Теги: электротехника радиосвязь и радиовещание радиотехника радио
Год: 1979
Текст
МАССОВАЯ
РАДИО
БИБЛИОТЕКА
Выпуск 955
КОНСТРУКЦИИ СОВЕТСКИХ И ЧЕХОСЛОВАЦКИХ РАДИОЛЮБИТЕЛЕЙ
СБОРНИК СТАТЕЙ
КНИГА ПЕРВАЯ
Scan Pirat
МОСКВА «ЭНЕРГИЯ» 1979
ББК 32.884.19
К65
УДК 621.396.62
РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ:
Берг А. И., Борисов В. Г., Белкин Б. Г., Ванеев В. И., Гениш-та Б. Н., Гороховский А. В., Демьянов И. А., Елъяшкевич С. А., Жеребцов И. П., Корольков В. Г., Смирнов А. Д.. Тарасов Ф. И., Чистяков Н. И., Шамшур В- И.
Конструкции советских и чехословацких радио-К65 любителей: Сб. статей.—Кн. 1,—М.: Энергия, 1979.—384 с. (Массовая радиобиблиотека; Выл. 955).
В пер.: 2 р. 30 к.
В сборнике помещены описания лучших конструкций, изготовленных советскими и чехословацкими радиолюбителями. Даны указания по их сборке и наладке.
Сборник рассчитан иа широкий круг радиолюбителей.
. . 30404-240
K^iW^ 206’77, 3703000000
ББК 32.884.19 6Ф2.9
© Издательство «Энергия», 1978, 1979 г.
© SNTL — Nakladatelstvf technicke literatury, п. р. Praha, 1978.
© Переводы статей на русский язык, «Энергия», 1978.
ПРЕДИСЛОВИЕ
В Отчетном докладе XXV съезду КПСС тов. Л. И. Брежнев, говдря о расширении идеологического сотрудничества между социалистическими странами, отметил: «Многие направления наук развиваются теперь коллективными усилиями ученых социалистических стран. Имеет место и полезное сотрудничество органов массовой информации — радио, телевидения, печати»*. Примером такого сотрудничества может служить совместная работа издательства «Энергия» и чехословацкого издательства СНТЛ по выпуску научно-технической литературы.
Десятки книг советских специалистов переведены и выпущены издательством СНТЛ. В свою Очередь издательство «Энергия» перевело и издало на русском языке немало книг, впервые выпущенных в свет издательством СНТЛ.
Выпускаемая издательством «Энергия» Массовая радиобиблиотека — серия популярных книг и брошюр — послужила примером для создания в Чехословакии подобной серии «Популярная электроника. Конструкторская серия».
Еще более глубокой формой сотрудничества являются совместные издания. Уже подготовлен и в ближайшее время выйдет в свет труд «Применение вычислительной техники», в котором помимо издательств «Энергия» и СНТЛ приняли участие технические издательства ГДР, ВНР, ПНР.
Настоящий сборник включает статьи радиолюбителей Советского Союза и Чехословакии; в нем описаны конструкции, отмеченные призами и дипломами на радиолюбительских выставках.
В творчестве радиолюбителей отражаются достижения современной радиоэлектроники, и это легко заметить даже при беглом знакомстве со сборником. Телевидение, радиоприем, электроакустика, вычислительная и измерительная техника — вот диапазон интересов современных радиолюбителей, и каждый из них найдет для себя много полезного.
Сборник одновременно выйдет в нашей стране и в Чехословакии. Ниже приводится предисловие к сборнику, подготовленному издательством СНТЛ для чехословацких радиолюбителей.
* Л. И. Брежнев. Отчет Центрального Комитета КПСС и очередные задачи В области внутренней и внешней политики. М., Политиздат, 1976, с. 11.
3
Так как сборник представляет собой первый опыт совместного издания для радиолюбителей, издательству было бы крайне интересно узнать мнение читателей. Отзывы просим присылать по адресу: 113114 Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10, издательство «Энергия», редакция Массовой радиобиблиотеки.
Редакция Массовой радиобиблиотеки
ПРЕДИСЛОВИЕ К ЧЕХОСЛОВАЦКОМУ ИЗДАНИЮ
Интеграция и кооперация стран — членов СЭВ дала уже положительные результаты не только в народном хозяйстве, но и в науке и технике. Основой научно-технического прогресса является обмен опитом средствами коммуникации и, в частности, путем книгоиздательской деятельности. Если научно-техническое сотрудничество социалистических стран до недавнего времени осуществлялось преимущественно между научными работниками, то теперь можно приветствовать дальнейшее расширение совместных изданий, которое послужит популяризации радиоэлектроники, а также техническому воспитанию молодежи. Такую деятельность мы оцениваем как весьма полезную, поскольку в соответствии с государственными планами культурного развития она повышает профессиональную квалификацию молодежи и помогает использовать свободное время на благо общества.
Мы рады продолжить традиции и многолетний опыт издательства «Энергия», которое выпускает хорошо известную серию «Массовая радиобиблиотека». Поэтому «Конструкции советских и чехословацких радиолюбителей» — первое совместное издание — мы включили в чехословацкую библиотеку «Популярная электроника. Конструкторская серия».
Издательство СНТЛ
УДК 681.332.2
ЭЛЕКТРОННАЯ ЛОГАРИФМИЧЕСКАЯ ЛИНЕЙКА
П. ПЕРУТИК (ЧССР)
Электронная цифровая логарифмическая линейка — устройство, работающее с дискретными логическими значениями электрических величин. С ее помощью производят большинство математических операций, выполняемых на классической логарифмической линейке.
Описываемое устройство (рис. 1) предлагается радиолюбителям, знающим алгебру Буля, интегральные микросхемы, а также простые логические схемы (счетчики, регистры). Работа устройства основана на алгоритме, представленном в работе [1].
Основными функциональными частями линейки являются (рис. 2): импульсный генератор (с возможностью выбора частоты); схема регулировки времени; выходной интегратор.
Импульсный генератор предназначен для получения прямоугольных импульсов постоянной амплитуды и длительности. Частота этих им-
Рис. I. Общий вид электронной цифровой логарифмической. линейки.'
5
Ввод чисел извне
Рис. 2. Соединение основных функциональных блоков.
пульсов FY устанавливается введением в импульсный генератор числа Y. При Этом Fy = kFrY, где к — константа; FT — частота входных тактовых импульсов.
Схема регулировки времени служит для ограничения времени, в течение которого генератор подает импульсы, т. е. продолжительности цикла вычисления. По истечении этого срока работа импульсного генератора прекращается. Продолжительность цикла вычисления устанавливается введением в устройство числа извне.
В выходной интегратор в течение цикла вычисления подаются импульсы генератора тактовых импульсов или импульсного генератора в зависимости от производимой- операции. Перед началом отсчета выходной интегратор приводят в исходное состояние. По окончании вычислительного цикла он находится в состоянии результата математической операции.
Основные функциональные части коммутируются в зависимости от производимой математической операции многопозиционным переключателем, обозначенным как переключатель операций. Работа всего устройства задается и синхронизируется тактовым генератором.
Работа устройства при выполнении арифметических и трансцендентных операций^-Схема коммутации основных функциональных блоков представлена на рис. 2. Запуск и остановка вычислительного цикла осуществляются переключателем, управляемым схемой регулировки времени.
Сложение. Основные функциональные блоки соединены согласно рис. 3,а. В схему регулировки времени вводится сначала одно из слагаемых а по окончании вычислительного цикла оно переводится в выходной интегратор. Слагаемое представляется количеством импульсов, производящих сброс схемы регулировки времени и одновременно устанавливающих интегратор в состояние, соответствующее данному числу. Таким же образом в выходной интегратор переводится следующее слагаемое Х2, в результате чего выходной интегратор оказывается в состоянии Z = Xt + Х2. Количество слагаемых при этом произвольно.
