операционный усилитель К553УД1А можно заменить его ана-
аналогом К153УД1А, а также операционными усилителями К153УД1Б
или К153УД2, включая их в соответствии с цоколевкой.
После монтажа особо тщательной проверке подлежит поляр-
полярность включения электролитических конденсаторов, транзисторов,
стабилитронов и, конечно, соединение блока с двуполярным источ-
источником питающего напряжения. Ошибка в цепях питания может
стать причиной выхода из строя операционного усилителя, транзи-
транзисторов, пробоя электролитических конденсаторов. Напряжения в
точках соединения резисторов R17 и R19, а также R18 и R20 относи-
относительно «заземленного» нуля должны быть в пределах напряжения
стабилизации стабилитронов V3 и V4 A3,5...16,5 В), на операцион-
операционном усилителе А1 (между выводами 6 и //) не более 16,5 В. От-
Относительное входное сопротивление вольтметра, используемого для
измерения напряжений, должно быть не менее 10 кОм/В.
Предварительно работу предусилителя-корректора можно про-
проверить на высокоомные головные телефоны, подключенные к его
выходу (между контактами // и 12 платы), или подав сигнал
с его выхода на вход какого-либо усилителя НЧ чувствительно-
чувствительностью 200...250 мВ. Если ошибок в монтаже нет, то налаживать
блок не придется. Потребуется, возможно, лишь уточнить правиль-
правильность подключения переменных резисторов R21 и R22. Проводни-
Проводники, идущие к их крайним выводам, должны быть подключены так,
чтобы наибольший подъем низших и высших частот был при край-
крайнем правом положении их движков.
Усилитель мощности (рис. 3) * питается от того же источ-
источника двуполярного напряжения, что и предусилитель.
Основные технические характеристики усилителя мощности,
испытанного в редакционной лаборатории: номинальная выходная
мощность на нагрузке сопротивлением 4 Ома и при коэффициенте
гармоник не более 1 % — Ю Вт (на нагрузке сопротивлением 8
Ом — около 6 Вт), максимальная — почти 25 Вт; диапазон эффек-
эффективно воспроизводимых частот (при неравномерности частотной
характеристики не более 1 дБ) — 20...40 000 Гц; чувствительность
при номинальной выходной мощности 300 мВ; потребляемый ток
не более 1,5 А, входное сопротивление усилителя около 10 кОм.
Усилитель выполнен по схеме, ставшей традиционной для боль-
большинства современных усилителей НЧ: с двуполярным питанием
и дифференциальным каскадом на входе. Это упрощает источник
питания усилителя, так как в фильтре его выпрямителя в этом
случае можно применять сравнительно низковольтные электроли-
электролитические конденсаторы, а нагрузку подлючать непосредственно к
выходу усилителя мощности без разделительного конденсатора
большой емкости.
* На помещаемых здесь схемах блоков усилителя НЧ принята сквозная
нумерация деталей. (Здесь и далее прим. авт).
84
+20 В
-2DB
Рис. 3. Принципиальная схема усилителя мощности
Дифференциальный каскад образуют транзисторы V5 и V6.
База транзистора V5 соединена через резистор R24 с общим («ну-
(«нулевым») проводником двуполярного источника питания, а база
транзистора V6 — с выходом усилителя через резистор R30. Как
только на выходе усилителя появится отличное от нуля постоян-
постоянное напряжение, то усиленный дифференциальным каскадом сиг-
сигнал рассогласования поступит на последующие каскады и изменит
их режим так, чтобы постоянное напряжение на выходе усилите-
усилителя стало равно нулю. Если параметры транзисторов V5 и V6 иден-
идентичны, а сами транзисторы имеют хороший тепловой контакт друг
с другом (то есть при одинаковой температуре), то напряжение на
выходе усилителя по отношению к общему «заземленному» про-
поду будет равно нулю. В этом случае через нагрузку не протека-
протекает постоянный ток и, следовательно, разделительный конденсатор
в цепи нагрузки может быть исключен.
Переменный резистор R23 на входе усилителя играет роль ре-
регулятора громкости. Низкочастотный сигнал, усиленный транзисто-
транзистором V5 дифференциального каскада, снимается с нагрузочного ре-
резистора R25 и подается на базу транзистора V7 второго каскада,
а с его нагрузочного резистора R32—на двухтактный усилитель
на транзисторах V12—V15. Динамическая головка В1 громкого-
громкоговорителя преобразует усиленный сигнал в колебания звуковой
частоты.
85
Диоды V8—VI1 в коллекторной цепи транзистора V7 и под-
подключенный параллельно им резистор R34 образуют цепь, которая
создает на базах транзисторов выходного каскада начальное сме-
смещение, устраняющее искажения типа «ступенька». Одновременно
диоды термостабилизируют режим работы транзисторов. Конден-
Конденсаторы С18, С21 и цепочка R39C23 предотвращают возбуждение
усилителя на высших частотах звукового диапазона.
Все детали усилителя, кроме выходных транзисторов V16,
V17 и переменного резистора R23, монтируют на печатной плате из
фольгированного материала (рис. 4) таких же размеров, как и пла-
плата предусилителя. Перед монтажом целесообразно подобрать из
трех входящих в набор транзисторов КТ315Г два с наиболее близ-
близкими параметрами. Эти транзисторы устанавливают в дифферен-
дифференциальный каскад.
Мощные выходные транзисторы V16 и V17 крепят на теплоот-
водящих радиаторах и соединяют с платой монтажными много-
многожильными проводниками. На эмиттерные и базовые выводы сле-
следует надеть отрезки изоляционной трубки, чтобы предупредить
случайное соединение их с радиаторами, имеющими непосредст-
непосредственный контакт с коллекторами выходных транзисторов.
Переменный резистор R23, находящийся за пределами мон-
монтажной платы,— типа СПЗ-4аМ; электролитические конденсато-
конденсаторы — К50-6, остальные конденсаторы МБМ, КС. Емкость конден-
конденсатора С18 должна быть в пределах 150...270 пФ; ее увеличение
влечет за собой сужение полосы пропускания усилителя в области
высших звуковых частот.
Емкость конденсатора С21 может быть 560...680 пФ. При
меньшей емкости возможно появление самовозбуждения усилите-
усилителя на высоких частотах, а при емкости более 1000 пФ начинает
искажаться форма сигнала этой частоты.
Диоды Д220 (V8—V11) можно заменить на Д223, Д310,
КД521Д. Вместо транзисторов КТ315Г (К5, V6, VI2) можно ис-
использовать транзисторы этой же серии с буквами В, Д, Е, вместо
транзисторов КТ361Д (V7, V13) — транзисторы той же серии, но
с буквами А, В, Г или Е, а также КТ601А или ГТ321 с любым
буквенным индексом. Транзисторы КТ602А (V14, VI5) можно за-
заменить на КТ602Б, КТ801 с буквенными индексами А или Б,
КТ815В, П701, П702, а транзисторы КТ808А (V16, V17) — на
КТ802А, КТ809А, КТ805А, КТ805Б, КТ819 с буквенными индек-
индексами В, Г, М. Статические коэффициенты передачи тока транзи-
транзисторов, отобранных для работы в дифференциальном каскаде (V5,
V6), не должны отличаться более чем на 20%.
Прежде чем подать на усилитель питание, надо проверить
его монтаж по принципиальной схеме, и особо тщательно — вклю-
включение электролитических конденсаторов в соответствии с их
полярностью, транзисторов, диодов. Теплоотводящие радиаторы
выходных транзисторов не должны касаться друг друга и про-
проводников монтажной платы.
86
КУШ
, +20В
Рис. 4. Усилитель мощности: а—внешний вид; б — печатная плата
87
Первое испытание усилителя производят при подключенном
к его выходу эквиваленте нагрузки — резисторе сопротивлением
4...7 Ом, рассчитанном на мощность рассеяния не менее 25 Вт.
Постоянное напряжение на нем, измеренное вольтметром или мил-
милливольтметром, не должно превышать 100 мВ. Большие значения
напряжения на эквиваленте будут свидетельствовать об ошибках
в монтаже или неисправности какого-либо транзистора (или тран-
транзисторов). Указанные на схеме режимы работы транзисторов из-
измерены вольтметром постоянного тока с относительным входным
сопротивлением 10 кОм/В.
Качество работы усилителя мощности проверяют при подаче
на его вход низкочастотного сигнала от генератора НЧ, с выхода
предусилителя-корректора или от другого источника низкочастот-
низкочастотного сигнала напряжением 250...300 мВ. Громкость звука должна
нарастать при вращении ручки переменного резистора R23 в на-
направлении движения часовой стрелки.
Чувствительность усилителя мощности можно повысить при-
примерно до 200 мВ путем уменьшения сопротивления резистора R29
до 220 Ом.
Нагрузкой усилителя может быть громкоговоритель 6АС-2,
6МАС-4, 8АС-2, 10МАС-1М, а также самодельный, с сопротив-
сопротивлением 4...8 Ом.
Источник питания (рис. 5), собранный из деталей набора
«Олимп-3», представляет собой самостоятельный блок, который мо-
может быть использован и для питания любого другого аналогичного
усилителя НЧ, требующего двуполярное напряжение 2 X 20 В. Но-
Номинальный ток нагрузки каждого плеча блока питания 0,7 А, ко-
коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения не более 1%.
В набор деталей входят: трансформатор питания 77, выпрями-
выпрямительный блок КЦ410Б (V7S), электролитические конденсаторы
типа К50-6 (С24 и С25), печатная плата для монтажа выпрями-
выпрямительного блока и конденсаторов, индикаторная лампа МН63-0,26
(HI), металлическое шасси, защитный кожух трансформатора и
некоторые другие детали и материалы (выключатель питания S2
и плавкий предохранитель F1 в набор не входят).
Переменное напряжение на каждой из обмоток // и /// транс-
трансформатора 77 составляет примерно 18 В, на обмотке IV—5,5 В.
Суммарное напряжение обмоток // и /// подается на выпрями-
выпрямительный блок V18, диоды которого включены по мостовой схеме.
В зависимости от тока нагрузки на выходном выводе 4 блока от-
относительно общего вывода 5 должно быть плюс 18...23 В, на вы-
выводе 6 — минус 18...23 В.
Экранирующая обмотка 3 между первичной и вторичными об-
обмотками снижает уровень фона и электрических помех.
Основой блока питания служит металлическое шасси. На нем
винтами с гайками укрепляют трансформатор и уголки, удержи-
удерживающие печатную плату выпрямителя. Дополнительно конденса-
конденсаторы фильтра укрепляют на шасси металлической скобой. Выводы
88
г
Рис. 5. Источник питания, собранный из деталей набора «Олимп-3»: а
ципиальная схема; б — печатная плата
прин-
прин№
Рис. 6. Структурная схема стереофонического усилителя «Олимп»
Рис. 7. Принципиальная схема вход-
входных цепей предусилителей корректо-
корректоров, рассчитанных на работу магнит-
магнитного звукоснимателя
КЩСЗ Я1 330 К
?4
=$=20,0x103
у
И Е5 330
С2'и3000 О
89
вторичных обмоток трансформатора соединяют с соответствующи-
соответствующими выводами печатной платы и индикатором включения питания
{HI) отрезками многожильного изолированного провода.
Данные трансформатора, используемого в блоке питания: маг-
нитопровод Ш20 X 30 (или ШЛ16 X 32); обмотка /— 1350 витков
провода ПЭВ-2 0,31, экранирующая — один слой такого же прово-
провода; обмотки // и /// — по 116 витков провода ПЭВ-2 0,62; обмотка
IV — 33 витка провода ПЭВ-2 0,31. Выпрямительный блок КД410Б
можно заменить четырьмя диодами КД202 (или аналогичными им
на ток не менее 0,7 А), включив их по мостовой схеме.
Испытание блока питания заключается в проверке равенства
напряжений на выходах каждого из его плеч при токе нагрузки
около 0,7 А. Для этого между контактными выводами 4 — 5 и
5 — 6 надо включить проволочные резисторы сопротивлением око-
около 30 Ом, рассчитанные на мощность рассеяния не менее 10 Вт,
и, подключив блок к сети, измерить напряжения на этих эквива-
эквивалентах нагрузки. Они должны быть в пределах 18...23 В.
Мощность блока «Олимп-3», испытанного в редакционной ла-
лаборатории, оказалась достаточной для питания стереофонического
усилителя, смонтированного из наборов серии «Олимп».
Если такой блок предполагается использовать для питани-
не только описываемого здесь усилителя НЧ, а и другой анало-
аналогичной аппаратуры, смонтировать его можно в корпусе произволь-
произвольной конструкции. Выключатель питания (тумблер ТВ2-1), инди-
индикаторную лампу, сетевой плавкий предохранитель и зажимы или
гнезда для подключения нагрузки целесообразно разместить на
лицевой панели. Для защиты блока питания от перегрузок в це-
цепи « + 20 В» и «—20 В» желательно включить плавкие предохра-
предохранители на ток 2 А. Их держатели можно установить на лицевой
панели возле соответствующих им выходных зажимов.
Конструкцию усилителя НЧ рассмотрим на примере стереофо-
стереофонического варианта, которую можно взять за основу и для моно-
монофонического усилителя.
Структурная схема такого варианта усилителя показана на
рис. 6. Верхние по схеме предусилитель-корректор ПУ, усилитель
мощности УМ и громкоговоритель В2 образуют левый канал, а
нижние такие же усилители и громкоговоритель В2'— правый ка-
канал усилителя. Стереофонический звукосниматель В1 и блок пита-
питания БП являются общими для обоих каналов усилителя. Через
разъем XI сигнал звукоснимателя поступает на входы 3 предуси-
лителей-корректоров соответствующих каналов, с их выходов
11 — через регуляторы громкости R23 и R23' на входы 1 усили-
усилителей мощности, а с выходов 10 к 11 этих блоков — к громкогово-
громкоговорителям. Тембр звука в каждом канале регулируют резисторами
R21 и R22, а стереобаланс — регуляторами громкости.
Предполагается, что стереофонический усилитель, предназна-
предназначаемый главным образом для воспроизведения грамзаписей, будет
работать совместно с пьезокерамическим звукоснимателем элект-
ропроигрывающего устройства. Поэтому в предусилителях-коррек-
90
91
ззо
Рис. 9. Конструкция футляра уси-
усилителя
8
торах кнопочные переключате-
переключатели, предназначенные для ком-
коммутации входных цепей в зави-
зависимости от источника вход-
входного сигнала, исключены. Один
из них в описываемой конструк-
конструкции использован в качестве
сетевого выключателя (S1
на рис. 6).
Если звукосниматель маг-
магнитный, то соответственно ему надо скорректировать амплитудно-
частотную характеристику предусилителей-корректоров. Схема уз-
узлов этих блоков усилителя, монтаж которых потребуется несколь-
несколько изменить, приведена на рис. 7. Резисторы R1 и R4 (см. рис. 1)
исключаются. Сопротивление резистора R5 должно быть 330 Ом
(вместо 27 кОм), емкость конденсатора С4—20 мкФ (вместо 50
мкФ). Дополнительно вводится корректирующая цепь, состоящая из
конденсаторов Cl\ C2' и резистора R1'. Сигнал магнитного звуко-
звукоснимателя подают на входы / предусилителей-корректоров.
Внешний вид и монтаж усилителя показаны на рис. 8. Его
футляр-ящик представляет собой четырехстенную коробку (рис.
9), в нее вставляют панель, на которой смонтированы детали уси-
усилителя, скрепленную с передней стенкой. Боковые стенки 6 выпи-
выпилены из древесно-стружечной плиты (ДСП) толщиной 15 мм, а
приклеиваемые к ним верхняя 5 и нижняя 7 стенки —из листово-
листового оргалита толщиной 3 мм. Снизу приклеивают бруски 8, игра-
играющие роль ножек. Коробка покрыта декоративной («под дерево»)
самоклеящейся поливинихлоридной пленкой. Из такого же, как
для стенок, оргалита выполнены несущая панель 4 и передняя стен-
стенка 2, которая должна полностью утопляться в коробку. Эти два
элемента скрепляют между собой в единую конструкцию с помо-
помощью отрезка уголка 3. Лицевой панелью 1, играющей и роль
экрана, служит листовой дюралюминий. Она удерживается на
передней стенке гайками осей переменных резисторов. Отверстия
для переменных резисторов, кнопочного выключателя сети и
«глазка» индикатора включения питания делают, предварительно
скрепив эти элементы конструкции.
Платы усилителей укреплены на несущей панели двумя ряда-
рядами с помощью шпилек с пайками на концах и втулок, надетых на
шпильки. В два ряда размещены на передней стенке и переменные
резисторы. Верхние ряды плат и резисторов соответствуют левому
92
каналу, нижние—правому каналу усилителя. Радиаторы с мощ-
мощными выходными транзисторами размещены вдоль задней кромки
несущей панели. Для лучшего обдува радиаторов на крепящие их
винты надеты втулки длиной по 10 мм. Чтобы предотвратить слу-
случайное соединение радиаторов, между ними вставлены с клеем
БФ-2 узкие пластинки из гетинакса (или другого изоляционного
материала).
Детали блока питания смонтированы непосредственно на не-
несущей панели (без шасси).
Гнездовые части входного разъема XI, выходных разъемов
Х2, Х2/ и держатель предохранителя F1 смонтированы на Г-об-
разных стойках из листового металла, которые затем привинчены
к несущей панели по обе стороны от радиаторов.
Соединения между платами и плат с блоком питания, с мощ-
мощными выходными транзисторами надо выполнять отрезками мно-
многожильного провода с изоляцией разных цветов. Это предотвратит
появление ошибок и упростит проверку монтажа. Особого внима-
внимания требует монтаж цепей питания, ибо здесь ошибка может при-
привести к выходу из строя сразу нескольких транзисторов и резисто-
резисторов. Не менее опасны и случайные соединения радиаторов между
собой и токонесущими проводниками цепей двуполярного источни-
источника питания. Только после тщательной проверки всего монтажа
подключайте усилитель к сети!
О тембре звука и уровне громкости каждого канала можно
судить по положению меток на ручках переменных резисторов от-
относительно их шкал на лицевой панели. При вращении ручек в на-
направлении движения часовой стрелки громкость должна плавно
нарастать и ощущаться подъем низших и высших частот звуково-
звукового диапазона. Добиваются такого звукового эффекта правильным
подключением соединительных проводников к регулирующим пе-
переменным резисторам. После этого можно вставить несущую па-
панель с передней стенкой в ящик и скрепить их шурупами или вин-
винтами.
ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ КЛАССА В
В схемотехнике высококачественных усилителей звуковой
частоты в последние годы сложился определенный стереотип. Та-
Такой усилитель содержит обычно входной дифференциальный кас-
каскад, ступень с резистивной нагрузкой, усиливающую сигнал до
требуемого для нормальной работы выходного каскада уровня,
предоконечный фазоинверсный каскад и двухтактный оконечный
каскад с последовательным питанием транзисторов. Для снижения
искажений ток покоя транзисторов оконечного каскада выбирают
достаточно большим — нередко он составляет 250... 300 мА. При
этом на каждом из транзисторов рассеивается значительная (до
десятка ватт) мощность, что требует применения эффективных теп-
лоотводов и принятия специальных мер по стабилизации теплового
93
режима при изменении температуры окружающей среды. К со-
сожалению, решение последней задачи часто оказывается не под
силу радиолюбителю.
Дело в том, что для обеспечения постоянства тока покоя в ин-
интервале возможных температур тепловое сопротивление теплоот-
вод-среда должно быть вполне определенным. Однако добиться
этого не так просто. Тепловое сопротивление теплоотвода зависит
не только от его конфигурации, площади поверхности и ее обра-
обработки, но и от места установки в корпусе усилителя, и даже (осо-
(особенно если теплоотвод выполняет функции задней стенки устрой-
устройства, что часто бывает на практике) от расположения усилителя
по отношению к другим блокам звуковоспроизводящего комплек-
комплекса, к стенкам секционной мебели, стенам помещения и т. д. Не
удивительно, что, казалось бы, правильно сконструированные лю-
любительские усилители НЧ нередко не выдерживают длительной не-
непрерывной работы, перегреваются и даже выходят из строя.
Очевидно, радикальным средством повышения термостабиль-
термостабильности усилителя мог бы быть перевод оконечного каскада в ре-
режим В. Однако такому режиму свойственны большие нелинейные
искажения (типа «ступенька»), устранимые, как считалось до не-
недавних пор, лишь глубокой отрицательной обратной связью
(ООС), охватывающей весь усилитель. А это, вообще говоря, не-
нежелательно, так как влечет за собой необходимость принятия
специальных мер по борьбе с так называемыми динамическими
интермодуляционными искажениями, возникающими в усилите-
усилителях с глубокой ООС.
Но существуют и другие способы снижения искажений, прису-
присущих режиму В. С одним из них, кстати очень перспективным, по
мнению некоторых специалистов, мы и знакомим читателей еже-
ежегодника. Речь идет об использовании для уменьшения искажений
так называемой прямой связи (или связи вперед, в отличие от
обратной связи, или связи назад). Запатентованный Харольдом
Блэком еще в 1929 году (кстати, ему принадлежит и патент на от-
отрицательную обратную связь), этот способ уменьшения искажений
в течение десятилетий не находил применения в звукоусилительной
технике, но в последнее время все чаще привлекает внимание спе-
специалистов как очень эффективное средство совершенствования тех-
техники звуковоспроизведения. На мировом рынке появились про-
промышленные модели усилителей, в которых использована прямая
связь. Один из них—мощный звуковой усилитель «Квод 405»,
созданный английской фирмой «Акустикл мэнюфэкчуринг компа-
ни». При сравнительно простом схемном решении разработчикам
удалось довести коэффициент гармоник на средних частотах
до 0,005 %.
Функциональная схема усилителя «Квод 405» изображена на
рис. 1. Здесь А1 — идеализированный усилитель, обеспечивающий
усиление сигнала до требуемого для нормальной работы выходно-
выходного каскада уровня, VluV2 — комплементарная пара транзисторов
выходного каскада, работающего в режиме В, элементы Rlt C1,
94
Рис. I. Функциональная схема
усилителя «Квод 405»
V2
R2 и L1 — плечи рассчитанного определенным образом моста пе-
переменного тока, Rq и Rh — соответственно сопротивления источ-
источника сигнала и нагрузки усилителя. Принцип уменьшения иска-
искажений в таком усилителе становится ясным из анализа зависимо-
зависимости, связывающей напряжение на нагрузке ип с напряжением сиг-
сигнала ис и базовым током i§ транзисторов выходного каскада. Эту
зависимость можно представить в виде ия = Аис + В*б, где А и
В — некоторые коэффициенты, численные значения которых опре-
определяются параметрами входящих в устройство элементов. Очевидно,
что основным источником искажений может быть только базовый
ток 1*б, поэтому избавиться от них можно, подобрав параметры эле-
элементов так, чтобы коэффициент В стал равным нулю. Выразив ко-
коэффициент В через параметры элементов моста, нетрудно показать,
что условие отсутствия (компенсации) искажений совпадает с
условием баланса моста, т. е. g— ~ ъ~- Иными словами, сбалан-
сбалансировав мост на какой-либо частоте, можно гарантировать, что
во всем рабочем диапазоне частот искажения, вносимые усилите-
усилителем, будут минимальными.
Каков же механизм компенсации искажений в данном случае?
Упрощенно его можно представить следующим образом. Как изве-
известно из теории электрических цепей, сбалансированный мост пере-
переменного тока обладает тем свойством, что переменное напряжение,
приложенное к одной из его диагоналей, не может вызвать появле-
появления разности потенциалов в другой диагонали. Аналогичная кар-
картина наблюдается и здесь: напряжение искажений, возникающее
в выходном каскаде на транзисторах VI, V2, приложено к диаго-
диагонали BD, поэтому в другой диагонали — АС — оно появиться не
может. Если в добавление к этому предположить, что усилитель
А1 обладает бесконечно большим усилением, то можно считать, что
точка А фактически соединена с общим проводом (т. е. с ниж-
нижним — по схеме — выводом нагрузки RH) и, следовательно, иска-
искажений не будет и в нагрузке. Благодаря резистору R2 нелинейные
продукты в спектре выходного тока ix компенсируются «подкачкой»
исправляющего тока i% непосредственно с выхода линейного усили-
95
теля А1 в нагрузку, причем наиболее эффективно компенсируются
высшие гармоники, что обусловлено в данном случае выбором со-
сопротивления резистора из условия равенства токов i\ и i2 на высо-
высоких частотах.
Полная принципиальная схема усилителя, выполненного на
отечественной элементной базе москвичом О. Решетниковым,
приведена на рис. 2. Полученные им технические характеристики
усилителя следующие:
Номинальный диапазон частот, Гц, при неравномерности АЧХ
не более ± 1 дБ 20... 20 000
Выходная мощность в номинальном диапазоне частот, Вт, на
нагрузке сопротивлением 8 Ом при коэффициенте гармоник не более
0,02 % 30
То же на нагрузке сопротивлением 4 Ом 40
Чувствительность, В 0,2
Входное сопротивление, кОм 20
Относительный уровень собственных шумов, дБ .... —75
Наряду с малыми нелинейными искажениями усилитель отли-
отличается очень низким уровнем динамических интермодуляционных
искажений, достигнутым применением частотной коррекции АЧХ.
К тому же, как уже говорилось, сам метод компенсации искаже-
искажений, примененный в усилителе, обеспечивает наиболее эффектив-
эффективное подавление именно высших гармоник, которые принято отно-
относить к динамическим искажениям.
Линейная часть усилительного тракта (усилитель Л/ на рис. 1)
выполнена на операционном усилителе (ОУ) А1 и транзисторах
V3 — V6, V9, оконечный каскад, работающий в режиме В, — на
транзисторах V12 и V15y V16. Транзисторы V7 и V13 использованы
в устройстве защиты оконечного каскада от перегрузки по току
и короткого замыкания в нагрузке. Питается усилитель от прос-
простейшего двуполярного выпрямителя на диодах V17—V20 с ем-
емкостным фильтром из конденсаторов большой емкости.
Коэффициент усиления каскада на ОУ А1 определяется пара-
параметрами элементов охватывающей его цепи ООС C1R2R5C3 и в
номинальном диапазоне частот составляет примерно 15. Примене-
Применение ОУ и глубокой ООС по постоянному току с выхода усилителя
на его инвертирующий вход позволило без какой-либо подстройки
свести к минимуму постоянное напряжение на выходе усилителя.
Питается первый каскад стабилизированными напряжениями, сни-
снимаемыми со стабилитронов VI и V2.
Второй каскад усилителя собран на транзисторе V4 с источни-
источником тока на транзисторе V3y применение которого позволило по-
получить максимально возможное в данном случае усиление по на-
напряжению. Следующий за ним двойной эмиттерный повторитель на
транзисторах V5> V6 служит для согласования с последним каска-
каскадом линейного усилителя, выполненным на транзисторе V9. С вы-
выхода этого каскада усиленный сигнал поступает на оконечную сту-
ступень (VI2, V15, VI6)у а с нее —в нагрузку.
96
4 2-55
97
Элементами моста в данном усилителе являются резисторы
R15, R29, конденсатор С6 и катушка L 1. Подбором конденсатора
С6 мост сбалансирован на высоких частотах, поэтому высоко-
высокочастотные продукты искажений компенсируются исправляющим
током, текущим в нагрузку через резистор R29. В области низших
частот из-за конечного сопротивления провода катушки L1 (оно не
может быть сведено к нулю) баланс моста нарушается. Для сни-
снижения искажений на этих частотах введена глубокая E0...70 дБ)
ООС, напряжение которой снимается с выхода усилителя и через
делитель R12R15 подается в цепь эмиттера транзистора V4.
Элементы R30, L2, R31, СП— С13 предотвращают самовоз-
самовозбуждение усилителя, конденсаторы С6—С8 обеспечивают кор-
коррекцию его АЧХ с целью сведения к минимуму динамических
искажений.
Устройства защиты обоих плеч усилителя выполнены одинако-
одинаково. Каждое из них состоит из управляемого резистора (транзис-
(транзисторы V7, V13) и делителя напряжения (R21R18R20R26 и
R23R19R22R27). Ограничение тока через транзистор V12 верхнего
по схеме плеча оконечного каскада происходит следующим обра-
образом. В отсутствие сигнала через делитель R21R18R20R26 течет
ток, определяемый приложенным к нему напряжением
B4 В). Этот ток (примерно 6 мА) создает на ре-
резисторах R20 и R26 падение напряжения около 0,45 В, поэтому
транзистор V7 закрыт. С появлением усиливаемого сигнала это
падение напряжения начинает изменяться; в интервалы времени,
когда напряжение сигнала изменяется в положительную сторону,
падение напряжения на резисторе R20 уменьшается (из-за сни-
снижения напряжения, приложенного к резисторам R21, R18y R20),
а на резисторе R26 (оно обусловлено в основном коллекторным
током транзистора V12) — увеличивается. В момент, когда сум-
суммарное падение напряжения на резисторах R20 и R26 достигает
значения примерно 0,65 В, транзистор защиты V7 начинает откры-
открываться и сопротивление его участка эмиттер — коллектор шунти-
шунтирует вход усилительного каскада на транзисторе V9, ограничивая
тем самым рост тока через транзистор V12. Аналогичные процессы
протекают в нижнем по схеме плече усилителя при изменении на-
напряжения сигнала в отрицательную сторону, но в этом случае
участком эмиттер — коллектор транзистора V13 шунтируется вход
ступени на транзисторе V15. Диоды V8, V14 предотвращают реак-
реакцию защиты на увеличение падения напряжения на резисторах
R20 и R22 в моменты, когда напряжение сигнала изменяется
в противоположную (отрицательную — для верхнего и положи-
положительную — для нижнего плеча) сторону.
При указанных на принципиальной схеме номиналах резисторов
R18 — R23, R26, R27 ограничение тока транзисторов оконечного
каскада наступает при значении около 3,5 А. На короткое замы-
замыкание в нагрузке защита реагирует ограничением тока на уровне
1,5 А.
98
В усилителе можно исполь-
использовать операционные усилите-
усилители К140УД7, 153УД6 (наиболее
желательно, так как последний
имеет пониженный уровень шу-
шумов), транзисторы КТ342Г,
КТ315Г, КТ315Д, КТ315Е (V4),
КТ361В, КТ361Д (V3t V5—V7,
V13); диоды КДЮЗА и КД504А
можно заменить любыми крем-
кремниевыми, рассчитанными соот-
соответственно на прямые токи 10
и 50 мА. При отсутствии ста-
стабилитронов КС515А возможно
применение стабилитронов
Д814А, соединенных последова-
последовательно и подобранных так, что-
чтобы суммарное (на каждой па-
паре) напряжение стабилизации
составило 15 В.
Возможный вариант печат-
печатной платы усилителя показан
на рис. 3. Она рассчитана на
установку резисторов МЛТ,
конденсаторов КМ (С1, СЗ, С5,
С10—С13), КСО-1 (С6—С8),
К53-1 (С9) и К50-6 (С2, С4).
Резисторы R26, R27 — отрезки
константанового провода диа-
диаметром 0,3 мм. Катушки L1 C0
витков) и L2 D6 витков) намо-
намотаны виток к витку в два слоя
на каркасах из органического
стекла диаметром 7 и длиной
35 мм; первая жгутом из 20
проводов ПЭВ-2 0,23, вторая —
проводом ПЭВ-2 1,0 (ее индук-
индуктивность может быть в преде-
пределах 4,9...8,8 мкГ).
Транзисторы V9, V12, V15
и V16 устанавливают на общем
теплоотводе с охлаждающей
поверхностью 800...900 см2 и изолируют от него слюдяными прокла-
прокладками толщиной 0,1 мм. Устанавливать транзисторы на отдельных,
изолированных друг от друга и от корпуса усилителя теплоотводах,
как это рекомендуется для улучшения теплового режима транзи-
транзисторов (их в этом случае крепят без изоляционных прокладок), не
следует. С одной стороны, в этом нет особой необходимости, так как
из всех транзисторов существенно нагревается только транзистор
4* 99
QOXS
Рис. 3. Печатная плата усилителя
V9 (рассеиваемая на нем мощность составляет около 1,2 Вт), с дру-
другой — такой монтаж выходного каскада может привести к трудно
устранимому самовозбуждению усилителя на высоких (порядка не-
нескольких мегагерц) частотах. Во избежание самовозбуждения тран-
транзисторы на теплоотводе и плату по отношению к нему необходимо
расположить так, чтобы соединительные провода были возможно
короче. Для облегчения теплового режима транзистора V4 (рас-
(рассеиваемая на нем мощность составляет примерно 100 мВт) на его
корпус желательно плотно надеть алюминиевый или медный тепло-
отвод в виде небольшой (примерно 20x20 мм) пластины толщи-
толщиной 4...5 мм.
Трансформатор питания усилителя, изготовленного О. Решет-
Решетниковым, намотан на тороидальном магнитопроводе внешним ди-
диаметром 100, внутренним 64 и высотой 32 мм. Первичная обмотка
(ИЗО витков) намотана проводом ПЭВ-2 0,5, вторичная Bx104
витка) —проводом ПЭВ-2 1,3, электростатический экран между
ними — проводом ПЭВ-2 0,21 (один слой). Конденсаторы фильтра
С14, С15—К50-18. При отсутствии тороидального магнитопровода
можно использовать Ш-образный магнитопровод сечением 8...10 см2,
окно которого позволит разместить обмотки из указанного прово-
провода. Емкость конденсаторов сглаживающего фильтра допустимо
уменьшить до 4000 мкФ.
Собранный из исправных деталей усилитель наладить нетруд-
нетрудно. Необходимо лишь при работе на эквивалент нагрузки прове-
проверить режимы транзисторов на соответствие приведенным в табли-
таблице (допустимы отклонения напряжений в пределах ±20%) и сба-
сбалансировать мост R15C6R29L1 по минимуму искажений выходного
сигнала. Последнюю операцию лучше всего производить, рассмат-
рассматривая на экране осициллографа выходной сигнал, оставшийся
после подавления первой гармоники, или разностный сигнал, по-
полученный методом компенсации выходного сигнала входным.
В последнем случае очень удобно воспользоваться устройством,
описанным И. Акулиничевым в статье «Приставка к осциллографу
для оценки качества усилителей» («Радио», 1980, № 4, с. 40).
Балансируют мост на частоте 10...12 кГц подбором конденсатора
С6 до получения минимальных всплесков на осциллограмме сигна-
сигнала. Балансировку можно произвести и по осциллограмме неподав-
неподавленного выходного сигнала. В этом случае его частоту увеличива-
увеличивают до 50... 100 кГц и добиваются минимальных искажений сигна-
сигнала подбором того же конденсатора. Улучшения балансировки на
низких частотах можно добиться, шунтируя конденсатор С6 рези-
резистором сопротивлением несколько сот килоом.
При желании выходную мощность усилителя можно довести до
60...80 Вт. Для этого необходимо повысить напряжение питания
до 35...40 В и заменить транзисторы оконечного каскада на
КТ803А. Для сохранения режимов по току (транзисторы V4 и V9)
сопротивление резистора R9 необходимо уменьшить до620..750 Ом,
а резисторов R24, R25 — увеличить до 430...510 Ом. Кроме того,
нужно поднять порог срабатывания устройств защиты от перегруз-
100
Обозначения
по схеме
V3
V4
V5
V6
V7
V9
V12
V13
V15
V16
Ток коллектора
/к мА
5
5
0,4
2,4
0
52
0
0
12
0
Напряжение, В
на эмиттере
+ 23,5
+0,9
+ 22,7
+ 23,3
+ 24
+24
0
0
0
—24
на базе
+22,8
+ 1,6
+22
+ 22,7
+ 23,5
+ 23,3
—0,7
-0,5
—0,7
—23,7
на коллекторе
+ 22
+ 22
+ 1,3
-г 7,9
+23,3
+0,7
+ 24
-0,7
—23,7
0
ки по току, для чего уменьшить сопротивления резисторов R26,
R27 до 0,1...0, И Ом и увеличить сопротивления резисторов R21,
R23 до 8,2... 10 кОм. Кстати, подбор резисторов устройств защиты
необходим в любом случае, если напряжение питания отличается
от указанного на схеме.
Динамический диапазон усилителя можно расширить, снизив
его чувствительность, которая во многих случаях оказывается
чрезмерной. Сделать это нетрудно — достаточно подбором элемен-
элементов С1, R2, R5, СЗ увеличить глубину ООС, охватывающей ОУЛ/.
Например, для снижения чувствительности усилителя до 0,7 В не-
необходимо сопротивление резисторов R5 уменьшить до 100 кОм,
а емкость конденсатора СЗ увеличить до 0,15 мкФ.
АКТИВНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ ГРОМКОСТИ И ТЕМБРА
Узел регулирования громкости и тембра, еще не так давно
остававшийся вне поля зрения конструкторов высококачественных
усилителей НЧ, в последние годы все чаще становится предметом
их пристального внимания. И это не удивительно, так как он во
многом определяет качество звучания современного звуковоспро-
звуковоспроизводящего комплекса.
Все большую популярность завоевывают многополосные регу-
регуляторы тембра, позволяющие оперативно воздействовать на спектр
усиливаемого сигнала. С их помощью можно легко скорректировать
звучание фонограмм не очень высокого качества, подобрать тембр
на индивидуальный вкус, в частности — в какой-то степени компен-
компенсировать возрастные изменения слуха. Достоинством таких регу-
регуляторов является возможность коррекции искажений тембра, воз-
возникающих из-за акустических особенностей помещения и неравно-
неравномерности АЧХ громкоговорителей. Обычно это делается с помо-
помощью генератора так называемого розового шума и микрофона
с известной АЧХ по звуковому давлению.
Основные требования к регулятору громкости высококачест-
высококачественного звуковоспроизводящего тракта — плавность и достаточно
101
широкий диапазон регулирования, сохранение тембра неизмен-
неизменным при различных уровнях громкости. Последнее обусловлено
физиологическими особенностями слуха, проявляющимися в сни-
снижении чувствительности в области низших и высших частот по
мере уменьшения громкости. Этим объясняется тот факт, что при
снижении громкости без изменения АЧХ усилительного тракта
звучание становится неестественным — ощущается явный недо-
недостаток составляющих указанных частот. Отсюда напрашивается
вывод — для того, чтобы тембр при регулировании громкости ос-
оставался неизменным, необходимо одновременно соответствующим
образом изменять и АЧХ усилителя. Задача эта, однако, не так
проста, как может показаться на первый взгляд, ибо слух у всех
людей разный и подобрать закон изменения АЧХ (тонкомпенса-
цию), который удовлетворял бы всех, невозможно. Поэтому на
практике в регуляторах громкости используют тонкомпенсацию,
основанную на усредненных результатах большого числа тестов,
а подгонку ее под свой, индивидуальный вкус слушатель делает
регулятором тембра. Такие тесты — субъективные испытания
зависимости чувствительности человеческого слуха от громкости —
проведены достаточно давно, их результаты (в виде так называе-
называемых кривых равной громкости) сегодня можно найти в любом спра-
справочнике по акустике. Следует отметить, что зависимость изменения
АЧХ от усиления тракта должна совпадать не с кривыми равной
громкости, а с кривыми тонкомпенсации. Последние отражают от-
отклонение кривых равной громкости от той из них, которая соот-
соответствует максимальной громкости прослушивания в конкретном
помещении. Для обычной жилой комнаты максимальный уровень
громкости можно принять равным 90...100 дБ.
Для изменения громкости и тембра в последние годы все ча-
чаще применяют так называемые активные регуляторы, в которых
органы управления включены в цепь отрицательной обратной свя-
связи (ООС), охватывающей один или несколько усилительных кас-
каскадов. В отличие от пассивных регуляторов (под ними мы будем
понимать не только цепи формирования АЧХ, но и необходимые для
их нормальной работы согласующие каскады) активные регулято-
регуляторы при том же примерно количестве элементов обеспечивают боль-
большее отношение сигнал/шум и меньшие нелинейные искажения.
Кроме того, в пассивных регуляторах громкости для получе-
получения требуемой плавности регулирования необходимо применять
сравнительно дефицитные переменные резисторы группы В, кото-
которые к тому же должны иметь отводы для подключения цепей тон-
компенсации. В активных регуляторах нужный закон регулирова-
регулирования и тонкомпенсации достигается чисто схемными решениями при
использовании доступных резисторов группы А.
Прежде чем перейти к описанию предлагаемых вниманию чи-
читателей активных регуляторов громкости и тембра, изготовленных
в лаборатории журнала Л. Галченковым и Ф. Владимировым, рас-
рассмотрим принцип действия усилителя, охваченного параллельной
ООС по напряжению. Для простоты проделаем это на примере
102
операционного усилителя (ОУ), но все полученные соотношения
вполне применимы к любому усилителю переменного тока.
Функциональная схема устройства на основе ОУ, охваченного
параллельной ООС, показана на рис. 1. Здесь А1 — ОУ, Zx и Z2 —
сопротивления, которые в общем случае могут состоять из резисто-
резисторов, конденсаторов и катушек (т. е. их полное сопротивление —
импеданс — может быть комплексным). Для того чтобы обратная
связь была отрицательной, сигнал подается на инвертирующий
вход ОУ. Задача состоит в том, чтобы найти в общем виде коэффи-
коэффициент передачи этого устройства:
Koz =- Ивых/Мвх. A)
Сразу же заметим, что /Сос также может быть комплексной вели-
величиной, в чем будет выражаться зависимость фазы и амплитуды
выходного сигнала от частоты. Так как коэффициент усиления на-
напряжения /Со ОУ достаточно велик A04...106), его в первом при-
приближении можно считать равным бесконечности, а напряжение и0
на входе ОУ (и0 = -4г^) и входной ток/о ОУ [/0 = ттМ — равны-
\ до ) \ ^вх/
ми нулю. Из этого следует, что токи i\ и i2 в таком устройстве дол-
должны быть равны. Учитывая, что и0 « 0, нетрудно определить (вос-
(воспользовавшись законом Ома), что i\ = -j-, а ивых = —/'2Z2
(знак «минус» обусловлен выбранным положительным направле-
направлением тока i2). Поскольку токи 1\ и i2 одинаковы, то связь между
^вых и ивх можно представить в следующем виде:
Z2
^ UBX. B)
Сравнивая это выражение с A), получаем:
C)
Иначе говоря, коэффициент передачи усилителя, охваченного па-
параллельной ООС по напряжению, равен отношению полных сопро-
сопротивлений Z2 и Zu взятому со знаком «минус». Физически это озна-
означает, что на любое входное напряжение и0 усилитель отвечает
большим выходным напряжением противоположной полярности,
компенсируя этим оказанное на него воздействие. При достаточно
большом коэффициенте Ко напряжение на инвертирующем вхо-
входе ОУ можно считать равным нулю, поэтому в подобном включе-
включении этот вход часто называют виртуальной землей.
Точная формула для /Сос, учитывающая конечность коэффици-
коэффициента Ко и входного сопротивления /?ВХОУ, выглядит так:
D)
1
-
2
103
Щых
Рис. 1. Функциональная схема уси-
усилителя на основе ОУ
Рис. 3. Эквивалентная схема
регулятора для области низ-
низших частот
Рис. 2. Функциональная схема актив-
активного тонкомпенсированного регулято-
регулятора громкости
Рис. 4. Эквивалентная схема регу-
регулятора для области высших частот
ег
Рис. 5. Эквивалентная
схема регулятора для
области средних час-
частот
Рис. 6. Функциональная схема активного мно-
многополосного регулятора тембра
ч
Рис. 7. Упрощенная функциональная
схема регулятора на частоте /к
Рис. 8. Схема активного полосо-
полосового фильтра
104
В формуле учтено, что коэффициент передачи ОУ с инверти-
инвертирующего входа имеет отрицательный знак.
Обозначим числитель этого выражения через новый коэффи-
циент /С. Поскольку его часть -^—^-=^ есть не что иное,
как коэффициент передачи делителя напряжения, образованного
Zx и /?вх, физически К'о соответствует коэффициенту передачи уст-
устройства без ООС, т.е. с отключенным Z2, но оставленным во вход-
входной цепи Z\. Учитывая, что /Со практически всегда намного боль-
больше 1, разность /Со— 1 можно заменить на /Со, и тогда формула D)
примет вид:
Кос = -А_ . E)
Для краткости выражение для определения /Сое записывают
обычно в виде:
#ОС = -д , F)
Где А = 1 — /Со ^- — глубина ООС.
Z2
Из формул E) и F) видно, что простой формулой C) можно
о
пользоваться в том случае, если |Л'о|^>7— (или А > 1), т. е.
при глубокой ООС.
Знать глубину ООС очень важно при расчете усилителей, так
как нелинейные искажения, проникание фона по цепям питания,
нестабильность коэффициента передачи уменьшаются пропорцио-
пропорционально ее значению. Для оценки глубины ООС на практике удобно
пользоваться формулой:
А = -^-+1, G)
Аос ож
где /Сос-ож —ожидаемый коэффициент- передачи усилителя при
условии бесконечно большого собственного коэффициента усиле-
усиления, когда он определяется только параметрами элементов цепи
ООС (т. е. /Сос.ож = —Z2/Zi). Поскольку /Со\ как уже говорилось,
всегда отрицателен, глубина ООС А — величина положительная.
С учетом сказанного рассмотрим сначала работу активного
тонкомпенсированного регулятора громкости, положенного в осно-
основу описываемого ниже устройства. Функциональная схема регуля-
регулятора приведена на рис. 2. Сразу же условимся, что во всех поло-
положениях движка переменного резистора R2 глубина ООС достаточ-
достаточно велика, поэтому коэффициент передачи регулятора можно
рассчитывать по формуле C). Тонкомпенсация здесь обеспечи-
обеспечивается включенными в цепь ООС конденсаторами С2 и СЗ, резис-
резисторы R1 и R3 (их сопротивление намного меньше сопротивления
резистора R2) улучшают плавность изменения громкости на краях
105
диапазона регулирования и участвуют в формировании АЧХ
в крайних положениях движка резистора R2.
Работу регулятора проанализируем вначале без цепей тонком-
пенсации (для этого мысленно исключим конденсатор С2, а кон-
конденсатор СЗ замкнем накоротко). В нижнем по схеме положении
движка резистора R2 коэффициент передачи устройства, как сле-
следует из формулы C), максимален:
Ктах= — (/?2 + /?з)//?1 ~ — /?г//?1 (так как R3 < /?а), а в верхнем —
минимален:
Кт\п= — /?з/(#1 + ^2)~/?з//?2 (поскольку и Rt <<C /?2). Диапазон
регулирования громкости
//) = -^^) в этом случае примерно равен отношению
* ^ min/
Как же проявляется действие цепей тонкомпенсации на АЧХ
устройства? Для начала убедимся в отсутствии их влияния при
максимальной громкости. Не трудно видеть, что при установке
движка резистора R2 в нижнее по схеме положение конденсатор
С2 оказывается замкнутым накоротко, поэтому в работе устрой-
устройства он не участвует и коэффициент передачи в области высших ча-
частот такой же, что и на средних. На низких частотах начинает ска-
сказываться емкость конденсатора СЗ, однако увеличение полного со-
сопротивления Z2 (в его состав входят резисторы R2, R3 и конденса-
конденсатор СЗ) компенсируется ростом полного сопротивления Zx (резис-
(резистор R1 и конденсатор С1), и коэффициент передачи в области этих
частот остается практически неизменным. Таким образом, основ-
основная роль конденсатора С1 сводится к выравниванию АЧХ на низ-
низших частотах при максимальной громкости. Условие горизонталь-
горизонтальности АЧХ (т. е. /Сос = —Z2/Zi = const) выглядит так:
n ^ max •
При минимальной громкости (движок переменного резистора
R2— в верхнем по схеме положении) АЧХ регулятора должна иметь
подъемы как на низших, так и на высших частотах. Работу устрой-
устройства на этих, а также на средних частотах удобно рассмотреть на
эквивалентных схемах, которые получаются, если из них исклю-
исключить элементы, чьим влиянием на коэффициент передачи в данном
частотном интервале можно пренебречь.
В области низших частот из устройства можно исключить эле-
элементы С1, Rl, C2 и R3. Это возможно потому, что на указанных ча-
частотах полное сопротивление цепи R1C1 намного меньше сопротив-
сопротивления резистора R2, полное сопротивление конденсатора С2, на-
наоборот, намного больше его, а сопротивление резистора R3 значи-
значительно меньше полного сопротивления конденсатора СЗ. Эквива-
Эквивалентная схема регулятора для этого случая изображена на рис. 3.
106
Коэффициент передачи такого устройства КОс = J-' =
— .„ „— = — , где а) = 2тг/ угловая частота, a xi =¦- R2C3.
Иначе говоря, начиная с некоторой частоты (той, ниже которой
выполняются требуемые соотношения между полными сопротивле-
сопротивлениями элементов устройства) коэффициент усиления при уменьше-
уменьшении частоты растет со скоростью 6 дБ на октаву.
На высоких частотах можно пренебречь полными сопротивле-
сопротивлениями конденсаторов СЗ и С1 по сравнению с сопротивлениями со-
соответствующих резисторов R3 и R1, исключить из устройства резис-
резистор R2, так как его сопротивление намного больше полного сопро-
сопротивления конденсатора С2. Эквивалентная схема регулятора после
таких упрощений принимает вид, показанный на рис. 4. В данном
случае коэффициент передачи регулятора определяется выражением
Z2 R3 /ojC2/?3 — fat 2
где т2 = C2R3, а т3 — C2R\.
Из этого выражения видно, что в области высших частот, где вы-
выполняются требуемые соотношения параметров элементов, коэф-
коэффициент передачи устройства с увеличением частоты растет со ско-
скоростью 6 дБ на октаву. Заканчивается его рост на частоте, на кото-
которой полное сопротивление конденсатора С2 сравнивается с сопро-
сопротивлением резистора R1, т. е. штз становится равным 1.
Эквивалентная схема регулятора для области средних частот
(рис. 5) должна содержать все элементы, кроме входящих в цепь
R1C1, полное сопротивление которой значительно меньше полного
сопротивления цепи C2R2. Из-за большого числа элементов, участ-
участвующих в работе устройства на этих частотах, формула для рас-
расчета коэффициента передачи получается более сложной, чем в пер-
первых двух случаях:
^ 4 + h
+/от4)A+/д>тБ)
где т4 — /?зС3, х5 = R2C2.
Отсюда можно найти минимальный коэффициент передачи и соот-
соответствующую ему частоту, а также определить частоты, ниже и вы-
выше которых действительны эквивалентные схемы рис. 3 и 4.
Эквивалентные схемы и расчетные соотношения для промежу-
промежуточных положений движка переменного резистора R2 получаются
аналогично.
Перейдем к анализу работы активного многополосного регуля-
регулятора тембра (рис. 6). Он состоит из усилителя А1 с большим коэф-
коэффициентом усиления, набора полосовых фильтров Zl—ZN и такого
107
же числа переменных резисторов Rl—RN, которые служат для ре-
регулирования коэффициента передачи устройства в полосах пропус-
пропускания фильтров. На центральной частоте /к фильтра ZK сигнала-
сигналами, проходящими через все другие фильтры, можно в первом при-
приближении пренебречь. Упрощенная функциональная схема регуля-
регулятора для этого случая изображена на рис. 7. Здесь А Г — усилитель,
который помимо усилителя А1 по схеме на рис. 6 включает в себя
и усилительную часть фильтра ZK. На центральной частоте /к ко-
коэффициент передачи усилителя AV определяется соотношением
Ka\' = Ka\Kzk, где Ка\ — коэффициент передачи усилителя А1 (рис.
6), Kzk — то же активного фильтра ZK на его центральной частоте.
Для того чтобы обратная связь была отрицательной, коэффициен-
коэффициенты Ка\ и Kzk должны иметь разные знаки, так как только в этом
случае коэффициент /Саг будет отрицательной величиной.
Из рис. 7 видно, что на частоте /к коэффициент передачи актив-
активного многополосного регулятора тембра (если пренебречь прони-
прониканием сигнала через другие фильтры) определяется отношением
нижней и верхней по схеме частей переменного резистора RK:
RFC
Kfk — -pjr-. Влияние остальных резисторов сводится к уменьше-
уменьшению входного сопротивления устройства в N раз, т. е. до значения
Rbxf = —дг (выражение действительно, если сопротивление ре-
резисторов Rl—RN одинаково и равно R). При изменении частоты
входного сигнала от значения /te до центральной частоты соседнего
фильтра, например />+ь коэффициент передачи устройства плавно
изменяется от значения, определяемого положением движка резис-
резистора RKy до значения, определяемого положением движка резисто-
резистора R(K+1). Легко видеть, что если движки всех резисторов нахо-
находятся в одном положении, то независимо от добротности отдельных
фильтров АЧХ регулятора горизонтальна (т. е. не имеет «волнис-
«волнистости», присущей большинству аналогичных по назначению уст-
устройств). Эти две особенности описываемого устройства позволя-
позволяют использовать его для небольшой дополнительной регулировки
громкости, а также, если необходимо, получить вдвое больший
подъем АЧХ на частотах регулирования. Например, при пределах
регулирования на всех частотах ±12 дБ можно, установив все ре-
регуляторы в положение максимального ослабления сигнала, осу-
осуществить подъем АЧХ в нужной области частот на 24 дБ. С таким
же успехом можно «вырезать» какой-либо участок спектра (вэтом
случае движки всех регуляторов предварительно переводят в по-
положение максимального подъема АЧХ).
Оптимальную добротность фильтров выбирают из условия ми-
нимума шумов и рассчитывают по формуле: Q = — ? где
х — разделение каналов (в октавах). Увеличение добротности по
сравнению с расчетной, как, впрочем, и смещение центральной
частоты, ведет к увеличению шумов. Так, увеличение добротности
108
на 50 °/о или отклонение центральной частоты на 15% от
расчетных значений увеличивает шумы примерно на 1,5 дБ.
Может показаться, что для регулирования тембра на краях ди-
диапазона лучше было бы применить фильтры нижних и верхних
частот, а не полосовые, как это сделано в данном случае. Однако
требуемая форма АЧХ на частотах ниже /i и выше fN обеспечивает-
обеспечивается и полосовыми фильтрами. Например, при снижении частоты сиг-
сигнала относительно частоты f\ напряжение на выходе фильтра Z1
все равно будет больше, чем на выходе любого другого фильтра,
так как его частота настройки ближе других к частоте выходного
сигнала. По этой причине коэффициент передачи регулятора в об-
области низших и высших частот не уменьшается и на краях звуко-
звукового диапазона, как и на частотах /ь />, определяется положением
движков переменных резисторов R1 и RN.
К недостаткам выбранного способа управления АЧХ на крайних
частотах регулирования можно отнести появление дополнительных
шумов, однако их спектр лежит за пределами звукового диапазона,
поэтому на слух они не заметны.
В качестве фильтров Z1...ZN (см. рис. 6) в регуляторе приме-
применены активные полосовые фильтры с многопетлевой ООС (рис. 8).
Такие фильтры характеризуются достаточно высокой ста-
стабильностью и содержат небольшое число деталей, что весьма важ-
важно при построении многополосных регуляторов. АЧХ фильтра по-
подобна характеристике колебательного контура с добротностью Q.
Для удобства емкости конденсаторов Cl, C2 выбирают одинако-
одинаковыми: С\ = С2 = С.
В этом случае формулы для расчета сопротивлений резисторов R1,
R2 выглядят так: R\ = ^-J^; #2 = _iL- = AQ2RX. Коэффициент пе-
передачи фильтра на центральной частоте /0 рассчитывают по фор-
формуле:
K 2Q> ^
r
Отрицательный знак у коэффициента передачи фильтра требу-
требует, как уже отмечалось, положительного коэффициента передачи
усилителя А1 (см. рис. 6). Иначе говоря, для того чтобы обратная
связь была отрицательной, усилитель А1 должен быть неинвертиру-
ющим. Приведенные выше формулы для расчета элементов филь-
фильтра выведены в предположении, что коэффициент усиления усили-
усилителя А1 без ООС достаточно велик. Как нетрудно видеть, прене-
пренебречь влиянием коэффициента Ко на характеристики фильтра мож-
но при большой глубине ООС, когда Л^д^> 1 (т. е. при
К'о >2Q2). В многополосном регуляторе это легко выполнимо, так
как требуемая добротность близка к 1.
Последнее, на чем необходимо остановиться перед описанием
предлагаемого читателям устройства,—это нелинейные иска-
искажения. Дело в том, что устройство предшествует усилителю мощ-
109
ности, номинальное входное напряжение которого обычно лежит в
пределах 0,7... 1 В. Это создает определенные трудности в получе-
получении малых нелинейных искажений. Если ориентироваться на ука-
указанное значение напряжения сигнала и максимальный подъем АЧХ
15...20 дБ, то в используемых в ряде любительских и промышлен-
промышленных конструкций активных регуляторах тембра коэффициент гар-
гармоник в лучшем случае составляет 0,2...0,3%. Сигнал, прошедший
через устройство с таким коэффициентом гармоник, трудно, а по-
порой и невозможно отличить от исходного, если последний не иска-
искажен. Однако обычно это не так, и в сигнале уже есть, хотя и неза-
незаметные на слух, искажения. В этом случае искажения на выходе
того же устройства могут стать слышимыми. Вывод напрашивается
сам собой: для того чтобы искажениями, вносимыми тем или иным
участком тракта, можно было пренебречь, они должны быть зна-
значительно меньше установленных ГОСТами для аппаратуры высше-
высшего класса. Для активных регуляторов громкости и тембра разум-
разумными, по-видимому, можно считать значения коэффициента гармо-
гармоник 0,03...0,05 %. Этого можно добиться при относительно простой,
оптимально рассчитанной схеме регулятора.
Предлагаемое читателям устройство представляет собой, по су-
существу, высококачественный предварительный стереоусилитель, ко
входу которого можно подключить любой источник сигнала с вы-
выходным напряжением 250...300 мВ, а к выходу — непосредственно
усилитель мощности с номинальным входным напряжением 0,75...
1 В.
Устройство состоит из двух довольно самостоятельных частей
(каждую из них вполне можно использовать отдельно) — активно-
активного регулятора громкости (за основу взята схема устройства, разра-
разработанного одним из авторов и описанного в «Радио», 1980, № 4,
с. 39—41) и активного пятиполосного регулятора тембра (схема
заимствована из английского журнала «Wireless World», 1973, сен-
сентябрь, т. 79, с. 457—459).
Основные технические характеристи регулятора громкости
Номинальное входное напряжение, мВ 250
Номинальное выходное напряжение, В 1
Входное сопротивление, кОм 130
Сопротивление нагрузки, кОм, не менее 10
Диапазон плавного регулирования громкости, дБ, на частоте
2,5 кГц 56
Величина ступенчатого ослабления громкости, дБ 20
Коэффициент гармоник, °/о, не более (регулятор громкости в
положении максимального усиления) 0,03
Отношение сигнал/шум (не взвешенное), дБ, не менее (регу-
(регулятор громкости в положении максимального усиления) ... 80
Принципиальная схема активного регулятора громкости приве-
приведена на рис. 9. Он состоит из входного делителя напряжения (под-
строечные резисторы R1—R3 и переключатели 5/—S3), истоково-
го повторителя на полевом транзисторе VI и собственно активного
но
V2 КП102Г
УЗ НТ3101Г
J,ffH
ЯП 270К
f H выходу регулятора тембра
Рис. 9. Принципиальная схема активного регулятора громкости
регулятора на транзисторах V2, V3. Громкость регулируют пере-
переменным резистором R15. Предусмотрены ступенчатое снижение
громкости на 20 дБ (переключатель 55), отключение тонкомпен-
сации (переключатель S6) и выход для записи на магнитофон
(розетка Х4), причем на запись можно подать сигнал как непосред-
непосредственно с выхода источника сигнала, подключаемого к блоку, так
и с выхода регулятора тембра, который в этом случае позволяет
скорректировать его частотный спектр. Вид сигнала (некорректи-
рованный или корректированный) выбирают переключателем S4
Для того чтобы коэффициент гармоник регулятора не превы-
превышал указанного значения, напряжение сигнала на затворе поле-
полевого транзистора не должно быть больше 25 мВ. Именно поэтому
делитель напряжения R7R8 в данном случае включен на входе
первого каскада, а не после него, как обычно. Несмотря на это,
напряжение сигнала на затворе транзистора VI достаточно
велико для обеспечения большого отношения сигнал/шум. Сопро-
Сопротивление делителя (с учетом резисторов входных делителей
Rl — R3) выбрано сравнительно небольшим, что снижает чувстви-
чувствительность устройства к наводкам с частотой сети и позволяет
обойтись без его экранирования.
Благодаря применению транзисторов с большими статически-
статическими коэффициентами передачи тока А21Э коэффициент усиления
напряжения усилителя на транзисторах V2, V3 с разомкнутой
петлей ООС составляет примерно 1500. Это позволило снизить
коэффициент гармоник почти на порядок по сравнению с анало-
аналогичными устройствами, выполненными по обычной схеме.
ill
Соотношения между параметрами входящих в цепь частотно-
зависимой ООС элементов R12, С4, С6, R15, С7 и R21, R22 (они
выполняют функции резистора R3 в схеме рис. 2) подобраны так,
чтобы при данном выходном сопротивлении истокового повтори-
повторителя F00... 1000 Ом) обеспечить наилучшую тонкомпенсацию
во всем диапазоне регулирования. Необходимый при малой гром-
громкости подъем АЧХ на низших л высших частотах создается соот-
соответственно конденсаторами С7 и Сб. Емкость конденсатора С4
выбрана из условия, чтобы при максимальной громкости подъем
АЧХ на низких частотах отсутствовал.
При нажатии на кнопку S6 конденсатор С6 отключается,
С7 шунтлруется конденсатором во много раз большей емкости С8,
а конденсатор С4 — конденсатором одинаковой с ним емкости С5.
В результате коэффициент передачи регулятора на всех частотах
перестает зависеть от положения движка переменного резистора
R15, т. е. тонкомпенсация выключается. Резисторы R13 и R18
снижают уровень помех (в виде щелчков) из-за переходных про-
процессов, связанных с зарядом и разрядом (при коммутации) кон-
конденсаторов цепи тонкомпенсации.
Ступенчатое ослабление громкости достигается включением
(с помощью кнопки 55) в цепь сигнала частотнокомпенсирован-
ного делителя напряжения, состоящего из резисторов R4 — R6
и конденсатора С1.
Следует учесть, что при использовании с другими устройства-
устройствами выходной сигнал описываемого регулятора необходимо пода-
подавать через электролитический конденсатор емкостью 20...30 мкФ
(номинальное напряжение 15...20 В), иначе может нарушиться
режим работы транзисторов V2, V3. В данном случае такой
конденсатор включен в состав регулятора тембра.
Основные технические характеристики активного регулятора
тембра, принципиальная схема которого изображена на рис. 10,
следующие:
Номинальный диапазон частот, Гц, при спаде АЧХ на краях
—3 дБ и входном напряжении 1 В (движки всех резисторов в
среднем положении) 8 ... 30 000
Коэффициент гармоник, %, при входном напряжении 1 В
(движки резисторов в том же положении)- на частотах 100, 1000
и 10 000 Гц 0,05
Максимальное входное напряжение, В 2,9
Пределы регулирования тембра, дБ, на частотах 50, 200, 800,
3200 и 12 800 Гц ±12
Отношение сигнал/шум (не взвешенное), дБ, при входном на-
напряжении 1В 80
Как видно из схемы, этот узел состоит из эмиттерного повто-
повторителя на транзисторе VI, пяти активных полосовых фильтров
Z1 — Z5 (на рисунке показана схема одного из них — Z1) и основ-
основного усилителя на транзисторах V2, V3.
Входной эмиттерный повторитель служит для согласования
активного регулятора тембра с выходным сопротивлением пред-
112
H5B
Рис. 10. Принципиальная схема активного регулятора тембра
шествующего каскада тракта, а также обеспечивает низкое
выходное сопротивление, необходимое для нормальной работы
устройства.
Тембр регулируют переменными резисторами R2 (цифровые
индексы, присвоенные одинаковым по назначению элементам фильт-
фильтров, здесь и далее для краткости опущены). Включенные последо-
последовательно с ними постоянные резисторы R1 и R3 ограничивают
пределы регулирования тембра указанными выше значениями.
Уменьшением сопротивления этих резисторов пределы регулирова-
регулирования нетрудно увеличить до ±25 дБ.
ИЗ
Интервал между централь-
центральными частотами фильтров
(в октавах)
1
1/3
Q
1,7
4,5
Сопротивление резистора, кОм
R4
3,9
1,5
R5
47
120
R7
6,8
0,68
Усилители активных фильтров одинаковы и выполнены каж-
каждый на двух транзисторах VI и V2, Частотозадающая цепь состо-
состоит из резисторов R4, R5 (они во всех фильтрах одинаковые) и
конденсаторов Cl, C2 (их емкость во всех фильтрах различна).
Напряжение ООС снимается с части эмиттерной нагрузки тран-
транзистора V2 (резисторы R7, R8) и подается в цепь базы транзи-
транзистора VI. Интервал между частотами настройки фильтров выбран
равным двум октавам, добротность — равной 1 (несколько боль-
больше расчетной).
Основной усилитель активного регулятора громкости — двух-
каскадный, на транзисторах разной структуры V2 и V3. Сигналы
с выходов активных фильтров Zl — Z5 поступают на его вход
через резисторы R9, сопротивление которых определяет в данном
случае и режим работы транзисторов V2, V3 по постоянному
току. Устойчивость усилителя на высоких частотах обеспечивается
корректирующей цепью R6C5.
При желании число полос регулирования можно увеличить,
уменьшив интервал между центральными частотами фильтров
до одной и даже до трети октавы. Значения добротности фильтров
и сопротивлений резисторов R4, R5y R7 для этих случаев приведены
в таблице. Емкость конденсаторов Cl, C2 (в микрофарадах)
рассчитывают исходя из конкретных значений частот регулиро-
регулирования /о (в герцах) по формуле:
| ,_ ) 1 О
r> i % / т\ г\ 1 1 .О
Для питания описываемых регуляторов громкости и тембра
пригоден любой стабилизированный источник, обеспечивающий
при токе 50...70 мА напряжение 15 В.
Детали устройств, за исключением кнопочных переключате-
переключателей, переменных резисторов и входных розеток, размещены на
двух печатных платах, изготовленных >из фольгированного стекло-
стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. На одной из них (рис. 11) смонти-
смонтирован регулятор громкости, на другой (рис. 12) —регулятор
тембра. Платы рассчитаны на установку постоянных резисторов
МЛТ-0,125 (МЛТ-0,25, ВС-0,125), конденсаторов КМ (С/, С2, С6,
С7 — в регуляторе громкости, Cl, C2 — в активных фильтрах
и С5У С7 — в усилителе регулятора тембра), К53-1 (С4, С5 —
в регуляторе громкости) и К50-6 (все остальные). Переключатели
S1 — S6 — кнопочные П2К (S1 — S3 объединены в блок с зависи-
зависимой фиксацией кнопок, S4 — S6 имеют независимую фиксацию).
Все переменные резисторы — сдвоенные, группы А.
114
Рис. 11. Печатная плата регулятора громкости
Кроме указанных на схеме, в обеих устройствах можно
использовать любые кремниевые высокочастотные транзисторы
соответствующей структуры со статическими коэффициентами
передачи тока А21э не менее 400 (V2 — в регуляторе громкости),
200 (VI — в фильтрах регулятора тембра), 100 (V3 — в регулято-
регуляторе громкости) и 70 (все остальные). Допустимое напряжение
эмиттер — коллектор должно быть не ниже 15 В.
Электролитический конденсатор С4 в регуляторе громкости
должен иметь емкость, отличающуюся от указанной на схеме
не более чем на ±10%. Если такого конденсатора не окажется,
придется подобрать конденсатор С7. Его емкость должна состав-
составлять примерно V20 часть емкости конденсатора С4.
Прл отсутствии сравнительно дефицитного сдвоенного резис-
резистора номиналом 47 кОм в регуляторе громкости можно применить
резисторы группы А с другим сопротивлением, однако при этом
необходимо заменить все элементы, участвующие в тонкомпен-
сации характеристики регулирования. Так, при использовании
резистора сопротивлением 33 кОм значения параметров этих дета-
деталей должны быть следующими: R12 — 750 Ом, R21 — 750 Ом,
R22—1,5 кОм, С4 и С5 — соответственно 3 и 5 мкФ, С6—
1500 пФ, С7—0,15 мкФ. Если сопротивление резистора равно
115
\/ gowq
QQL*
VQOYQ
116
CO
CL
о
н
Рис. 13. Амплитудно-частотная
характеристика регулятора тембра
8
-12
(
,А
\/
)(
У V
^
s
>
1
у
\
N/
>\
f \
s
у
AJ
и,
?
К
s
\(
/\
7
/
J
's.
50 102210z 510г 10* 2105 5103 10* ^
68 кОм, то эти же дета-
детали должны соответственно
иметь параметры: 2,7 кОм;
1,5 кОм; 3 кОм; 1,5 и 2 мкФ;
750 пФ и 0,075 мкФ. В обо-
обоих случаях требуемую ем-
емкость конденсаторов С4 и С7
можно получить, соединив параллельно конденсаторы меньших
номиналов.
Допустимое отклонение от номиналов емкости конденсаторов
Cl, C2 и сопротивления резисторов R4, R5 активных фильтров
регулятора тембра в двухоктавном (пятиполосном) и октавном
(десятиполосном) вариантах ±10%, в третьоктавном ±3%.
Налаживание активного регулятора громкости сводится
к подбору резистора R10 до получения на истоке транзистора VI
напряжения 6 В. Режимы остальных транзисторов этого узла
заданы напряжением на эмиттерном переходе транзистора V2.
Это напряжение слабо зависит от температуры @,3...0,4 °/о/К и мало
меняется от транзистора к транзистору, поэтому необходимости
в подборе каких-либо деталей нет Коррекция режима транзисто-
транзисторов V2, V3 может потребоваться только при использовании в пер-
первом каскаде экземпляра с меньшим, чем необходимо, статическим
коэффициентом передачи тока. В этом случае придется подобрать
резистор R17 до получения на эмиттере транзистора V3 напряже-
напряжения 7,5 В. Следует, однако, учесть, что применение в первом
каскаде такого транзистора ведет к увеличению уровня шумов
и коэффициента гармоник, поэтому идти на это можно лишь
в крайнем случае.
Регулятор тембра налаживания не требует. Примерный вид
АЧХ регулятора показан на рис. 13. Характеристики для каждой
из полос снимались при установке движков всех остальных пере-
переменных резисторов в среднее положение. Некоторое отличие
пределов регулирования от приведенных выше объясняется незна-
незначительным проникновением сигнала через соседние активные
фильтры.
В заключение — несколько слов о согласовании описанного
устройства по уровням входных и выходных сигналов. Такое
согласование необходимо для того, чтобы реализовать указанный
диапазон регулирования громкости, обеспечить правильное дей-
действие тонкомпенсации и получить максимальное отношение сиг-
сигнал/шум. Так, если усилитель мощности, с которым будет
работать устройство, рассчитан на номинальное входное напряже-
напряжение менее 0,75... 1 В, то для получения наибольшего отношения
117
сигнал/шум необходимо сигнал на его вход подавать через
резистивный делитель. Номиналы входящих в него резисторов
выбирают так, чтобы при подаче на делитель переменного напря-
напряжения 1 В усилитель развивал номинальную выходную мощность.
Входные сигналы, если они превышают 250 мВ, приводят
к этому уровню подстроечными резисторами Rl — R3, контроли-
контролируя напряжение сигнала на затворе транзистора VI, которое
не должно превышать 25 мВ (кнопка S5 — в положении, показан-
показанном на рис. 9). Удобнее, однако, делать это косвенным путем,
измеряя напряжение сигнала (лучше всего с помощью осцилло-
осциллографа) на выходе регулятора тембра. Регулятор громкости в этом
случае должен находиться в положении максимального усиления,
кнопка S5 — в положении, показанном на схеме, движки регуля-
регуляторов тембра — в среднем положении. Подстроечными резисто-
резисторами Rl— R3 напряжения, поступающие на регулятор громкости,
устанавливают такими, при которых выходное напряжение регу-
регулятора составляет около 1,5 В.
ТОНКОМПЕНСИРОВАННЫЙ РЕГУЛЯТОР ГРОМКОСТИ
При отсутствии переменного резистора с отводами С. Крей-
дич советует собирать тонкомпенсированный регулятор громкости
по схеме, показанной на рисунке. Здесь R1 — обычный перемен-
переменный резистор группы В, L1C1 и L2C2 — последовательные коле-
колебательные контуры, обеспечивающие при уменьшении громкости
подъем АЧХ соответственно на низших и высших частотах.
Частота настройки первого контура 30 Гц, второго—18 кГц.
Глубина тонкомпенсации зависит от сопротивлений резисторов
R2, R3 и при указанных на схеме номиналах составляет на низ-
низших частотах 20, а на высших 12 дБ. Расширение полос частот,
в которых происходит тонкомпенсация, достигнуто подбором рези-
резисторов R4, R5, шунтирующих контуры L1C1, L2C2. Номинальное
входное напряжение регулятора 0,25... 1 В, сопротивление нагруз-
нагрузки (входное сопротивление следующего за ним каскада) не менее
47 кОм.