б
Умножение. Соединение функциональных блоков показано на рис. 3,6. Один из сомножителей X вводится в схему регулировки времени, а второй У — в импульсный генератор, частота импульсов Fr на выходе которого пропорциональна входной частоте FT, поступающей от генератора тактовых импульсов, и введенному сомножителю Y, т. е. FY=kFrY. Схема регулировки времени пропускает на вход импульсного генератора X импульсов, и результат будет Z =₽ kXY.
Деление. Функциональные блоки соединены согласно рис. 3,в. Схема регулировки времени и выходной интегратор изменены по сравнению со схемой на рис. 3,6. X — делимое, У — делитель. Так как
X = kZY, то Z =
Возведение в квадрат. Эта операция производится по схеме, представленной на рис. 3,г. Блок D представляет собой частотный делитель на два. Отличие от предыдущих схем заключается в том, что число У (введенное в импульсный генератор) не постоянно и зависит от времени следующим образом: y(t) ® (FT/2) t, где t — время.
Выходная частота также зависит от времени
FY(t) = (kF2/2)t.
Число импульсов, интегрированных в выходном интеграторе за время Т:
т
Z.= f kF2/2t <lt « kF2T2/4, о
а так как T = 2(X/FT), то Z = kX2.
Извлечение квадратного корня. Соединение функциональных блоков показано на рис. 3,д. По сравнению с предыдущей схемой здесь тоже заменены схема регулировки времени и выходной интегратор, т. е. справедливо, что X - kZ2, а, значит, Z = j/x/k.
Экспоненциальная функция. Соединение функциональных блоков представлено на рис. 3,е. Сигнал частотой FY подается на вход импульсного генератора, где интегрируется и непрерывно регулируется этой частотой от самого низкого значения, необходимого для установки -в начале цикла вычисления (FT/k). Выходной интегратор нужно установить в состояние 1, при котором справедливы соотношения:
FY = kFTY(t); y(t) = l+fFy(t)dt. о
Подставив Fy, получим:
y(t)=l+kFTfy(t)A,
7
Рис. 3. Соединение основных функциональных блоков.
8
Генератор тактовых импульсов
Импульсный, генератор
Схема регулировки времени
Выходной интегратор
Гоператор
импульсов
Импульсный генератор
Fy
Схема регулировки времени
д
Выходной интегратор
г
Ж)
9
что представляет собой интегральное уравнение, решением которого является У (f) = efcfTf. Результат Z получим из
т т
Z = 1 + [ FY (f)dt = 1 + f A.fTeHTf dt = 1 + ekFtT — 1 = ekx
о 0
(после подстановки FTT = Ar).
Натуральный логарифм. Соединение функциональных блоков показано на рис. 3,ж. По сравнению с рис. 3,е заменены схемы регулировки времени и выходной интегратор. Импульсный генератор устанавливается на самое низкое значение (FT/k), а схема регулировки времени - в состояние 1. Произведя действия, аналогичные перечисленным при операции извлечения квадратного корня, получим соотношение Z = In Х/к.
Основные функциональные блоки. Полная логическая схема импульсного генератора представлена на рис. 4. Она содержит
4-я декада.
5-я декада.
Логическая: схема
4-XMH7W0 Зх МН 7410 5ХМН7420 ЗхМН7430 Зх МН 7453
10
три функциональные части: управляющий счетчик, счетчик-интегратор, логическую схему выбора импульсов.
Управляющий счетчик составлен из четырех десятичных счетчиков 1 — 4, соединенных между собой так, что выходной сигнал наивысшего двоичного разряда одного счетчика управляет входом следующего. Символами А, В, С, D обозначены выходы десятичных счетчиков. В них использована интегральная микросхема типа МН7490, состоящая из делителей на два и на пять. Вход и выход каждого делителя выведены из общего корпуса, что позволяет соединять делители двумя способами.. При соединении в последовательности делитель на два — делитель на пять счетчик работает в коде BCD 8421, в то время как при последовательности делитель на пять — делитель на два — в коде BCD 5421. В данной схеме использован второй способ. Отдельные состояния счетчика показаны в табл. 1.
Счетчик-интегратор составлен из четырех десятичных счетчиков (5—8), работающих в коде BCD 8421 (представлены на рисунке упро-
счетчак
Z-9 декада.
1—Я декада
Рис. 4. Логическая схема импульсного генератора.
11
Таблица 1
Код
Десятичный D 5 с 4 в 2 А 1
0 0 0 0 0
1 0 0 0 . 1
2 0 0 1 0
3 0 0 1 1
4 0 1 0 0
5 1 0 0 0
6 1 0 0 1
7 1 0 1 0
8 1 0 1 1
9 1 1 0 0
щенно). Здесь также выходной сигнал наивысшего разряда D одной декады управляет входом следующей. Направление счета (поступление импульсов) по сравнению с управляющим счетчиком обратно, т. е. подавая импульсы данной частоты на вход счетчика-интегратора, можно в течение цикла вычисления непрерывно менять состояние его выходов, что необходимо при осуществлении операции возведения в квадрат, извлечения квадратного корня, экспоненциальной функции и логарифмирования. При умножении и делении состояние выходов счетчика-интегратора устанавливается на значение, не меняющееся во время цикла вычисления. Так как десятичный счетчик MH749Q не позволяет производить внешнюю независимую установку выходов, то каждый из четырех десятичных счетчиков составлен из четырех логических схем типа МН7472 (JK-триггер).
Логическая схема одного из десятичных счетчиков показана на рис. 5. Это прямой синхронный десятичный счетчик. Отдельные триггеры схематически обозначены прямоугольниками. Символы обозначают: А, В, С,»В —выходы; Т— вход тактового генератора; JK — входы отдельных триггеров (каждый устроен в виде входов внутренней схемы логического умножения); Р — установка; С — стирание; Q, Q —
Рис. 5. Логическая схема десятичного счетчика.
12
прямой и инверсный выходы отдельных триггеров. Что касается работы счетчика, то ограничимся замечанием, что модуль 10 счетчика обусловлен обратной связью с выхода Q последнего триггера на вход J второго триггера (на рис. 5 второго слева).
Логическую схему выбора импульсов составляет ряд схем логического умножения и сложения (см. рис. 4). Их выходные сигналы управляются выходными сигналами управляющего счетчика (прямыми или инверсными), далее выходными сигналами счетчика-интегратора и частично также выходными сигналами других компонент логической сети. Задачей этой части импульсного генератора является выбор из всех тактовых импульсов, составляющих цикл управляющего счетчика (104), то количество, которое установлено на выходах интегрального счетчика. Другими словами, выходные сигналы управляющего и интегрального счетчиков управляют проходом тактовых импульсов через логическую сеть.
Вся система разделена на четыре декады. Логическая схема первой декады из общего количества 104 импульсов, составляющих цикл управляющего счетчика, выбирает тысячи импульсов, причем член Ал выберет 1000, — 2000, — 4000, — 8000 импульсов, при этом
некоторые импульсы совпадают. Отдельные члены A t пропускают или блокируют импульсы в зависимости от состояния выходов десятичного счетчика 8 (см. рис. 4). Остальные значения, т. е. 3000, 5000, 7000, 9000, могут быть получены как суммы соответствующих основных значений на выходах At — Op
На практике используются такие комбинации основных значений (т. е. комбинации выходных сигналов членов At — Dj), импульсы которых не совпадают во времени. Арифметическая сумма в этом случае совпадает с логической суммой, поэтому может быть использован элемент сложения. Однако в целях упрощения конструкции выгодно применять схемы логического умножения Et — £4 с инверсным выходом. Это — схемы типов МН7400 (используемые в качестве инверторов), МН7410, МН7420 и МН743О.
Логическое сложение в данном случае производят на основе соот-
ношения, справедливого для логических переменных: X- + У =XY (закон де Моргана). Каждый десятый тактовый импульс, не содержащийся в выходном сигнале члена £ь выбирается при помощи члена £х и передается в следующую декаду. Здесь процесс повторяется с частотой, в 10 раз меньшей, чем в предыдущей декаде. Логическая схема совместно со счетчиками 2 и 7 выбирает сотни импульсов (из общего числа 104 импульсов цикла), суммирует их при помощи члена £2. Одновременно прибавляются тысячи из предыдущей декады (выходной сигнал члена Е^). Десятки и единицы добавляются в третьей и четвертой декадах, последовательности импульсов которых приведены на рис. 6.
Первый ряд представляет собой последовательность тактовых импульсов с частотой Ft3, поступающих от предыдущей декады. В течение всего цикла управляющего счетчика в третью декаду поступает 100 импульсов. Следующие четыре последовательности импульсов
13
123Ч5Б78910... 100
Fr J
лзтлд^.злъл1ъллд1лдтл.лп_плщ^дтг1.г1Г1лзъплдщ_г1ллиъллд1л_гш-.П_Л_ c—R—n—П—n—П—П—П__П—n—П—Л—П—П—TL—П—П—П—П—R—Г Я----1 I---1 i---II----1 I---1 I—J I----i~~l---I I---i L__J
Fr4
A Счет- g чин Ч- q
I
n П ___________________________n____________ n ......... n л __________________________________r__________n л n
Fm П П П n П. П .П____П П . П И fl JI .fl_П_fl_
Fun JJLJLfl^^JLfUUJJLJLlJUOJ^JULJJLJJ^
F'u
Fe
Рис. 6. Последовательности импульсов в разных точках 3-й и 4-й .декад импульсного генератора.
показывают картину на выходах А, В, С, D счетчика 3. Далее следует выход тактовых импульсов из третьей декады (/т4). Следующие четыре последовательности — импульсы на выходах А, В, С, D счетчика. Импульсы F10, F2o, F40, F80 (в инверсной форме) будут на выходах логических схем А3, В3, С3, D3, а импульсы Flt F2, F4i Fe (также инверсные) — на выходах логических ключей Ал, Вй, С^, D4.
Схема регулировки времени состоит из четырех десятичных счетчиков, включенных как обратный синхронный счетчик. Логическая схема одного из них показана на рис. 7. Вспомогательные цепи, используемые для коммутации отдельных декад схемы регулировки времени, представлены на рис. 8.
Задачей схемы регулировки времени является остановка цикла вычисления, когда на выходах состояние 0. Для этого имеется вспомогательное управляющее устройство, логическая схема которого показана на общей схеме прибора на рис. 9. Информация о состоянии схемы регулировки времени снимается с инверсных выходов
Рис. 7. Логическая схема десятичного счетчика регулировки времени.
отдельных триггеров четырех десятичных счетчиков схемы. На выходе логического элемента 1 будет сигнал, соответствующий логической 1, когда на всех (прямых) выходах схемы регулировки времени присутствуют сигналы, соответствующие логическому 0. В этом случае выходной
14
сигнал логического элемента 1 блокирует проход тактовых импульсов через логический элемент 2 к переключателю операций. Кроме того, 2 можно блокировать или открывать входным сигналом запуска цикла вычисления, управляемым извне.
Выходной интегратор состоит из четырех десятичных счетчиков типа МН7490, включенных так, что информация об их состоянии представлена в коде BCD 8421 (рис. 9). Счетчики соединены между собой таким образом, что выход D предыдущего связан со входом последующего. Все счетчики имеют общую установку нуля. Так как во время выполнения математической операции может случиться, что выходной интегратор пройдет состояние 9999, то используется вспомогательная цепь — индикатор этого состояния. Состояние 9999 соответствует наличию логической 1 на всех выходах А — D. Информацию о состоянии выходов А - D обрабатывает конъюнктор 3, выходной сигнал которого управляет входом установки Р триггера типа МН7474. Выходной сигнал триггера через резистор сопротивлением 10 кОм поступает на базу транзистора КС5О8, в коллекторной цепи которого имеется индикаторная лампа. Триггер перебрасывается в исходное состояние входным сигналом сброса С, подаваемым извне.
Вспомогательные функциональные блоки. Источник синхронизирующих импульсов (тактовый генератор) состоит из двух инверторов и логических элементов И-НЕ типа МН7400 (рис. 9). При помощи переменного резистора R можно устанавливать частоту импульсов, которая зависит и от емкости конденсатора С. Частота импульсов устанавливается около 30 кГц, что обеспечивает достаточное быстродействие всех операций.
Входной преобразователь. Число, вводимое в устройство клавишами 0 — 9, необходимо перевести из десятичного кода в код BCD 8421. Для этой цели и служит входной преобразователь, показанный в левой части обшей схемы (рис. 9). Он состоит из четырех логических элементов (4 — 7), на входы которых с клавиш подаются
Установка.
Рис. 8. Логическая схема вспомогательной цепи схемы регулировки времени.
15
Рис. 9. Общая логическая
16
1
схема устройства.
17
1^хМН7Ч00
Рис. 9.
18
23
Продолжение.
19
1
20
Продолжение.
21
18
2Ц 25
Цепь запуска, и Выбора. ”1
Аз Дч
Схема автоматической установки нуля
23
Рис. 9.
Выпущены: 1- источник питания + распределение питания 2-корректирующие цепи операций InXje^
Продолжение.
логические 0. Ненажатой клавише соответствует логическая 1. На выходах логических элементов 4 — 7 получаем вводимое число в коде BCD 8421. Это число через логические схемы ввода числа подается в схему регулировки времени (число X) или в импульсный генератор (число У). На выходе логического элемента 8 получаем единичный импульс (логическая 1), нажав любую клавишу. Этот импульс через разделительные логические элементы 9, 10 подается к одному из регистров сдвига в качестве тактового импульса сдвига.
Каждой клавише соответствует К5-триггер, препятствующий многократному вводу числа при механическом возврате клавиши. Входы этих триггеров клавишами соединены с корпусом (логический 0). При отпускании клавиши замыкается верхний контакт, в результате чего триггер перебрасывается в исходное состояние.
Логические схемы ввода чисел. Числа, с которыми производятся математические операции, вводятся в схему регулировки времени и импульсный генератор, начиная с наивысшего разряда. Сдвиг разряда производится автоматически логическими схемами ввода числа. Этими схемами снабжен как импульсный генератор, так и схема регулировки времени. Они состоят из D-триггеров (МН7474) (на рис. 9 обозначены номерами 1—4 и включены как регистр сдвига), инверторов 11 — 14 и конъюнкторов 15 — 30. Число, поступающее от входного преобразователя в коде BCD 8421, при помощи установочных входов Р записывается в ту декаду, инвертор которой (11—14) имеет на выходе логическую 1. В исходном состоянии на выходе Q триггера 1 установлена логическая 1, а на выходах Q триггеров 2 — 4 — логический 0.
Почти одновременно с вводимым числом от входного преобразователя через разделительные логические элементы 9 или 10 поступает импульс, который вводит входные тактовые сигналы триггеров 1—4. Под ^действием этого импульса логическая 1 на выходе Q триггера 1 подается на выход Q триггера 2. Переход выходного логического сигнала Q триггера 1 с логической 1 на логический 0 вызовет появление на короткое время логической 1 на выходе инвертора 14, т. е. запись числа в четвертую декаду. Следующее число, поступающее от входного преобразователя вместе с импульсом сдвига для регистра, запишется в третью декаду и т. д.
Логические схемы изображения чисел. Для отображения состояния выходов схемы регулировки времени, выходного интегратора и счетчика-интегратора импульсного генератора используется один блок отображения с четырьмя цифровыми индикаторами тлеющего ’ разряда, следовательно, должна быть возможность выбора подключения выходного преобразователя и возбуждающего индикатора к отдельным основным функциональным блокам. Эту функцию выполняет логическая схема отображения чисел, схематически показанная в правой части схемы на рис. 9. Информация о состоянии выходов основных функциональных блоков проходит через логическую цепь при наличии логической 1 на соответствующих четырех входах конъюнкторов. Остальные две четверки входов логического элемента должны иметь логический 0.
24
Обобщая, функцию можно описать так: для X = 1, У=0, Z = 0 отображается состояние схемы регулировки времени; для X — О, Y— 1, Z = 0 отображается состояние счетчика-интегратора импульсного генератора; для X — О, У = О, Z = 1 отображается состояние выходного интегратора.