Катушка L1 (индуктивность
около 2,8 Гн) и L2 G,9 мГн)
С1 Н 82и намотаны на ферритовых коль-
100*15В гуч1 цевых сердечниках типоразмера
1 ' М2000НМ-А-К17, 5X8, 2x5 и
содержат соответственно 2000
Схема тонкомпенсированного регуля-
регулятора громкости
118
витков провода ПЭЛ 0,08 и 200 витков провода ПЭЛ 0,27. Для об-
облегчения намотки сердечники можно расколоть на две части. Поло-
Половинки колец плотно стягивают при сборке обмоткой (по окруж-
окружности) в несколько слоев полоской поливинилхлоридной изоля-
изоляционной ленты. Конденсатор С2 — любого типа, С1 — электро-
электролитический неполярный К50-6. При отсутствии такого конден-
конденсатора можно использовать два полярных конденсатора емкостью
20 мкФ, соединив их встречно-последовательно.
НАСТРОЙКА ГРОМКОГОВОРИТЕЛЯ-ФАЗОИНВЕРТОРА
Настройка фазоинвертора заключается, как известно, в по-
последовательном укорочении туннеля (чаще всего это — труба
круглого сечения), начальная длина которого берется с некото-
некоторым запасом. Процесс достаточно трудоемок, так как после каж-
каждого укорочения длины туннеля приходится вновь и вновь восста-
восстанавливать герметичность ящика громкоговорителя.
Подобрать нужную длину туннеля можно быстрее и проще,
если воспользоваться советом москвича Г. Степанова, который
предлагает на время настройки устанавливать трубу фазоинвер-
фазоинвертора не внутри, а снаружи ящика. Изменением резонансной час-
частоты за счет увеличения объема воздуха в громкоговорителе,
как правило, можно пренебречь, так как диаметр туннеля обычно
не превышает 50...60 мм, а длина— 150...200 мм. Так, если объем
ящика громкоговорителя составляет 20 л, частота настройки
равна 35 Гц, а внутренний диаметр и длина туннеля соответ-
соответственно 50 и 200 мм, то при толщине его стенок 2 мм увеличение
объема составляет примерно 0,46 л, а это снижает резонансную
частоту фазоинвертора на 0,4 Гц.
РАСЧЕТ МНОГОСЛОЙНОЙ КАТУШКИ
Простой способ расчета катушек разделительных фильтров
для многополосных громкоговорителей предложил ленинградец
С. Мамзенко. Упрощение расчетных соотношений достигнуто
выбором вполне определенной формы катушки — диаметр намотки
(каркаса) d и радиальная высота (толщина) намотки А у нее
одинаковы.
Исходными для расчета являются индуктивность L (в милли-
миллигенри) и диаметр провода -[ (в миллиметрах). Вначале опреде-
определяют число слоев катушки п (намотка рядовая): п = у _ ,
Затем задаются диаметром намотки d (его берут равным ^п)
А 3,4 • 104L
и рассчитывают требуемое число витков о> — -— .
Радиальную высоту катушки А и ширину намотки В опреде-
определяют из соотношений: А = -\п, В = уо>.
Для уменьшения отклонения индуктивности от заданной
наматывать катушку необходимо плотно, виток к витку.
119
МАГНИТНАЯ ЗАПИСЬ
УСИЛИТЕЛИ ЗАПИСИ И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ НА МИКРОСХЕМАХ
Магнитная запись звука в наши дни — одно из самых попу-
популярных направлений в радиолюбительском творчестве. В большой
степени этому способствовали освоение и выпуск промышленнос-
промышленностью высококачественных магнитных головок и лент, современной
элементной базы — малошумящих транзисторов и интегральных
микросхем. На этой основе даже не очень искушенному в маг-
магнитной записи человеку не составляет особого труда буквально
за несколько часов переоборудовать, например, старый ламповый
или транзисторный магнитофон в высококачественный проигры-
проигрыватель имеющихся в продаже готовых фонограмм. Правда, при-
придется немного повозиться с лентопротяжным механизмом магни-
магнитофона — установить новую магнитную головку, уменьшить натя-
натяжение магнитной ленты (современные ленты А4407-6Б и А4409-6Б
«нежнее» лент старых типов), но полученные от такого «общения»
с магнитофоном навыки придадут уверенность и, конечно, приго-
пригодятся в дальнейшем, при постройке более сложных конструкций.
Наиболее просты в изготовлении и налаживании (этого прак-
практически не требуется) усилители воспроизведения на интегральных
и гибридных микросхемах. Одно из таких устройств предложил
Я. Дрейже («Радио», 1980, № 6, с. 48). Его усилитель (рис. 1)
построен на основе предусилителя-корректора магнитного звуко-
звукоснимателя, применяемого в УКУ высшего класса «Радиотехни-
ка-020-стерео». Основа усилителя — интегральный операционный
усилитель (ОУ) общего применения К553УД1А (в другом исполне-
исполнении известен как К153УД1А). При использовании унифициро-
унифицированной магнитной головки 6Д24.Н.1О и ленты А4409-6Б усилитель
на скорости 19,05 см/с обеспечивает следующие технические
характеристики:
Рабочий диапазон частот, Гц 31,5...20 000
Входное сопротивление, кОм 47
Номинальное выходное напряжение, В 1
Минимальное сопротивление нагрузки, кОм 0,6
Относительный уровень помех, дБ ^—44
Как видно из схемы, сигнал от магнитной головки В1 посту-
поступает на неинвертирующий вход ОУ А1. Требуемая форма АЧХ
в области низких и средних частот формируется элементами
R2, R4y R5, С6, С7 цепи ООС, напряжение которой снимается
с выхода ОУ и подается на его инвертирующий вход. Подъем уси-
усиления на высших частотах рабочего диапазона достигается
120
настройкой на частоту 18...20
кГц колебательного контура,
образованного индуктивностью
магнитной головки В1 и кон-
конденсатором С/. Цепь R3C4 и
конденсатор С5 обеспечивают
компенсацию фазового сдвига,
необходимую для получения
нужного быстродействия уст-
устройства на частотах выше
10 кГц.
Налаживание усилителя
сводится к установке (подбо-
(подбором резистора R2) номинально-
номинального выходного напряжения при
воспроизведении записанного с
номинальным уровнем сигнала
частотой 1 кГц. (Следует
учесть, что отечественные маг-
магнитофоны выпуска до 1979 года
обеспечивали на скорости 19,05
см/с номинальный поток ко-
короткого замыкания в ленте
256 нВб/м, а начиная с 1979 го-
года в связи с переходом на лен-
ленты типа А4409-6Б и А4309-6Б
его значение увеличено до
320 нВб/м). Налаживать усили-
усилитель рекомендуется по сигнало-
грамме, записанной на магни-
магнитофоне выпуска последних лет.
Это исключит возможность пе-
перегрузки тракта при воспроиз-
воспроизведении музыкальных фоно-
фонограмм, записанных на таких
магнитофонах. Самовозбужде-
Самовозбуждение, возникающее при исполь-
использовании некоторых экземпля-
экземпляров ОУ К553УД1А, устра-
устраняют подбором конденсато-
конденсатора Сб.
Более высокими парамет-
параметрами обладает усилитель вос-
воспроизведения, разработанный
С. Коломийченко и Ю. Хомен-
ко («Радио», 1980, № 1, с. 48).
Он предназначен для использо-
использования в магнитофоне со ско-
скоростью ленты 9,53 см/с. С теми
81
А1 К553УД1А
С2 5,0x155
+128
[С4 430
ШЗООО
Рис. 1. Принципиальная схема усили-
усилителя воспроизведения на интегральных
схемах
81
С3 0.1
Рис. 2. Принципиальная схема усили-
усилителя воспроизведения с более высокими
параметрами
сг.о.1
81
шС610\\Вшод
Ri
ЫЗ 50>0x\M R43SKR51M
~~~620
""~)ЩОК 052200
Рис. 3. Принципиальная схема усили-
усилителя воспроизведения на малошумящем
интегральном усилителе
J21
же магнитной лентой и головкой его характеристики на этой
скорости следующие:
Рабочий диапазон частот, Гц 31,5...14 000
Входное сопротивление, кОм 200
Номинальное выходное напряжение, В (при потоке короткого
замыкания 256 нВб/м) 0,48
Максимальное выходное напряжение, В, при коэффициенте
гармоник не более 1 % 2
Коэффициент гармоник на частоте 1 кГц, %, не более . . 0,4
Минимальное сопротивление нагрузки, кОм • 2
Относительный уровень шумов, дБ - 50
Принципиальная схема этого усилителя показана на рис. 2.
Выполнен он на гибридном ОУ серии К284. Необходимая форма
АЧХ в области низких и средних частот обеспечивается цепью
ООС R3R4R5C5, соединяющей выход микросхемы с ее инвертиру-
инвертирующим входом. Постоянная времени коррекции т! = 90 мкс. Для
снижения низкочастотных шумов предусмотрены дополнительная
коррекция с помощью цепиR3C6 (постоянная времениТ2 = 32ОО мкс),
ограничивающей подъем АЧХ в области самых низких (ниже
60 Гц) частот. Это, естественно, требует соответствующих частот-
частотных предыскажений в усилителе записи. При необходимости дей-
действие этой цепи можно исключить, увеличив емкость входящего
в нее конденсатора до 100...200 мкФ.
Как и в предыдущем усилителе подъем АЧХ на высших часто-
частотах осуществляется настройкой на высшую граничную частоту ко-
колебательного контура, образованного индуктивностью магнитной
головки и конденсатором С1. Величину подъема регулируют изме-
изменением добротности контура, т. е. подбором резистора R1.
Конденсаторы С2— С4, С7 повышают устойчивость работы
усилителя на высоких частотах, цепь R2V1 создает условия для
нормальной работы полярного электролитического конденсатора
С6, который, кстати, должен быть в данном случае с малым то-
током утечки (пригодны конденсаторы К52-1, К53-1, К53-4 и им по-
подобные; конденсаторы К50-3, К50-6 использовать не рекомендует-
рекомендуется: из-за присущих им больших токов утечки может возникнуть
самовозбуждение усилителя на инфранизких частотах).
При использовании элементов корректирующих цепей с откло-
отклонением от номиналов не более ±5% налаживание усилителя сво-
сводится к установке требуемого (для получения номинального вы-
выходного напряжения) коэффициента усиления подбором резисто-
резистора R3.
Описанный усилитель нетрудно перестроить на воспроизведе-
воспроизведение фонограмм, записанных со скоростью 19,05 см/с. Для этого
достаточно уменьшить сопротивление резистора R4 до 33 кОм
(ti = 50 мкс), а емкость конденсатора С1—примерно до 1400 пФ,
повысив частоту настройки контура Lb\C1 до 18 кГц.
Принципиальная схема еще одного усилителя воспроизведения
(описан Ю. Бурмистровым и А. Шадровым в «Радио», 1981, №9)
показана на рис. 3. Он выполнен на малошумящем интегральном
усилителе К548УН1А, предназначенном для применения в каска-
122
дах предварительного усиления сигналов от магнитных головок
звукоснимателей и магнитофонов. Наличие встроенного стаби-
стабилизатора напряжения делает его малочувствительным к пульса-
пульсациям источника питания, внутренняя коррекция обеспечивает
устойчивую работу устройств на его основе при глубокой ООС.
Достоинство этой микросхемы и в том, что она содержит два
идентичных по параметрам усилителя. Это позволяет использовать
ее в стереофонических аппаратах.
Рабочий диапазон частот усилителя воспроизведения на мик-
микросхеме К548УН1А при скорости 19,05 см/с и использовании сов-
современных магнитных лент и головки 6Д24.Н.1.У (от магнитофона
«Маяк-203») примерно такой же, что и у усилителя, собранного
по схеме рис. 2, однако вносимые им искажения и шумы значи-
значительно меньше: коэффициент гармоник на частоте 1 кГц не превы-
превышает 0,2%, отношение сигнал/шум в канале воспроизведения око-
около 53 дБ.
Как и в предыдущих устройствах, микросхема А1 включена
по схеме неинвертирующего усилителя (усиливаемый сигнал пода-
подается на неинвертирующий вход, а напряжение ООС — на инверти-
инвертирующий). В скобках на схеме указаны номера выводов второго
канала микросхемы. АЧХ формируется включенной в контур ООС
цепью R2R4R5C5. Постоянная времени коррекции т2 = 75 мкс
и определяется параметрами элементов R4 и С5. В области выс-
высших частот АЧХ корректируется контуром LB\C1.
Для питания усилителей воспроизведения (см. рис. 1, 2) необ-
необходим двуполярный источник с низким напряжением пульсаций
(особенно жесткие требования предъявляет ОУ К284УД2 — пуль-
пульсации в цепи его питания не должны превышать 1 мВ). Для вырав-
выравнивания нагрузки на плечи источника питания в стереофоническом
магнитофоне схему усилителя (см. рис. 2) второго канала следует
изменить — полярность включения стабилитрона VI и конденса-
конденсатора С6 поменять на обратную, а верхний по схеме вывод рези-
резистора R2 подключить к минусовой шине питания. Что касается
усилителя на микросхеме К548УН1А, то для его питания пригоден
практически любой источник с выходным напряжением 20...24 В.
Малое число деталей позволяет собрать любой из описанных
усилителей на небольшой плате, которую нетрудно разместить
в непосредственной близости от магнитной головки. Для устране-
устранения наводок плату необходимо поместить в глухой коробчатый
экран из листовой латуни или луженой жести, а для соединения
с магнитной головкой — использовать экранированные провода.
Напомним, что использовать экранирующую оплетку в качестве
одного из сигнальных проводов, пусть даже общего, подлежащего
соединению с «заземленным» проводом усилителя, недопустимо.
Соединять головку с входом усилителя следует двухпроводным ка-
кабелем в экранирующей оплетке (его легко изготовить самому, по-
поместив в оплетку экранированного провода еще один гибкий мон-
монтажный провод). Последнюю припаивают к общему проводнику
усилителя только в одной точке — непосредственно на его входе.
123
При использовании описанных усилителей в стереофоничес-
стереофоническом тракте выходные напряжения каналов выравнивают (балан-
(балансируют): в усилителе рис. 1 —подбором резистора R2, рис. 2— ре-
резистора R3, рис. 3— резистора R2.
Интегральные ОУ можно применять и в усилителях записи,
хотя получаемый при этом выигрыш (по сравнению с усилителем
на транзисторах) и не так велик, как в усилителе воспроизведения.
Наиболее целесообразно использовать их в таких каскадах запи-
записывающего тракта, как предварительный усилитель и каскад фор-
формирования частотных предыскажений.
Принципиальная схема усилителя записи с применением ОУ
в этих каскадах (рис. 4) предложена Е. Тюриным («Радио»,
1979, № 8, с. 47). Усилитель предназначен для работы с универ-
универсальной головкой 6Д24.Н.1.У на скорости 19,05 см/с. Чувствитель-
Чувствительность устройства около 100 мВ, рабочий диапазон частот при
использовании магнитной ленты А4409-6Б (А4309-6Б) 20...20 000 Гц.
Как видно из схемы, усилитель — трехкаскадный: первый из
каскадов (А1)—линейный усилитель с коэффициентом передачи
около 4,5, во втором (А2) осуществляются необходимые частотные
предыскажения сигнала, третий каскад — эмиттерный повторитель
на транзисторе VI, согласующий нагрузку усилителя — магнит-
магнитную головку В1 — с выходом ОУ А2. Усиленный первым каскадом
сигнал поступает на вход последующего каскада через регулятор
уровня записи, функции которого выполняет переменный резистор
R8. Одновременно сигнал с выхода ОУ А1 через делитель напря-
напряжения R5R6 подается на вход усилителя НЧ для так называе-
называемого сопоставительного контроля записанной и записываемой
программ.
Предыскажения формируются частотно-зависимой ООС, охва-
охватывающей ОУ А2. Подъем АЧХ на низших частотах создает цепь
R15C10, на высших — цепь R12C9R13. Конденсатор С8 предотвра-
предотвращает самовозбуждение каскада на высоких частотах.
Сигнал на головку записи В1 поступает с эмиттера транзи-
транзистора VI через цепь R17C12, выравнивающую сопротивление на-
нагрузки этого каскада в диапазоне рабочих частот, и фильтр-пробку
L1C13, настроенный на частоту генератора тока стирания и под-
магничивания и предотвращающий проникание его в цепи усили-
усилителя записи. Ток подмагничивания подается в головку В1 через
конденсатор С14. Выходной сигнал усилителя контролируют инди-
индикатором уровня записи, вход которого подключают к эмиттеру
транзистора VI. Следует учесть, что простейшие индикаторы, со-
состоящие только из диодного выпрямителя и стрелочного прибора,
использовать в данном случае нежелательно: из-за нелинейности
входного сопротивления индикатор будет вносить в сигнал значи-
значительные искажения. Чтобы этого не случилось, такой индикатор
следует подключить через эмиттерный повторитель или простей-
простейший усилительный каскад на транзисторе.
Питается усилитель записи стабилизированным напряжением,
снимаемым со стабилитронов V2, V3. Для устранения взаимовли-
124
А1К140УЩ6
№ К140УД6
R141K
+243
R18 91
К индикатору
уровня записи
лничибания
Рис. 4. Принципиальная схема усилителя записи с применением ОУ
яния каскадов через цепи питания напряжения на ОУ А1 и А2
подаются соответственно через развязывающие фильтры R7C3
и R14C7.
Данные фильтра-пробки зависят от частоты генератора тока
стирания и подмагничивания. Для частоты 120 кГц катушка Ы
должна содержать 250 витков провода ПЭВ-1 0,24, помещенных
в броневой ферритовый сердечник М1000НМЗ-12-Б22. Во избежа-
избежание самовозбуждения усилителя токи утечки электролитических
конденсаторов С1, С4, С5 и С6 должны быть минимальными (же-
(желательно использовать конденсаторы типа К53-1, К53-4 и т. п.).
Налаживают усилитель записи, снимая АЧХ сквозного канала,
в котором усилитель воспроизведения имеет стандартную АЧХ.
Требуемой линейности АЧХ сквозного канала добиваются подбо-
подбором конденсаторов С9 и С12.
ИНДИКАТОРЫ УРОВНЯ ЗАПИСИ
Возросшие за последнее десятилетие требования к качеству за-
записи и воспроизведения звука заставили конструкторов бытовых
магнитофонов уделять больше внимания такому узлу, как индика-
индикатор уровня записи. Если до недавнего времени это был чаще всего
простейший вольтметр переменного тока (иногда, правда, с одно-
каскадным усилителем) с временем интеграции 150 ... 350 мс, то те-
теперь индикатор уровня записи — довольно сложное устройство,
насчитывающее нередко до десятка активных элементов. Обуслов-
Обусловлено это в первую очередь тем, что помимо индикатора среднего
уровня (с указанным временем интеграции) в состав этого узла
стали вводить еще и индикатор максимального уровня (так назы-
125
"№i»ffi A
+ 24В
Vi-V6,V8
КТ315В
Рис. 1. Индикатор уровня записи, примененный в магнитофоне «Яуза-209»
ваемый пиковый индикатор), позволяющий регистрировать превы-
превышения номинального уровня записи, длящиеся более 20 ... 30 мс.
В результате стало возможным в значительной мере предотвратить
нелинейные искажения, возникающие в фонограмме при превыше-
превышении номинального уровня, и одновременно поднять уровень записи
до значения, при котором обеспечивается минимальный относитель-
относительный уровень шумов.
В целях экономии деталей в комбинированных (т. е. содержа-
содержащих два устройства контроля уровня) индикаторах стереофониче-
стереофонических магнитофонов часто используют по одному регистрирующему
прибору на оба канала. В этом случае в состав узла вводят срав-
сравнивающее устройство, которое позволяет регистрировать превыше-
превышение уровня независимо от того, в каком из каналов оно произошло.
Примером такого подхода к решению задачи является индикатор
уровня записи, примененный в магнитофоне «Яуза-209» (рис. 1). Он
состоит из устройства сравнения (VI—V4), индикатора среднего
уровня на стрелочном приборе Р1 (время интеграции 150 ... 350 мс),
индикатора перегрузки на транзисторах V5—V7 и светодиоде V9
(время интеграции — 20 ... 50 мс) и электронного ключа на транзи-
транзисторе V8. Эффект суммирования сигналов не превышает 0,5 дБ.
Сигналы с выходов универсальных усилителей магнитофона
поступают на входы устройства через подстроечные резисторы R1
и R10. Режим работы транзисторов VI—V4 выбран таким, что в
отсутствие сигнала они закрыты (напряжение смещения на базах
около 0,5 В). С появлением переменного напряжения, например
на выходе универсального усилителя левого канала, транзисторы
VI и V2 начинают поочередно открываться: при положительных
полуволнах напряжения, снимаемого с движка резистора R1, откры-
открывается транзистор V2y его эмиттерный ток заряжает конденсаторы
126
СЗ и (через резистор R12) С6, при отрицательных — открывается
транзистор VI и своим эмиттерным током заряжает конденсатор
С2. Происходит как бы двухполупериодное выпрямление сигнала
с удвоением напряжения. При этом напряжение, до которого заря-
заряжается конденсатор С6, регистрируется простейшим вольтметром,
состоящим из стрелочного измерителя Р1 и добавочного резистора
R18. Время интеграции определяется в основном емкостью конден-
конденсатора С6 и сопротивлением резистора R12.
Аналогично работает и правое по схеме плечо устройства
сравнения. При наличии сигналов в обоих каналах открываются
транзисторы только того плеча, на входе которого переменное на-
напряжение больше. Если, например, больше сигнал левого канала,
и его положительные полуволны открывают транзистор V2, то эмит-
терный ток этого транзистора создает на резисторах R5, R6 падение
напряжения, делающее невозможным открывание транзистора
меньшим и даже равным напряжением на выходе другого канала.
Когда же большим окажется выходное напряжение правого канала,
начнет (при его положительных полуволнах) открываться транзи-
транзистор V3, а транзистор VI будет оставаться закрытым. Так устройст-
устройство сравнения выбирает канал с большим в данный момент уровнем
сигнала, именно его регистрирует стрелочный измеритель PL
В состав пикового индикатора входят усилительный каскад на
транзисторе V5 и пороговое устройство на транзисторах V6, V7, на-
нагрузкой которого и является собственно индикатор — светодиод V9.
Наличие порогового устройства позволяет более надежно реги-
регистрировать каждое превышение уровня — светодиод начинает све-
светиться в полный «накал» сразу, как только напряжение на кон-
конденсаторе СЗ (он определяет время интеграции этого индикатора)
достигнет определенного уровня. При достижении этого уровня
транзисторы V5 и V7 начинают открываться, а транзистор V6—
закрываться. В результате увеличивается падение напряжения
на резисторе R15, транзистор V6 закрывается еще больше, а это
ведет к большему открыванию транзистора V7. Процесс проте-
протекает лавинообразно, поэтому очень скоро коллекторный ток по-
последнего транзистора достигает максимального значения (опре-
(определяется током базы, заданным резистором R14) и светодиод за-
зажигается.
Изменение чувствительности обоих индикаторов в зависимости
от скорости ленты (эффективное значение магнитного потока ко-
короткого замыкания для скорости 19,05 см/с — 320 нВб/м, для ско-
скорости 9,53 см/с — 250 нВб/м) обеспечивает электронный ключ на
транзисторе V8. При скорости 19,05 см/с на его базу через резистор
R16 подают напряжение смещения положительной полярности, и он
подключает параллельно конденсатору С6 цепь, состоящую из ре-
резистора R17 и диода V10, а параллельно резистору R6 — резистор
R13. Шунтирование конденсаторов СЗ, С6 делает индикаторы менее
чувствительными, поэтому они регистрируют номинальный уровень
записи при больших напряжениях в каналах, чем в том случае,
когда транзистор V8 закрыт (скорость ленты 9,53 см/с).
127
К правому каналу
Р1
М476/2С
Рис. 2. Принципиальная схема комбинированного индикатора уровня записи
Налаживание устройства сводится к его калибровке. Уровни
входных сигналов, соответствующих эффективному значению маг-
магнитного потока короткого замыкания 320 нВб/м A9,05 см/с), уста-
устанавливают подстроечными резисторами R1 и R10, порог срабаты-
срабатывания пикового индикатора ( + 3 дБ относительно номинального
уровня записи) — подстроечным резистором R6.
Вместо указанных на схеме в устройстве можно использовать
другие кремниевые маломощные транзисторы с допустимым на-
напряжением ?/кэ >30 В и статическим коэффициентом передачи тока
^21э>100 (V7) и /*21э>60 (все остальные). Светодиод V9 может
быть любым другим, при необходимости ток через него ограничива-
ограничивают резистором, включенным последовательно в коллекторную цепь
транзистора V7.
Недостатком индикатора, как уже говорилось, является неко-
некоторое неудобство в эксплуатации, связанное с использованием од-
одного стрелочного измерителя и одного светодиода на оба канала
стереофонического магнитофона. В этом смысле более удобен ком-
комбинированный индикатор уровня записи, схема которого приведена
на рис. 2. Он состоит из индикатора так называемого промежуточ-
промежуточного уровня с временем интеграции 60...70 мс (за основу взято
устройство, описанное Н. Зыковым в «Радио», 1979, № 9, с. 36, 37)
и пикового индикатора (схема заимствована из болгарского журна-
журнала «Радио, телевизия, електроника», 1979 год, № 11). Высокая
чувствительность (около 100 мВ) и сравнительно большое вход-
входное сопротивление устройства обеспечиваются двухкаскадным
усилителем на транзисторах VI, V2 (на рисунке показана схема
одного из каналов). Для более плавной регулировки чувствитель-
чувствительности индикатор рекомендуется подключать через добавочный
резистор (на схеме показан штриховой линией), сопротивление
128
которого при контроле сигнала на выходе усилителя записи дол-
должно лежать в пределах 100...150 кОм, а при контроле выходного
напряжения усилителя воспроизведения — в пределах 47...75 кОм.
Индикатор промежуточного уровня содержит выпрямитель на
диодах V4, V5, выполненный по схеме удвоения напряжения, нако-
накопительный конденсатор С5 и подключенный параллельно ему
стрелочный измеритель Р1 с добавочным резистором R14. Время
интеграции определяется в основном сопротивлением резистора R7
и емкостью конденсатора С5.
Пиковый индикатор представляет собой пороговое устройство
на двух транзисторах (V6y V7) разной структуры, нагруженное на
светодиод V8. Контролируемый сигнал с нагрузки последнего кас-
каскада усилителя — резистора R5 — поступает на вход индикатора
через резистор R9. Порог срабатывания зависит от напряжения на
эмиттере транзистора V6, которое, как видно из схемы, задано со-
сопротивлениями резисторов RIO, R11, образующих делитель напря-
напряжения питания, снимаемого со стабилитрона V3. При напряжении
сигнала (вернее, его положительных — относительно общего про-
провода— полуволн), большем, чем напряжение на эмиттере (для
кремниевых транзисторов — примерно на 0,6 В), транзистор V6, а
вслед за ним и транзистор V7 начинают открываться. В результате
напряжение на коллекторе последнего (по отношению к общему
проводу) увеличивается, а это ведет к росту напряжения смеще-
смещения на базе транзистора V6y который открывается еще больше.
Процесс протекает лавинообразно до полного открывания тран-
транзистора V7y и светодиод V8 зажигается. Резистор R15 ограничи-
ограничивает ток через светодиод допустимым для данного типа значе-
значением. Гистерезис (разность уровней напряжений, при которых
индикатор срабатывает и возвращается в исходное положение)
не превышает 0,1 В.
В усилителе индикатора можно использовать кремниевые ма-
маломощные транзисторы с допустимым напряжением ?/кэ>30 В и
статическим коэффициентом передачи тока /i2i3>50, в пиковом
индикаторе — любые кремниевые транзисторы с кч\э >100 (это не-
необходимо для четкого срабатывания).
При изготовлении устройства для стереофонического магнито-
магнитофона транзисторы V2, резисторы R7 и конденсаторы С5 необходимо
подобрать попарно, иначе время интеграции индикаторов промежу-
промежуточного уровня будет разным и это затруднит пользование ими в
процессе записи. Необходимость подбора транзисторов V2 обу-
обусловлена тем, что от их коэффициента передачи тока /1213 зави-
зависит выходное сопротивление каскада, которое наряду с резисто-
резистором R7 и конденсатором С5 (а также диодами V4, V5) опреде-
определяет время интеграции.
Для настройки индикаторов (речь пойдет применительно к сте-
стереофоническому магнитофону) можно использовать фонограмму
сигнала частотой 400 Гц, записанную с номинальным уровнем на
хорошо отрегулированном магнитофоне, имеющем ту же скорость,
что и налаживаемый (естественно, оба магнитофона должны быть
5 2-55 129
рассчитаны на запись с одинаковым эффективным значением маг-
магнитного потока короткого замыкания). Установив движки под-
строечных резисторов R14 обоих каналов в среднее положение, под-
подключают входы индикаторов к выходам усилителей воспроизведе-
воспроизведения и воспроизводят фонограмму. Подстроечными резисторами R1
устанавливают на эмиттерах транзисторов V2 одинаковые напря-
напряжения сигналов (их контролируют милливольтметром переменного
тока), при которых стрелки приборов Р1 находятся примерно в се-
середине шкалы. Затем, изменяя сопротивления резисторов R14,
устанавливают стрелки приборов на отметки +3 дБ, компенсируя
тем самым занижение показаний такими индикаторами (в процессе
эксплуатации стрелки не должны заходить за отметки 0 дБ).
Добившись этого, измеряют напряжения сигналов на эмиттерах
транзисторов V2 и с помощью подстроечных резисторов R1 увели-
увеличивают их на 3 дБ (в 1,41 раза). Пороги срабатывания пиковых
индикаторов (по зажиганию светодиодов) подбирают изменением
сопротивлений резисторов R11. После этого движки резисторов R1
возвращают в положения, в которых показания приборов Р1 соот-
соответствуют + 3 дБ.
При работе с настроенным описанным способом индикатором
уровень записи устанавливают таким, при котором светодиоды
« + 3 дБ» вспыхивают только на пиках сигнала.
В магнитофонах с универсальным трактом налаживание инди-
индикатора несколько сложнее. В этом случае придется делать проб-
пробные записи, всякий раз сопоставляя уровни сигналов с эталонной
фонограммы и с фонограммы, записанной на налаживаемом аппа-
аппарате.
Для контроля уровней записи, соответствующих разным эф-
эффективным значениям магнитного потока короткого замыкания,
чувствительность устройства необходимо изменять. Проще всего
это сделать, шунтируя нижнее плечо входного делителя (движок
подстроечного резистора R1 —общий провод) резистором соответ-
соответствующего сопротивления при переходе на большую скорость (на-
(напряжение, поступающее на базу транзистора VI при переходе на
скорость 19,05 см/с, должно уменьшаться в 1,25 раза).
Недостаток обычных индикаторов на основе стрелочных прибо-
приборов — малый динамический диапазон. Для расширения диапазона
регистрируемых уровней характеристику индикатора необходимо
сделать логарифмической (или близкой к ней).
Принципиальная схема комбинированного индикатора уровня
записи с расширенным динамическим диапазоном приведена на
рис. 3 (предложена И. Буриковым и А. Овчинниковым—см. «Ра-
«Радио», 1980, № 2, с. 38, 39). Как и только что описанное, устройство
содержит индикатор промежуточного уровня с временем интегра-
интеграции 60...80 мс и пиковый индикатор перегрузки.
Первый индикатор состоит из усилительного каскада на полевом
транзисторе VI, однополупериодного выпрямителя на диоде V2 и
усилителя постоянного тока на составном транзисторе V4V6. На-
Нагрузкой служит стрелочный измеритель Р1, параллельно которому
130
20В
Рис. 3. Принципиальная схема комбинированного индикатора уровня записи
с расширенным динамическим диапазоном
включены две нелинейные цепи, составленные из резисторов (R6,
97) и стабилитронов (V3, V5) с разным напряжением стабилиза-
стабилизации. Параметры этих цепей выбраны так, что шкала измерителя Р1
стала близкой к логарифмической. Благодаря этому диапазон ре-
регистрируемых уровней сигнала расширился до 26 дБ. Питаются
каскады этого индикатора через развязывающий фильтр R10C5.
Индикатор перегрузки собран на микросхеме D1, представляю-
представляющей собой набор из четырех логических элементов НЕ-НЕТ. Пер-
Первый из них (D1.1) выполняет функции буферного каскада, исклю-
исключающего влияние пикового индикатора на входной каскад устройства
(VI), два других (D1.2, D1.3) образуют пороговое устройство, реа-
реагирующее на превышение заданного номинального уровня записи.
В такие моменты на выходе порогового устройства появляется сиг-
сигнал логической 1, а на выходе элемента D1.4 — сигнал логического
О, и светодиод V8 светится. Пиковый индикатор питается стабили-
стабилизированным напряжением, снимаемым со стабилитрона V7.
Кроме указанных на схеме в устройстве можно использовать по-
полевой транзистор КП103Л, кремниевые биполярные транзисторы
КТ315Г, КТ315Е, КТ3102А, КТ3102Б и т. п., любой светодиод, све-
светящийся достаточно ярко при токе около 10... 12 мА (при необходи-
необходимости ток через него ограничивают резистором соответствующего
сопротивления).
Налаживание устройства сводится к калибровке индикатора
промежуточного уровня подбором резисторов R5, R9 и пикового
индикатора — подбором резистора R10.
СИСТЕМА АВТОПОИСКА ФОНОГРАММ
Описываемое здесь устройство изготовлено в лаборатории
журнала «Радио» В. Фроловым. Оно представляет собой электрон-
электронный счетчик расхода магнитной ленты, дополненный узлом ввода
5* 131
числа, соответствующего искомому месту фонограммы, и форми-
формирователем команды на остановку лентопротяжного механизма
после его нахождения.
Электронный счетчик расхода ленты (рис. 1) * состоит из фо-
фотоэлектрического датчика на фотодиодах VI, V3 и транзисторах
V2y V4, двух формирователей импульсов — триггеров Шмитта
D1.1 и D1.2, различителя направления движения ленты на микро-
микросхеме D2 и четырехдекадного реверсивного счетчика на основе
двоично-десятичных счетчиков D3— D6 с дешифраторами D7— D10
и индикаторами Н7 — НЮ.
Оптопары VI—til и V3—Н2 установлены поблизости от при-
приемного узла магнитофона и смещены одна относительно другой
на угол в плоскости его вращения. В пространстве между фотодио-
фотодиодами и лампами накаливания вращается фигурная непрозрачная
шторка с двумя радиальными вырезами, закрепленная на прием-
приемном узле. При движении ленты фотодиоды периодически освещают-
освещаются и затемняются, причем в зависимости от направления движения
первым освещается и затемняется либо фотодиод VI, либо фотоди-
фотодиод V2 (размеры вырезов в шторке таковы, что некоторое время
освещены оба фотодиода). В момент засветки напряжение на кол-
коллекторе транзистора, в базовую цепь которого включен осве-
освещенный фотодиод, резко уменьшается. Это эквивалентно поступ-
поступлению на вход соединенного с транзистором триггера Шмитта сиг-
сигнала логического 0, поэтому на выходе триггера формируется
сигнал логической 1, который подается на входы различителя
направления движения ленты.
Применение триггеров Шмитта обусловлено тем, что для нор-
нормальной работы микросхем серии К155 длительность фронта и
спада импульсов не должна превышать 150 не (у импульсов на кол-
коллекторах транзисторов V2 и V4 она на несколько порядков
больше).
Различитель направления движения ленты (D2.1—D2.4) ра-
работает следующим образом (для определенности предположим,
что при вращении приемного узла первым освещается и затемня-
затемняется фотодиод VI). В момент освещения фотодиода на выходе
триггера Шмитта D1 1 появляется напряжение логической 1, ко-
которое, как видно из схемы, поступает на вход инвертора Д2А
(через дифференцирующую цепь R6R7C1) и на один из входов эле-
элемента совпадения D2.4. Входящие в состав дифференцирующей
цепи резисторы R6 и R7 (в другом канале — R8 и R9) образуют
делитель напряжения, создающий на входе инвертора D2.1 (D2.2)
потенциал, несколько превышающий нижний уровень логической 1,
который для микросхем серии К155 равен 2,4 В. Иными словами,
* За основу взята схема устройства, описанного В. Юриком и А. Рыбки-
Рыбкиным в сборнике «В помощь радиолюбителю», вып 67 (М, ДОСААФ, 1979,
с 59 — 66)
132
D12.1 D12.2
DHKt55/IA3
Ы2КША1
V1, V3 ФДЗ
V2,V4 KT342A
К Выводам Нмикросхем D1,IJ,D112D12: быбодам 16ми-
16микросхем D3-D6 и выводам 5 микросхем D7-D10
Щ П701 +5В
D3-D6 К155ИЕ6
D7-DW К155ИД1
К выводам 7микросхемD1fb2.L11.D12', выводам 8микро-
схемйЗ-В6 и выводам 12микросхем D7-D10
Рис. 1. Принципиальная схема системы автопоиска фонограмм
в исходном состоянии на выходе инвертора D2.1 (как, впрочем,
и D2.2) напряжение соответствует логическому 0. Очевидно, что
короткий импульс положительной полярности, полученный от диф-
дифференцирования фронта импульса триггера Шмитта D1.1, не изме-
изменит состояния инвертора D2.1, поэтому все время, пока освещен
фотодиод VI, на выводе 4 элемента D2.3 присутствует напряжение
логического 0. С началом освещения фотодиода V3 на другом
входе этого элемента появляется высокий логический потенциал
(таков он на выходе триггера Шмитта D1.2), что в данном слу-
случае является подготовительной операцией для формирования счет-
счетного импульса. Последний вырабатывается в тот момент, когда
прекращается освещение фотодиода VI, и короткий импульс отри-
отрицательной полярности, полученный от дифференцирования спада
импульса триггера D1A, поступает на вход инвертора D2A (на
выходе последнего возникает напряжение логической 1, а на входе
элемента D2A — логического 0). В результате на суммирующий
вход счетчика D3 (вывод 5) поступает короткий импульс
отрицательной полярности и на индикаторе Н7 зажигается циф-
цифра 1. В момент затемнения фотодиода V3 напряжение логической
1 появляется и на выводе 13 элемента D2A, однако состояние его
не изменяется, так как на другом его входе (вывод 12) в это вре-
время присутствует напряжение логического 0 (фотодиод VI за-
затемнен).
Аналогичные процессы происходят и при изменении направ-
направления вращения (первым освещается и затемняется фотодиод V3)y
но в этом случае счетный импульс вырабатывается элементом
D2A и поступает на вычитающий вход (вывод 4) микросхемы D3.
При прямом (в сторону увеличения показаний) счете каждый
десятый импульс на выходе различителя переводит счетчик D3
в нулевое состояние (на индикаторе Н7 зажигается цифра 0),
а он, в свою очередь, вырабатывает в этот момент счетный импульс
для счетчика D4 следующей декады, который поступает на ее сум-
суммирующий вход 5. Аналогично каждый десятый импульс на входе
этой декады записывает + 1 в счетчике D5 и т. д.
При обратном счете каждый десятый импульс на входе любо-
любого из счетчиков D3—D6 записывает в счетчике старшей дека-
декады— 1 и показания, высвечиваемые на индикаторах Н7—НЮ,
убывают.
В исходное (нулевое) состояние электронный счетчик устана-
устанавливают нажатием на кнопку S2, контакты которой соединяют
входы «С» микросхем D3—D6 с общим проводом. Резистор R11
ограничивает разрядный ток конденсатора С6 и тем самым умень-
уменьшает обгорание контактов кнопки. При включении питания уста-
установка нуля происходит автоматически за счет заряда конденсато-
конденсатора через резистор R10 — в начальный момент входы «С» факти-
фактически также оказываются соединенными с общим проводом.
Устройство ввода числа, обозначающего начало (или конец)
134
искомого места фонограммы, выполнено на переключателях S3—
S6, контакты которых, как и катоды индикаторных ламп #7— НЮ,
подсоединены к соответствующим выходам дешифраторов D7—
D10. Диоды V12—V15 предотвращают ложное срабатывание ин-
индикаторов при подключении формирователя команды на остановку
ЛПМ, состоящего из устройства совпадения (микросхемы D11,
D12) и электронного реле на транзисторах V16, V18. Режим поис-
поиска включается кнопкой S1, одна пара контактов которой замыкает
цепь питания ламп НЗ— Н6 подсветки шкал переключателей
S3— S6, а другая — цепь питания электронного реле.
Перед началом поиска заданное число набирают переключа-
переключателями S3 — S6, т. е. устанавливают их в положения, соответст-
соответствующие цифрам числа (например, если это число равно 1527, то
переключатель S3 устанавливают в положение 7, S4— в положе-
положение 2, S5 и S6—соответственно в положения 5 и 1). После этого
магнитофон переводят в режим, в котором будет происходить
поиск заданного места фонограммы (в режиме воспроизведения —
это конец музыкального произведения, а при перемотке — в зависи-
зависимости от направления — его начало или конец). В момент, когда ка-
катушка с лентой совершит заданное число оборотов, на выходах
дешифраторов D7—D10, соединенных с подвижными контактами
переключателей S3— S6y а следовательно, и на входах инверторов
микросхемы D11 появятся сигналы логического 0. В результате
на все четыре входа элемента совпадения D12.1 поступят сигналы
логической 1 и напряжение на его выходе резко упадет, а на вы-
выходе инвертора D12.2 повысится. При этом откроются транзисто-
транзисторы V16, V18 и реле К1 сработает, замкнув своими контактами
цепь питания электромагнита, переводящего ЛПМ магнитофона
в положение «Стоп». Теперь его можно включить на воспроизведе-
воспроизведение найденного участка фонограммы или, если было запрограм-
запрограммировано нахождение его конца, перевести в режим перемотки
в ту или иную сторону.
Фотоэлектрические датчики, лампы HI— Н6 и все микросхе-
микросхемы устройства питаются стабилизированным напряжением, полу-
получаемым от стабилизатора, выполненного на транзисторе V10 и
стабилитроне VII, индикаторы Н7—И10—пульсирующим напря-
напряжением от выпрямителя на диоде V9, электронное реле — ста-
стабилизированным напряжением от источника питания магни-
магнитофона.
Конструкция одного из фотоэлектрических датчиков расхода
ленты показана на рис. 2, б, их размещение на шасси магнитофо-
магнитофона — на рис. 2, а. Лампа накаливания 5 и фотодиод 3 каждого
датчика помещены в корпус 2 из органического стекла (можно
использовать текстолит, дюралюминий и т. п.), закрепленный на
шасси магнитофона / винтом 6 с шайбой 7. В прямоугольной щели
корпуса, т. е. в зазоре между лампой и фотодиодом, вращается
закрепленный на приемном узле 8 диск-шторка 4 с двумя симмет-
симметричными относительно вертикальной (по рис. 2, а) оси симметрии
кольцевыми вырезами, благодаря чему фотодиод освещается и за-
135
/ 8 4 2
а
Рис. 2. Фотоэлектрический датчик расхода ленты: а — размещение на шасси
магнитофона; б — конструкция датчика
темняется дважды за каждый оборот катушки с лентой. Свет
к фотодиоду проходит через отверстие в обращенной к нему стен-
стенке той части корпуса, в которой установлена лампа 5. Положение
лампы и фотодиода фиксируется проволочными выводами, про-
пропущенными соответственно через отверстия в боковых стенках
верхней и вырезы в нижней частях корпуса 2.
При невозможности установить шторку 4 непосредственно на
приемном (или подающем) узле магнитофона ее можно закрепить
на размещенном в подходящем месте вращающемся валике, свя-
связав последний резиновым пассиком с одним из узлов.
Переключатели устройства ввода числа объединены в само-
самостоятельный блок (рис. 3). Каждый из них закреплен гайкой 6
на несущей плате 4 (стеклотекстолит, гетинакс и т. п.). Для облег-
облегчения установки переключателей 5 в нужное положение ручки
управления 12 (на осях их крепят стопорными винтами //) снаб-
снабжены подсвечиваемыми шкалами 10 (фотопленка), на которые
методом контактной фотопечати нанесены негативные изображения
цифр от 0 до 9. Вместе с подшкальниками 9 (органическое стекло
красного цвета) шкалы надеты с клеем на ручки 12, для чего в их
левой части сделан небольшой уступ. Подсвечиваются шкалы ми-
136
2 1
Рис. 3. Блок переключателей устройства ввода числа
ниатюрными лампами накаливания 5 (по принципиальной схеме
ИЗ—Н6)у проволочные выводы которых припаяны к монтажным
стойкам 7 (отрезки медного луженого провода диаметром 1,5 мм),
запрессованным в плату 4. Для наблюдения цифр в накладке 13
(плотная бумага или тонкий картон) вырезаны квадратные отвер-
отверстия.
Плата 4 закреплена винтами 5, ввинченными в резьбовые от-
отверстия стоек 2У которые, в свою очередь, закреплены на несу-
несущей панели магнитофона / винтами с потайной головкой 15. Стек-
Стекло 14 (прозрачное органическое) вместе с накладкой 13 плотно
вставлено в прямоугольное окно в фальшпанели 16.
В описываемом устройстве применены резисторы МЛТ, кон-
конденсаторы КМ-1 (С/, С2)у К53-1 (С5У С6) и К50-6 (остальные).
Кнопки S1 и S2 — П2К (во второй удален фиксатор), переключа-
переключатели S3—S6— ПМ на 10 положений и одно направление (вместо
них можно использовать переключатели П2ГЗ, МПН-1 и т. п.).
В датчиках расхода ленты можно использовать другие транзисто-
транзисторы серии КТ342, а также транзисторы серии КТ315 (с индексами
137
tdt/l/OH у
Рис. 4. Печатная плата электронного
счетчика и формирователя команды
на включение электромагнита оста-
остановки ЛПМ
138
Б, Г, Е) и т. п., в электронном ре-
реле - КТ315В, КТ315Д, КТ315Е
(V16) и КТ605Б, КТ608Б и т. п.
{V18). В качестве оптопар в фо-
фотоэлектрических датчиках можно
использовать свето- и фотодиоды
инфракрасного диапазона, напри-
например АЛ107А и ФД6Г. Светоди-
од подключают к источнику пита-
питания в прямом направлении через
ограничительный резистор сопро-
сопротивлением 47...56 Ом. Расстояние
между ним и фотодиодом в кор-
корпусе 2 (его конструкцию придет-
придется несколько изменить) подбира-
подбирают по надежному срабатыванию
триггеров Шмитта D1.1 и D1.2.
Трансформатор питания Т1
можно намотать на любом магни-
топроводе с подходящим окном и
сечением среднего керна 2,5...
4 см2. Обмотка / должна содер-
содержать 2800 витков провода ПЭВ-1
0,15, обмотка // — 118 витков про-
провода ПЭВ-1 0,56, обмотка /// —
2500 витков провода ПЭЛ 0,09.
Детали электронного счетчика
и формирователя команды на
включение электромагнита оста-
остановки ЛПМ (микросхемы D1 —
D12, резисторы R6—R11, R18,
конденсаторы С1, С2, С6 и соста-
составленный из двух — емкостью 100
мкФ каждый — конденсатор С5,
а также диоды У12—У15) смон-
смонтированы на печатной плате (рис.
4), изготовленной из фольгиро-
ванного с одной стороны стекло-
стеклотекстолита. Отказ от традицион-
традиционного в подобных случаях двусто-
двустороннего печатного монтажа обу-
обусловлен тем, что изготовить та-
такую плату в любительских усло-
условиях трудно. К тому же она усло-
усложняет монтаж (многие выводы
деталей приходится припаивать к
печатным проводникам с обеих
сторон платы) и демонтаж эле-
элементов, особенно микросхем. В це-
лях упрощения изготовления платы число отверстий в ней сведено
к минимуму — они предусмотрены только для установки резисто-
резисторов, конденсаторов и диодов. Выводы микросхем припаяны непо-
непосредственно к печатным проводникам. Цифрами 1, 7, 8, 9, 14 и 16
обозначены проводники, к которым следует припаивать одноимен-
одноименные выводы микросхем. Резисторы, конденсаторы, диоды и прово-
проволочные перемычки (обозначены на рис. 4 штриховыми линиями)
установлены с противоположной стороны платы.
Остальные узлы устройства (фотоэлектрические датчики, элек-
электронное реле и источник питания) смонтированы на небольших
печатных платах, рисунок которых из-за простоты не приводится.
Собранное из исправных деталей устройство налаживания не
требует и начинает работать сразу. Автором оно применено в маг-
магнитофоне, изготовленном на базе ЛПМ фабричного аппарата
«Яуза-212». В качестве исполнительного механизма, переводя-
переводящего магнитофон в положение «Стоп», использован электромагнит
автостопа. Более чем годовая эксплуатация устройства показала
(и это следует иметь в виду при использовании его в других магни-
магнитофонах), что для повышения точности отыскания нужного места
фонограммы в режиме перемотки соответствующее ему число необ-
необходимо вводить с поправкой (на несколько единиц). Обусловлено
это тем, что с поступлением команды «Стоп» лента останавлива-
останавливается не мгновенно, а спустя некоторое время, необходимое для тор-
торможения приемного и подающего узлов. При перемотке вперед эту
поправку надо учитывать со знаком минус (набирать число на не-
несколько единиц меньше требуемого), а при перемотке назад — со
знаком плюс (на несколько единиц больше).
ПРОСТОЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ РОДА РАБОТЫ
Переключатель, предложенный радиолюбителем С. Алферо-
Алферовым из г. Нальчика, отличается от других устройств подобного
назначения простотой, экономичностью, рациональным использо-
использованием электромагнитных реле: ни одна из контактных групп
не используется для самоблокировки или защиты от случайного
включения нежелательной комбинации режимов работы, все они
служат одной цели — коммутируют исполнительные цеп,и в маг-
магнитофоне.
Принцип действия переключателя (см. рисунок) основан на
различии токов срабатывания и отпускания электромагнитных
реле. При включении питания все реле переключателя оказыва-
оказываются под напряжением, но ни одно из них не срабатывает
(сопротивления резисторов Rl — RN подобраны так, что через
обмотки реле текут токи, значительно меньшие токов срабатыва-
срабатывания). Включение любого режима работы описываемым переклю-
переключателем возможно только после предварительного нажатия на
кнопку S1 «Стоп», поэтому и после подачи питания ее необходимо
нажать первой. При этом ее левые по схеме контакты подключат на
139
Принципиальная схема пере-
переключателя рода работы
„Стоп"
короткое время к источнику питания конденсатор С1, и он заря-
зарядится. По возвращении в исходное состояние правые контакты
этой кнопки подключают заряженный конденсатор к нижним кон-
контактам кнопок S2 — SN. Если теперь нажать на любую из них,
конденсатор С1 подключится к обмотке соответствующего реле,
оно (под действием разрядного тока) сработает и останется
в этом положении, так как ток через его обмотку (задан сопротив-
сопротивлением включенного последовательно резистора) превышает ток
отпускания. Для исключения одновременного срабатывания не-
нескольких реле (при случайном нажатии на несколько кнопок)
емкость конденсатора подобрана так, что разрядного тока хва-
хватает только на включение одного из них.
Чтобы прервать тот или иной режим работы магнитофона,
необходимо, как уже говорилось, нажать на кнопку S1. В резуль-
результате цепь питания включенного реле окажется разомкнутой и оно
отпустит, а конденсатор С1 вновь подключится к источнику пита-
питания, подготавливая тем самым условия для включения следую-
следующего режима работы.
В переключателе применены реле РЭС-9 (паспорт РС4.523. 203).
При замене предпочтение следует отдать реле с возможно боль-
большей разницей токов срабатывания и отпускания. Резисторы в це-
цепях их обмоток и конденсатор С1 подбирают исходя из сказанного
выше.
ЭЛЕКТРО- И ЦВЕТОМУЗЫКА
УЗЛЫ И ПРИСТАВКИ ДЛЯ ЭМИ
Любители конструирования электронных музыкальных инстру-
инструментов (ЭМИ) создают различные варианты генераторов, дели-
делителей частоты, других узлов, блоков и приставок для ЭМИ, кото-
которые улучшают, изменяют или создают новые, различные по окрас-
окраске звуковые эффекты. Здесь рассказывается о некоторых новых
разработках, рассчитанных на повторение опытными конструкто-
конструкторами ЭМИ.
Делитель частоты (рис. 1), разработанный В. Беспаловым
из Кривого Рога, собран на цифровых миросхемах серии К155.
Он предназначен для многоголосных высококачественных ЭМИ.
Делитель преобразует частоту задающего генератора ЭМИ в ча-
частоты равномерно-темперированного музыкального строя. Диапа-
Диапазон инструмента 8 октав — от до субконтроктавы до си четвертой
октавы. Отклонение значений полученных музыкальных частот
от стандартных не превышает 0,07%.
Устройство состоит из двенадцати одинаковых делителей
частоты, отличающихся один от другого только соединением
выходов двоично-десятичного счетчика с узлом сброса. На входы
всех делителей одновременно поступает через переключатель 5/
сигнал от одного из двух генераторов: фиксированной частоты
4044 кГц, собранного на микросхеме D1 и кварцевом резонаторе
Z1, или от генератора с регулируемой частотой, собранного на
микросхеме D2.
В связи с тем что все делители частоты принципиально оди-
одинаковы, разберем работу лишь одного из них, например дели-
делителя до. Двоично-десятичный счетчик этого делителя, собранный
на микросхемах D3 — D5t подсчитывает импульсы задающего
генератора, поступающие на счетный вход (вывод 14) микросхемы
D3. Сама же эта микросхема ведет счет единиц, микросхема
D4 — десятков, а микросхема D5 — сотен импульсов. При числе
импульсов, равном 966, на всех входах элементов микросхемы D8
(«8И-НЕ») установится уровень 1, а на выходе (вывод 8)—0.
Сигнал, снимаемый с выхода этой микросхемы, будет инверти-
инвертирован элементом D9.1 микросхемы D9 и подан на #-входы триг-
триггеров двоично-десятичного счетчика. При этом триггеры устано-
установятся в состояние 0, и начнется повторение счета. Таким образом,
через каждые 966 периодов частоты задающего генератора на
выходе элемента D9.1 появляются короткие, длительностью около
100 не, положительные импульсы, частота повторения которых
соответствует частоте ноты до пятой октавы.
141
JH.2 ИЗ
D2.1 D2.2
1J.3 D2A
D3-DS
К155ИЕ2
D6.D7
К155ИЕ5
D8 К155ЛА2
D9 К155ЛАЗ
%
K контакту ре
Рис. 1. Принципиальная схема делителя частоты
Число 966 называют коэффициентом деления: К = -j^-»
где F3.r —частота задающего генератора, а / — частота одной
из нот пятой октавы. Так для ноты до Кдо = 40/l4o(f° = 966,074, или
4186
округленно, Кд0 = 966.
Импульсы с выхода элемента D9.1 поступают еще и на счетный
142
вход двоичного (октавного) делителя, собранного на микросхе-
микросхемах D6 и D7, и на его выходах появляются сигналы частот ноты
до в восьми октавах.
При работе от генератора с регулируемой частотой изменением
емкости конденсатора СЗ можно получить скольжение частоты
всех тонов при полном сохранении правильности строя инстру-
инструмента Аналогично работают остальные делители частоты уст-
устройства.
Для задающего генератора кварцевый резонатор Z1 на частоту
4044 кГц (из комплекта деталей к радиостанции РТ-10) выбран
лишь потому, чтобы получить достаточную точность частот музы-
музыкальных тонов при коэффициенте деления не более 999. Практи-
Практически же в задающем генераторе фиксированной частоты можно
использовать любой кварцевый резонатор на частоту от 1,5 до
10 МГц и даже более. Но в этом случае придется заново рас-
рассчитать коэффициенты деления. Если они будут превышать
999, то чтобы не усложнять двоично-десятичный счетчик и узел
сбора, надо изменить схему октавного делителя, чтобы с выхода
элемента D9.1 снимать сигналы, соответствующие частотам не пя-
пятой, а шестой октавы.
На принципиальной схеме полностью показана только схема
делителя частоты для ноты до. Все другие делители отличаются
от него лишь соединением выводов триггеров D3 — D5 и микро-
микросхемы D8. Порядок этих соединений для каждого делителя ука-
указан в таблице.
Детали всех делителей частоты смонтированы на трех печат-
печатных платах размерами 100x160 мм, выполненных из двусторон-
двустороннего фольгированного стеклотекстолита. На каждой из плат раз-
размещено по четыре делителя.
На рис. 2 показаны рисунки печатных проводников обеих
сторон платы для делителей до, до-диез, ре и ре-диез. Для осталь-
остальных делителей частоты в рисунки печатных проводников плат
необходимо внести изменения в соответствии с таблицей. Контакт-
Контактные точки на противоположных сторонах платы, обведенные
штриховыми линиями, нужно соединить между собой короткими
проволочными перемычками, пропуская их сквозь плату.
Делитель, собранный без ошибок и из предварительно прове-
проверенных деталей, налаживания не требует.
Модулятор звука, созданный А. Черновским (г. Москва), позво-
позволяет модулировать по амплитуде и фазе сигнал ЭМИ напряже-
напряжением звуковой частоты вспомогательного генератора. Получается
резко выраженная специфичность музыкального эффекта, не име-
имеющего пока устоявшегося названия. Частоту вспомогательного
генератора можно изменять в процессе игры и тем самым вно-
вносить новые краски в звучание инструмента. В устройстве, кроме
того, есть генератор вибрато, дополнительно модулирующий по
амплитуде сигнал генератора, что, в свою очередь, приводит
к тембровому вибрато звука на выходе ЭМИ.
143
Рис. 2. Печатные проводники обеих сторон платы
Принципиальная схема модулятора звука приведена на рис. 3.
Низкочастотный сигнал напряжением около 50 мВ, поступающий
от ЭМИ, усиливается однокаскадным усилителем на транзисторе
VI и через конденсатор С2 подается на модулятор, собранный
на транзисторах V2 и V3. Подстроечным резистором R8 устанав-
устанавливают уровень сигнала на выходе модулятора. Эмиттерный
повторитель на транзисторе V4 служит для уменьшения влияния
низкоомного входа усилителя НЧ на работу модулятора.
В генераторе вибрато работают транзисторы V5 и V6. Генери-
Генерируемые им колебания частотой 2...10 Гц, регулируемой переменным
резистором R21, через делитель R23R24, резистор R25 и конден-
конденсатор С13 поступает к генератору звуковой частоты, собранному
на транзисторах V7 и V8. Выключателем S2 генератор вибрато
может быть обесточен и тем самым отключен от генератора зву-
звуковой частоты.
Частоту звукового генератора от 250 до 1200 Гц устанавливают
переменным резистором R32. Через конденсатор С15 и резистор
R34 его сигнал подается в цепь затвора полевого транзистора V3,
работающего в модуляторе звука.
Питать устройство можно от любого источника постоянного
тока напряжением 9 В. Резистор R14 и конденсаторы С7} С8
144
Таблица
Нота
до
до-диез
ре
ре-диез
ми
фа
фа-диез
соль
соль-диез
ля
ля-диез
си
Коэффициент
деления
966
912
861
812
767
724
683
645
609
574
542
512
9 и
9 и
12 и
9
12
12 и
12
9 и
и
9
12
11
12 и
9 и
12 и
8
9
12 и
12 и
11
9 и
12 и
8
9 и L
12 и
9 и
8
12 и
12 и
9
8
12 и
9
12
12 и
8
8
11
11
8
9 и
8
9 и
9 и
9
8
8
?
/7
9 и
Соединение
8
8
8
8
D3
D4
D5
D10
D11
D12
D16
D17
D18
D22
D23
D24
D28
D29
D30
D35
D36
D37
D41
D42
D43
D47
D48
D49
D53
D55
D60
D61
D62
D66
D67
D68
D72
D73
D74
ВЫ!
С
С
С
С
С
С
С
с
с
с
с
с
с
с
с
с
с
с
с
с
с
с
с
с
с
с
с
с
с
с
с
с
с
с
с
юдов в счетчике
U 12 и 2, И
3 и 4
5 и 6
1, 12
2, 11
3> 4 и 5, 6
Is 12
2} И и 3, 4
5, 6
1, 12
2, 3, 11
4, 5, 6
1 и 12 и 2
11 и 3
4 и 5 и 6
Is 12
2, 11
3s 4 и 5, 6
1, 12 и 2, И
3s 4
5 и 6
1, 12 и 2, 11
3, 4
5 и 6
1, 12 и 2, 11
3s 4 и 5, 6
1, 12
2, 11 и 3 и 4
5 и 6
1, 12
2, И
3, 4 и 5, 6
1, 12
2, 11
3, 4 и 5, 6
D8
D8
D8
D15
D15
D15
D21
D21
D21
D27
D27
D27
D33
D33
D33
D40
D40
D40
D46
D46
D46
D52
D52
D52
D58
D58
D65
D65
D65
D71
D71
D71
D77
D77
D77
145
Вход
R2
1t2M
R3
24kQC2$0*6B
Hi
+4Я
\№
iCf -I П V2
Ш10В 1КТ315Г
\R1S10kMR4 1,8K
R14 200
: C7
\Щ0*10В
50,0*i]
C6 1OtO*1OB
RM220K
SI +98
Выход
=$= 015 0,033
СП С18 С19
4700 4700 4700
„Частота бидрато»
„Частота"
Рис. 3. Принципиальная схема модулятора звука
образуют фильтр, предотвращающий влияние генераторов на ра-
работу модулятора звука через общий источник питания.
Устройство, представляющее собой приставку к ЭМИ, смон-
смонтировано в корпусе педального регулятора. Его педаль механи-
механически связана с переменным резистором R32 «Частота» звукового
генератора. В устройстве вместо указанных на схеме транзисторов
можно использовать любые другие из серий КТ315 (VI, V2,
V4—V8) и КПЮЗ (V3). Статический коэффициент передачи тока
транзисторов генератора вибрато (V5, V6) и генератора звуковой
частоты (V7, V8) должен быть не менее 100.
Устойчивой работы обоих генераторов устройства добива-
добиваются подбором резисторов R17 и R26. Если, однако, генератор
вибрато не возбуждается, транзистор V5 придется заменить дру-
другим, с большим коэффициентом /i2i3- Затем, временно обесточив
генератор, на вход устройства подают сигнал частотой 400 Гц
напряжением 100 мВ и подстроечным резистором R8 добиваются
минимального сигнала на выходе. После восстановления цепи
питания генераторов устройство можно считать налаженным.
Описанный здесь модулятор звука разрабатывался для элек-
электрогитары, но он приемлем и для других ЭМИ.
Преобразователь спектра В. Клопова из Алма-Аты инте-
146
ресен как устройство, позволя-
позволяющее создавать новые тембры
Общеизвестно, что в много-
многоголосных ЭМИ с гармоничес-
гармоническим синтезом тембров сигналы
от сборных линий первой, вто-
второй, третьей и т. д. гармоник
поступают на предварительные
усилители и смешиваются на
их общем выходе. В них необ-
необходимое соотношение амплитуд
гармоник результирующего
сигнала устанавливают подбо-
подбором уровня усиления в каждом
канале. Однако все усилители,
как правило, однотипны, поэто-
поэтому смешение сигналов можно
получить только в одном опре-
определенном фазовом соотноше-
соотношении. Устройство же В. Клопова
позволяет по желанию испол-
исполнителя изменять амплитуду и
фазу сигналов, снимаемых со
второй, третьей и т. д. сбор-
сборных линий контактуры инстру-
инструмента, чем достигается полу-
получение новых своеобразных
тембров*.
Структурная схема этого
устройства приведена на рис. 4.
Сигнал частотой /, вырабаты-
вырабатываемый блокинг-генератором
БГ1, через эмиттерный повто-
повторитель ЭП поступает на вход
линейного резисторного смеси-
смесителя См. На второй же вход
смесителя подается через фа-
зовариатор Фв сигнал часто-
частотой //2, снимаемый с выхода
второго блокинг-генератора
БГ2. Благодаря фазовариато-
ру результирующим сигналом
* Теоретические предпосылки,
положенные в основу устройства, в
обобщенном виде изложены в дис-
диссертации А. А. Володина «Психоло-
«Психологические аспекты восприятия музы-
музыкальных звуков» (часть II), 1970
И следующему
д/юкинг-генерат.
Выход
Рис. 4. Структурная схема преобра-
преобразователя тембра
\R1*
Вход Pim
(от сборной
линии),.
+ ll
а
10,0*12В
т
-12В
С2 wftxm
МЛ40
CS 10,0*12В
Рис. 5. Принципиальная схема фазо-
вариатора
{ОсноЬн
тон)
(Вторая
гарм)
Vi,
Рис 6 Графики, характеризующие
результирующий сигнал на выходе
фазовариатора а — идеализирован-
идеализированный; б — реальный
147
на выходе смесителя можно варьировать в очень широких пре-
пределах.
Принципиальная схема фазовариатора изображена на рис. 5.
В зависимости от положения движка резистора R5 сигнал на вы-
выходе фазовариатора будет инвертирован или неинвертирован. В
одном случае этот сигнал увеличивает амплитуду соответствующей
«гармоники» основного тона, в другом — уменьшает. Под термином
«гармоники» подразумеваются не синусоидальные составляющие,
а пилообразные сигналы кратных частот.
На рис. 6 показаны графики, характеризующие результирую-
результирующий сигнал на выходе фазовариатора. При определенном положе-
положении движка переменного резистора «гармонику» можно полностью
вычесть из спектра результирующего сигнала. При этом
существенно ослабляются и все четные «гармоники», в результате
чего сигнал принимает форму меандра (рис. 6, а). Тембр инстру-
инструмента приобретает при этом характерный кларнетный оттенок.
Вычитание более высоких «гармоник», т. е. сигналов, поступаю-
поступающих с третьей, четвертой и далее сборных линий дает менее яр-
яркий, но все же оригинальный тембровый эффект.
Надо, однако, сказать, что на графике рис. 6, а процесс вычи-
вычитания второй «гармоники» показан идеализированно. Реальная же
осциллограмма результирующего сигнала, получающегося при вы-
вычитании второй «гармоники*, имеет вид, изображенный на рис. 6, б.
Чтобы получить желаемый эффект, форма входного сигнала
обеих частот, т. е. основного тона и второй «гармоники», обяза-
обязательно должна быть пилообразной, амплитуда второй «гармо-
«гармоники» — вдвое меньше амплитуды основного колебания, а крутые
фронты «гармоник» синхронизированы и противофазны. В реаль-
реальных ЭМИ синхронность обеспечивается тем, что каждый после-
последующий делитель линейки синхронизирован предыдущим. Это же
устройство позволяет плавно переходить от вычитания к сложению
сигналов и тем самым обеспечивает более широкие, чем в извест-
известных ЭМИ, пределы регулировки тембра.
Момент пропадания второй «гармоники» в сигнале нетрудно
определить на слух. Надо только номинал резистора R4 (см.
рис. 5) в эмиттере транзистора подобрать так, чтобы этот
момент приходился на нижнюю по схеме часть переменного рези-
резистора R5. Подбором же резистора R1 добиваются симметричного
ограничения сигнала при незначительной перегрузке усилителя,
на вход которого этот сигнал подается.
Смонтированный и налаженный преобразователь спектра
встраивают в ЭМИ взамен имеющегося в нем предварительного
усилителя. Причем этот ЭМИ должен допускать возможность по-
получения на сборных линиях контактуры двух отдельных сигналов,
различающихся по частоте на октаву. Для ЭМИ, в котором на
сумматор поступает уже смешанный сигнал с разными частотами,
например «Электрониум», описанный А. Митрофановым в «Радио»
№ 1 за 1970 г., такой преобразователь спектра непригоден.
148
СВЕТОДИНАМИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА
Это электронное устройство, созданное Р. Абзалетдиновым
(Москва), предназначено для автоматического воспроизведения
цветового сопровождения музыкальных программ. Источником
сигнала музыкальной программы может быть любой звуковоспро-
звуковоспроизводящий аппарат. Особенностью, отличающей установку от по-
подобных устройств (часто называемых цветомузыкальными), являет-
является то, что в ее регулирующих узлах используются не тринисторы,
а широко распространенные транзисторы, что делает ее более
доступной для повторения любителями цветомузыки.
Структурная схема, иллюстрирующая принцип действия све-
тодинамической установки, изображена на рис. 1. Каждый из
четырех основных частотных каналов настроен на среднюю часто-
частоту соответствующего ему участка звукового диапазона: высшие-
средние— 7500 Гц, средние—1500 Гц, средние-низкие — 300 Гц,
низшие — 90 Гц. Первому из этих каналов условно присвоен
синий цвет, второму — зеленый, третьему — желтый, четвертому —
красный.
Сигнал с линейного выхода магнитофона, проигрывателя или
другой звуковоспроизводящей аппаратуры подают на вход предва-
предварительного усилителя А1, а с его выхода — на входы полосовых
активных /?С-фильтров А2 — А5, разделяющих спектр музыкаль-
музыкальной программы на четыре частотных канала. За ними следуют
амплитудные детекторы VI — V4, выпрямляющие переменные
напряжения звуковых частот, выделенные полосовыми /?С-фильт-
рами.
Усилителя постоянного тока А6 — А9, характеристика кото-
которых близка к линейной, усиливают постоянные составляющие
в частотных каналах. К их выходам подключены окрашенные
в различные цвета группы ламп, образующие выходное оптичес-
оптическое устройство (ВОУ) установки. С выходов этих же усилителей
снимаются и сигналы, образующие канал фона, которые посту-
поступают на усилитель постоянного тока А10. Нагрузкой этого уси-
усилителя служит группа ламп, суммарная мощность которых мень-
меньше, чем группы ламп любого из каналов цвета. Они горят только
Рис. 1. Структурная схема све-
тодинамической установки
149
тогда, когда на входе светодинамического устройства нет сигнала
музыкальной программы.
Принципиальная схема светодинамической установки приве-
приведена на рис. 2. Сигнал с линейного выхода магнитофона подают
на гнезда 3 и 2 разъема XI, а со звукоснимателя — на гнезда
5 и 2. Переменным резистором R3 регулируют уровень входного
сигнала. Через конденсатор С1 и резистор R4 сигнал, снятый
с движка резистора R3, поступает на вход двухкаскадного пред-
предварительного усилителя на транзисторах VI и V2 с непосредствен-
непосредственной связью между каскадами. Транзистор V2 включен эмиттерным
повторителем для обеспечения оптимальных условий работы ак-
активных полосовых фильтров, следующих за предварительным
усилителем. Режим работы обоих транзисторов усилителя по по-
постоянному току устанавливают подбором резистора R7.
Переменные резисторы R8—R11 играют роль регуляторов
уровня сигнала в каждом из каналов цвета. Соединенные парал-
параллельно, они включены непосредственно в эмиттерную цепь тран-
транзистора V2.
Каналы цвета установки отличаются один от другого только
номиналами некоторых элементов, поэтому рассмотрим работу
лишь одного из них — низкочастотного, настроенного на среднюю
частоту около 90 Гц. В активном полосовом 7?С-фильтре этого
канала работают транзисторы V3 и V4. Он представляет собой
усилитель, охваченный частотно-зависимой обратной связью
по переменному току, сигнал которой с эмиттера транзистора V4
подается на базу транзистора V3. Коэффициент усиления каскада
на транзисторе V3 устанавливают подбором эмиттерного резистора
R12 с таким расчетом, чтобы фильтр работал на грани возбуж-
возбуждения. При этом полоса частот фильтра становится достаточно
узкой, а подъем амплитудно-частотной характеристики на резо-
резонансной частоте достигает 18...20 дБ.
Номиналы элементов частотозадающих цепей, а также ориен-
ориентировочное сопротивление резистора R12 в каждом из четырех ка-
каналов цвета приведены в таблице.
С выхода фильтра сигнал подается через конденсатор С5
и резистор R18 к амплитудному детектору на диодах V5 и V6,
включенных по схеме удвоения напряжения.
Усилитель постоянного тока канала цвета собран на транзи-
транзисторах V7, V8 и V16. В исходном состоянии все транзисторы уси-
Таблица
Частота на-
настройки канала,
Гц
90
300
1500
7500
С2=СЗ=С4,
мкФ
0,15
0,033
0,01
0,0043
R12, Ом
120
100
91
68
R14, кОм
6,8
6,8
6,8
4,7
R15. кОм
2,7
2,4
2,0
1,5
150
фон Красный Желтый Зеленый Синий
Рис. 2. Принципиальная схема светодинамической установки
151
лителя закрыты. При появлении в канале сигнала транзистор
V7, а за ним и транзисторы V8 и V16 открываются, причем тем
больше, чем значительнее управляющее напряжение на базе
транзистора V7.
Все каскады усилителя постоянного тока работают в режиме,
близком к линейному, что исключает так называемый порог сра-
срабатывания, свойственный аналогичным цветомузыкальным устрой-
устройствам на тринисторах.