Входами X, У и Z управляет цепь запуска и выбора, которая будет записана ниже.
Выходные сигналы логических элементов управляют входными сигналами интегральных преобразователей кода BCD 8421 в десятичный (тип МН74141). Выходные сигналы преобразователя переключают отдельные электроды индикаторов.
Цепь запуска и в ы б о р а производит:
1) установку регистра сдвига разряда в исходное состояние (1000);
2) сброс схемы регулировки времени и счетчика-интегратора импульсного генератора;
3) управление логическими цепями отображения переменными X, Y, Z';
4) управление сдвигом разряда логическими элементами 9 и 10, в результате чего импульсы сдвига от элемента 8 направляются к регистрам схемы регулировки времени и импульсному генератору;
5) управление запуском цикла вычисления.
Цепь запуска и выбора показана на общей схеме (см. рис. 9). Работа происходит следующим образом.
Основной частью цепи является триггер с тремя состояниями, управляемый клавишами Тх, TY, Tz. При разборе возможных состояний триггера обнаруживается, что при включении одной клавиши' на выходе одного из трех логических элементов будет логический 0, в то время как на остальных двух выходах — логическая 1. Выходы логических элементов остаются в этом состоянии и после отпускания клавиши. Состояние триггера изменяется только после нажатия на другую клавишу.
Функции 1 и 2 цепи запуска и выбора связаны с использованием контактов клавиш Тх и Тг. Для установки и сброса достаточно соответствующие входы регистров и счетчиков привести на короткий момент времени, равный времени нажатия клавиши, в состояние логического 0. Функция 3 осуществляется выходными сигналами X, Y, Z, 4 —. выходными сигналами X и У, а функция 5 выполняется выходным сигналом Z. Для всех этих функций необходимо, чтобы логические переменные на выходах цепи запуска и выбора не изменялись во времени до момента включения следующей клавиши.
Состояние выходного интегратора показывает не переменная Z, а, как это видно из рис. 9, переменная Z', так как состояние выходного интегратора отображается индикаторами только после окончания цикла вычисления. Переменная Z' — 1, если Z = 1 и на выходе элемента 1 имеется логическая 1. Конденсаторы 1 нФ и 10 нФ, включенные параллельно входам цепи выбора, защищают входы от паразитных импульсов, которые могут быть наведены в сравнительно длинных линиях, ведущих к клавишам. У входа клавиши Тх используется
25
5В
7ХКА501
7xm1(R) • 7х 1М(С) а-Вход схемы регулировки Времени-Ь-вхоВ счетчика, интегратора, с-вход выходного интегратора.
Рис. 10. Электрическая схема переключателя операций.
большая емкость (10 нФ) для того, чтобы сигнал на этом входе после отключения цепи автоматического сброса или освобождения клавиши N вернулся на уровень логической 1 позже, чем на вход клавиши Ту. Благодаря этому после установки нуля цепь выбора автоматически устанавливается в состояние: X = 1, У' = 0, Z = 1, а это значит, что можно сразу же вводить число в цепь регулировки времени. Резисторы с сопротивлением 4,7 Ом ограничивают импульсы тока при включении клавиш.
При сложении нескольких слагаемых желательно, чтобы цепь выбора после получения частичной суммы автоматически устанавливалась на схему регулировки времени.
Установка на нуль. Общая установка на нуль устройства производится при помощи клавиши N. Ее включение эквивалентно одновременному включению клавиш Тх и Ту посредством диодов Д3 и Д4. Далее устанавливается на нуль выходной интегратор, а триггеры 5 (делитель на 2) и 6 (сброс) устанавливаются в состояние 2 = 0.
При подключении устройства к сети триггеры устанавливаются в одно из устойчивых состояний, поэтому перед началом вычисления должна быть произведена установка на нуль. Автоматическая цепь установки на нуль (см. рис. 9) заменяет ручное включение клавиши N. Цепь работает таким образом, что оба транзистора (КС5О8 и KSY71) после подключения напряжения питания 5 В открываются на время, необходимое для зарядки конденсатора емкостью 10 пФ. Транзисторы открываются также при каждом переключении операций.
Переключатель операций. В качестве переключателя операций используется восьмипозиционный пятипакетный вращающийся переключатель типа 6АК53303. Система выводов переключателя в развернутом ваде показана на рис. 10. Выводы обозначены кружками. Каждый из пяти столбцов пар контактов соответствует одному пакету. В каждой из семи используемых позиций переключателя выводы в
26
соответствующем ряду (1 — 7) соединены попарно. На схеме эти соединения показаны для позиции 3. Позиции 1 — 7 соответствуют отдельным математическим операциям: 1 — сложение; 2 — умножение; 3 — деление; 4 — возведение в квадрат; 5 — извлечение квадратного корня; 6 — экспоненциальная функция; 7 — натуральный логарифм.
Буквами а, Ь, с обозначены входы схемы регулировки времени импульсного генератора и выходного интегратора. Пятый пакет подключает цепь установки на нуль.
Сетевой источник стабилизированного напряжения. Схема представлена на рис. 11. Она содержит блок стабилизатора 5 В/1 А и блок 170 В/10 мА для питания индикаторов. Трансформатор должен быть рассчитан примерно на 20 Вт.
Рекомендации по конструированию. Интегральные микросхемы, используемые при создании устройства, монтируются на печатные платы, фольгированные с двух сторон. Так как число соединений между отдельными функциональными блоками довольно велико, то рекомендуется использовать по возможности большие печатные платы, что позволит избежать трудоемкости монтажа. При этом нецелесообразно размещать все функциональные блоки устройства на одной плате, так как число соединений между функциональными блоками получается больше числа соединений между декадами одного блока. Чтобы исключить влияние низкочастотных помех, наводящихся в проводах, можно шунтировать провода, подводящие питание к каждой монтажной плате, конденсатором емкостью 5—10 мкФ, который одновременно сглаживает воздействие импульсов тока, возникающих при переключении цифровых цепей. Интегральные микросхемы вставляются в панельки или впаиваются непосредственно в плату.
На неиспользованные входы могут наводиться помехи и неблагоприятно влиять на работу схем, поэтому все неиспользуемые входы, кроме входов для экспандера у логических элементов И-ИЛИ-НЕ (МН7450, МН7453), следует включить соответствующим образом. У схем логического умножения И-НЕ неиспользуемые входы подключают
Электрическая схема стабилизируемого источника напряжений питания.
27
параллельно входам того же логического элемента или к уровню логической 1 (2,4—5 В). Напряжение питания может использоваться как логическая 1, если оно не превышает 5,25 В. У дизъюнкторов типа И-ИЛИ-НЕ целесообразно неиспользуемый вход секции И соединить параллельно используемым входам той же секции. Если работает не вся секция И, то ее входы должны быть подсоединены к уровню логического 0, т. е. соединены с корпусом. Входы, предназначенные для подключения экспандера, остаются неподсоединенными.
У JK-триггеров необходимо неиспользуемые входы J, К, установки и сброса подключить к уровню логической 1 аналогично логическим элементам И-НЕ. Кроме того, они могут быть подключены параллельно входу тактовых импульсов или входы J соединены с выходом Q, а К — с выходом Q.
У десятичного счетчика МН7490 можно подключить неиспользуемый вход внутреннего логического элемента, используемый обычно для установки 0 или 9, к другому используемому входу. Если же логический элемент вообще не нужен, то следует хотя бы один из его входов соединить с корпусом (логический 0).
При конструировании не обязательно применять типы логических элементов, приведенные в электрической схеме. Можно воспользоваться другой комбинацией логических элементов, выполняющей ту же логическую функцию, если это по какой-либо причине выгодно. Радиолюбитель может улучшить конструкцию, увеличив число декад устройства.
Конструкция корпуса и других механических частей, чертежи печатных плат не приводятся, поскольку изготовление их не представит затруднений.
Выполнение расчетов. Предполагается, что переключатель операций находится в положении, соответствующем выполняемой операции, и все счетчики установлены на нуль автоматически или вручную. Десятичный порядок результата необходимо всегда определять дополнительно.