Кремниевый диод V9 в эмиттерной цепи транзистора V16
повышает температурную стабильность работы выходного кас-
каскада канала цвета.
Усилитель постоянного тока канала фона, работающий анало-
гячным образом, выполнен на транзисторах V10, VII и V17.
Управляющие им отрицательные напряжения, снимаемые с кол-
коллекторов транзисторов V13 — V16 усилителей четырех каналов
цвета, через резисторы R25 — R28 и делитель R29R30 подаются
в цепь базы транзистора V10. Пока на входе светодинамического
устройства сигнала музыкальной программы нет, напряжения на
коллекторах транзисторов V13 — V16 близки к напряжению источ-
источника питания, а отрицательное напряжение на базе транзистора
V10 оказывается достаточным для поддержания его, а значит,
и транзисторов Vll, V17 в открытом состоянии. В этом случае
лампы фона Н2 — Н5 горят. Появление сигнала хотя бы в одном
из каналов устройства приводит к уменьшению отрицательного
напряжения на базе транзистора V10. При этом все транзисторы
усилителя частично закрываются, отчего яркость свечения ламп
канала фона уменьшается. С появлением сигнала во всех каналах
цвета отрицательные напряжения на коллекторах их выходных
транзисторов V13 — V16 уменьшаются почти до нуля, в резуль-
результате чего транзисторы усилителя тока канала фона закрываются
полностью и его лампы гаснут.
Светодинамическая установка питается от сети переменного
тока через понижающий трансформатор 77 и двухполупериодный
выпрямитель на диодах V21 — V24, включенных по мостовой
схеме. Выпрямленное напряжение стабилизировано стабилитро-
стабилитронами V19, V20, включенными последовательно, и транзисто-
транзистором V18.
Внешний вид и конструкция выходного оптического устрой-
устройства светодинамической установки показаны на рис. 3, а монтаж
ее деталей и узлов в корпусе — на рис. 4.
Большая часть деталей смонтирована на печатной плате
размерами 160X85 мм, выполненной из фольгированного стекло-
стеклотекстолита (рис. 5). Детали канала фона смонтированы на от-
отдельной печатной плате размерами 40x35 мм. Все крупногабарит-
крупногабаритные элементы блока питания и мощные транзисторы на радиато-
радиаторах вынесены за пределы плат.
Конструкцию выходного оптического устройства Р. Абзалетди-
нов заимствовал из цветомузыкального светильника, описанного
Ф. Бершадским («Радио», 1976, № 4, с. 63). Соблазнили ее малые
152
Рис. 3. Внешний вид и конструкция
выходного оптического устройства
габариты и возможность наблюдения цветового эффекта с любой
стороны.
Основой выходного оптического устройства служит отрезок дю-
дюралюминиевой трубки диаметром 10 и длиной 300 мм, которая
удерживается на подставке из толстого органического стекла. Лип-
Липкой лентой к трубке прикреплены провода в хлорвиниловой изоля-
изоляции, к оголенным концам которых припаяны лампы накаливания
каналов цвета и фона. Окрашенные в соответствующие цвета, они
расположены пятью ярусами: в нижнем — лампы канала фона,
в четырех других — лампы каналов цвета. Однако, как показали
эксперименты, порядок расположения ламп может быть иным,
произвольным. Все зависит от «вкуса» конструктора.
Светорассеивающим экраном служит цилиндрический плафон,
изготовленный из гранулированного полистирола. Такой плафон
можно купить в магазине электротоваров.
Все маломощные низкочастотные транзисторы структуры р-п-р,
используемые в электронной части светодинамической установки,
могут быть серий МП39-МП42. Статический коэффициент переда-
передачи тока транзисторов VI и V3 должен быть не менее 50, транзи-
транзисторов V2, V4, V7 и V10— не менее 30. Транзистор с наибольшим
коэффициентом передачи тока надо установить в активном фильт-
фильтре, рассчитанном на частоту 7500 Гц.
Предоконечные транзисторы каналов обязательно должны
быть кремниевыми, с минимальным обратным током коллекторного
перехода. Они могут быть серий КТ312, КТ315 с любыми буквен-
буквенными индексами. Мощные выходные транзисторы П216А (V13—
153
\I21-V2k
C8
Я11 R10 R9 R8 ЯЗ
Рис. 4. Монтаж деталей и уз-
узлов светодинамической уста-
установки
Рис. 5. Печатная плата
154
V18) можно заменить на П213—П217 с любым буквенным индек-
индексом. Их теплоотводящие радиаторы должны иметь эффективную
площадь рассеяния не менее 50 см2. Удобны ребристые радиаторы,
имеющиеся в продаже в магазинах радиодеталей. Стабилитроны
Д814Б и КС168А (VI9, V20) можно заменить двумя другими, сум-
суммарное напряжение стабилизации которых будет 14... 17 В. Диоды
V9, V12 в выходных каскадах каналов — кремниевые, серий Д226,
Д237 с любыми буквенными индексами. Постоянные резисторы —
любые малогабаритные. Переменные резисторы R8— R11— СП-1
с функциональной характеристикой вида «В» или, в крайнем слу-
случае, «А». Электролитические конденсаторы, кроме С5,— типа
К50-6 или К50-ЗБ (конденсатор С8 составлен из четырех конден-
конденсаторов емкостью по 500 мкФ). Разделительный конденсатор С5
должен быть с минимальным током утечки, например К53-1 или
К53-4.
Трансформатор 77 блока питания типа ТПП267 127/220-50. Но
он может быть и самодельным. Главное требование, предъявля-
предъявляемое к трансформатору питания,— обеспечение тока нагрузки
1,5...2 А при напряжении на вторичной обмотке не менее 18 В.
Иначе яркость свечения ламп будет зависеть не от уровня входного
сигнала, а от числа каналов, включенных в данный момент, исчез-
исчезнет динамичность цветового сопровождения. Чем больший ток
сможет обеспечить трансформатор питания, тем более мощные
лампы накаливания можно использовать для выходного оптиче-
оптического устройства цветодинамической установки.
Коротко о налаживании конструкции. После включения пита-
питания лампы всех четырех каналов цвета должны кратковременно
вспыхнуть, плавно погаснуть, и гут же должны загореться лампы
канала фона. Это будет свидетельствовать об исправной работе
усилителей постоянного тока. Но если лампы одного из каналов
постоянно горят ярко, это может быть признаком возбуждения
активного фильтра канала на его резонансной частоте. Для устра-
устранения возбуждения надо увеличить сопротивление резистора R12
в эмиттерной цепи транзистора V3 фильтра.
Затем экранированным проводом устройство подключают к ли-
линейному выходу магнитофона или проигрывателя, проверяют рабо-
работу регуляторов уровня и оставляют его включенным на 20...30 мин
для установления теплового режима. После этого переменным ре-
резистором R3 уровень входного сигнала уменьшают до нуля. При-
Причиной свечения ламп какого-либо из каналов цвета может быть
проникновение постоянной составляющей с эмиттера транзисто-
транзистора V4 на вход усилителя постоянного тока этого канала через
цепочку С5, R18 и V6. В таком случае надо будет заменить кон-
конденсатор С5 другим, с меньшим током утечки. Другая причина
свечения ламп — большой обратный ток коллекторного перехода
кремниевого транзистора V8. Такой транзистор придется заменить
другим с меньшим значением этого параметра.
Заключительный этап налаживания — установка желаемой
яркости свечения ламп канала фона при отсутствии входного сиг-
155
нала. Делают это подбором резистора R29 во входном делителе
усилителя постоянного тока.
В процессе эксплуатации устройства яркость свечения ламп ка-
каналов цвета устанавливают по желанию соответствующими им пе-
переменными резисторами R8— R11 на лицевой панели установки.
ЦВЕТОСИНТЕЗАТОР
Цветосинтезатор как инструмент относится к «семейству» цве-
томузыкальных устройств. Его характерная особенность заключа-
заключается в том, что он позволяет формировать на экране цветовую кар-
картину и варьировать ее по желанию музыканта.
Описываемый здесь цветосинтезатор построен радиолюбителя-
радиолюбителями Дома пионеров и школьников Ильичевского района Одессы
под руководством Э. Луценко. Принцип его действия, как и мно-
многих других цветомузыкальных устройств, основан на смешении
трех цветов. Комбинируя работу световых излучателей, на экране
можно создавать множество оттенков того или иного цвета. Как
показал опыт, хороший эффект получается на экране площадью
до 30 м2.
Цветосинтезатор построен на базе ЭМИ «Юность-70». Контак-
Контакты клавиатуры ЭМИ оставлены без изменения, но к ним добавле-
добавлено по два контакта включения световых излучателей. Выбор то-
того или иного цвета происходит нажатием на соответствующую ему
клавишу ЭМИ.
Упрощенная схема (рис.1) поясняет сущность действия одного
из каналов цветосинтезатора. Во время положительного полупе-
полупериода на верхнем по схеме проводе переменное напряжение сети
выпрямляется диодом VI и через замкнутые контакты выключате-
выключателя 5/ (в цветосинтезаторе — контакты клавиатуры), диоды V3,
V4 и резисторы Rl, R2 подается на управляющие электроды три-
нисторов V5 и V6. Но открывается только один из них — тринистор
V5 — и замыкает цепь питания лампы накаливания HI. А три-
тринистор V6 в это время закрыт. При другом полупериоде напряже-
напряжение сети выпрямляется диодом V2. В эти моменты тринистор V5
закрывается, а тринистор V6 открывается. Переключаются лишь
тринисторы, а лампа накаливания продолжает гореть.
Включение двух тринисторов в каждый канал сделано для
того, чтобы лампа накаливания горела при каждом полупериоде
156
Рис. 1. Упрошенная схема цве-
цветосинтезатора
Vf- У24 Д226А; V'25- У30 КУ201Л;й1-ГН610...51Н
~220В
Рис. 2. Принципиальная схема цветосинтезатора
переменного тока сети. А резисторы R1 и R2 ограничивают ток
в управляющих цепях тринисторов.
Принципиальная электрическая схема цветосинтезатора пока-
показана на рис. 2. Для повышения световой мощности в излучателе
каждого канала работают по две лампы накаливания, соединен-
соединенные параллельно. Лампами HI и Н2 первого канала управляют
тринисторы V25 и V26> лампами НЗ и Н4 второго канала — три-
нисторы V27 и V28, лампами Н5 и Н6 третьего канала — трини-
тринисторы V29 и V30. Первому каналу условно присвоен красный цвет
(низшие звуковые частоты), второму — желтый (средние), третье-
третьему — синий (высшие звуковые частоты).
Яркость свечения ламп излучателей определяют номиналы ре-
резисторов R1— R10. Диоды V3— V18 исключают ложные срабаты-
срабатывания излучателей. Так, например, если не было бы диодов V4 и
V15, то при замыкании контактов S1 (клавиша до) и S12 (кла-
(клавиша си), на экране получился бы один и тот же цвет, что недо-
недопустимо. При замыкании контактов S1 диод V4 не даст сработать
излучателю Н5Н6, а при замыкании контактов S12 диод V15 не
157
даст сработать излучателю Н1Н2. Пары контактов одноименных
клавиш ЭМИ соединены параллельно: к контактам S1 (клавиша
до) первой октавы подключены контакты S13 (клавиша до) вто-
второй октавы, к контактам S2 (клавиша до-диез) — контакты S14
(клавиша до-диез) второй октавы и т. д.
Группы контактов цветосинтезатора (SI, S2 и т. д.) замыка-
замыкаются при нажатии клавишей ЭМИ «Юность-70». Их функцию мо-
могут выполнять контактные пружины от электромагнитных реле,
надежно изолированные от шасси ЭМИ текстолитовыми проклад-
прокладками. Стягивающие и крепежные винты не должны касаться кон-
контактов. Между контактными группами ЭМИ и цветосинтезатора
необходимо установить экранирующую пластину, уменьшающую
уровень фона переменного тока сети на входе ЭМИ. Ее тщательно
изолируют от контактов цветосинтезатора и соединяют с шас-
шасси ЭМИ.
Налаживание цветосинтезатора ведут в два этапа. Сначала
налаживают каналы основных цветов — красного, желтого и сине-
синего (клавиши до, фа, си) путем подбора резисторов Rll—R16.
Сопротивления этих резисторов могут быть от 10 до 51 кОм. Де-
Делать это лучше всего так. Отключить проводник, идущий от ре-
резистора R11 к управляющему электроду трлнистора V25, а рези-
резистор R12 заменить цепью из последовательно соединенных посто-
постоянного резистора МЛТ-0,5 10 кОм и переменного с максимальным
сопротивлением около 50 кОм. К излучателю Н1Н2 подключить
вольтметр (или авометр, включенный на измерение напряжения)
постоянного тока. Включив цветосинтезатор в сеть и нажав на
клавишу до, переменным резистором временной цепи установить
на излучателе напряжение, равное примерно 110 В. Затем изме-
измерить сопротивление этой цепи и заменить ее резистором такого же
номинала.
Далее надо отключить резистор R12 от управляющего электро-
электрода тринистора V26, включить между диодом V19 и управляющим
электродом такую же цепь резисторов, точно так же добиться на
излучателе напряжения НО В и впаять в цветосинтезатор рези-
резистор R11 соответствующего сопротивления. Аналогично налажи-
налаживают излучатели второго и третьего каналов.
Второй этап налаживания цветосинтезатора — установка при-
приемлемого соотношения яркостей при получении смешанных цветов.
Цвета звуков до, фа и си фиксированные. Настройка цветов, вклю-
включаемых другими клавишами, например клавишами ре и ми, дости-
достигается подбором резистора R4, клавишами соль и ля — подбором
резистора R1. Сопротивление этих резисторов может быть от еди-
единиц до десятков килоом. Например, при настройке цвета, соответ-
соответствующего клавише ре (контакты S3), излучатель Н1Н2 включа-
включают на полную мощность и переменным резистором сопротивлением
47...51 кОм, включенным вместо резистора R4, добиваются на экра-
экране слабо-оранжевого цвета. Затем измеряют сопротивление введен-
введенной части переменного резистора и заменяют его резистором та-
такого же номинала.
158
Аналогично поступают при установке соотношений яркости,
соответствующих остальным клавишам. В пределах одной окта-
октавы порядок следования цветов получается таким: красный, оран-
оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый.
Описанный цветосинтезатор весьма прост и, конечно, не может
претендовать на совершенство цветовоспроизведения. Но он все же
обладает несомненными достоинствами. Одно из них заключается
в том, что содержание цветовой программы как бы одушевлено
исполнителем. К тому же цветосинтезатор является практическим
шагом, хотя пока и незначительным, от формализующего музыку
автомата — к цветомузыке как области искусства.
РАДИОВЕЩАТЕЛЬНЫЙ ПРИЕМ
ПРИЕМНИК НА ДВУХ МИКРОСХЕМАХ
С появлением многофункциональных специализированных
микросхем серии К174 конструирование радиовещательных при-
приемников значительно упростилось. Так, используя всего две микро-
микросхемы этой серии, например К174ХА2 (она содержит усилитель
ВЧ, двойной балансный смеситель с отдельным гетеродином, уси-
усилитель ПЧ и усилители постоянного тока систем АРУ усилителей
ВЧ и ПЧ) и один из интегральных усилителей НЧ (К1УС744,
К174УН5, К174УН7, К174УН8), нетрудно собрать АМ-приемник, не
уступающий по параметрам супергетеродину на десяти — двенадца-
двенадцати транзисторах. К тому же такой приемник требует меньше дета-
деталей, чем транзисторный (а следовательно, его при необходимости
можно выполнить в меньших габаритах), более прост в налажива-
налаживании (входные и выходные параметры микросхем гарантированы
заводом-изготовителем) и, что не менее важно, надежней в ра-
работе.
Один из таких приемников разработан В. Назаровым
из г. Владивостока («Радио», 1981, № 3, с. 27—29). Приемник
выполнен на микросхемах К174ХА2 и К174УН7. В целях макси-
максимального упрощения конструкции в нем применена электронная
(с помощью варикапов) настройка, а число диапазонов ограниче-
ограничено одним коротковолновым—растянутым диапазоном 31 м (9,5...
9,8 МГц). Остальные технические характеристики приемника сле-
следующие:
Реальная чувствительность, мкВ . 20
Селективность по соседнему каналу (при расстройке ± 9 кГц),
дБ, не менее 26
Селективность по зеркальному каналу, дБ, не менее . 16
Выходная мощность, Вт 1
Напряжение питания, В 9
Минимальное напряжение питания, В, при котором сохраняется
работоспособность приемника 6
Габариты, мм 160X70X27
Прием передач радиостанций ведется на выдвижную телеско-
телескопическую антенну. Для питания применена аккумуляторная бата-
батарея 7Д-0,1. Возможно питание и от батареи «Крона», однако в этом
случае придется увеличить емкость конденсатора, шунтирующего
ее, до 500... 1000 мкФ.
Высокочастотный тракт приемника (рис. 1) выполнен на мик-
микросхеме А1, низкочастотный — на микросхеме А2. Сигнал, приня-
принятый телескопической антенной W1 и выделенный входным конту-
160
453»
\ШкГц\ С22 0.1 \
R17 470
ЛЙ20
tL.CSO J
сзо
ITWOflxlOB 'п
A2
К174УН7 C52
C27 100,0x6JB 500,0x6JB
Рис. 1. Принципиальная схема приемника
ром, состоящим из катушки L1, конденсаторов С2— С4 и варика-
варикапов матрицы VI (для увеличения коэффициента перекрытия
по частоте в этом контуре использованы два варикапа, вклю-
включенные параллельно), поступает на вход усилителя ВЧ микросхе-
микросхемы А1 (выводы 1 и 2). Усиленный им сигнал подводится к одно-
одному из входов балансного смесителя микросхемы. На другой его
вход подается напряжение гетеродина, колебательный контур ко-
которого образован катушками L3, L4, конденсаторами С5, С6 и
третьим (по схеме — правым) варикапом матрицы VI. Напряже-
Напряжение смещения на варикапы поступает с движка переменного резис-
резистора R3, которым приемник перестраивается по частоте. Напря-
Напряжение питания подводится к гетеродину через развязывающий
фильтр R6C7C11.
Функции нагрузки смесителя выполняют резисторы R9, R10
и пьезокерамический фильтр Z1, настроенный на промежуточную
частоту 465 кГц. Непосредственное включение фильтра в выход-
выходную цепь смесителя (т. е без согласующего высокочастотного
трансформатора, осуществляющего предварительную фильтрацию
сигнала) объясняется исключительно стремлением упростить кон-
конструкцию приемника. Если же по описываемой схеме будет соби-
собираться переносный приемник, то пьезокерамический фильтр целе-
целесообразно подключить через широкополосный B0...30 кГц на уров-
уровне — 6 дБ) фильтр ПЧ, изготовленный, например, по данным,
приведенным в описаниях приемника «Сокол-308», радиолы «Вега-
315» и т. п.
Выделенный фильтром Z1 сигнал ПЧ через катушку связи L5
поступает на фильтр ПЧ L6C19C20, а с него — на вход усилителя
ПЧ микросхемы А1 (вывод 12). Для уменьшения шунтирующего
влияния усилителя контур включен в его входную цепь не полно-
полностью, а частично (с контура снимается примерно Vis часть вы-
выделяющегося на нем напряжения). Выход усилителя (вывод 7)
нагружен на фильтр L7C18, с которого сигнал ПЧ поступает на
детектор, выполненный на диоде V5. Нагрузкой детектора служит
переменный резистор R16, выполняющий в приемнике функции ре-
регулятора громкости. Отфильтрованный конденсатором С21 сигнал
НЧ подается с движка резистора R16 на вход усилителя НЧ на
микросхеме А2} а с верхнего (по схеме) вывода (через фильтр
R11C15) — на усилитель АРУ тракта ПЧ (АРУ усилителя ВЧ не
предусмотрена).
Микросхема А2 использована, по существу, в типовом вклю-
включении. Усиленный ею сигнал НЧ подводится к динамической го-
головке В1 через конденсатор С32.
Работа приемника при разрядке батареи питания возможна
благодаря стабилизации напряжения, поступающего на микросхе-
микросхему А1. Стабилизатор — простейший, на стабилитроне V8. Необ-
Необходимое для перекрытия диапазона частот напряжение смещения
варикапов матрицы VI вырабатывается устройством, схема кото-
которого приведена в нижней части рис. 1. Оно состоит из двухтактно-
двухтактного преобразователя напряжения, выполненного на транзисторах
162
V6 и V7 (частота преобразования 40...60 кГц), двухполупериодного
выпрямителя V4, фильтрующего конденсатора С8 и стабилиза-
стабилизатора напряжения на включенных последовательно стабилитронах
V2 и КЗ. Необходимо отметить, что это не столь уж обязательный
узел приемника. Если смириться с некоторым сужением диапазо-
диапазона принимаемых частот, то можно обойтись и без него (в этом
случае верхний — по схеме — вывод переменного резистора R3
соединяют с плюсовым проводом питания приемника). Особой на-
надобности в преобразователе напряжения не будет и в том случае,
если для питания (например, в переносном варианте) предполага-
предполагается использовать батарею с большим напряжением (микросхема
К174УН7 допускает его повышение до 16,5 В).
Конструкция и детали. Все детали приемника, кроме теле-
телескопической антенны, динамической головки, переменного резистора
R3 и батареи питания, смонтированы на печатной плате из фоль-
гированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм (рис. 2), помещен-
помещенной в корпус из органического стекла. Плата рассчитана на уста-
установку резисторов МЛТ-0,125 (МЛТ-0,25, ВС-0,125), переменного
резистора с выключателем СПЗ-ЗвМ (R16), конденсаторов К52-1
(CS), К50-16 {С 12, С15, С24, С25, С27, СЗО, С32; СЗО составлен
из двух конденсаторов емкостью 50 мкФ и одного емкостью
200 мкФ, а С32— из трех конденсаторов емкостью 100 мкФ и одно-
одного емкостью 200 мкФ), КТМ (С2— С6, С19, С28, С29) и КЛС (все
остальные). Для настройки приемника применен многооборотный
подстроечный резистор СПЗ-36, установленный непосредственно
на передней стенке корпуса. Его можно заменить резисторами
СПЗ-24, СПЗ-40.
Катушки входного и гетеродинного контуров намотаны на
каркасах диаметром 7,8 и длиной 18 мм, снабженных подстроеч-
никами М600НН-2-СС2,8х12 (диаметром 2,8 и длиной 12 мм).
Катушки L1 и L3 намотаны виток к витку проводом ПЭЛШО 0,3,
L2 и L4 — проводом ПЭВ-2 0,1. Расстояния между катушками
L1 и L2, а также между L3 и L4 — 2,5 мм. Число витков: L1 и L3 —
15 (у последней сделан отвод от 7-го витка, считая от нижнего --
по схеме — вывода), L2 и L4 — соответственно 4 и 3. Катушки
фильтров ПЧ намотаны проводом ПЭВ-2 0,12 на унифицированных
четырехсекционных каркасах от транзисторного приемника «Сел-
га-404», помещенных в трубчатые ферритовые D00НН) сердеч-
сердечники внешним диаметром 10, внутренним —7,1 и высотой 12 мм,
а затем — в алюминиевые экраны с внешними размерами ИХ
X 11 Х23 мм. Подстроечники — М600НН-2-СС2, 8Х 12. Катушки
L6 A15 витков) и L7 A00 витков) намотаны каждая во всех че-
четырех секциях соответствующего каркаса, катушка L5 F вит-
витков) — поверх катушки L6.
Трансформатор 77 выполнен на ферритовом кольце типораз-
типоразмера М1000НМ-А-КЮх6Х4,5. Обмотка / содержит 50 + 50 витков
провода ПЭВ-2 0,1, обмотка // — 200 витков провода ПЭВ-2 0,07.
Вместо указанных на схеме в преобразователе напряжения
можно использовать практически любые низкочастотные германи-
6* 163
"' ?
С27
oZ о и С25'
од о/0 ^Н>
^2
по
Рис. 2. Печатная плата приемника (а) и расположение деталей на ней (б)
164
евые транзисторы структуры р-п-р со статическим коэффициентом
передачи тока Л21Э >40. Диодную сборку КЦ407А можно заме-
заменить выпрямителем на любых диодах с обратным напряжением
более 40 В, стабилитроны Д814Г — любыми другими с напряже-
напряжением стабилизации 10... 12 В. Вместо пьезокерамического фильтра
ФП1П-025 вполне можно применить фильтры ФП1П-023, ФП1П-
0,246, ФП1П-026 и т. п. Телескопическая антенна — от любого за-
заводского приемника, важно лишь, чтобы она уместилась в корпусе
приемника.
При изготовлении приемника в виде переносной конструкции
головку 0,25ГД-10 целесообразно заменить более мощной и ши-
широкополосной. Для улучшения воспроизведения низших частот
емкость конденсатора С32 в этом случае необходимо увеличить
до 1000... 2000 мкФ.
Налаживание приемника начинают с измерения тока, потреб-
потребляемого микросхемами А1 E...6 мА) и А2 D...6 мА). Резистор
R17 подбирают таким образом, чтобы при минимальном напряже-
напряжении питания F В) ток через стабилитрон V8 был около 1 мА. За-
Затем подбором резисторов R14, R15 ограничивают потребляемый
преобразователем напряжения ток в пределах 4 ...5 мА, а подбо-
подбором стабилитронов V2y V3 добиваются того, чтобы напряжение
на верхнем (по схеме) выводе переменного резистора R3 стало
близким к указанному на схеме значению. Нижний предел напря-
напряжения смещения варикапов B В) при необходимости устанавли-
устанавливают подбором резистора R4.
Проделав это, от генератора сигналов высокой частоты через
конденсатор емкостью 0,03 ... 0,05 мкФ подают на катушку связи
L5 модулированное напряжение 15... 30 мкВ частотой 465 кГц
и подстроечником катушки L6, затем и L7 добиваются максималь-
максимальных показаний милливольтметра переменного тока, подключенно-
подключенного параллельно нагрузке детектора. Добившись этого, уменьшают
напряжение на выходе генератора до 3 ... 5 мкВ и подают его на
вывод / микросхемы Л/. Перестраивая генератор в пределах не-
нескольких килогерц в обе стороны от установленного ранее значе-
значения, находят частоту, на которую настроен пьезокерамический
фильтр Z1, и еще раз подстраивают фильтры ПЧ L6C19C20,
L7C18, добиваясь максимального напряжения на выходе детекто-
детектора. В остальном налаживание приемника (установка границ пе-
перекрываемого диапазона частот, сопряжение настроек входного
и гетеродинного контуров) ничем не отличается от настройки лю-
любого другого супергетеродина.
В заключение несколько слов о возможном усовершенствова-
усовершенствовании приемника, особенно желательном при изготовлении его в пе-
переносном варианте. В добавление к сказанному на этот счет ра-
ранее (замена маломощной динамлческой головки более мощной
и широкополосной, применение источника питания с повышенным
напряжением, включение пьезокерамического фильтра через согла-
согласующий высокочастотный трансформатор) можно рекомендовать
165
сзз
KR6,C7
Рис. 3. Принципиальная схема высокочастотного тракта
дополнить диапазон KB диапазоном, например СВ, ввести АРУ
в каскад усиления ВЧ, индикатор точной настройки.
Принципиальная схема высокочастотного тракта, в кото-
котором реализованы названные дополнения, показана на рис. 3 (схе-
(схема коммутации диапазонов KB и СВ взята из приемника магни-
магнитол «Рига-ПО» и «Аэлита-lOl»). Нумерация вновь введенных эле-
элементов продолжает начатую на рис. I. Как видно из схемы, для
приема передач в диапазоне СВ использована магнитная антенна
W2. Входной контур этого диапазона образован катушкой L8 маг-
магнитной антенны, подстроечным конденсатором С36 и двумя вари-
варикапами матрицы VI; гетеродинный — катушкой L10, третьим вари-
варикапом и конденсаторами С36, С37. Переключатель диапазонов S2,
S3 — кнопочный, П2К с зависимой фиксацией.
Источником напряжения АРУ усилителя ВЧ служит детектор-
детекторный каскад на диоде V9, подключенный ко второму выходу
смесителя микросхемы (вывод 15) через фильтр ПЧ L12C38
(катушки фильтра L12, L13 можно изготовить по данным кату-
катушек L5, L6). Такой способ получения управляющего усилителем
ВЧ напряжения обусловлен необходимостью хорошей развязки
усилителей ВЧ и ПЧ по цепи АРУ. Постоянная составляющая
продетектированного диодом V9 сигнала поступает на второй
усилитель постоянного тока микросхемы (вывод 3). Детали
166
дополнительного детектора вместе с фильтром ПЧ необходимо
заключить в экран.
Индикатором настройки служит стрелочный измеритель Р1,
в качестве которого, кроме указанного на схеме, можно исполь-
использовать любой другой микроамперметр с током полного отклоне-
отклонения 50.. 150 мкА. Чувствительность индикатора (максимальное
отклонение стрелки при точной настройке на частоту наиболее
уверенно принимаемой в данном месте радиостанции) регулиру-
регулируют подстроечным резистором R24.
НАРУЧНЫЙ ПРИЕМНИК «МИШКА»
Этот приемник-сувенир (рис. 1) разработал для начинающих
радиолюбителей Ю. Хохлов из Рыбинска Ярославской области.
Кроме миниатюрности особенность этого приемника прямого
усиления в том, что его входной контур магнитной антенны состо-
состоит из катушки со значительно большим, чем обычно, числом
витков и конденсатора, емкость которого изменяется от 4
до 20 пФ. Такой «необычный» контур позволил существенно сни-
снизить необходимый коэффициент усиления тракта ВЧ, упростить
его и повысить устойчивость работы приемника. Рассчитан он на
прием программ местных и мощных отдаленных радиовещатель-
радиовещательных станций, работающих в диапазоне волн от 1000 до 2000 м.
Питается приемник от батареи напряжением 5 В, составлен-
составленной из четырех малогабаритных аккумуляторов Д-0,06. Средний
потребляемый ток не превышает 2,5 мА. Продолжительность
непрерывной работы приемника от свежезаряженной батареи
составляет 25...30 ч.
Высокочастотная часть приемника (рис. 2) состоит из настра-
настраиваемого входного контура L1C1
магнитной антенны W1 и двухкас-
кадного усилителя ВЧ на транзи-
транзисторах VI и V2. Транзистор VI пер-
первого каскада полевой, включен по
схеме с общим стоком. С целью
уменьшения влияния его входной ем-
емкости на коэффициент перекрытия
входной цепи затвор этого транзи-
транзистора подключен к части контурной
катушки L1. Первый каскад, кроме
того, охвачен системой АРУ и по-
положительной обратной связью (по
схеме емкостной трехточки), обра-
образуемой емкостью участка затвор —
Рис. 1. Общий вид приемника
167
Рис. 2, Принципиальная схема приемника
исток транзистора и эмиттерного перехода транзистора V2 второ-
второго каскада, подключенного к движку переменного резистора R1.
Этот резистор, образующий вместе с резистором R2 высокочастот-
высокочастотную нагрузку полевого транзистора, выполняет функцию регуля-
регулятора глубины обратной связи и тем самым — громкости.
В коллекторную цепь транзистора V2 второго каскада вклю-
включен высокочастотный автотрансформатор L2, служащий в основ-
основном для повышения эффективности действия АРУ. Режим работы
каскада устанавливают подбором резистора R3 так, чтобы коллек-
коллекторный ток транзистора был 0,2...0,5 мА. С нижнего по схеме
вывода автотрансформатора сигнал ВЧ, усиленный этим каска-
каскадом, через конденсатор С5 поступает к детектору на диодах V3,
V4, включенных по схеме удвоения напряжения. С резистора R5,
являющегося нагрузкой детектора, снимается и напряжение АРУ,
которое через фильтр R6C2 и меньшую часть витков катушки Ы
подается на затвор транзистора первого каскада усилителя ВЧ
приемника.
Сигнал звуковой частоты, выделенный детектором, через кон-
конденсатор С7 поступает на затвор полевого транзистора V5 первого
каскада усилителя НЧ. Транзистор этого каскада включен по
схеме с общим стоком, что позволило значительно увеличить
сопротивление нагрузочного резистора R5 детектора и уменьшить
емкость переходного конденсатора С7.
С истока транзистора V5 сигнал поступает непосредственно
на базу транзистора V6 второго каскада усилителя НЧ. В его
коллекторную цепь включен телефон В1, преобразующий низко-
низкочастотный сигнал в звуковые колебания.
Режим работы обоих транзисторов усилителя НЧ устанавли-
устанавливают подбором резистора R8 с таким расчетом, чтобы ток в эмит-
терной цепи транзистора V6 был в пределах 1,2... 1,8 мА. Ток,
168
потребляемый транзистором У5, может быть 0,01...0,02 мА. Кон-
Конденсатор С8 — элемент отрицательной обратной связи по пере-
переменному току — повышает устойчивость работы приемника.
Конструкция приемника и печатные платы со схемой разме-
размещения деталей на них показаны на рис. 3. Приемник смонтирован
в шестигранном корпусе размерами 55x33X19 мм с ремешком
для ношения на руке. В нем используются постоянные резисторы
ВС-0,125, МЛТ-0,125, а лучше — КИМ-0,05. Переменный резистор
R1 СПЗ-Зб с выключателем питания (S1). Контурный конденсатор
С1 — подстроечный конденсатор КТ4-25. Отличается он от под-
строечных конденсаторов других типов малыми размерами и по-
повышенной износоустойчивостью обкладок. Конденсатор С9 —
К50-6; С2—С5 и С7- КМ-6 группы ТКЕ Н90, С6 и CS—КМ-6
группы ТКЕ М750.
Транзисторы КП103Б (VI, V5) можно заменить на КП103А,
КП201А, КП103Е; транзисторы ГТ109Е, (V2, V6) — на любые
той же серии или на транзисторы серий ГТ108, ГТ310 с любыми
буквенными индексами. Диоды МДЗА детекторного каскада мож-
можно заменить на диоды Д9Б.
Для магнитной антенны использован стержень из феррита
марки М600НН диаметром 8 и длиной 53 мм. Катушка L1, содер-
содержащая 900 витков провода ПЭВ-1 0,07, с отводом от 300-го вит-
витка, считая от правого по схеме вывода, намотана непосредственно
на стержне секциями по 50 витков в каждой, расстояние между
секциями 0,5 мм. Чтобы участок диапазона, перекрываемый кон-
контуром приемника, сдвинуть в сторону более коротких волн, чис-
число витков катушки надо соответственно уменьшить.
Высокочастотный автотрансформатор L2 намотан на кольце
типоразмера К7Х4Х2 из феррита марки 200НН и содержит
150 + 75 витков провода ПЭЛШО 0,1.
Роль преобразователя низкочастотного сигнала в звук играет
микрофонный капсюль от слухового аппарата БК-1 «Кристалл»
(можно применить капсюль ДЭМ-4м, ТК-67н, ДЭМ-6).
Почти все детали приемника смонтированы на двух печатных
платах размерами 53X16 мм, расположенных параллельно на
расстоянии 18 мм одна на другой. Электрически и механически
они соединены шестью отрезками одножильного медного провода
диаметром 0,8 мм с надетыми на них поливинилхлоридными труб-
трубками. К корпусу микрофонного капсюля со стороны аккумулятор
ной батареи GB1 припаяна латунная пластина размерами
10X10 мм, служащая отрицательным токосъемником источника
питания. Положительный токосъемник, припаянный непосредствен-
непосредственно к проводнику печатной платы, сделан из листовой бронзы тол-
толщиной 0,15 мм и изогнут с таким расчетом, чтобы обеспечить на-
надежный контакт между аккумуляторами в корпусе приемника.
Ферритовый стержень магнитной антенны укреплен хлопчато-
хлопчатобумажными нитками, пропущенными через отверстия в плате
В средней части он дополнительно удерживается четырьмя отрез-
169
V5R3 V2G3R1tS1
D9 01
VI U R8
ками луженого провода
диаметром 0,8 мм, на ко-
которых смонтирован кон-
конденсатор настройки С/.
Корпус приемника
склеен дихлорэтаном из
пластин органического
стекла толщиной 1,5 мм.
Для повышения прочно-
прочности корпуса в его пласти-
пластины горячим паяльником
вплавлены отрезки луже-
луженого провода диаметром
0,6 мм, выступающие час-
части которых после высы-
R3
Рис, 3. Конструкция приемника: а—общий вид; б — печатные платы
170
хания клея спилены напильником. Дно с наручным ремешком при-
прикреплено к корпусу четырьмя винтами М2 с потайными головка-
головками. Снаружи корпус хорошо зачищен мелкозернистой наждачной
бумагой и окрашен цветной нитроэмалью.
Монтаж приемника очень плотный. Поэтому собрать его надо
сперва на макетной панели, подогнать режимы работы транзи-
транзисторов, подобрать число витков контурной катушки в соответ-
соответствии с выбранным участком диапазона волн и только после
этого последовательно, одну за другой перенести детали на печат-
печатные платы.
Сначала надо смонтировать детали на основной плате при-
приемника, затем — на плате магнитной антенны и транзистора пер-
первого каскада усилителя ВЧ. После этого отрезками провода
соединить платы в единую конструкцию. Предварительно плату
магнитной антенны со стороны аккумуляторной батареи необхо-
необходимо изолировать полоской синтетической кальки размерами
примерно 23Х 16 мм.
Закончив монтаж в корпусе, проверьте работоспособность
приемника. Для этого движок резистора R1 установите в среднее
положение и конденсатором С1 настройте приемник на волну
радиостанции. Громкость приема можно повысить резистором R1,
не доводя глубину положительной обратной связи до появления
самовозбуждения.
ТРЕХДИАПАЗОННЫЙ СУПЕРГЕТЕРОДИН
Принципиальная схема этого сравнительно простого мало-
малогабаритного супергетеродина, разработанного Н. Катричевым
из г. Хмельницкий, показана на рис. 1. На внутреннюю магнит-
магнитную антенну он обеспечивает уверенный прием радиовещатель-
радиовещательных станций в диапазонах длинных и средних волн и участка
коротких волн, охватывающего вещательные диапазоны 25
и 31 м. Промежуточная частота приемника 465 кГц, выходная
мощность около 125 мВт. Питается приемник от батареи «Крона»
или аккумуляторной батареи 7Д-0,1.
Входные настраиваемые контуры приемника образуют катуш-
катушки LI, L2, L3, размещенные на ферритовом стержне магнитной
антенны W1, и конденсатор переменной емкости С1. Входящие
в них конденсаторы С2, С4 — С7 обеспечивают необходимое сопря-
сопряжение входных и гетеродинных контуров. В участке коротких
волн во входной контур входит только катушка L1, в диапазоне
средних волн — катушки LI, L2, а в диапазоне длинных волн —
все три последовательно соединенные катушки LI — L3.
Сигнал радиостанции, на волну которой настроен входной
контур, поступает через резистор R1 на затвор полевого транзи-
транзистора VI, работающего в смесителе преобразователя частоты.
171
5
Ч
cd
К
С
к
X
s
Q.
172
Напряжение смещения на его затвор подается с резистора R3,
включенного в цепь истока, через контурные катушки LI — L3.
Резистор R2 необходим на случай обрыва контурной катушки.
Через конденсатор СЗ (и гнездо XI) к входному контуру может
быть подключена внешняя антенна, улучшающая прием сигналов
наиболее отдаленных радиовещательных станций.
Отдельный гетеродин преобразователя частоты выполнен
на транзисторе V2 по схеме с индуктивной обратной связью. Кон-
Контур диапазона KB образуют катушка L4 и конденсаторы С8, С12
и С9, диапазона СВ — катушка L6 и конденсаторы С8, С13 и С10,
диапазона ДВ — катушка L8 и конденсаторы С8, С14, СИ.
Конденсаторы переменной емкости С8 и С1 — блок КПЕ прием-
приемника. Высокочастотное напряжение гетеродина через конденсатор
СП подается в цепь истока транзистора VI смесителя.
Режим работы транзистора гетеродина по постоянному току
обеспечивается резисторами R6, R7 и R9. Резисторы R4 и R5
служат для улучшения формы генерируемых колебаний. Конден-
Конденсатор С15 повышает устойчивость работы гетеродина в диапа-
диапазоне КВ.
Контуры L10C18 и L11C20, настроенные на промежуточную
частоту 465 кГц и связанные между собой через конденсатор
С19, образуют полосовой фильтр ПЧ, обеспечивающий приемнику
необходимую селективность по соседнему каналу. Через катушку
связи L12 колебания промежуточной частоты подаются на вход
двухкаскадного усилителя ПЧ. Его первый каскад на транзисторе
V3 — резонансный. Нагрузкой транзистора служит контур L13C23,
настроенный, как и контуры L10C18 и L11C20, на промежуточную
частоту. Необходимой полосы пропускания в этом каскаде доби-
добиваются шунтированием контура L13C23 резистором R12.
Сигнал, усиленный первым каскадом тракта ПЧ, через ка-
катушку связи L14 поступает на базу транзистора V4 второго каска-
каскада, а с его нагрузочного резистора R14 — через конденсатор С27
на вход детектора на диодах V5 и V6, включенных по схеме удво-
удвоения напряжения. Нагрузкой детектора служит переменный
резистор R17, играющий одновременно и роль регулятора гром-
громкости. Конденсаторы С28, С29 и резистор R15, образуют фильтр
нижних частот, «очищающий» сигнал звуковой частоты от высоко-
высокочастотной составляющей продетектированного сигнала.
Напряжение смещения на базы транзисторов усилителя ПЧ
подается через один общий резистор R10 и соответствующие им
катушки связи Ы2 и L14. Одновременно в эти цепи транзисторов
подается и напряжение АРУ, снимаемое с нагрузки детектора
и фильтруемое ячейкой, составленной из резистора R16 и конден-
конденсатора С24. Таким образом системой АРУ охватываются оба кас-
каскада усилителя ПЧ, а не один, как часто бывает в аналогичных
любительских супергетеродинах.
Резисторы R11 и R13, зашунтированные по переменному току
конденсаторами С21 и С25,— элементы термостабилизации работы
транзисторов усилителя ПЧ.
173
K17,$2 V5 V6 № D32 СЩМ V7 C33 V8 C36
C6.07
Рис. 2. Внешний вид платы приемника
С движка переменного резистора R17 продетектированный
сигнал подается через конденсатор С32 на вход хорошо знакомого
радиолюбителям трехкаскадного усилителя звуковой частоты
с двухтактным бестрансформаторным выходом. Динамическая го-
головка В1, подключенная через конденсатор С36 к выходу усили-
усилителя, преобразует усиленный сигнал в звук.
Конденсаторы С30у С31У С35 и резистор R21 образуют развя-
развязывающий фильтр, предотвращающий возбуждение приемника
из-за паразитных связей между транзисторами низкочастотного и
высокочастотного трактов через общий источник питания. Работо-
Работоспособность приемника сохраняется при снижении напряжения
источника питания до 5 В.
Все детали приемника, кроме динамической головки В1 и
батареи питания, смонтированы на печатной плате, выполненной
из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм, которая
размещена в корпусе промышленного приемника «Селга-402».
Конденсатор С26, показанный на схеме штриховыми линиями,
включают в том случае, если усилитель ПЧ самовозбуждается.
Его устанавливают со стороны печатных проводников монтажной
платы. Головка В1 @,25ГД-2) взята от такого же приемника; она
укреплена на лицевой стенке корпуса. Для настройки приемника
используется верньерное устройство.
174
L2
ш sn
/?/6
/?/7
ПЪ
JC36
УЮоб
V8o& бо У11
оэ -ф- о/с
/?4 ^7
Рис. 3. Печатная плата приемника (а) и размещение деталей на ней (б)
175
Внешний вид платы приемника показан на рис. 2, а разметка
печатной платы и схема размещения деталей на ней — на рис. 3.
Все постоянные резисторы — МЛТ-0,125 (или УЛМ), переменный
резистор R17 с выключателем S2 — СПЗ-Зв. Конденсаторы С18,
С 20 и С23 — ПМ-1; С2, СЗ, С5, С9 — С20 — КТ-la; остальные
постоянные конденсаторы К10-7В. Электролитические конденса-
конденсаторы — К50-6.
В приемнике использован блок КПЕ типа КПТМ-4. Он имеет
четыре подстроечных конденсатора, роторы которых попарно сое-
соединены между собой с двумя отдельными выводами. Можно так-
также использовать блок КПТМ-4, у которого все четыре ротора под-
подстроечных конденсаторов соединены между собой и с общей осью
конденсаторов переменной емкости через контактную пружиня-
пружинящую пластину. Такой блок КПЕ перед установкой следует дора-
доработать: разрезать на две части общую пружинящую пластину и
подпаять вывод из монтажного провода к той части пластины,
которая соединена только с одной парой роторов подстроечных
конденсаторов. При установке его в приемник надо следить,
чтобы вывод той части пружинящей пластины, которая соединена
с осью конденсаторов переменной емкости, был припаян к общему
минусовому проводнику печатной платы. Добавленный вывод
припаивают к точке соединения конденсаторов С4 и С6 на печат-
печатной плате.
Вместо транзисторов ГТ310 можно использовать транзисторы
серии ГТ309 или другие высокочастотные структуры р-п-р со ста-
статическим коэффициентом передачи тока не менее 50. Полевой
транзистор КПЗОЗ можно заменить на КП302, но в этом случае
сопротивление резистора R3 в истоковой цепи должно быть
10...20 кОм.
В усилителе звуковой частоты также могут быть использо-
использованы другие транзисторы соответствующих структур: МП39—
МП42 и МП35 — МП38.
Переключатель диапазонов S1— продольно-движкового типа
от приемника «Сокол» или «Топаз». Но он доработан примени-
применительно к описываемой конструкции. Неиспользуемые контактные
группы удалены, а движок переключателя изготовлен из гетинак-
са толщиной 1 мм по чертежу (рис. 4). К движку приклеена руч-
ручка управления в виде кнопки. Для установки движка переключате-
переключателя в третье положение прямоугольное отверстие в задней крыш-
крышке корпуса удлинено по размеру этой ручки.
Для магнитной антенны использован ферритовый стержень
марки 150ВЧ диаметром 10 и длиной 130 мм. Боковые поверхнос-
поверхности стержня сточены до толщины 7 мм (ферритовый стержень
150ВЧ диаметром 8 мм доработки не требует). Катушки LI—L3
намотаны на бумажных гильзах, склеенных с таким расчетом,
чтобы их можно было перемещать по стержню. Катушка L1 со-
содержит 5,5 витка провода ПЭВ-2 0,2 (шаг намотки 2 мм), L2—
80 витков такого же провода, L3—250 витков провода ПЭВ-2
0,12, намотанных четырьмя секциями.
176
L1
LZ
LA
t
*,
6
!
I
?
I
L10
t
L6,L7;L8,L9 L11,L12;L13,L14
Рис. 4. Чертеж движка переклю-
переключателя
Рис. 5. Катушки приемника
Рис. 6. Верньерное устройство
Ферритовый стержень магнитной антенны удерживается на
плате кронштейном, изготовленным из листового органического
стекла толщиной 0,8 мм. Заготовка, нагретая в кипящей воде,
изогнута на оправке, имеющей форму стержня. К печатной плате
кронштейн крепят двумя винтами М2 с гайками и стягивают его
стенки винтом М2 с потайной головкой.
Катушки L10, L11 и L12, L13 и L14 тракта ПЧ, намотанные
проводом ПЭВ-2 0,12, помещены в ферритовые чашки диаметром
6,1 мм с арматурой от приемника «Этюд». Контурные катушки
177
L10, Lll и L13 содержат по 90 витков, а относящиеся к ним ка-
катушки связи L12 и L14, намотанные в верхних секциях каркасов
(со стороны подстроенных сердечников),— соответственно 9 и 30
витков.
Для гетеродинных катушек можно использовать каркасы с под-
строечными ферритовыми сердечниками от любого переносного
трехдиапазонного промышленного супергетеродина. Катушка L4
должна содержать 13 витков, L5 — 2 витка провода ПЭВ-2 0,2.
Остальные гетеродинные катушки намотаны проводом ПЭВ-2 0,12 и
содержат: L6—110+15 витков, L8—190 + 25 витков, L7 и L9—по
4 витка.
Нумерация выводов всех катушек описываемого приемника,
соответствующая указанной на его принципиальной схеме, при-
приведена на рис. 5.
Вид на верньерное устройство со стороны печатных провод-
проводников монтажной платы и чертежи его деталей показаны на
рис. 6. Для визира можно использовать листовой алюминий или
латунь толщиной 0,2 ... 0,3 мм. Подшкальную планку г можно
сделать из органического стекла или другого термопластичного
листового материала, нагревая заготовку по линии сгиба ребром
достаточно нагретого утюга. Малый шкив а и большой шкив в
лучше выточить на токарном станке из любой пластмассы. Ручку
настройки е и малый шкив устанавливают на стальных осях б,
закрепляемых на плате гайками М2. Для закрепления большого
шкива ось блока КПЕ следует подпилить надфилем, придав ей
форму поперечного сечения, аналогичную форме центрального
отверстия шкива.
Установив режимы транзисторов по постоянному току (указа-
(указаны на схеме), с генератора звуковых частот на регулятор гром-
громкости R17 подают напряжение 10... 15 мВ частотой 1000 Гц, а па-
параллельно звуковой катушке динамической головки подключают
осциллограф. Резистор R23 временно заменяют последовательно
соединенными постоянным резистором сопротивлением 510 Ом
и переменным на 1 кОм, а резистор R22— постоянным резистором
сопротивлением 10 кОм и переменным 100 кОм. Подбором сопро-
сопротивлений переменных резисторов этих цепочек добиваются мак-
максимально возможного неискаженного выходного сигнала. Постоян-
Постоянное напряжение на эмиттерных выводах транзисторов V10 и VII
при этом должно составлять примерно половину напряжения источ-
источника питания.
При использовании динамической головки со звуковой катуш-
катушкой сопротивлением 10 Ом номинал резистора R23 1 кОм, указан-
указанный на схеме, не является оптимальным. Для получения макси-
максимальной неискаженной выходной мощности его сопротивление мо-
может быть около 500 Ом. Но в этом случае коллекторный ток тран-
транзистора V8 увеличится, что снизит экономичность усилителя в ре-
режиме молчания.
Усилитель можно считать налаженным, если при напряжении
источника питания 9 В неискаженное напряжение звуковой часто-
178
ты на катушке динамической головки будет не менее 1,4 В при
напряжении входного сигнала 10... 15 мВ.
Приступая к настройке усилителя ПЧ, движок переключате-
переключателя диапазонов следует извлечь из его основания, чтобы сорвать
колебания гетеродина. Блок КПЕ устанавливают в положение мак-
максимальной емкости. На гнездо XI и общий провод приемника от
ГСС подают модулированный сигнал промежуточной частоты
465 кГц такого уровня, при котором в динамической головке про-
прослушивается частота модуляции. Вращением подстроечных сердеч-
сердечников катушек L10, L11 и L13 добиваются максимального напря-
напряжения на выходе приемника (по мере настройки контуров ПЧ вход-
входное напряжение уменьшают). Затем подбором резистора R10 до-
добиваются максимально устойчивого усиления тракта ПЧ. Однако
если усилитель самовозбуждается, то включают конденсатор С26,
показанный на схеме штриховыми линиями.
Преобразователь частоты настраивают при вставленном движ-
движке переключателя диапазонов. Начинают с гетеродина. Прежде
всего, убеждаются в наличии колебаний гетеродина на всех диа-
диапазонах при ввернутых подстроечниках контурных катушек. Что-
Чтобы проверить, генерирует ли он, к крайним точкам последователь-
последовательно соединенных катушек L5, L7 и L9 надо подключить последо-
последовательно соединенные любой высокочастотный диод и вольтметр
постоянного тока. На всех диапазонах показания вольтметра долж-
должны быть в пределах 0,3 ... 0,5 В.
Приступая к настройке контуров гетеродина, блок КПЕ при-
приемника устанавливают в положение максимальной емкости конден-
конденсаторов, а на гнездо XI от ГСС подают модулированный сигнал
напряжением 50 ... 200 мкВ, соответствующий наименьшей частоте
каждого из диапазонов. Для диапазона ДВ частота этого сигнала
должна быть 145 кГц, для диапазона СВ —515 кГц, для участка
диапазона KB —9,2 МГц. Вращением подстроечного сердечника
гетеродинной катушки соответствующего диапазона добиваются
максимального сигнала модулирующей частоты на выходе
приемника. В диапазоне KB максимальный выходной сигнал
может быть при двух положениях подстроечного сердечника. Под-
строечник следует установить в положение, при котором индуктив-
индуктивность катушки L4 наименьшая. Подбором резистора R7 добива-
добиваются устойчивой генерации гетеродина во всех диапазонах при
снижении напряжения источника питания до 5 В.
Когда гетеродинные контуры настроены, уровень сигнала ГСС
предельно уменьшают и на наименьшей частоте каждого диапазо-
диапазона путем перемещения входных катушек по ферритовому стержню
магнитной антенны добиваются максимального сигнала на выходе
приемника.
На этом настройку приемника можно считать законченной.
ИЗМЕРЕНИЯ
ПРОСТОЙ ГЕНЕРАТОР КАЧАЮЩЕЙСЯ ЧАСТОТЫ
Один из самых универсальных измерительных приборов — ос-
осциллограф — получает все большее распространение в домашних
радиолюбительских лабораториях. Промышленность серийно вы-
выпускает относительно недорогие осциллографы, предназначенные
специально для радиолюбителей, такие, как Н313 и ОМЛ-76-2.
Осциллограф Н313 имеет полосу пропускания от постоянного то-
тока до 1 МГц и чувствительность 1 мВ на деление. У осциллогра-
осциллографа ОМЛ-76-2 чувствительность на порядок меньше A0 мВ на де-
деление), но полоса пропускания у него заметно шире — до 5 МГц.
Оба прибора имеют калиброванную по длительности развертку,
внешнюю и внутреннюю синхронизацию. С этими осциллографами
можно налаживать практически любые радиолюбительские кон-
конструкции.
Если радиолюбитель занимается конструированием приемной
или передающей аппаратуры, то естественным спутником осцилло-
осциллографа будет генератор качающейся частоты (ГКЧ). Это, конечно,
не прибор первой необходимости (авометр, простейшие генерато-
генераторы сигналов), без которого невозможна настройка даже простых
радиолюбительских конструкций Но именно ГКЧ позволяет суще-
существенно упростить и ускорить налаживание аппаратуры. Более то-
того, в ряде случаев, например при настройке фильтров сосредото-
сосредоточенной селекции или кварцевых фильтров, без ГКЧ практически
невозможно получить удовлетворительные результаты.
Описываемый здесь ГКЧ, предложенный Б. Степановым, рас-
рассчитан на совместную работу с любым осциллографом, имеющим
выход пилообразного напряжения от генератора развертки. Осцил-
Осциллографы, не имеющие такого выхода, нетрудно, как это будет по-
показано далее на примере осциллографа Н313, модернизировать,
чтобы была возможна их эксплуатация с описываемым ГКЧ.
ГКЧ (рис. 1) состоит из собственно генератора высокой часто-
частоты, который собран на транзисторе VI, и эмиттерного повторителя
на транзисторе V2. Генератор ВЧ выполнен по схеме с общей ба-
базой. Его рабочая частота определяется не только индуктивностью
катушки L1 и емкостью конденсаторов С2— С4, но и выходной
проводимостью транзистора VI, которая имеет емкостной харак-
характер. Среднюю частоту ГКЧ устанавливают конденсатором пере-
переменной емкости С4 {«Средняя частота»), а для частотной моду-
модуляции сигнала использована зависимость выходной проводимости
транзистора генератора от тока коллектора. Именно поэтому
180
Рис. 1. Принципиальная схема
генератора качающейся час-
частоты
R9100
ттудо"
П
15к
„Дебиация"
С4
100 „Средняя частота9
в данном ГКЧ отсутствуют специальные элементы, которые вво-
вводят для осуществления частотной модуляции (варикапы, «реактив-
«реактивные» транзисторы и т. п.).
Каждый, кому приходилось конструировать аппаратуру на
транзисторах, знает о влиянии режима их работы на характерис-
характеристики каскадов, содержащих колебательные контуры (генераторы,
резонансные усилители высокой частоты). Это влияние в первую
очередь вызвано зависимостью емкости коллекторного р-п перехо-
перехода от напряжения, приложенного к этому переходу, или от про-
протекающего через него тока. Иногда влияние режима работы
транзистора на характеристики соответствующего каскада устра-
устранить нетрудно: достаточно ввести стабилизацию по цепям питания
данного каскада. В тех случаях когда изменение режима работы
транзистора используется для каких-либо регулировок (например,
в системе АРУ), такую стабилизацию вводить уже нельзя, для
устранения этого влияния приходится прибегать к специальным
мерам.
Ну, а что будет, если изменять режим работы транзистора, на-
например генератора высокой частоты, контролируемым образом?
Это можно сделать, регулируя напряжение смещения на базе
транзистора генератора. Очевидно, что частота генерации будет
изменяться, но поскольку эти изменения определяются уже не
случайными факторами (разряд батареи питания и т. п.), то полу-
получается управляемый напряжением генератор. Именно такой гене-
генератор использован в описываемом ГКЧ. Зависимость емкости кол-
коллекторного р-п перехода СКб от тока коллектора /к при фик-
фиксированном значении напряжения между коллектором и базой
п
можно приближенно представить в виде: СКб~~ У 1к- Величина п
зависит в основном от технологии, по которой изготовлен транзи-
транзистор. Для маломощных транзисторов значения п могут лежать
в пределах 2 ... 3. Из приведенной формулы видно, что емкость пе-
перехода коллектор—база возрастает с увеличением тока коллектора.
Модулирующий сигнал — пилообразное напряжение от гене-
генератора развертки осциллографа — поступает в цепь базы тран-
транзистора VI через разъем XI. Амплитуду этого напряжения и, сле-
следовательно, величину девиации выходного сигнала ГКЧ можно
регулировать переменным резистором R2 («Девиация»).
181
На транзисторе V2 выполнен эмиттерный повторитель, позво-
позволяющий исключить влияние нагрузки на частоту генерируемых
колебаний. Напряжение смещения на базу транзистора V2 пода-
подается из эмиттерной цепи транзистора VI через резистор R6. Этим
резистором устанавливают максимальную амплитуду выходного
сигнала ГКЧ. На выходной разъем Х2 высокочастотное напряже-
напряжение поступает через переменный резистор R9, которым регулируют
амплитуду выходного сигнала ГКЧ.
Питают генератор качающейся частоты от источника напря-
напряжением 9 В (две батареи 3336Л).
Среднюю частоту ГКЧ можно изменять в пределах 450...
510 кГц. Максимальная девиация частоты выходного сигнала
50 кГц. Неравномерность амплитудно-частотной характеристики
выходного сигнала генератора не превышает 0,8 дБ при девиации
12 кГц; 1,1 дБ — при девиации 25 кГц и 2 дБ — при девиации
50 кГц. Максимальная амплитуда выходного напряжения ГКЧ
не менее 0,2 В на нагрузке 75 Ом. Ее можно регулировать
плавно и ступенями (с помощью выносного делителя уменьшить
в 10, 100 и 1000 раз).
Генератор качающейся частоты смонтирован в корпусе раз-
размерами 150x100x100 мм, изготовленном из дюралюминия. Боль-
Большая часть деталей ГКЧ размещена на печатной плате. Эта плата
и схема соединений показаны на рис. 2. Печатная плата разра-
разработана под следующие детали: резисторы — МЛТ-0,125 или
МЛТ-0,25, конденсатор С5 — К50-6, конденсаторы С2, С6 и С7 —
МБМ или БМ-1; конденсатор СЗ — КСО-2. В ГКЧ применена
катушка индуктивности (L1) фильтра-пробки на частоту 465 кГц
от приемника «ВЭФ-12». Здесь можно использовать любые ка-
катушки индуктивности (самодельные или от транзисторных и
ламповых радиоприемников), резонирующие на частоте 465 кГц
при емкости конденсатора в контуре 200 ... 300 пФ.
Резисторы R2 и R9 — СПО-0,5 или СПЗ-4а. В качестве кон-
конденсатора С4 использован подстроечный конденсатор с воздуш-
воздушным диэлектриком КПВ-100 с удлиненной осью. Размеры корпуса
ГКЧ позволяют применить и широко распространенные сдвоенные
конденсаторы переменной емкости с воздушным диэлектриком,
максимальной емкостью 240...390 пФ (от малогабаритных транзи-
транзисторных приемников). В этом случае используется только одна
секция, последовательно с которой включают конденсатор емко-
емкостью 150...200 пФ. Высокочастотные разъемы XI и Х2 —
СР-50-75Ф или унифицированные ВЧ разъемы от телевизоров.
Выключатель питания S1 — любого типа.
Особо следует сказать о замене транзисторов VI и V2
В ГКЧ можно применить практически любые транзисторы серии
МП39 — МП42. При использовании транзисторов других типов
следует отдавать предпочтение транзисторам, граничная частота
генерации которых незначительно (не более чем в 3...5 раз)
превышает рабочую частоту ГКЧ. Емкость коллекторного пере-
перехода у более высокочастотных транзисторов будет маленькой,
182
следовательно, будет незна-
незначительным и ее влияние на ра-
рабочую частоту генератора.
С такими транзисторами нель-
нельзя получить в ГКЧ значитель-
значительную девиацию частоты.
Заметим сразу, что для
нормальной работы ГКЧ, вы-
выполненного на транзисторах
структуры р-п-р, на него от
генератора развертки надо по-
подавать возрастающее пило-
пилообразное напряжение. Только
в этом случае картина на экра-
экране осциллографа будет иметь
естественный вид — частота
увеличивается при движении
луча слева направо. Действи-
Действительно так, с ростом напряже-
напряжения коллекторный ток транзи-
транзистора будет убывать — поло-
положительное напряжение, посту-
поступающее на базу транзистора
структуры р-п-р, закрывает
его. Это приводит к уменьше-
уменьшению емкости перехода СКб (см.
приведенную ранее формулу)
и, следовательно, к повышению
генерируемой частоты. Соот-
Соответственно для ГКЧ на тран-
транзисторах структуры п-р-п надо
подавать с генератора разверт-
развертки падающее пилообразное на-
напряжение. Следует учесть, что
именно такое напряжение вы-
выведено в осциллографе С1-19,
поэтому, если ГЧК предназна-
предназначен для работы именно с ним,
прибор следует выполнить на
транзисторах структуры п-р-п
(МП37, МП38), изменив при
этом полярность включения
электролитического конденса-
конденсатора и источника питания.
Прежде чем перейти к опи-
описанию налаживания ГКЧ и ра-
работы с ним, необходимо сде-
сделать несколько замечаний об
использовании осциллографа
Рис. 2. Печатная плата
Рис. 3. Виды осциллограмм
183
как регистрирующего устройства при совместной его эксплуата-
эксплуатации с ГКЧ. Большинство современных осциллографов (в том чис-
числе и упоминавшиеся в начале статьи осциллографы Н313
и ОМЛ-76-2) имеют полосу пропускания канала вертикального
отклонения луча свыше 500 кГц — максимальной выходной часто-
частоты ГКЧ. Вот почему измерительную установку можно существенно
упростить, отказавшись от применяемых в таких приборах детек-
детекторной головки и специального устройства формирования меток.
Работа без детекторной головки имеет ряд преимуществ. Во-пер-
Во-первых, заметно возрастает чувствительность прибора, так как изме-
измерять осциллографом можно амплитуду сигнала от единиц милли-
милливольт. Для детекторных головок такие малые уровни, по сущест-
существу, недоступны. Да и при больших уровнях прямая регистрация
сигнала осциллографом выгоднее, так как коэффициент передачи
детектора всегда меньше единицы. Все это расширяет возможности
прибора, позволяя, в частности, наблюдать без дополнительных
усилителей характеристики фильтров, имеющих большое затухание.
Во-вторых, при прямой регистрации легко отсчитывать амплитуды
сигналов, используя линейную сетку на экране осциллографа
и его аттенюаторы. Это далеко не всегда возможно при использо-
использовании детектора, поскольку его коэффициент передачи зависит,
как известно, от уровня входного сигнала.
Входная емкость осциллографа и емкость соединительных
проводов могут достигать в сумме сотни пикофарад. При изме-
измерениях в резонансных цепях, когда осциллограф необходимо
подключать непосредственно к колебательному контуру, это мо-
может существенным образом повлиять на результаты. В подобных
случаях осциллограф следует подключать к исследуемым цепям
через конденсатор емкостью 10...20 пФ. При этом чувствитель-
чувствительность прибора снижается (в 3...10 раз), но все же остается доста-
достаточной для большинства измерений.
Для формирования частотной метки на экране осциллографа
подходит метод, основанный на характерных картинках, кото-
которые возникают при сложении двух колебаний с близкими часто-
частотами. Результирующее колебание напоминает в этом случае
осциллограмму амплитудно-модулированного сигнала, изображен-
изображенную на рис. 3, а (строго говоря, оно соответствует амплитудно-
модулированному сигналу с подавленной несущей). Подобный
результат следует из хорошо известной по учебникам тригономет-
тригонометрии формулы для сложения синусов двух углов, которую для
двух колебаний с частотами f\ и /г можно записать в виде:
sin 2ти/,г + sin 2«/2/ = 2 sin 2* fl*f* х sin 2* fx~f2 f.
Низшая («модулирующая») частота определяется полуразно-
полуразностью исходных частот генераторов. Следовательно, если одна
из частот изменяется во времени, то будет изменяться и «моду-
«модулирующая» частота. Картинка в этом случае преобретает вид,
184
показанный на рис. 3, б. Здесь точка А соответствует моменту,
когда частоты обоих колебаний равны.
На самом деле результат сложения двух колебаний зависит
еще и от их начальных фаз, что не учитывалось в простейшей
формуле. Вот почему реальная осциллограмма сложения сигна-
сигналов двух генераторов (ГКЧ и с фиксированной частотой) может
выглядеть, как на рис. 3, в. Может она иметь и любой другой
вид, промежуточный между этими двумя предельными вариантами
(например, рис. 3, г). Более того, в реальных устройствах началь-
начальная фаза колебаний ГКЧ обычно изменяется от одного цикла
качания к другому, поэтому осиллограмма как бы «переливается»
между двумя приведенными выше предельными вариантами.
(Зрительно это воспринимается, будто колебания «сбегаются»
к точке А или «разбегаются» от нее). Однако во всех случаях кар-
картинка остается симметричной относительно этой точки, поэтому
точка А (т. е. точка, соответствующая моменту совпадения
частот двух генераторов) определяется всегда однозначно. Это и
позволяет использовать ее как частотную метку на экране осцил-
осциллографа, не прибегая к каким-либо дополнительным формиру-
формирующим устройствам.
Теперь, когда известно, как получить частотную метку на
экране осциллографа, можно переходить к налаживанию ГКЧ.
Первоначально при небольшой девиации (движок резистора R2
ближе к нижнему по схеме выводу резистора) подстроечником
катушки L1 устанавливают требуемый диапазон частот. Если он
окажется меньше необходимого, то следует либо установить
конденсатор СЗ меньшей емкости, либо применить переменный
конденсатор С4 с большим перекрытием по емкости. Максималь-
Максимальную девиацию устанавливают подбором резистора R1 (ротор кон-
конденсатора должен быть при этом в среднем положении, а движок
резистора R2— в верхнем по схеме положении). Для того чтобы
частотная метка фиксировалась при настройке ГКЧ четко, ампли-
амплитуды сигнала ГКЧ и вспомогательного генератора, по котором)/
калибруют ГКЧ (Г4-1, Г4-18А и т. д.), должны быть примерно
равны.
Номинал резистора R1 может существенно отличаться от ука-
указанного на рис. 1 в зависимости от выходного напряжения генера-
генератора развертки осциллографа, с которым используется ГКЧ.
Приведенное на схеме значение сопротивления этого резистора
соответствует амплитуде пилообразного напряжения около 80 В.
От емкости конденсатора С1 и, естественно, сопротивления рези-
резистора R1 зависит нижняя граница частоты качания. При указан-
указанных на схеме номиналах этих элементов она составляет примерно
20 Гц. Если при подборе максимальной девиации придется уста-
устанавливать резистор R1 с меньшим значением, то для сохранения
той же нижней границы частоты качания следует пропорционально
увеличивать емкость конденсатора CL На последнем этапе нала-
налаживания подбором резистора R6 устанавливают требуемое значе-
значение амплитуды выходного сигнала.
185
Рис. 4. Размещение конденсатора Рис. 5. Схема измерений при опти-
в осциллографе Н313
10-
8-
6-
4-
2-
л
1 иотн.ед.
3
\
2
\
1
/
ШбкГиЛ
J/ 8,9 кГа \\
Т \
-1 1 1 ^
мизации нагрузочного сопротивления
пьезокерамического фильтра
V1,V2
ГД402А
HSB
Выход
458 464 470 476
Рис. в. Амплитудно-частот-
Амплитудно-частотные характеристики фильт-
фильтра
Рис. 7. Схема логарифмического
усилителя
Рис. 8. Внешний вид ГКЧ
Как уже отмечалось, этот ГКЧ можно использовать и с осцил-
осциллографами, у которых нет выхода пилообразного напряжения
с генератора развертки. Но для этого такие осциллографы надо
несколько доработать. Чтобы исключить влияние проводов, соеди-
соединяющих ГКЧ с осциллографом, на работу последнего в обычном
режиме, исключить возможность повреждения его выходного кас-
каскада, целесообразно резистор R1 и конденсатор С1 перенести
непосредственно в осциллограф. В осциллографе Н313, например,
конденсатор С1 (МБМ или аналогичный ему на рабочее напря-
напряжение не менее 160 В) устанавливают на небольшой монтажной
стойке (см. рис. 4) вблизи транзисторов выходного каскада уси-
усилителя горизонтального отклонения луча. Для крепления этой
стойки можно использовать один из винтов, крепящих плату
развертки к корпусу осциллографа. Корпус конденсатора жела-
желательно покрыть изолирующим материалом (липкой лентой или
просто бумагой), чтобы конденсатор своим корпусом случайно
не замкнул контакты монтажной стойки. Один из выводов этого
конденсатора соединяют с разъемом (его устанавливают на зад-
задней стенке осциллографа), а другой — через резистор R1 с одним
из выходов двухтактного усилителя горизонтального отклонения
луча. К какому из выходов следует подключить ГКЧ, определяется,
как отмечалось, структурой транзисторов ГКЧ.
При исследовании конкретных устройств (фильтров, усили-
усилителей промежуточной частоты и т. д.) сигнал для формирования
частотной метки на экране осциллографа подают от кварцевого
генератора или генератора стандартных сигналов. Они обяза-
обязательно должны иметь плавную регулировку амплитуды выход-
выходного сигнала. Этот сигнал подают на вход осциллографа через
развязывающий резистор сопротивлением не менее 100 кОм или
конденсатор емкостью не более 10... 20 пФ. Амплитуду сигнала
ГСС подбирают экспериментально, увеличивая ее до тех пор, пока
метка не станет четко выраженной (см. рис. 3, д). Приемлемая
точность отсчета получается, если амплитуда метки будет 2...4 мм.
Очевидно, что чем больше размер экрана осциллографа, тем
больше будет изображение полезного сигнала и тем меньше будут
видны искажения осциллограммы из-за метки. Поскольку изобра-
изображение амплитудно-частотной характеристики симметрично относи-
относительно горизонтальной оси, то для увеличения точности
отсчета амплитуды и частоты целесообразно сместить изобра-
изображение так, чтобы «нулевая линия» (ось симметрии) пришлась на
нижнюю границу сетки на экране осциллографа (см. рис. 3, д).
Выход ГКЧ имеет непосредственную (гальваническую) связь
с общим проводом, поэтому сигнал на исследуемый каскад можно
подавать только через разделительный конденсатор емкостью
не менее чем 2000...3000 пФ. Иногда возникает необходимость
подать сигнал непосредственно (не через катушку связи, согла-
согласующий каскад и т. п.) на параллельный резонансный контур.
В этом случае емкость конденсатора должна быть маленькой —
187
по крайней мере, раз в 20 меньше, чем емкость конденсатора,
входящего в колебательный контур. Иначе этот контур будет
зашунтирован малым выходным сопротивлением генератора.
При проведении измерений в усилителях промежуточной час-
юты важно постоянно проверять, не перегружено ли исследуемое
устройство. Дело в том, что из-за избирательных свойств резо-
резонансных контуров сигнал на выходе даже при перегрузках близок
к синусоидальному. Перегрузка проявляется лишь в кажущемся
«расширении» полосы пропускания усилителя и в «уменьшении»
ее неравномерности. Именно поэтому в процессе работы с ГКЧ
следует всегда подбирать такой уровень выходного сигнала ГКЧ,
чтобы сохранялась линейная связь между ним и выходным сигна-
сигналом исследуемого устройства. Такой контроль надо проводить
постоянно в процессе налаживания усилителя.
Проиллюстрируем работу с ГКЧ на примере оптимизации на-
нагрузочного сопротивления пьезокерамического фильтра ФП1П-011.