Сложение, а) вводим первое слагаемое, используя младший разряд устройства (клавишу 0); б) нажимаем Tz — первое слагаемое переводится в выходной интегратор; в) вводим второе слагаемое; г) нажимаем Тг — появляется сумма.
Аналогично поступаем с остальными слагаемыми. Клавиша Тх используется в случае неправильно введенного слагаемого, без стирания частичной суммы.
Умножение (только двух сомножителей). Оба числа вводятся в старшие разряды, т. е. максимально влево. Коэффициент к = 10-4. Последовательность операции следующая: а) вводим первый сомножитель; б) нажимаем Ту, в) вводим второй сомножитель; г) нажимаем Tz — появляется произведение.
Деление. Числа необходимо вводить в старшие разряды устройства, причем так, чтобы делимое (с точки зрения разрядов устройства) было меньше, чем делитель. Например, при делении 234:123 вводят делимое как 0234, а делитель как 1230. Последовательность операции такая: а) вводим делимое; б) нажимаем TY; в) вводим делитель; г) нажимаем Tz — появляется частное от деления.
28
Возведение в квадрат. Число вводится с использованием старших разрядов устройства (максимально влево), нажимается Tz — появляется результат.
Извлечение квадратного корня. Последовательность такая же, как при возведении в квадрат. Но нужно учитывать, что запятую в числе, из которого извлекается корень, можно перемещать только на четное число мест.
Экспоненциальная функция. Устройство позволяет осуществлять прямой расчет функции Z = е** для X в интервале 0 < X < 9,2. Постоянная к = 10“ 3. Число X вводится в старшие разряды устройства. При X > 9,2 (когда Z > 104 и имеет место переполнение выходного интегратора) расчет производят в два приема с использованием соотношений:
е* = X = Xf + Х2.
При показателях X < 4,6 результат изображается только двумя самыми младшими разрядами устройства, т. е. двумя цифрами. Точность результата увеличится, если к числу X прибавить In 10 = 2,303, что означает умножение результата на 10 (сдвиг на одно десятичное место влево), так как 10 = е* е1п 10 = 10 ех.
Если же прибавить 2 In 10 = 4,605, то результат умножается на 100.
Очередность операции следующая:- а) вводится показатель (X) с возможными изменениями, описанными выше; б) нажимается Тг; в) вводится 0001; г) нажимается Tz; д) к младшему разряду изображенного числа прибавляется 1, полученное число является результатом расчета.
Натуральный логарифм. Используются старшие разряды устройства. Если в логарифмируемом числе перенести запятую влево или вправо по отношению к разрядам устройства, то к результату необходимо прибавить или вычесть столько In 10 = 2,303, на сколько десятичных мест был произведен перенос запятой.
Последовательность: а) преобразуем логарифмируемое число сдвигом запятой таким образом, чтобы наивысший разряд его (т. е. устройства) был 103; б) из низшего разряда (единиц) полученного таким образом числа вычитаем 1 и это новое число вводим в устройство; в) нажимаем TY и вводим 0001; г) нажимаем Tz- д) к изображенному числу прибавляем (вычитаем) соответствующее число 1п10 = 2,303, как это было описано ранее.
Точность выполнения отдельных операций. Числа, с которыми производят математические операции, могут содержать различное количество цифр отдельных разрядов. Очевидно, что устройство, производящее расчеты, может обрабатывать числа с ограниченным количеством цифр. В данном случае имеются четыре десятичных разряда. Постоянная к выбирается так, чтобы при введении числа можно было использовать максимальное количество разрядов устройства. На практике используют все четыре имеющиеся в наличии разряда, кроме некоторых случаев деления (мантисса делимого больше, чем мантисса делителя) и извлечения корня (из-за сдвига подкоренного числа на два разряда).
29
Относительная погрешность результата тем меньше, чем меньше абсолютная погрешность, чем больше число десятичных разрядов, ко-* торыми выражен результат, и чем больше мантисса результата.
В последующих пунктах определена точность расчета при выполнении отдельных математических операций для «наихудшего случая».
Сложение. Отдельные слагаемые представляются определенным числом импульсов, сумма равна точной сумме этих импульсов, а погрешность результата — нулю.
Умножение. Счетчик-интегратор импульсного генератора настроен на постоянное значение в течение всего цикла вычисления. По окончании одного цикла управляющего счетчика (104 импульсов) на выходе генератора будет У импульсов, если У—число, введенное в счетчик-интегратор. При расчетах на практике управляющий счетчик останавливается в состоянии, не кратном 104 импульсам, однако на выходе импульсного генератора всегда имеется целое число импульсов, полученное округлением в большую или меньшую сторону.
Анализируя способ выбора импульсов импульсным генератором из последовательности входящих тактовых импульсов (см. рис. б, ряд Рт3, Fio, ^20, К40, ^8о)> видим, что округление не превышает один импульс. Отсюда вытекает, что максимальная абсолютная погрешность равна единице младшего разряда устройства, т. е. максимальную относительную погрешность («наихудший случай») получим при самом низком значении произведения, которым в соответствии с перечисленными ранее правилами является число 0100 (результат умножения 100 х 100). Эта погрешность равна 1%.
Примечание. Рисунок 6 отражает ситуацию для 3-й и 4-й декад импульсного генератора, где выбираются десятки и единицы импульсов из каждых 104 тактовых импульсов. Для 1-й и 2-й декад, выбирающих тысячи и сотни, последовательности импульсов на соответствующих выходах такие же. Различие заключается в том, что процесс происходит в сто раз быстрее, поэтому рис. 6 может быть использован для иллюстрации представленных ранее рассуждений.
Деление. При делении цикл вычисления останавливается последним импульсом с выхода импульсного генератора. Этот импульс заканчивает установку нуля схемы регулировки времени, поэтому на вход импульсного генератора (а значит, и выходного интегратора) всегда подается на несколько импульсов меньше. Количество импульсов зависит от числа, введенного в счетчик-интегратор, т. е. от числа разрядов делителя. Ситуация тем неблагоприятнее, чем делитель меньше, т. е. чем последовательность импульсов, поступающих от импульсного генератора, реже по сравнению с последовательностью входящих тактовых импульсов, поэтому «наихудший случай» будет при делителе 103.
По рис. 6 определяем, что в частном не достает пяти импульсов, это — максимальная абсолютная погрешность. С увеличением числа разрядов делителя ошибка уменьшается, одновременно уменьшается частное, зависящее от значения делимого. Следовательно, относительная погрешность в каждом конкретном случае должна рассчитываться отдельно.
30
Возведение в квадрат. Оценка точности здесь сложнее, так как состояние счетчика-интегратора в течение цикла вычисления непрерывно меняется. Оценку произведем с помощью рис. 4 и 6. Делитель на два, выходная частота которого подается на вход счетчика-интегратора, должен быть включен так, чтобы менять свое состояние во время выключения тактовых импульсов. Если используется D-триггер, то перед входом тактовых импульсов нужно включить инвертор.
Разделим мысленно импульсный генератор на две половины. Первую составляют 1-я и 2-я декады, вторую — 3-я и 4-я. Цикл каждой половины как счетчика-интегратора, так и управляющего счетчика равен 100 импульсам, причем входная частота счетчика-интегратора составляет половину входной частоты управляющего счетчика.
Используя рис. 4 и 6, получаем для первой половины:
1) состояние счетчика-интегратора увеличится на 1 после каждых 100 импульсов на его входе;
2) первая половина управляющего. счетчика произведет два цикла (200 импульсов на входе);
3) не происходит изменение состояния счетчика-интегратора перед окончанием цикла управляющего счетчика (вытекает из пп. 1 и 2).
Для второй половины справедливо:
1) после каждых 100-импульсов на входе управляющего счетчика состояние второй половины управляющего счетчика увеличится на 1;
2) эта половина счетчика-интегратора находится в момент поступления в нее указанного импульса попеременно в состоянии 0 и 50.
Частота на выходе импульсного генератора равна сумме частот обеих его половин, т. е.