Схема измерений приведена на рис. 5. С генератора качающейся
частоты G1 сигнал через согласующий резистор R1 поступает на
исследуемый фильтр Z1. Этот фильтр нагружен на переменный
резистор R2. Сигнал с фильтра через разделительный конденсатор
С/ поступает на вход осциллографа VI, куда подается также (че-
(через разделительный конденсатор С2) сигнал от ГСС. Входное
сопротивление фильтра (по паспортным данным) 2 кОм. Именно
таким выбрано и сопротивление резистора R1, поскольку выход-
выходное сопротивление ГКЧ (его надо учитывать при согласовании
фильтров) существенно меньше этой величины и составляет
примерно 50 Ом.
На рис. 6 приведены АЧХ фильтра, снятые при трех различ-
различных нагрузочных сопротивлениях. Кривая / соответствует случаю,
когда R2= 1 кОм (паспортное значение выходного сопротивления
фильтра), кривая 2—10 кОм, а кривая 3—100 кОм. Цифры, при-
приведенные возле этих кривых, обозначают полосу пропускания
фильтра по уровню 0,7. Сравнение этих трех кривых показывает,
что, хотя при Rl=\ кОм он полностью соответствует техническим
условиям, увеличение сопротивления этого резистора улучшило не
только форму АЧХ, но и заметно уменьшило потери в полосе про-
пропускания.
Линейная амплитудная характеристика канала вертикального
отклонения осциллографа не всегда удобна на практике. Если
тракт вертикального отклонения обладает малой перегрузочной
способностью (т. е. изображение нельзя выводить за пределы экра-
экрана по вертикали), то реальны наблюдения АЧХ фильтров лишь
на уровне —20 ... 30 дБ, что во многих случаях недостаточно.
Выходом из положения может быть введение в измерительную
установку на входе осциллографа логарифмического усилителя
(рис. 7). Он представляет собой обычный широкополосный усили-
усилитель на транзисторе V3 с логарифмирующей диодной цепочкой в цепи
отрицательной обратной связи (диоды VI и V2). Это устройство
обеспечивает практически логарифмическую зависимость ампли-
188
туды выходного сигнала при изменении амплитуды входного сиг-
сигнала в пределах 3 мВ —3 В. Диапазон рабочих частот усилителя
простирается от 30 кГц до 1 МГц. Подбирая усиление канала вер-
вертикального отклонения осциллографа, можно откалибровать его
сетку непосредственно в децибеллах. Входное сопротивление ло-
логарифмического усилителя составляет примерно 1 кОм, поэтому
на его входе целесообразно установить эмиттерный или истоковый
повторитель. Сигнал с ГСС в измерительной установке с таким
усилителем следует подавать на вход осциллографа, а не на вход
усилителя.
Заменив катушку L1 (см. рис. 1) и пропорционально умень-
уменьшив емкость конденсаторов С2 и СЗ, рабочую частоту ГКЧ можно
повысить до 3 ... 7 МГц (это во многом зависит от параметров кон-
конкретного экземпляра транзистора, использованного в качестве VI).
В общем случае, применив рассмотренный метод управления час-
частотой, при использовании соответствующих транзисторов возмож-
возможна реализация генераторов качающейся частоты на самые различ-
различные частоты, вплоть до СВЧ.
Внешний вид конструкции ГКЧ приведен на рис. 8.
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР
Предлагаемый прибор, несмотря на простоту схемных реше-
решений, имеет вполне приемлемые для радиолюбительской практики
характеристики. Диапазон генерируемых частот составляет 2 Гц
...200 кГц. Он разбит на 5 поддиапазонов: 2...20 Гц, 20...200 Гц,
200 Гц...2 кГц, 2...20 кГц, 20...200 кГц. Выходные сигналы прямо-
прямоугольной и треугольной формы имеют постоянную амплитуду,
а амплитуда синусоидального сигнала регулируется в широких
пределах. Неравномерность АЧХ выходного сигнала функциональ-
функционального генератора незначительна. Прибор разработан Л. Ануфриевым.
В этом приборе для генерирования импульсов прямоугольной
и треугольной формы используется замкнутая релаксационная сис-
система, состоящая из интегратора и компаратора, роль которого
играет триггер Шмитта. Напряжение синусоидальной формы по-
получается преобразованием треугольных импульсов.
Генератор (рис. 1) собран на одной интегральной микросхе-
микросхеме К155ЛА8, содержащей четыре логических элемента «2И-НЕ»
с открытым коллектором, двух транзисторах КТ315А и одном
транзисторе КТ315Б. Компаратор выполнен на элементе D1.2
и транзисторе V2. На транзисторе V4 и элементе D1.3 собран
интегратор, а на элементе D1A и диодах V6 и V7— преобразо-
преобразователь напряжения треугольной формы в синусоидальную. Эле-
Элемент D1.1 и транзистор VI играют роль стабилизатора напряже-
напряжения питания интегральной схемы. Этот узел не только обеспечи-
обеспечивает дополнительную стабилизацию питающего напряжения, но и
осуществляет частично температурную компенсацию, снижая дрейф
рабочих точек элементов микросхемы (см. «Радио», 1980, № 9,
с. 50). Питающее напряжение микросхемы выбрано несколько
189
С527
Hh
Rif9,1n
R12 1,8к
U
+9B
(AV
R1Z5K
С6 550
C7 5500
Hh
1 C8 0,055
—I C9 0,55
CM 33
4^
Рис 1. Принципиальная схема генератора
ниже номинального (около 4 В), что позволило увеличить входное
сопротивление интегральных микросхем, работающих в линейном
режиме.
Рассмотрим работу схемы генератора. Предположим, что на-
напряжение на выходе элемента D1.2 имеет высокий уровень и тран-
транзистор V2 открыт. При положении переключателя, указанном на
схеме, конденсатор СЮ начинает заряжаться через резисторы R7
и R8, а напряжение на выходе интегратора (выход элемента D1.3)
будет линейно падать. Как только напряжение достигнет уровня
ниже потенциала на базе транзистора V2, диод V5 открывается
и транзистор V2 закрывается. Триггер переходит в другое устойчи-
устойчивое состояние, при котором выходное напряжение близко к нулю.
Так как напряжение на базе транзистора V4 выше, то конденса-
конденсатор С1 начинает разряжаться через резисторы R7 и R8 и выход-
выходное сопротивление элемента D1.3, при этом напряжение на его
выходе будет линейно нарастать. Когда оно достигнет напряжения
примерно 4 В (определяется сопротивлением резистора Rll)y триг-
триггер возвращается в исходное состояние и напряжение на выходе
интегратора вновь начинает падать. Изменяя конденсаторы С6 —
С10 в интеграторе и сопротивление резистора R8, можно изме-
изменять частоту колебаний генератора. Диод V3 в схеме триггера
фиксирует верхний уровень прямоугольного напряжения, что необ-
необходимо для обеспечения постоянства амплитуды и формы треуголь-
треугольного напряжения при изменении сопротивления R8.
Функциональный преобразователь колебаний треугольной
формы в синусоидальную представляет собой инвертирующий
усилитель с линейной и нелинейной обратными связями. Через
резистор R13 с выхода интегратора на вход усилителя поступает
симметричное треугольное напряжение. Пока разность между
190
входным и выходным напряжениями меньше порога открывания
диодов V6 и V7 (примерно 0,5 В), он работает как линейный уси-
усилитель. Как только напряжение на диодах станет больше 0,5 В,
они открываются, а их прямое сопротивление уменьшается
настолько, что начинает шунтировать резисторы R16 и R17 и коэф-
коэффициент усиления уменьшается, С этого момента верхушки треу-
треугольных импульсов как бы округляются и напряжение на выходе
усилителя по форме мало отличается он синусоидального.
Необходимо отметить, что коэффициент гармоник синусои-
синусоидального сигнала сильно зависит от режима работы усилителя.
Коэффициент гармоник становится минимальным A...2%) при
использовании в режиме ограничения логарифмического участка
вольт-амперной характеристики (ВАХ) диодов. На высших часто-
частотах диапазона генератора на искажение формы синусоидального
сигнала начинает сказываться быстродействие диодов. Автором
были испытаны точечные диоды Д105, микросплавные Д223А
и эпитаксиально-планарные КД522А. У диодов Д105 оказалось
довольно большим сопротивление в открытом состоянии, диоды
Д223А имели недостаточное быстродействие на частотах, близких
к 200 кГц. Наиболее подходящими по форме ВАХ и остальным
характеристикам оказались диоды КД522А. Режим работы функ-
функционального преобразователя устанавливают резисторами R15
и R17. Сначала подстраивают симметрию ограничения, затем —
коэффициент усиления усилителя, или, что то же самое, уровень
ограничения треугольного напряжения. Амплитуда синусоидально-
синусоидального сигнала регулируется переменным резистором R19. Его мак-
максимальный размах (удвоенная амплитуда) составляет примерно
один вольт (?/ВЬ1х^300 мВ эфф.).
Питается функциональный генератор от встроенного блока
питания со стабилизатором (рис. 2). Особенностью блока питания
является то, что сетевой трансформатор 77 вместе с балластной
емкостью С1 обладает большим внутренним сопротивлением. Это
позволило непосредственно после выпрямителя на диодах VI —
V4 включить стабилитрон V5 и таким образом осуществить пер-
первую ступень стабилизации напряжения. Вторая ступень стабили-
стабилизации построена на транзисторе V7, работающем в режиме гене-
генератора тока, и стабилитроне V8.
Конструктивно генератор и блок питания выполнены в одном
корпусе размерами 60х 160Х 140 мм. Конструкция блока приведена
на рис. 3 и 4. Как видно из рисунков, он состоит из одинако-
одинаковых по размерам передней и задней панели F0x160x1,5 мм),
двух стяжек из Т-образного алюминиевого профиля и двух одина-
одинаковых крышек. Материал панелей и крышек — алюминий. Перед-
Передняя панель покрыта слоистым декоративным пластиком. На перед-
передней панели установлены только выходные гнезда и фиксатор
положения лимба шкалы. Все остальные элементы управления —
переключатель S1, выключатель сети — размещены на вспомо-
вспомогательной панели, которая крепится к стяжкам винтами. Передняя
и задняя панели соединены со стяжками с помощью заклепок.
191
Х1
Рис. 2. Блок питания со ста-
стабилизатором
Сеть F10.25А
220В SO Гц
Верхняя крышка
Вспомогательная панель
Задняя панель
Стяжка
Передняя панель
Нижняя крышка
Рис 3 Конструкция корпуса генератора
Рис 4 Размещение органов
управления на передней пане-
панели генератора
192
Монтаж генератора и блока питания выполнен на одной плате
из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Можно
применить и другой нефольгированный изоляционный материал,
так как фольга используется только как общий провод. В местах
расположения деталей она удалена, а монтаж ведется голым
луженым проводом диаметром 0,3 мм (отдельные жилы провода
БПВЛ или МГШВ).
В генераторе использованы постоянные резисторы МЛТ, МТ;
конденсаторы К50-6, МБМ, К40П-2, КМ, КТ. Емкости конденсато-
конденсаторов С6—СЮ необходимо подобрать с точностью не хуже 5%,
так как от этого зависит точность установки частоты. Подстроеч-
ные резисторы — СПЗ-1Б, переключатель — галетный 5П2Н-А,
тумблер сети — МТ-1. Переменный резистор R8— нестандартный
проволочный, но можно использовать и типа СП-1. Трансформа-
Трансформатор 77 унифицированный типа БТК (магнитопровод Ш10Х15,
обмотка / имеет 2600 витков, а обмотка //— 1300 витков про-
провода ПЭЛ-2 0,08 мм).
Налаживание прибора начинают с проверки блока питания.
Проверяют напряжение на конденсаторе С2 (см. рис. 2). Оно
должно быть 14—16 В, а ток через стабилитрон V5 при отключен-
отключенном коллекторе транзистора V7 не менее 28 мА. Его можно уста-
установить подбором конденсатора С1. Далее подключают коллектор
транзистора V7 к стабилитрону V8 и при отключенной нагрузке
проверяют ток коллектора. Его устанавливают (около 20 мА)
подбором резистора R3. Для дальнейшей настройки необходим
осциллограф, например Н313. Переменный резистор R8 устанавли-
устанавливают в положение, при котором его сопротивление минимально,
а переключатель S1 — в любое положение, но лучше начинать про-
проверку на средних частотах, например — соответствующих подклю-
подключенному конденсатору С8. Осциллограф подключают к гнезду XI
и проверяют наличие прямоугольных колебаний. Если колебания
не возникли, то проверяют напряжение питания микросхемы
(эммитер VI). Подстройкой резистора RI устанавливают напряже-
напряжение 4 В. Удобно временно вместо резистора R1 включить перемен-
переменный резистор сопротивлением 4,7 кОм. При появлении на выходе
XI прямоугольных колебаний следует резистором R1 добиться их
симметрии (равенства по длительности положительного и отрица-
отрицательного импульсов) После этого замеряют период колебаний
При подключенном конденсаторе С8 он должен быть равен 0,5 мс.
В случае необходимости его подстраивают резистором R11. Отсим-
метрировав прямоугольное напряжение на высшей частоте под-
поддиапазона, устанавливают резистор R8 в положение, при котором
его сопротивление максимально, и подбором резистора R9 доби-
добиваются симметричности импульсов. Затем подключают осцилло-
осциллограф к гнезду Х2 и проверяют наличие и форму треугольного
напряжения. Функциональный преобразователь регулируют рези-
резисторами R15 и R17, контролируя форму сигнала на гнезде ХЗ.
Резистором R15 устанавливают симметрию ограничения, а рези-
резистором R17—порог ограничения по наилучшей форме синусои-
2-55
193
Рис. 5. Соотношения фаз сигналов,
вырабатываемых генератором
дального напряжения. После
этого проверяют работу гене-
генератора на остальных поддиа-
поддиапазонах.
В заключение немного о
работе с генератором функций.
Генератор может быть исполь-
использован как обычный генератор
стандартных сигналов синусо-
синусоидальной формы или как им-
импульсный генератор при отлад-
отладке, например, цифровых схем.
Выход прямоугольных колеба-
колебаний непосредственно согласу-
согласуется с интегральными схема-
схемами ТТЛ-логики (серии 155,
133 и им подобные). Но боль-
больший интерес представляют из-
измерения, где одновременно
используется несколько сигна-
сигналов или сигнал треугольной
формы. Например, сигнал тре-
треугольной формы можно исполь-
использовать для снятия коллектор-
коллекторных характеристик транзисто-
транзисторов. Для этого его подают на
вход усилителя «X» (можно
использовать осциллографы
С1-49, С1-73) осциллографа и
на коллектор транзистора, а
на вход «У» — сигнал, пропор-
пропорциональный току, например —
с небольшого сопротивления в
цепи коллектора. На экране
осциллографа будет наблю-
наблюдаться коллекторная характе-
характеристика при заданном токе
базы. Меняя ток базы, можно
снять семейство коллекторных
характеристик. Аналогично
в
194
Рис. 6. Виды осциллограмм
снимаются характеристики любого устройства, где надо получить
зависимость выходного сигнала в функции входного. Взяв для
управления ГКЧ треугольный сигнал, можно снимать резонансные
кривые контуров и полосовых фильтров.
Используя сигналы треугольной и прямоугольной формы,
удобно наблюдать переходные процессы на выходе устройства
при воздействии поочередно положительным и отрицательным
перепадом напряжения. В этом случае сигнал треугольной формы
подают также на вход усилителя «X» осциллографа, а прямо-
прямоугольной — на вход испытуемого устройства. При соотношениях
фаз сигналов, вырабатываемых генератором (рис. 5), на экране
осциллографа наблюдается картина, показанная на рис. 6, а.
Таким образом можно проверять характер демпфирования на
выходе УНЧ с обратными связями. Частоту при этих измерениях
выбирают такой, чтобы весь переходный процесс укладывался
в пределах экрана осциллографа. Зная частоту генератора, можно
определить длительность переходных процессов tn\ и tn2. Таким же
способом снимаются фазовые характеристики устройства, но при
этом вместо прямоугольного сигнала используется синусоидаль-
синусоидальный сигнал. Сдвиг фаз от 0 до 90° отсчитывается непосредственно
по оси «X». Осциллограмма измерений приведена на рис. 6, б.
Удобно при помощи генератора измерять время срабатывания
и отпускания реле, а также «дребезг» его контактов. При этом
на вход усилителя «^» осциллографа также подают сигнал треу-
треугольной формы, а прямоугольным сигналом управляют устрой-
устройством включения реле (например, транзистором, в цепь коллек-
коллектора которого включено реле). На одну ламель испытуемой кон-
контактной группы подают напряжение через балластный резистор,
вторую ламель заземляют. Сигнал снимают с балластного рези-
резистора. Осциллограмма измерения приведена на рис. 6, в. Чтобы
не ошибиться в отсчете и не перепутать местами моменты отсчета
времен срабатывания и отпускания (/ср и /Отп), надо проследить
движение линий переключения при небольшом изменении частоты
генератора. Правильному отсчету соответствует случай, когда
с увеличением частоты расстояние между линиями уменьшается
«Дребезг» контактов наблюдается на экране в виде нескольких
вертикальных полос, соответствующих точкам переключения кон-
контактов.
Все эти измерения можно, конечно, провести и на осцилло-
осциллографе с его собственной разверткой, однако рассмотренная мето-
методика значительно упрощает процесс измерения, так как осво-
освобождает оператора от необходимости подбирать и синхронизи-
синхронизировать развертку. Время же отсчитывается непосредственно по
лимбу генератора (длина развертки равна половине периода
частоты).
195
источники питания
СТАБИЛИЗИРОВАННЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ И ЗАЩИТНЫЕ
УСТРОЙСТВА
Большая часть массовых переносных транзисторных приемни-
приемников, выпускаемых радиотехнической промышленностью, рассчи-
рассчитана на питание от батарей, обычно составляемых из гальваниче-
гальванических элементов 343, 373.
Чтобы экономнее расходовать энергию батарей, такие прием-
приемники в домашних условиях можно питать от сети переменного
тока. Для этого потребуется стабилизированный выпрямитель,
который можно купить или сделать самому.
Схема одного из вариантов выпрямителя, предложенного
москвичом А. Копыловым, показана на рис. 1. Конструктивно
он выполнен в виде функционально законченного блока, вставляе-
вставляемого в отсек питания приемника «ВЭФ-12» вместо элементов 373.
Этот блок, кроме того, позволяет производить регенерацию (вос-
(восстановление) разрядившихся батарей 3336Л, «Крона-ВЦ», состав-
составляемых из элементов 343, 373 соответствующими им напряже-
напряжениями. Обычно проводят регенерацию тех батарей, у которых
разница между начальным напряжением и напряжением на на-
нагрузке сопротивлением 10 Ом не превышает 0,2 В. Время регене-
регенерации A2..16 ч) зависит от степени разряженности батареи; окон-
окончание регенерации определяют по прекращению нарастания
напряжения батареи.
Сменный блок питания состоит из трансформатора 77, пони-
понижающего напряжение сети до 14 В, двухполупериодного выпрями-
выпрямителя на диодах VI — V4 со стабилизатором напряжения на тран-
транзисторах V5 — V7 и стабилитроне V8. Выходное напряжение бло-
блока, равное 9 В, устанавливают подбором резистора R5.
Второй выпрямитель блока, в котором работают диоды V9
и V10, служит для регенерации батарей ассиметричным током
V6 №13
Рис 1. Принципиальная схема блока питания
196
зарядки. Напряжение, соответствующее регенерируемой батарее,
устанавливают переключателем S2.
Конструкция блока показана на рис. 2. Все детали смонтиро-
смонтированы на трех платах и крышке, которые соединены в узел
дюралюминиевыми уголками размерами 10x10x8 мм и винтами
М2,5х6. На нижней плате находятся трансформатор питания 77
и плавкий предохранитель F1, на задней — диоды основного
выпрямителя и детали стабилизатора напряжения, на верхней —
детали второго выпрямителя с контактами переключателя S2.
От контактных лепестков батарейного отсека радиоприемника
монтаж задней платы блока защищен пластиной из тонкого
текстолита. К плате она прикреплена латунными винтами МЗ токо-
токосъемника стабилизатора. На винты надеты медные шайбы наруж-
наружным диаметром 16... 18 мм, которые обеспечивают надежные элект-
электрические контакты с токосъемниками радиоприемника. Транзистор
V6 стабилизатора напряжения установлен на небольшом тепло-
отводящем радиаторе.
Переменное напряжение вторичной обмотки трансформатора
питания, необходимое для регенерации батареи, выбирают пере-
перестановкой проволочной перемычки переключателя S2: 14 В — для
батареи, составленной из шести элементов 373, или батареи
«Крона»; 9 В—для батареи из четырех элементов 373 или 343;
7 В — для батареи 3336Л. Батарею подключают к резьбовым кон-
контактам платы проводами с наконечниками, закрепленными на
плате винтами МЗ.
Трансформатор питания 77 выполнен на магнитопроводе
Ш12Х14. Первичная обмотка содержит 5160 витков провода
ПЭВ-2 0,1, вторичная — 340 витков провода ПЭВ-2 0,25 с отво-
отводами от 174-го и 232-го витка.
В батарейном отсеке приемника «ВЭФ-12» сменный блок
питания крепят двумя винтами МЗХ20, используя резьбовые от-
отверстия в корпусе приемника.
Такой блок питания приемлем для большинства переносных
транзисторных приемников. Надо только изменить его конструкцию
с учетом особенностей батарейного отсека приемника.
В литературе описано много сетевых блоков питания разного
назначения. Отличаются они друг от друга в основном лишь схем-
схемным и конструктивным решением стабилизаторов выходного
напряжения. Что же касается входных частей, то они, как правило,
представляют собой двухполупериодный выпрямитель с электро-
электролитическим конденсатором, сглаживающим пульсации выпрямлен-
выпрямленного напряжения.
Стабилизатор, схема которого приведена на рис. 3 (предложил
В. Бегунов из г. Томска), способен работать при пониженном
входном напряжении и сравнительно малом собственном потребле-
потреблении тока. Такой экономичный стабилизатор можно использовать
для радиоаппаратуры с автономным (батарейным) питанием.
Выходное напряжение регулируют переменным резистором R4
в пределах 5... 12 В. Коэффициент стабилизации более 200, выход-
197
V6
1/5
Рис. 2. Конструкция сменного блока Рис. 3. Принципиальная схема ста-
питания билизатора напряжения
V2 KT6086
Рис. 4. Принципиальная схема ста-
стабилизатора напряжения с защитой от
перегрузок
45 к
^L_ .=?17
Рис. 5. Принципиальная схема ста-
стабилизатора напряжения с защитным
устройством на транзисторах
198
ное сопротивление 0,3... 1,5 Ом при максимальном токе нагрузки
до 100 мА. Такие достаточно хорошие параметры удалось полу-
получить благодаря использованию в качестве управляющего элемента
полевого транзистора (VI) и высокоомной нагрузки (резистор R1)
регулирующего транзистора (V2). Транзистор V4 играет роль эко-
экономичного источника образцового напряжения.
При токе нагрузки до 30 мА минимально допустимое падение
напряжения на транзисторе V2 равно 1,5 В. С увеличением тока
нагрузки до 100 мА это напряжение уменьшается. Максимальный
нагрузочный ток можно увеличить, если транзистор КТ608 заме-
заменить более мощным, например КТ903. Транзистор KJ1305 (V4)
можно заменить резистором сопротивлением 2...5 кОм, а резистор
R4— стабилитроном КС133А, превратив тем самым стабилизатор
тока в обычный параметрический стабилизатор (резисторы R2
и R3 нужно заменить переменным резистором сопротивлением
10... 15 кОм). Но в этом случае значительно возрастает ток, потреб-
потребляемый стабилизатором, что снизит его экономичность.
По схеме, приведенной на рис. 3, можно собирать стабили-
стабилизаторы, рассчитанные на более высокое выходное напряжение
(до 30 В), соответственно увеличив номиналы резисторов R2,
R3, R4.
Стабилизатор напряжения с защитой от перегрузок (рис. 4)
разработан С. Каныгиным из г. Харькова. Стабилизатор обеспечи-
обеспечивает максимальный ток нагрузки до 300 мА при напряжении
пульсаций менее 2 мВ (амплитуда пульсаций на выходе выпрями-
выпрямителя около 1 В). Коэффициент стабилизации более 200 при коле-
колебаниях питающего напряжения до ±20%, выходное сопротивле-
сопротивление менее 0,2 Ом.
Такой стабилизатор пригоден для блоков питания приемни-
приемников, магнитофонов, измерительных и других приборов и устройств.
В нем вместо одного из резисторов делителя выходного напряже-
напряжения включен стабилитрон V6. А так как напряжение на базе
управляющего транзистора V3 по отношению к общему минусо-
минусовому проводу оказывается стабилизированным, то изменения
выходного напряжения передаются на эмиттерный переход этого
транзистора без ослабления делителем.
Стабилитрон V6 улучшает систему запуска стабилизатора
напряжения при его включении. Как известно, в этом случае
нередко ограничиваются включением запускающего транзистора
между коллектором и эмиттером регулирующего транзистора
(V2). Однако относительно низкоомная нагрузка стабилизатора
шунтирует делитель напряжения, из-за чего ток через запускаю-
запускающий резистор приходится выбирать достаточно большим — до нес-
нескольких миллиампер,— а это снижает коэффициент стабилизации
и увеличивает напряжение пульсаций на нагрузке. Если же ток
нагрузки близок к максимальному, то стабилизатор запускается
неустойчиво.
В описываемом стабилизаторе подобного явления не наблю-
наблюдается; запускающий ток, определяемый сопротивлением рези-
199
стора R2, полностью идет через эмиттерный переход управляю-
управляющего транзистора V3 (путь этому току через нагрузку преграж-
преграждает закрытый диод V5, и стабилитрон в первый момент после
включения тоже закрыт). Как показал опыт, такая система обес-
обеспечивает надежный запуск стабилизатора при токе через резистор
R2, не превышающем десятков микроампер, и практически не
ухудшает параметров блока питания, поскольку в рабочем режиме
этот ток замыкается через малое сопротивление открытого ста-
стабилитрона V6.
Диод VI создает для транзистора V2 автоматическое смеще-
смещение, позволяющее более эффективно управлять его закрыванием.
Максимальный ток нагрузки задается резистором R3, пос-
поскольку ток, открывающий регулирующий транзистор V2, не может
быть больше тока через этот резистор. Следовательно, подбором
резистора R3 можно установить требуемый ток срабатывания сис-
системы защиты. Ток короткого замыкания зависит от значения
запускающего тока и при указанных на схеме номиналах резисто-
резисторов может быть 20...60 мА.
Изменять выходное напряжение стабилизатора можно:
грубо — подбором стабилитронов или включением последовательно
с ними диодов в прямом направлении, точно — резистором R4.
Чтобы снизить зависимость порога срабатывания защиты и
тока короткого замыкания от температуры транзисторов, радиатор
регулирующего транзистора V2 выбирают с запасом по эффектив-
эффективной площади теплового рассеяния (не менее 100 см2).
В стабилизаторе напряжения могут быть любые кремниевые
маломощные диоды, важно лишь, чтобы диод VI был рассчитан
на прямой ток не менее 300 мА. Регулирующий транзистор П213Б
можно заменить на любой из серий П213 — П217, а управляющий
транзистор КТ603А — на КТ603Б, КТ608, КТ801, КТ807.
Для уменьшения возможных бросков выходного напряжения,
а также снижения напряжения пульсаций параллельно нагрузке
полезно включить электролитический конденсатор емкостью око-
около 1000 мкФ.
Надежность работы стабилизированных блоков питания, осо-
особенно используемых радиолюбителями при налаживании конструи-
конструируемой аппаратуры, во многом зависит от четкости срабатывания
защитного устройства. Поэтому радиолюбители-экспериментаторы
не довольствуются описанными в литературе системами защиты,
а ищут и свои решения.
На рис. 5 изображена схема стабилизатора напряжения, раз-
разработанного москвичом Б. Новожиловым. На ней защитное устрой-
устройство, выполненное на транзисторах V2 и V3, работающих как ана-
аналог динистора, обведено штрих-пунктирными линиями. Пока ток
нагрузки меньше порогового, оба эти транзистора закрыты паде-
падением напряжения на диоде V4. Как только напряжение на рези-
резисторе R5 станет больше напряжения на диоде V4, транзистор V2
приоткроется, что приведет к лавинообразному открыванию обоих
транзисторов аналога динистора. При этом составной транзистор
200
Рис. 6. Принципиальная схема
защитного устройства
V5V6, являющийся регулирующим элементом стабилизатора,
закроется, в результате чего его база окажется соединенной через
аналог динистора и диод V4 с общим проводом. Возвращают ста-
стабилизатор в исходный режим кратковременным отключением
от сети.
Ток срабатывания защиты, который не зависит от выходного
напряжения стабилизатора, устанавливают подбором сопротивле-
сопротивления проволочного резистора R5.
Если напряжение на входе стабилизатора превышает макси-
максимально допустимое, то открывается стабилитрон VI. Аналог дини-
динистора тоже открывается, и стабилизатор отключается подобно
тому как это происходит при перегрузке. Этот порог срабатыва-
срабатывания устройства устанавливают подстроечным резистором R2.
Стабилизированное напряжение на выходе устройства можно
регулировать в пределах 13...28 В переменным резистором RW.
Коэффициент стабилизации 100, выходное сопротивление 0,1 Ом.
Защитное устройство обеспечивает выключение стабилизатора
напряжения при токе нагрузки, превышающем 1 А. Выходное
напряжение выключенного стабилизатора равно 1,7 В, а ток корот-
короткого замыкания — не более 300 мА.
В том случае если нагрузка содержит значительную емкост-
емкостную составляющую, защитное устройство может ложно срабаты-
срабатывать в момент включения в сеть стабилизатора с подключенной
к нему нагрузкой или при подключении нагрузки. Для устранения
этого недостатка устройство можно собрать по схеме, приведен-
приведенной на рис. 6, в которой в качестве замыкающего ключа исполь-
используется лишь один транзистор V2. Транзистор же VI служит только
для обеспечения положительной обратной связи. Последовательно
включенные резисторы R1 и R4 образуют нагрузку усилителя об-
обратной связи стабилизатора напряжения (см. рис. 5).
В исходном режиме работы стабилизатора транзистор V2
такого защитного устройства закрыт напряжением смещения на
диоде V3, а транзистор VI — напряжением, подаваемым на его
эмиттер с делителя, образованного резисторами R2 и R3. В случае
перегрузки транзистор защиты V2 открывается, а регулирующий
201
элемент стабилизатора закрывается. Конденсатор С1 начинает
перезаряжаться до напряжения, определяемого делителем R1R4.
Если за время действия перегрузки конденсатор не успевает
зарядиться, то транзистор VI остается закрытым. Устранение
перегрузки приводит к автоматическому восстановлению исход-
исходного режима работы стабилизатора.
При длительной перегрузке конденсатор С/ полностью заря-
заряжается, и транзистор VI открывается. Часть коллекторного тока
этого транзистора протекает через резистор R6 и создает на нем
напряжение, которое поддерживает транзистор V2 открытым.
В свою очередь, коллекторный ток транзистора V2 поддерживает
открытым транзистор VI. Таким образом возникает взаимная
положительная обратная связь, благодаря которой транзисторы
VI и V2 оказываются насыщенными.
Исходный режим работы стабилизатора восстанавливают
кратковременным отключением его от сети. Время задержки
отключения стабилизатора определяется сопротивлением резисто-
резисторов Rl, R4, емкостью конденсатора С1, а также напряжением на
эмиттере транзистора VI. Это время удобнее всего устанавливать
подбором конденсатора.
Такой вариант защитного устройства обеспечивает остаточное
напряжение на выходе выключенного стабилизатора примерно
1,2 В и ток короткого замыкания около 200 мА.
Эти параметры стабилизатора, особенно ток короткого замы-
замыкания, можно существенно улучшить, обеспечив закрывающее сме-
смещение на эмиттере транзистора V2 (в стабилизаторе по схеме
рис. 5 — также транзистор V2) включением вместо диода V3
(на рис. 5 — V4) резистора сопротивлением в несколько десят-
десятков ом. Это к тому же позволит плавно регулировать ток сраба-
срабатывания защитного устройства, но он будет зависеть от выходного
напряжения стабилизатора. Защитные устройства не оказывают
влияния на работу стабилизатора в нормальном режиме.
Налаживание устройства сводится в основном к подбору
сопротивления проволочного резистора R5, являющегося датчиком
тока на требуемый предельный ток нагрузки, и к установке напря-
напряжения срабатывания подстроечным резистором R2. В стабилиза-
стабилизаторе с защитным устройством второго варианта, кроме того, если
необходимо, подбирают конденсатор С/.
ЛАБОРАТОРНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ
Блок питания для домашней лаборатории или радиокружка,
используемый при макетировании и налаживании радиотехниче-
радиотехнических устройств, проведении различных экспериментов, должен
быть достаточно универсальным: допускать широкие пределы регу-
регулирования выходного напряжения (в том числе двуполярного
с общим «заземленным» выводом), обеспечивать достаточно боль-
большой ток нагрузки и, конечно, иметь защитное устройство от корот-
202
ких замыканий в цепи нагрузки. Этим основным требованиям
вполне удовлетворяет устройство, сконструированное киевляни-
киевлянином Н. Суховым.
Технические характеристики блока питания
Выходное напряжение каждого плеча блока, В . . . . О... 40
Максималньый ток нагрузки, А 1
Выходное сопротивление по постоянному току, МОм, не более 1,5
Максимальное значение полного выходного сопротивления в
интервале частот 20... 40 000 Гц, МОм 5
Амплитуда пульсаций выходного напряжения, мВ . . . 0,015
Коэффициент стабилизации 2500
Время срабатывания защитного устройства, мкс, не более . 40
В блоке (рис. 1) предусмотрено устройство ограничения
выходного тока на пять пределов: 5, 20, 100, 500 мА и 1 А.
Вторичная обмотка трансформатора питания Т1, имеющая
отвод от середины, диоды V3 — V6, включенные по мостовой
схеме, и конденсаторы СЗ, С4 образуют нестабилизированный
выпрямитель двуполярного напряжения, которое подается на вхо-
входы двух идентичных стабилизаторов. Непосредственно с выхода
выпрямителя можно снимать однополярное или двуполярное неста-
билизированное напряжение 45 В, а с выхода двуплечего стабили-
стабилизатора — однополярное или двуполярное стабилизированные
напряжения, регулируемые от 0 до 40 В. Нестабилизированное
напряжение дает возможность испытывать выходные каскады
мощных усилителей НЧ в условиях, близких к реальным.
В управляющих узлах каждого стабилизатора работают опе-
операционные усилители (ОУ) At, А2, включенные по схеме алгебраи-
алгебраических сумматоров. Это обеспечивает прямо пропорциональную
зависимость выходного напряжения от сопротивления резисторов
R36 и R37, начиная с нулевого выходного напряжения (в отличие
от стабилизаторов с подачей сравниваемых напряжений на разно-
разноименные входы ОУ). В таком стабилизаторе на входах ОУ не со-
создаются синфазные напряжения. Неинвертирующие входы ОУ
сумматоров соединены с общим «заземленным» проводом через
резисторы R18nR19. Сумматоры охвачены частотозависимой отри-
отрицательной обратной связью (через цепочки C5R12C6R13,
C7R14C8R15), что необходимо для обеспечения устойчивости ста-
стабилизатора и независимости его выходного сопротивления от
частоты.
Напряжения с выходов сумматоров через резисторы R10 и R11
поступают на базы транзисторов VII и V12, работающих усили-
усилителями тока и обеспечивающих также необходимое смещение
уровня.
Регулирующими элементами стабилизаторов служат составные
транзисторы V9V10 и V13V14. На базы их выходных транзисторов
V9 и V14 через соответствующие им резисторы R2 и R6 подаются
положительные (относительно эмиттеров) напряжения, надежно
закрывающие транзисторы при повышенной температуре. Это,
203
Рис. 1. Принципи-
Принципиальная схема блока
питания
У9 4= С9 100,0*50В
П217А +^
*ЕЬЫРп\
Функции переключателей
S3 JA'
„Ток защиты'qs/C
JOOmA'
.20мА~
„5мА'
0+АОВ
сгладил
„ Полярность „
измерителя
Общ.
S5 .измерение'
.Ток"
, Напряжение'
S6 н Вольтметр"
О. -WB
стабил
SZ т Регулирование"
.. Независимое"
„Зависимое"
в свою очередь, позволяет получать без срыва стабилизации близ-
близкие к нулю напряжения на выходах стабилизаторов даже при
отключенной нагрузке.