FY=Fi + F2,
где Fi = fcjtX2 — частота первой половины; F2 = k2X2 — частота второй половины.
Разбирая подробнее работу второй половины, обнаруживаем, что ее доля в общей сумме не соответствует точно функции к2Х2, она несколько меньше. Это вызвано неравномерным выбором импульсов второй половины импульсного генератора при состоянии счетчика-интегратора 50. Данный недостаток может быть устранен дополнительным корректирующим звеном (см. рис. 9), которое из частоты Ft3 выберет каждый второй импульс и прибавит его к частоте, поступающей от первой половины. На выходе логического элемента Е2 получим частоту F'„ которая используется вместо первоначальной частоты FT. Ситуацию наглядно Отражает табл. 2.
Точность расчета определим при помощи рис. 12. Кривая У = 10~4Х2 заменена линейными отрезками, точность которых такая же, как при умножении (состояние счетчика-интегратора в пределах одного отрезка не меняется), т. е. равна ± 1 младшего разряда. Если к этой погрешности прибавить значение Д У = — 0,25, то получим результирующую максимальную абсолютную погрешность +1, —1,25 самого младшего разряда.
31
Таблица 2
Возведение в квадрат
1 2 3 4 5 6 7 8
0050 100 1 0 0 0 0000 0,25
0100 200 2 0 1 1 0001 1,00
.0150 300 3 1 0 1 0002 2,25
0200 400 4 1 1 2 0004 4,00
0250 500 5 2 0 2 0006 6,25
0300 600 6 2 1 3 0009 9,00
0350 700 7 3 0 3 0012 12,25
0400 800 8 3 1 4 0016 16,00
0450 900 9 4 0 4 0020 20,25
0500 1000 10 4 1 5 0025 25,00
Примечание. В вертикальных графах приведены следующие данные:
1. Общее число импульсов, интегрированных в схеме регулировки времени и счетчике-интеграторе (соответствует введенному числу X).
2. Общее число импульсов, введенных в управляющий счетчик (2Л).
3. Общее число импульсов, поступивших в корректирующую цепь.
4. Доля первой половины импульсного генератора в 100 тактовых импульсах.
5. Доля корректирующей цепи в 100 тактовых импульсах.
6. Доля импульсного генератора (сумма частей 4 и 5) в 100 тактовых импульсах.
7. Состояние выходного интегратора (интегрированные доли импульсного генератора, которые соответствуют числу Y = кХ2).
8. Значение функции Y = кХ2; к = 10-“*.
Извлечение квадратного корня. Так как при извлечении корня схема регулировки времени останавливает цикл вычисления импульсами с выхода импульсного генератора, то ситуация подобна той, которая имеет место при делении. Точность результата зависит от того, в каком
Рис. 12. Вид кривой Y = 10-4№ и ее аппроксимация линейными отрезками.
состоянии находится счетчик-интегратор в момент остановки цикла вычисления. «Наихудший случай» имеет
место, когда, число, из которого извлекается корень, наименьшее, т. е. X — 100. Ему соответствует граничное состояние счетчика-интегратора 103. Для этого значения получаем максимальную абсолютную погрешность — 5 импульсов младшего разряда. Относительная погрешность со-составляет —0,5% (при результате Y = |/(100/10"4) = 103) и с увеличением подкоренного числа уменьшается.
Натуральный логарифм. По рис. 6 можно определить, какие значения
32
результата получаются при. расчете функции In X для X, возрастающего от 1. Однако с увеличением числа X трудоемкость этого способа значительно возрастает. При сравнении с табличными значениями функции In X можно обнаружить значительные отклонения полученных значений. При этом констатируем следующее:
1. Последовательность
Установка. _ триггера.
Вход
0.
Делитель 234
гЖ7-
10
а)
4
МН7400
На. вход выходного интегратора, или. схемы регулировки, времени через пере—_ ключатель операций.
Рис. 13. Логические схемы корректирующей цепи для расчета функций Y=ex; У=1пХ.
I
импульсов, поступающая от импульсного генератора, сдвинута целиком по отношению к оптимальному состоянию (минимальная погрешность) на 211 импульсов. Напомним при этом, что в случае выполнения операции In X вход выходного интегратора подключен к выходу D 1-ой декады
управляющего счетчика. Указанный сдвиг импульсов вызывает систематическую среднюю погрешность — 0,211. (Запятая в результате должна быть между третьим и четвертым разрядом устройства.)
2. Импульсы, поступающие от импульсного генератора, распределены неравномерно. Этот факт вызывает колебание систематической погрешности, особенно у нижних значений X, т. е. X < 100.
Неточность (п. 1) можно устранить схемой, показанной на рис. 13, а. Цепь пропускает частоту FT до момента, когда число импульсов в выходном интеграторе опередит на 211 импульсов состояние, которое бы имело место при использовании частоты FT/10 с начала цикла вычисления. По достижении этого цепь пропускает частоту FT/10. Составной частью схемы является делитель 234, показанный на рис. 13,6.
Абсолютная погрешность при этом значительно уменьшается. Если вводимое число X лежит в интервале 1000 < X < 9999, то абсолютная погрешность не превышает ± 2 младшего разряда, в чем можно убедиться, сравнив рассчитанные значения с табличными.
Экспоненциальные функции. Для меньших значений X результат получаем (как в случае логарифмирования) при помощи временного распределения импульсов импульсного генератора. Здесь также можно
заметить, что для корректировки результата нужна описанная корректирующая цепь. Точность результата показана в табл. 3. Число X желательно выбирать хотя бы 4, 5, при этом результат изображается
2 Заказ 243
33
Таблица 3
X Табличное значение ех Рассчитанное значение (с поправкой^ Абсолютная погрешность X Табличное значение е* Рассчитанное значение (с поправкой) ех Абсолютная погрешность
4,500 90,02 87 -3,02 6,000 403,4 399 -4,4
4,600 99,48 97 -2,48 6,100 445,9 441 -4,9
4,700 110,0 108 -2,0 6,200 492,8 489 -3,8
4,800 121,5 120 -1,5 6,300 544,6 541 -3,6
4,900 134,3 132 -2,3 6,400 601,9 599 -2,9
5,000 148,4 145 -3,4 6,500 665,1 664 -1,1
5,100 164,0 162 -2,0 6,600 735,1 734 -1,1
5,200 181,3 180 -1,3 6,700 812,4 812 -0,4
5,300 200,3 199 -1,3 6,800 867,9 895 -2,9
5,400 221,4 221 -0,4 6,900 992,3 991 -1,3
5,500 244,7 243 -1,7 7,000 1097 1096 -1
5,600 270,4 270 -0,4 7,100 1212 1211 -1
5,700 298,9 297 -1,9 7,200 1339 1339 0
5,800 330,3 329 -1,3 7,300 1480 1480 0
5,900 365,0 361 -4,0
уже третьей действительной цифрой. Относительная погрешность меньше 3% и с увеличением числа X уменьшается.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Schmid Н., Busch D. S. An electronic digital slide rule:—«The Electronic Engineer», 1968, № 7.
2. Стах Й. Принцип действия и применение логических схем. Рожнов. Заводской филиал ЧСНТО ТЕСЛА.
3. Перутик П. Электронная логарифмическая линейка. Прага, Электротехнический факультет ЧВУТ, март 1972.
УДК 681.11-123.8
ЭЛЕКТРОННЫЕ ЦИФРОВЫЕ ЧАСЫ
Я. ХИ АН (ЧССР)
Электронные цифровые часы — устройство, в котором индикация времени осуществляется с помощью электронного цифрового блока.
Принцип измерения времени в цифровых часах заключается в счете отдельных импульсов (секундных, минутных и часовых). Состояние счета в каждый момент времени показано многоразрядной системой индикации. Основная последовательность импульсов: шаг или такт (в данном случае это секунды) — вырабатывается тенератором синхронизирующих импульсов. Деление частоты шага на Десятки секунд, часов
34
происходит в делителе (блок, обозначенный «счетчик»). Три главные части цифровых часов показаны в структурной схеме на рис. 1.
Генератор синхроимпульсов включает колебательный контур, частота которого стабилизирована кварцевым резонатором. При основной частоте генератора 1 МГц стабильность обычно составляет 10~6 — 10~9. Если требуется меньшая относительная погрешность, достигающая значения 10“12, применяют особые генераторы, принцип работы которых основан на колебании отдельных атомов или групп атомов в молекулах, например в аммиаке. После усиления эти колебания благодаря большой частотной стабильности могут быть использованы для создания точных часов, называемых «атомными», «аммиачными» или «цезиевыми».
Там, где требования к точности не велики (10~4 —10-5), частота генератора выбирается ниже 1 МГц, а при еще более низких требованиях к точности она определяется точностью частоты электрической сети.
Структурная схема. Прямоугольник Г (см. рис. 1) представляет собой стабильный генератор сигнала синусоидальной формы. Схема формирования Ф преобразует синусоидальный сигнал в импульсный. На ее выходе появляется последовательность импульсов со скважностью 1:1, которые могут быть использованы в цифровых интегральных микросхемах. За схемой формирования следуют делители (обычно де-
Рис. 1. Структурная схема электронных цифровых часов.
35
сятичные), делящие основную частоту генератора до частоты, соответствующей самой низкой единице времени, которую часы должны регистрировать. Если выходная частота 1 Гц, то временной интервал между фронтами следующих друг за другом импульсов равен 1 с. В зависимости от частоты основного генератора в схеме должны быть выбраны коэффициенты деления и определенное число делителей Д.
Минуты
Секунды
? ? ?
Часы
о О
9 9 9 9+58
9999 9999
2?к
0,0V
^4-
АдАоАсАр EaEbRqRs
MCe RpRg
MCj RpRg\
Ав Ас MCg RpRg
Ас MCg RpRg
Ав
MCioRpRg
мс£
560
^=10кГц
Да.
MCn , Cip 568,
6|С
Генератор
2,2
5В
Ti 1000 К
*Т Tj-hMS ни и
КС507 J.
RB 1к
KSY81 р.
(KF517) а
R4
0,2
56oJL _
<>tb
4QffMcw Сз
—о 560 <
i** X о г Установка У (минуты)
10кГц
Г
Ев
R02Aa }
Ав ~
1 ы Rg
ма
Тр_______
7,5 В
<^4
а)
Ез
°!г Ч
О Т 4
_ MC12 ±MH7400
. и 1^0Установка
„г Установка
У1 (часы)
Делитель частоты
ДООГЦ
С
Ев J
р Ад J "ог _
Ad • Ro MCe
г
&
Ad -J
/?5
МСЗ
10Гц
Ев J
С—П А' Г в Ал J ф
_
АВ -\2Ч
А,
Ro
МСу
гдв/зомА
ЦЗМН7Ч90 ку701
Rb3^0m
гооод/бёГ
Ц,8В/0,5А
SOOfi/OB
----------О
10,0/2508 S
-М—X
K.Y704
1NZ75
+1708,
36
Низкая частота (обычно 1 Гц), полученная при делении, определяет такт, т. е. последовательность синхронизирующих импульсов. Тактовые импульсы подаются на многокаскадный счетчик. Так как в часах имеем дело с секундами, минутами и часами, то каскады работают не только в десятичной системе, но и в шестеричной (Сг2, Сг4) и троичной (Сг6). Счетчики соединены через дешифраторы Дш и переключатели П с цифровыми индикаторами.
В качестве индикаторов (элементов отображения) чаще всего используются цифровые индикаторы тлеющего разряда (ЦИТР) с боковой или передней проекцией. В новейших устройствах применяются цифровые индикаторы на светодиодах. Процесс измерения времени сводится к подсчету отдельных импульсов, начиная от момента запуска. Количество подсчитанных импульсов непрерывно отображается многоразрядной системой отображения. Обычно используется шестизначный «циферблат» (с секундами), если достаточна индикация часов и минут — «циферблат» четырехзначный.
С выхода каждого счетного элемента Сч, снимаются сигналы для четырехразрядных двоичных чисел (тетрад — комбинации сигналов, имеющих логические 0 и 1), закодированные чаще всего в весовом коде BCD. Эти тетрады дешифрируются далее дешифраторами Дш в коде «1 из 10» и поступают в систему полупроводниковых переключателей В, включающих в данный момент времени ту цифру блока отображения, которая соответствует мгновенному состоянию соответствующего счетного элемента Сч;.
В связи с тем, что цифровые часы четырехзначные, в структурной схеме отпадают узлы, заключенные в рамку, обозначенную пунктиром. Делитель также упрощается, так как благодаря более низкой частоте используемого кварцевого резонатора (10 кГц) достаточно иметь четыре десятичных члена Дш.
Рис. 2; Принципиальная схема цифровых часов.
37
Схема часов показана на рис. 2, а. Для универсальности она спроектирована (за исключением источника питания и циферблата с дешифраторами) как единый блок на печатной плате небольших размеров. К этому блоку можно подключить любую четырехзначную (или шестизначную) систему, например световое табло на лампочках, светодиодах или табло с ЦИТР. В данном случае четырехзначная система отображения (рис. 2,6) реализована на индикаторах тлеющего разряда с прямой проекцией с соответствующими дешифраторами-переключателями МС13 - МС16.
Принципиальная схема. Цифровой блок часов содержит двенадцать интегральных микросхем, два транзистора, два диода и пассивные элементы. На рис. 3 показано размещение элементов с обозначением соединений на несущей плате, фольгированной с двух сторон.
Блок управляется синхронизирующими импульсами, вырабатываемыми генератором на транзисторе Tt. Далее они усиливаются и формируются разделительным каскадом на транзисторе Т2 типа р-п-р (см. рис. 2, а). С коллектора транзистора Т2 прямоугольные импульсы частотой 10 кГц подаются на четырехкаскадный десятичный делитель 4 х МН7490 (микросхемы МСг — МС4). На выходе A D микросхемы МС4 имеются импульсы секунд, индикация которых производится лампой Л, подключенной к выходу AD через разделительный резистор R2 или светодиодами. В последнем случае сопротивление резистора R2 должно быть изменено на 56 Ом. Импульсы секунд одновременно подаются на вход счетчика (МС5 — МС12). Микросхемы МС5 —МС10 представляют собой элементы счета (деления) МН7490, из них первая пара — счет секунд, вторая — счет минут включены вместе со вспомогательной микросхемой MCn (МН7400) в виде двух счетчиков по модулю 60. Из сказанного следует, что микросхемы МС6 и МС8 работают как делитель на 6, причем с выходов Ав и Ас одновременно подаются выходные единичные сигналы (логическая 1) через пару логических элементов И-НЕ, которая вызовет автоматический сброс показаний циферблата в момент, когда выходное состояние счетчика (т. е. тетрада МС6 или МС8) соответствует требуемому коэффициенту деления.
Так как входы установки нуля Яо размещенных рядом декад соединены параллельно, то всегда производится сброс соответствующей пары. Микросхемы МС5 и МС7 работают как десятичные делители. Микросхемы МС9 и Л7С10 (счета часов) выполняют функцию счетчика па модулю 24. Требуемый коэффициент деления достигается тем, что на соединенные параллельно входы установки нуля Ro подается единичный (стирающий) сигнал с выходов Ав микросхемы МС10 и Ас — микросхемы МС9 через две секции логического элемента МС12 (1/2 МН7400). Автоматический сброс при 24-м импульсе осуществляют прямым соединением выходов Ав микросхемы МС10 и Ас микросхемы МС9 со входами Ro и К02 логических элементов микросхем ’ МС1п и МС9. Микросхема МС 12 включена для ручной установки нуля нажатием кнопки Кир Состояние входов Ав, Ас, R,, микросхем МС9 и МС10, а также входов Q„ и Qh микросхемы МС 12 при разных режимах работы приведено в табл. 1.