Для того чтобы одновременно можно было регулировать
выходное напряжение обоих стабилизаторов, переключатель S2
«Регулирование» надо перевести в положение «Зависимое», Тогда
на инвертирующий вход ОУ А2 через делитель, образуемый рези-
резисторами R38 и R39 (их сопротивления должны быть равными),
поступает сигнал от обоих плеч стабилизатора и выходное напря-
напряжение регулируют только переменным резистором R36 «Напря-
«Напряжение + ».
Устройства быстродействующей защиты стабилизаторов от
перегрузок на току выполнены на кремниевых транзисторах V15
и V18. Оба устройства одинаковые, поэтому разберем работу лишь
одного из них, например верхнего по схеме.
Когда ток нагрузки увеличивается до значения, определяемо-
определяемого положением переключателя S3 «Ток защиты», падение напря-
напряжения на том из резисторов R22 — R26, который включен, дости-
достигает 0,6 В. При этом транзистор V15 открывается и шунтирует
собой переменный резистор регулировки выходного напряжения,
что приводит к мгновенному закрыванию транзистора VII и тран-
транзисторов V9 и V10 регулирующего элемента. Как только причина
перегрузки будет устранена, стабилизатор автоматически из ре-
режима ограничения тока перейдет в режим стабилизации напря-
напряжения.
Значение тока, при котором защитное устройство срабатывает,
можно изменить. Для этого резисторы R22 — R26nR31 — R35 надо
заменить другими, сопротивления которых в омах определяются
выражением: /? = 0,6//ср, где /ср — ток срабатывания устройства
(в амперах).
Операционные усилители А1 и А2 питаются напряжением
выпрямителя через параметрические стабилизаторы R3V7 и R4V8.
Через эти стабилизаторы питаются и источники образцового напря-
напряжения R17V16 и R20V17, в которых применены стабилитроны с ма-
малым температурным коэффициентом напряжения стабилизации.
Конденсаторы С13 и С14 уменьшают флуктуацию образцового
напряжения (без них образцовое напряжение имеет шумовую сос-
составляющую около 0,5 мВ), а также обеспечивают относительно
медленное (примерно в течение 0,5 с) нарастание напряжения на
выходе стабилизатора при его включении.
Конденсаторы СП, С12, шунтирующие по переменной состав-
составляющей транзисторы регуляторов выходного напряжения, улуч-
улучшают быстродействие стабилизатора без ухудшения его устойчи-
устойчивости и уменьшают пульсации выходного напряжения.
Основой блока питания (рис. 2) служит каркас из дюралюми-
дюралюминиевых уголков и планок, который установлен в кожухе, согнутом
из тонкой листовой стали. На лицевой панели расположены все
регулировочные элементы, выходные зажимы, измерительный при-
прибор Р1. Двумя верхними винтами лицевая панель (рис. 3) при-
205
Рис. 2. Блок питания: а—внешний вид; б — конструкция каркаса
Рис. 3 Чертеж лицевой панели
206
208
Home
но радиаторе О
ш
на
220
Рис. 4. Печатная плата
креплена к уголкам, привинченным к кожуху, а двумя нижними —
к уголкам на каркасе.
Большая часть деталей блока (на схеме обведены штрих-пунк-
штрих-пунктирными линиями) смонтирована на печатной плате (рис. 4) раз-
размерами 220x140 мм, выполненной из фольгированного стекло-
стеклотекстолита толщиной 2 мм, которая укреплена на каркасе свер-
сверху. На плате укреплены также два штыревых теплоотводящих ра-
радиатора размерами 115x55x35 мм с транзисторами V9 и V14
регулирующих элементов. Под каждым из радиаторов в плате про-
прорезано по два прямоугольных отверстия для потока воздуха.
Внешние размеры блока 256Х 165Х 145 мм.
Сетевой трансформатор 77 типа ТС60-2. Сечение магнитопро-
вода самодельного трансформатора должно быть не менее 7 см2;
обмотки 5—6 и 5'—6' должны обеспечивать переменное напря-
напряжение 33 В при токе 1 А, а обмотка 7—8—10 В при токе не ме-
менее 15 мА.
Вместо операционных усилителей К140УД1Б в блоке можно
использовать любые другие с коэффициентом усиления по напря-
207
жению не менее 1000 и напряжением питания 12...15 В, например
К153УД1, К553УД1, К140УД7. Транзистор ГТ403Б {V10)можно
заменить на любой из серий ГТ403, ГТ402 с индексами В, Г, Ж,
И, ГТ405В, ГТ405Г, КТ502 с индексами В, Г, Д, Е; КТ601А
(У 13) —на КТ602, КТ801, КТ608 с любыми буквенными индекса-
индексами или ГТ404 с индексами В, Г, Ж, И, КТ503 с индексами В, Г,
Д, Е; П309 {VII, К/5) — на КТ315 с индексами В, Д, И или
П307, П308, КТ342Г; МП25 (VI2) —на транзисторы серий МП25
и МП26 с любыми индексами, КТ361 с индексами В, Д, КТ203А;
МП114 (К/5)—на КТ361 с индексами В, Д, КТ203А; П217А
(V9, V14) —на любые из серий П217, П216Г, П216Д.
В выпрямителе диоды КД202В (V3— V6) можно заменить
другими с максимально допустимым прямым током не менее 0,5 А
и максимально допустимым постоянным обратным напряжением не
менее 80 В, например выпрямительными диодами серии КД202
(кроме КД202А и КД202Б), Д229 с индексами Ж, И, К, Л,
КД205 с любыми индексами (кроме Е, И), КД208, КД209
с любыми индексами. В источниках образцового напряжения вме-
вместо Д818Е можно применить стабилитроны Д814Б, однако при
этом несколько возрастает температурная нестабильность выход-
выходного напряжения стабилизатора.
Переменные резисторы R36, R37 должны быть групп А, под-
строечные — СПЗ-la. Резисторы R23, R24, R32, R33 типа МОН-0,5,
R22, R31—С5-16 (или самодельные проволочные), остальные —
МЛТ или МТ.
Переключатель S3— галетный 11П2НПМ, a S2, S4— S6— П2К.
Стрелочный прибор Р1 типа М2001, на ток полного отклонения
стрелки 1 мА. Вообще же можно использовать любой микроампер-
микроамперметр на ток 0,3... 1 мА.
Очень важно, чтобы проводники, соединяющие резисторы
R36—R39 и конденсаторы С15, С16 с выходными зажимами, были
достаточно толстыми и возможно короткими, иначе их собствен-
собственные сопротивление и индуктивность могут значительно увеличить
выходное сопротивление стабилизатора.
Налаживать блок целесообразно в такой последователь-
последовательности.
Сначала перевести переключатель S2 «Регулирование» в по-
положение «Зависимое» и подстроечным резистором R39 установить
одинаковые напряжения на выходах обоих плеч стабилизатора.
Затем откалибровать вольтметр блока. Для этого к выходу ста-
стабилизатора надо подключить образцовый вольтметр (или авометр,
включенный вольтметром) и подстроечными резисторами R41,
R42, R43 добиться равенства показаний прибора на всех поддиапа-
поддиапазонах измерения.
После этого можно откалибровать амперметр. Для этого
переключатель S3 «Ток защиты» установить в положение «5 мА»,
переключатель 55 «Измерение» — в положение «Ток» и, замкнув
выходы стабилизатора на общий («заземленный») провод, резис-
резистором R40 вывести стрелку прибора Р1 на конечную отметку
208
шкалы. При других положениях переключателя S3 отклонение
стрелки амперметра на всю шкалу будет соответствовать выбран-
выбранному току защиты.
КОНТРОЛЬ ЗАРЯДКИ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ
Описываемое устройство разработано применительно к авто-
автомобилю «Жигули». Напряжение в бортовой сети этого автомобиля
при работе генератора на холостом ходу, т. е. без нагрузки,
достигает 14...15 В, а максимальное напряжение на аккумулятор-
аккумуляторной батарее несколько меньше— 13,2 В. В это время запас энер-
энергии батареи пополняется. Если подключить и постепенно увели-
увеличить нагрузку (например включить освещение салона, фары, ото-
отопление), то напряжение в бортовой сети будет уменьшаться и в
момент, когда напряжение генератора станет меньше напряжения
на аккумуляторной батарее, начнется разрядка батареи. Для сиг-
сигнализации о начале разрядки предназначено устройство, которое
разработано москвичом Е. Тюриным. Порог срабатывания уст-
устройства равен 13,2 В, «зона неопределенности» не превышает
0,1 В.
Световым индикатором срабатывания устройства служит
контрольная лампа «Зарядка аккумулятора», имеющаяся на авто-
автомобиле. Она же будет сигнализировать и о неисправности в работе
генератора и реле-регулятора.
Схема устройства изображена на рисунке. Порог срабатыва-
срабатывания устройства, соответствующий 13,2 В, устанавливают подстро-
ечным резистором R2. При напряжении в бортовой сети (?/пит),
меньшем этого порога, ток через стабилитрон VI не идет, и, сле-
следовательно, транзистор V2 закрыт, транзисторы V3, V4 открыты,
а контрольная лампа HI светится. При достижении порога сра-
срабатывания стабилитрон открывается, через него течет ток; это
приводит к тому, что транзистор V4 закрывается, а лампа HI
гаснет, сигнализируя о начале зарядки аккумуляторной батареи.
Конденсатор С1 повышает устойчивость устройства против само-
самовозбуждения в момент перехода через порог срабатывания.
Если контрольная лампа при включении зажигания и на ма-
малых оборотах коленчатого вала двигателя светится, а на средних
и более высоких оборотах гаснет, значит, система электрооборудо-
Схема устройства для контро-
контроля зарядки аккумуляторной
батареи
209
вания работает нормально. А если она горит при средних и высо-
высоких оборотах коленчатого вала двигателя, значит, нагрузка пре-
превышает допустимую или в системе электрооборудования возникли
неисправности: вышел из строя реле-регулятор либо генератор,
оборвался или проскальзывает приводной ремень, сильно разря-
разрядилась (или вообще вышла из строя) аккумуляторная батарея.
Все детали устройства (кроме, конечно, сигнальной лампы
HI) можно смонтировать на плате размерами 60 X 60 мм печат-
печатным или навесным методом. На автомобиле «Жигули» плату кре-
крепят вместо реле РС702 (его удаляют). Общий минусовой провод
соединяют с корпусом автомобиля (зажимают под крепежный
винт). Вывод «Л-Uпит» соединяют с проводом, снятым с вывода
86 удаленного реле. Провод от эмиттера транзистора V4 соеди-
соединяют с наконечником вывода 30/51 снятого реле. Наконечники,
снятые с выводов 85 и 87 удаленного реле, надежно изолируют.
Для удобства обслуживания выводы от платы следует выполнить
аналогично выводам реле РС702.
Такое же устройство для контроля заряда аккумуляторной
батареи, правда с небольшими переделками, можно использовать
на любом автомобиле с напряжением в бортовой сети 12 В.
РАДИОЛЮБИТЕЛЮ-КОНСТРУКТОРУ
ШАССИ И КОРПУС БЛОКА ЛЮБИТЕЛЬСКОГО РАДИОКОМПЛЕКСА
Одной из ответственных операций в разработке любитель-
любительского бытового радиокомплекса является, как известно, его кон-
конструктивное оформление, и здесь радиолюбители испытывают
немалые затруднения: для многих конструирование и изготовле-
изготовление шасси и корпуса того или иного устройства — целая проблема.
Дело осложняется тем, что радиолюбители, как правило, огра-
ограничены в выборе материалов и способов их обработки; к тому же
им часто недостает опыта конструирования.
Цель настоящей статьи — познакомить читателей с конструк-
конструкцией (предложена В. Фроловым) достаточно универсального и тех-
технологичного при изготовлении в любительских условиях корпуса,
который можно выполнить из доступных материалов: листового
металла, дюралюминиевого уголка и фанеры или пластмассы
(все эти материалы обычно есть в магазинах, торгующих това-
товарами для детского технического творчества). Рассмотрены раз-
различные варианты исполнения корпусов, позволяющие компоно-
компоновать блоки комплекса как на плоскости, так и один над другим,
в том числе и в получающих в последнее время все большее рас-
распространение специальных стойках-шкафах. Для изготовления
описываемых конструкций необходимы лишь слесарные инстру-
инструменты и, естественно, навыки в работе с используемыми мате-
материалами.
Основой шасси блока рассматриваемой конструкции (рис. 1)
является прямоугольная рама из равнобокого дюралюминиевого
уголка 20X2...30X3 мм (первые цифры — размер полки, вторая —
толщина в миллиметрах). Детали рамы 1 и 2 (тех и других
по 2 штуки) соединены друг с другом с помощью уголков 5
(отрезки того же профиля) и алюминиевых заклепок с потайной
головкой 4 (диаметром 2,5...3 мм). Передний (со стороны пане-
панели 8) и задний уголки 2 закреплены со смещением на 2...2,5 мм
вверх по отношению к боковым. Образовавшееся углубление ис-
использовано для установки днища 3 (листовой дюралюминий тол-
толщиной 2...2,5 мм), которое служит основанием для монтажных
плат и других узлов устройства. При необходимости в нем выпи-
выпиливают отверстие для доступа к монтажным платам с нижней
стороны. Закреплено днище винтами 15 (с потайной головкой)
и // (с полукруглой), ввинченными в резьбовые отверстия в обо-
обоих уголках 2. Концентрично с головками винтов // к днищу клеем
88Н приклеены ножки 12, представляющие собой круглые или
211
Рис 1. Шасси блока
13
3 15
14
13 18
Рис. 2. Варианты узла передней панели: а—панель в двух плоскостях;
б--наклонная панель; в—панель для приборного шкафа; г—панель
с надписями на плотной бумаге
212
квадратные шайбы из листовой (лучше бессернистой) резины тол-
толщиной 3...4 мм.
Гнездовые части входных и выходных разъемов, шнур сете-
сетевого питания, держатель предохранителя и другие элементы мож-
можно установить на заднем уголке рамы 2.
Несущая передняя панель 8 (дюралюминий толщиной
2...2,5 мм), предназначенная для установки органов управления
и индикации, соединена с рамой шасси кронштейнами 9, согну-
согнутыми из пластичного алюминиевого сплава (АМц, АМгЗ и т. п.)
толщиной 1,5...2 мм. Панель прикреплена к ним винтами 7 с гай-
гайками 10, сами кронштейны закреплены на раме винтами 6, ввин-
ввинченными в резьбовые отверстия в боковых уголках /. При затруд-
затруднениях с гибкой кронштейны 9 можно выпилить из листового
дюралюминия или пластмассы (например, текстолита, органичес-
органического стекла) толщиной 6...10 мм.
Размер L между передней панелью 8 и ближайшим к ней
уголком 2 рамы выбирают таким, чтобы детали, устанавливаемые
на панели (переключатели, переменные резисторы и т.п.), можно
было легко снять. При необходимости в полке уголка, обращен-
обращенной к панели, делают вырезы. Это целесообразно, если из всех
монтируемых на панели узлов лишь у одного или двух значитель-
значительно больший размер в глубину, чем у остальных.
Изображенная на рис. 1 конструкция шасси предполагает
применение декоративной накладки (фальшпанели) 14, согнутой
из тонкого @,8... 1,2 мм) пластичного алюминиевого сплава (на
виде шасси сверху она условно не показана). На нее наносят
все элементы графического оформления аппарата (надписи, сим-
символы, линейки и т. п.); ею закрывают все резьбовые отверстия
и головки винтов, крепящих к передней панели органы управ-
управления. Закрепляют такую накладку небольшими винтами 13 с по-
потайными головками, ввинчиваемыми в резьбовые отверстия в пол-
полках кронштейнов 9. Верхние (по виду Б) винты 13 впоследствии
закрываются крышкой корпуса, нижние практически не видны,
так как находятся в тени.
Другие варианты конструктивного исполнения узла передней
панели показаны на рис. 2 (на этом и последующих рисунках
нумерация новых по значению деталей продолжает начатую
на рис. 1). Первый из них (рис. 2, а) может быть использован,
если по тем или иным соображениям панель управления должна
располагаться в двух плоскостях — горизонтальной и вертикаль-
вертикальной. (Такая комбинированная панель создает удобства в обраще-
обращении с аппаратом, но использовать ее можно только при разме-
размещении блоков комплекса в одной плоскости, например на низкой
тумбочке или если блок заведомо разрабатывается как верхний
в стойке). Как видно из рис. 2, а, конфигурацию кронштейна 9
в этом случае необходимо изменить так, чтобы обеспечить креп-
крепление обеих частей панели 8. Последняя может быть составной
(именно этот вариант изображен на рис. 2, а), и цельной, согну-
213
той из заготовки нужной ширины. Следует учесть, что для облег-
облегчения установки и снятия накладки 14 оси органов управления,
размещенных на верхней (горизонтальной) части панели 8, не
должны выступать за ее пределы.
При компоновке блоков комплекса на одной плоскости очень
удобна в управлении и наблюдении с некоторого расстояния на-
наклонная панель (рис. 2,6), которая к тому же позволяет умень-
уменьшить высоту блока при размещении на ней переменных резисто-
резисторов с линейным перемещением движков (например, многополос-
многополосного регулятора тембра).
Вариант исполнения, показанный на рис. 2, в, предназначен
для блока комплекса, изготовляемого в виде приборного шкафа.
Для удобства извлечения блоков из шкафа в этом случае необ-
необходимы скобы 20 (они могут быть и другой формы), которые
целесообразно использовать и для крепления накладки 14.
С этой целью в скобах делают резьбовые отверстия, в которые
при сборке ввинчивают винты 19, скрепляющие кронштейны 9,
панель 8 и накладку 14 в единое целое. Нижние кромки послед-
последних двух деталей должны располагаться на одном уровне с дни-
днищем 3, которое и в данном случае крепят к угольникам рамы
винтами 15 с потайной головкой.
Накладку из листового алюминиевого сплава целесобразно
использовать лишь в случае, если у радиолюбителя есть возмож-
возможность соответствующим образом отделать ее лицевую поверхность
и нанести на нее надписи и другие элементы внешнего оформле-
оформления фотохимическим способом или методом перевода так назы-
называемого моментального шрифта (выпускается специализирован-
специализированными предприятиями в некоторых городах страны). При отсут-
отсутствии таких возможностей рекомендуется конструкция передней
панели, изображенная на рис. 2, г. Здесь надписи нанесены
на плотную бумагу 16 и защищены от повреждений накладкой 17
из листового (толщиной 3...4 мм) прозрачного органического
стекла. Пакет, состоящий из панели 8, бумажного листа с надпи-
надписями 16 и накладки 17, крепят к кронштейнам 9 винтами с потай-
потайной головкой. Для того чтобы головки этих винтов не портили
внешнего вида передней панели, их закрывают декоративными
Г-образными накладками 18, согнутыми из пластичного алюми-
алюминиевого сплава толщиной 0,8... 1,2 мм. К кронштейнам 9 их крепят
теми же винтами, что и накладку 14 (рис. 2, а и б).
На рис. 3 показаны способы крепленля некоторых распрост-
распространенных радиодеталей на передней панели блока. В частности,
кнопочные переключатели П2К B2) и переменные резисторы,
управляемые вращением оси B3), удобно устанавливать на П-об-
разных кронштейнах 24, закрепленных на передней панели <§
винтами с гайками. Для прохода осей переменных резисторов
и кнопок 26 в панели и накладке сверлят отверстия диаметром на
1...2 мм большим, чем у соответствующих деталей. Вместо скобы
в некоторых случаях целесообразно использовать плоскую пласти-
пластину, закрепленную на передней панели с помощью винтов, ввинчен-
214
Рис. 3. Способы крепления радиодеталей на передней панели блока: а—на
П-образных кронштейнах; б — с помощью плоской пластины; в — крепление
шкального устройства
14 9 8
564543 1
Рис. 4. Устройство корпуса: а — фанерный корпус; б — корпус со стенками из
пластмассы; в — металлический корпус; г — корпус для магнитофона и электро-
электропроигрывателя
ных в резьбовые стойки требуемой высоты (например, деталь 34
на рис. 3, б). На передней панели их крепят винтами с потайной
головкой.
Многие радиолюбители считают, что такие узлы, как много-
многополосный регулятор тембра, можно построить лишь на основе
переменных резисторов с линейным перемещением движка, так как
только они обеспечивают графическую наглядность регулирова-
215
ния (по положению движков легко судить о форме АЧХ). При от-
отсутствии таких резисторов многополосный регулятор вполне
можно собрать, используя обычные резисторы, управляемые
вращением оси; надо лишь снабдить их простейшими шкальными
устройствами. Вариант такого устройства показан на рис. 3, б.
Оно состоит из двух шкивов B8 и 30), охватывающего каждый
из них в 2—3 оборота капронового тросика 32 (рыболовная леска
диаметром 0,2...0,3 мм) и стрелки-указателя 29 (стальная прово-
проволока диаметром 0,5...0,6 мм). Шкив 28 закрепляют на оси пере-
переменного резистора 23 стопорным винтом или эпоксидным клеем,
шкив 30 надевают на шпильку 31 (он должен свободно вращаться
на ней). Как и переменные резисторы, шпильку закрепляют
с помощью двух гаек на промежуточной панели 33, выполняющей
также функции подшкальника. К передней панели ее крепят вин-
винтами 35, ввинченными в резьбовые стойки 34. Перемещение шкива
30 в осевом направлении ограничивают трубками 36 и 37, наде-
надетыми вместе с ним на шпильку 31.
Стрелку-указатель 29 закрепляют на тросике 32 навивкой
последнего B—3 оборота) на ее левую (рис. 3, б), отогнутую
часть. Правый конец стрелки сгибают в виде подковки и наде-
надевают на свободную ветвь тросика, которая становится для нее
своего рода направляющей, ограничивающей степень свободы
в горизонтальной плоскости. Нужного натяжения тросика доби-
добиваются при завязывании узла, а чтобы он не развязался, концы
лески в непосредственной близости от него оплавляют в пламени
спички. Для наблюдения стрелки в панели 8 и накладке 14 выпи-
выпиливают окно прямоугольной формы, смещенное в сторону шкива
30 (это обусловлено наличием у стрелки изогнутого левого конца).
Чтобы стрелка хорошо выделялась на фоне других элементов
внешнего оформления лицевой панели, ее окрашивают в яркий
цвет (или надевают на видимую часть поливинилхлоридную труб-
трубку подходящего диаметра) и подсвечивают миниатюрной лампой
накаливания. Последнюю целесообразно поместить над шкивом
28, но так, чтобы ее нить накала не была видна через окно в па-
панели 8 и накладке 14, Подшкальник 33 окрашивают в тем-
темный цвет.
Крепление шкального устройства на передней панели радио-
радиоприемника показано на рис. 3, в. Шкалу, нанесенную тушью или
гуашью на полосы плотной бумаги, наклеивают на подшкаль-
подшкальник 40 (листовой дюралюминий толщиной 0,5...0,8 мм). При нали-
наличии переводного шрифта надписи можно нанести и непосред-
непосредственно на него. Для наблюдения за стрелкой-указателем в под-
шкальнике выпиливают узкие продольные щели по числу диапа-
диапазонов. К передней панели 8 подшкальник крепят с помощью
винтов 41, ввинчиваемых в резьбовые отверстия приклепанных
к нему заклепками 39 планок 38. Толщина планок должна быть
равна сумме толщин бумажных полосок с надписями и торцов
детали 42 (прозрачное органическое стекло), входящей выступом
в окно передней панели 8 и накладки 14. Подсвечивают такую
216
шкалу миниатюрными лампами накаливания, расположив их
напротив открытых торцов детали 42.
Корпус для блоков описываемой конструкции имеет П-образ-
ную форму. Его можно изготовить из многослойной фанеры тол-
толщиной 6... 10 мм, листовых пластмасс (органическое стекло, поли-
полистирол, текстолит), а в некоторых случаях — из металла.
Фанерный корпус (рис. 4, а) состоит из двух боковых 44
и верхней 48 стенок, соединенных с помощью кронштейнов 47
(пластичный алюминиевый сплав толщиной 1,5...2 мм) и неболь-
небольших шурупов 45. К нижним (по рисунку) полкам кронштейнов
заклепками 50 приклепаны планки 46 (дюралюминий или сталь
толщиной 2,5...3 мм) с резьбовыми отверстиями под винты 43,
которыми корпус крепится к боковым угольникам шасси 1.
Накладка 49 (дюралюминий толщиной 0,8...1,2 мм), несколько
выступающая за переднюю кромку верхней стенки 48 (см. разрез
А-А, варианты 1 и 3), служит для того, чтобы закрыть головки
верхних (по рисунку) винтов крепления накладок 14 к кронштей-
кронштейнам шасси 9. Однако это необязательный элемент корпуса. Если,
например, допустимо уменьшение высоты передней панели на тол-
толщину верхней стенки или если для размещения органов управле-
управления и индикации использованы вертикальная и горизонтальная
часги (разрез А-А, вариант 2), то можно вполне обойтись и без
накладки 49
Для соединения стенок корпуса можно использовать отрезки
дюралюминиевого уголка. К пластмассовым деталям их крепят
винтами 53 (рис. 4,6), для чего в стенках сверлят отверстия
и нарезают в них резьбу. Винты подбирают такой длины, чтобы
они не выступали за наружные плоскости стенок. При отсутствии
материала нужной толщины стенки склеивают из двух-трех более
тонких пластин.
Верхнюю стенку корпуса можно изготовить из прессованного
картона (оргалита) толщиной 3...4 мм. Для крепления такой
стенки к кронштейнам 47 или угольникам 52 используют винты
с потайной головкой (их вставляют с наружной стороны)
и гайки.
Корпус блока, устанавливаемого в шкаф, проще всего выпол-
выполнить из металла (рис. 4, в). Как и в варианте, показанном
на рис. 4, а, для крепления используют планки 46 с резьбовыми
отверстиями, приклепанные к полкам в нижней части корпуса.
Винты 43 в этом случае должны быть с потайной головкой, чтобы
не мешать скольжению шасси по направляющим 56 (дюралюми-
(дюралюминиевый уголок). К стенкам шкафа 54 их крепят шурупами 45.
На рис. 4, г показана конструкция корпуса для магнитофона-
приставки и электропроигрывателя. Корпус такого блока целесо-
целесообразно выполнить в виде коробки, состоящей из двух боко-
боковых 44, передней 62 и задней 60 стенок, соединенных уголь-
угольниками 57 и шурупами 45. Надевают этот корпус снизу и крепят
к шасси винтами 43, пропущенными через отверстия в уголь-
угольниках 63, привинченных к боковым стенкам 44. Если корпус
217
изготовлен из пластмассы, вместо угольников 63 можно исполь-
использовать приклеенные к стенкам планки из того же мате-
материала.
Верхней стенкой корпуса в этом варианте служит несущая
панель магнитофона или проигрывателя 59, прикрытая сверху де-
декоративной накладкой 49. Для уменьшения шума от работающего
механизма панель 59 установлена на шасси (точнее — на привин-
привинченных к его боковым угольникам / кронштейнах 61) через ре-
резиновые прокладки 66 и 67, надетые на металлические (или пласт-
пластмассовые) втулки 65. Закреплена панель винтами 58 с гайками
68 и шайбами 64.
Днище в таких блоках не обязательно — монтажные платы
и другие узлы вполне можно закрепить на несущей панели,
а резиновые ножки 12 — на нижних полках кронштейнов 61.
В заключение — несколько технологических советов по изго-
изготовлению корпусов и шасси описанных конструкций.
Вырезать передние панели, накладки, днища шасси и другие
детали из алюминиевых сплавов лучше не ножницами по металлу
(после них детали неминуемо будут покороблены, их придется
рихтовать, что для многих не так просто, как кажется), а реза-
резаком, изготовленным из старого ножовочного полотна или плос-
плоского надфиля (такие резаки обычно используют для резки
пластмасс). Надрезав материал с обеих сторон на глубину около
трети его толщины (лучше всего это делать по стальной линейке,
закрепленной с помощью небольших струбцинок), заготовку кла-
кладут на край стола с ровной кромкой и, отгибая удаляемую часть
листа на угол 30...40° в обе стороны, отламывают ее. Вырезанная
деталь остается такой же ровной, как и заготовка, а ее кромки
требуют лишь минимальной опиловки напильником.
Резак целесообразно использовать и при изготовлении таких
деталей, как кронштейны 9 и изогнутые накладки 14 (см. рис. 1
и 2), кронштейны 24 (см. рис. 3), 47 и 61 (рис. 4). Для умень-
уменьшения радиуса и облегчения гибки материал по линии изгиба
рекомендуется надрезать с внутренней стороны на глубину около
половины его толщины (ширина надреза должна быть несколько
меньше глубины). При гибке заготовку закрепляют так, чтобы
нижняя кромка надреза находилась на одном уровне (или чуть
выше) плоскости губок тисков (или уголков гибочного приспо-
приспособления, если ширина детали больше длины губок). При неболь-
небольшой толщине материала A...2 мм) заготовку гнут руками, поло-
положив на отгибаемую часть листка кусок ровной фанеры или пласт-
пластмассы. Детали из более толстого материала гнут ударами киянки
(деревянного молотка) через такую же прокладку. Основное
достоинство гибки с предварительным ослаблением сечения мате-
материала — практически полное отсутствие деформации прилегающих
к линии изгиба поверхностей.
Для того чтобы размеры согнутой детали возможно меньше
отличались от требуемых по чертежу, рекомендуется предва-
предварительно определить прибавку размеров за счет изгиба. Практи-
218
чески это делают так. Взяв полоску материала, из которого
предполагается изготовить деталь, на некотором расстоянии
(например 50 мм) от одной из ее узких сторон чертилкой наме-
намечают линию изгиба и по стальной линейке делают надрез так,
чтобы его ближайшая к базовой стороне кромка совпала с этой
линией. Согнув полоску на угол 90°, измеряют расстояние от базо-
базовой стороны до внешней поверхности отогнутой части, сравнивают
его с размером до линии изгиба и полученную разницу учитывают
при разметке деталей из этого материала. Так, если после гибки
получился размер 51,2 мм, то при разметке из всех чертежных
размеров необходимо вычитать 1,2 мм. И еще один совет: согнуть
заготовку намного легче (и качество получается значительно
выше), если отгибаемая часть достаточно велика, поэтому выре-
вырезая заготовку для деталей с небольшими полками, следует исхо-
исходить из того, что минимальная длина отгибаемой части должна
быть не менее 40...60 мм. Лишний материал отрезают после
гибки.
Для облегчения сборки шасси и стыковки его с корпусом
отверстия в сопрягаемых деталях целесообразно сверлить
несколько большего диаметра, чем требуется для свободного
прохода винтов. В особенности это относится к кронштейнам
9, 47, 61, угольникам 51, 52, 56 и корпусу 55.
Укоротить винт или заклепку до требуемой длины можно
следующим способом. В стальной пластине толщиной 1,5...2 мм
сверлят отверстие и, нарезав в нем нужную резьбу, ввинчивают
укорочиваемый винт с таким расчетом, чтобы за пределы пласти-
пластины выступал конец, который необходимо удалить (добиваются
этого подкладыванием под головку винта соответствующего
числа шайб). Если эта часть винта невелика A...2 мм), ее сразу
спиливают напильником заподлицо с поверхностью пластины,
а если значительна, ее предварительно откусывают кусачками
(или отпиливают ножовкой) и только потом обрабатывают на-
напильником. Достоинство такого способа укорочения винтов в том,
что при вывинчивании из пластины резьба полностью восстанав-
восстанавливается.
Аналогично укорачивают и заклепку, только в этом случае
пластину лучше взять толщиной, равной ее требуемой длине,
а отверстие просверлить сверлом такого диаметра, чтобы за-
заклепка входила в него с некоторым трением.
Пожалуй, наибольшие затруднения у радиолюбителей вызы-
вызывает отделка наружных поверхностей таких деталей, как наклад-
накладки и стенки корпуса. Накладку на переднюю панель, изготовлен-
изготовленную из листового алюминиевого сплава, можно окрасить нитро-
нитроэмалью (лучше, если она будет в аэрозольной упаковке) или
обтянуть самоклеющейся поливинилхлоридной пленкой, смыв
имитирующий древесину рисунок дихлорэтаном, трихлорэтиленом
или другими растворителями. Использовать для отделки естест-
естественную фактуру алюминиевого проката целесообразно только
в том случае, если после механической обработки (обрезки,
219
опиловки, гибки) удалось сохранить поверхность материала
неповрежденной или если эти повреждения незначительны. Краси-
Красивый внешний вид такая накладка приобретает после мокрой
(с водой) обработки мелкозернистой наждачной бумагой в про-
продольном направлении и последующего травления в 10...20%-ном
растворе едкого кали. Перед травлением деталь тщательно обез-
обезжиривают спиртом, бензином или ацетоном, а после промывают
в проточной воде. При этом следует иметь в виду, что алюминие-
алюминиевый прокат защищен от коррозии тонким плакировочным слоем
чистого алюминия, поэтому, чтобы его сохранить, увлекаться
обработкой наждачной бумагой и травлением не следует. Протрав-
Протравленную деталь желательно покрыть бесцветным лаком.
Стенки корпусов описанной конструкции отделывают порознь.
Если они из фанеры, то для отделки желательно использовать
шпон ценных пород древесины с последующим покрытием (в не-
несколько слоев) полиэфирным лаком. При отсутствии такой воз-
возможности, а также в случае, если корпус изготовлен из листовой
пластмассы, для отделки целесообразно использовать упоминав-
упоминавшуюся декоративную поливинилхлоридную пленку. Ею же обтяги-
обтягивают и накладку 49.
СОДЕРЖАН И Е
о
Предисловие
СПУТНИКИ СВЯЗИ, ЦИФРОВАЯ СВЯЗЬ, ОПТИЧЕСКИЕ ЛИНИИ
СВЯЗИ 5
СТУПЕНИ МАСТЕРСТВА 16
1922 ГОД, РАДИО, ЛЕНИН 25
РАДИОЛЮБИТЕЛЬСКИЕ КОНСТРУКЦИИ ДЛЯ НАРОДНОГО
ХОЗЯЙСТВА И БЫТА
За экономию электроэнергии 35
Защитное устройство для электросварочного аппарата 40
Автомат для дома 43
Таймеры на микросхемах 46
Цифровой экспозиметр для фотовспышки 57
РАДИОСПОРТИВНАЯ ТЕХНИКА
Антенны на диапазон 160 м 66
Измерение КСВ на коротких волнах 73
ЗВУКОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ
Усилитель «Олимп» ..... 80
Высококачественный усилитель класса В 93
Активные регуляторы громкости и тембра ......... 101
Тонкомпенсированный регулятор громкости . 118
Настройка громкоговорителя-фазоинвертора 119
Расчет многослойной катушки . 119
МАГНИТНАЯ ЗАПИСЬ
Усилители записи и воспроизведения на микросхемах ...... 120
Индикаторы уровня записи 125
Система автопоиска фонограмм . 131
Простой переключатель рода работы 139
ЭЛЕКТРО- и ЦВЕТОМУЗЫКА
Узлы и приставки для ЭМИ 141
Светодинамическая установка . . 149
Цветосинтезатор 156
РАДИОВЕЩАТЕЛЬНЫЙ ПРИЕМ
Приемник на двух микросхемах 160
Наручный приемник «Мишка» 167
Трехдиапазонный супергетеродин ........... 171
221
ИЗМЕРЕНИЯ
Простой генератор качающейся частоты 180
Функциональный генератор • 189
ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ
Стабилизированные выпрямители и защитные устройства 196
Лабораторный блок питания 202
Контроль зарядки аккумуляторной батареи 209
РАДИОЛЮБИТЕЛЮ-КОНСТРУКТОРУ
Шасси и корпус блока любительского радиокомплекса 211
Составитель Анатолий Владимирович Гороховский
РАДИОЕЖЕГОДНИК-83
Редактор Л. И. Карнозов
Художник Л. С. Вендров
Художественный редактор Т. А. Хитрова
Технический редактор 3. И. Сарвина
Корректор Е. А. Платонова
ИБ № 1286
Сдано в набор 10.01.82. Подписано в печать 22.12.82. Г-54597. Формат
Бумага офсетная. Гарнитура литературная. Печать офсетная. Усл. п. л. 14,0.
Уч.-изд. л. 15,35, Изд. № — 2/п—184. Тираж 200 000 экз. B-й з-д 100 001 —
200 000). № зак. 2-55. Цена 1 р. 30 к.
Ордена «Знак Почета» Издательство ДОСААФ СССР
129110, Москва, И-110, Олимпийский просп., 22.
Харьковская книжная фабрика «Коммунист». 310012, Харьков-12, Энгельса, 11.
РАДИОЕЖЕГОДНИК