38
Таблица 1
Ав 4С Qa бб Ro Примечание
Н В В в н Счет
В н в н в Ручная установка нуля
Н н в н в То же
В в II в в Автоматическая установка нуля
Примечание. В — сигнал 1 (единичный);
Н — сигнал 0 (нулевой);
(?« Со-выходы логических элементов И—НЕ.
Кнопки Ки2 и Кн3 предназначены для установки требуемого времени в диапазонах минут и часов. Для этого на вход соответствующего частичного счетчика подается сигнал частоты 1 Гц. Звенья R3C\C3 и К4С2С4, включенные в соединительные линии кнопок, обеспечивают подавление так называемого кнопочного шума, возникающего при включении и выключении.
Кнопка Кн2 снабжена арретиром. При ее включении цифровые часы работают как четырехзначный электронный секундомер с максимальным диапазоном измерения 24 мин. В этом случае работа микросхем МС5 и МС6 не оказывает влияния на микросхему МС2. Начало из-
39
мерения — нажатие кнопки Khi (сброс). Постоянное включенное состояние кнопки Khi при установке нуля может быть реализовано и бесконтактным способом, например триггером.
Если во время работы наступает наполнение циферблата, т, е. достигается состояние 23 ч 59 мин 59 с, то по истечении следующей секунды произойдет автоматический сброс показаний всего циферблата, т. е. будет состояние 00 ч 00 мин 00 с. Автоматический сброс имеет место и при наполнении состояния каждой пары счетных цепей с одновременным переносом сигнала 1 в счетную цепь старшего разряда.
Конструкция часов. Индикаторная часть часов решена как самостоятельный блок, который может быть подключен к плате «часов» при помощи многожильного кабеля и разъема. Эта часть расположена на двух платах, на одной из которых размещены ЦИТР, а на второй — соответствующие дешифраторы. Платы перпендикулярны одна другой, выводы цоколей индикаторных ламп соединены гибкими кабелями с соответствующими точками пайки на плате дешифраторов. На рис. 4 представлены вид печатных соединений (двусторонних) и разделение элементов.
Две панели размерами 198 х 45 х 3 мм соединены четырьмя стержнями длиной 150 мм с помощью винтов. К нижним стержням прикреплена плата часового блока. К передней панели двумя стержнями присоединяется плата индикаторных ламп. Для того чтобы светящиеся цифры индикаторов были хорошо видны, в передней панели вырезано прямоугольное окно, в котором помещены передние части колб индикаторных ламп. Для защиты их от внешнего повреждения используется дымчатое органическое стекло, прикрепленное двумя винтами к панели. Через него (тремя круглыми отверстиями) проходят цилиндрические кнопки управления (рис. 5) к задней панели часов, снабженной штепсельной розеткой. К ней же прикреплен трансформатор блока питания, намотанный на сердечник М56. Параметры обмоток трансформатора приведены в табл. 2.
Плата дешифраторов -вид на. элементы (показаны и соединения)
Рис. 4. Платы с индикаторными лампами и дешифраторами.
40
Таблица 2
Обмотки Напряжение, В Диаметр провода, мм Число витков Примечание
Первичная 220 0,14 2860 Прокладки после каждою слоя
150 0,08 2100 Прокладки после каждого повторного слоя
Вторичная 7,5 0,45 105 Изоляция промасленной бумагой между отдельными обмотками
Для питания ЦИТР достаточно однополупериодного выпрямления напряжения. Фильтрация осуществляется конденсатором емкостью 10 мкФ на напряжение 250 В. Напряжение питания для интегральных микросхем выпрямляется мостом на диодах типа KY721, и стабилизируется опорным диодом типа 1NZ75. Стабилизирующий диод подбирается из нескольких таким образом, чтобы его опорное напряжение не превышало 5,2 В. Если не удается подобрать диод с таким низким опорным напряжением, то выходное напряжение можно снизить на 0,6 —0,7 В с помощью любого кремниевого диода, имеющего допустимый ток около 0,3 А и включенного в прямом направлении последовательно с выходом источника напряжения (на рис. 2, а Д3 типа KY701). Эта стабилизация необходима, так как для надежной работы интегральных микросхем, включая схемы формирования, нужно обеспечить рабочее напряжение, лежащее в области допустимых значений (т. е. 4,75 — 5,25 В). Для того чтобы потребляемая мощность чрезмерно не возрастала (что вызывает перегревание элементов), следует отдать предпочтение меньшему значению напряжения. Последовательно включенный диод, на котором возникает постоянное падение напряжения.
Рис. 5. Вид электронных цифровых часов.
41
позволяет получить выходное напряжение около 4,8 В, что удовлетворяет рассмотренному выше условию.
Плата с деталями источника напряжения прикреплена к задней панели на достаточном расстоянии от трансформатора питания, т. е. над разъемом 18-жильного кабеля. Это сделано для уменьшения нагрева от трансформатора, работающего длительное время. Для предотвращения перегрева опорные диоды и диоды Д3 также размещены на пластинах охлаждения площадью около 6 см2. Электролитические конденсаторы по этой же причине отнесены от источника тепла, иначе со временем их емкость снизится из-за высыхания электролита.
Электронные цифровые часы не имеют выключателя сети и поэтому при подключении сразу начинают работать. Однако они требуют настройки кнопками точного времени.
На рис. 5 представлен внешний вид часов в защитном металлическом кожухе из дюралюминия.
Сборка и настройка. Перед сборкой рекомендуется проверить транзисторы и интегральные микросхемы. Если монтаж произведен правильно и элементы размещены так, как показано на рис. 3, то особой настройки не требуется. Пайку нужно производить очень осторожно (миниатюрным паяльником), так как из-за избытка припоя может произойти замыкание соседних проводников. В связи с тем, что интегральные микросхемы размещены на плате близко друг к другу, то необходимо сначала припаять их и только потом пассивные элементы (резисторы, конденсаторы и диоды).
Наличие колебаний генератора легко определить по звуку (тону) частотой 10 кГц. После сборки схемы формирования при правильной ее работе на коллекторе транзистора Т2 должно быть напряжение UK = 1,5 В (см. рис. 2, а). Это значение так же, как и форма прямоугольных колебаний, зависит от настройки подстроечного сопротивления 1 кОм. Форму колебаний желательно контролировать осциллографом. После этого можно подключить делитель на интегральных микросхемах MCi — Л/С4. При правильной работе схемы формирования за декадами следует импульсный сигнал с частотой 1 Гц. Если его нет, то усиленный сигнал не ограничен схемой формирования, т. е. не запускает первый делитель MCt. В этом случае нужно поменять сопротивление подстроечного резистора или рабочую точку транзистора Т2 за счет изменения сопротивления резистора в цепи базы Rt (0,82 МОм). Практика показала, что сопротивление резистора может в зависимости от разброса параметров транзисторов Т । или Т2 меняться от 0,47 до 1,2 МОм. Поэтому рекомендуется использовать потенциометр, который после настройки заменяется резистором, имеющим такое же сопротивление.
Подключив остальные интегральные микросхемы, следует попарно (начиная с МС5 и МС6 вместе с МСы) проверить правильность их работы, измеряя уровень на выходах. Последними подключаются плата с дешифраторами и индикаторные лампы. Однако плату не рекомендуется подключать сразу разъемом к блоку часов, а постепенно имитируя отдельные тетрады (при помощи четырех механических переключателей).
42
Таким образом проверяют работу всех дешифраторов и индикаторов, на которые последовательно подается напряжение питания 170 В. Необходимо обратить внимание на то, чтобы при имитации входных тетрад не были установлены двузначные комбинации сигналов, соответствующие числам 10 — 15 (т. е. так называемые псевдотетрады), при которых индикаторные лампы не светятся. Проделав все это, разъем можно подсоединить к плате блока часов.
Если на плате нет полых металлических заклепок, то подключение осуществляют двусторонней пайкой выводов интегральных микросхем или других элементов. Полностью собранное устройство потребляет ток около 150 мА. Это значение является одним из показателей правильной работы всего устройства.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Хиан Я. Электронные часы. — «Точная механика и оптика», 1969, № 6, с. 160-161.
2. Хиан Я. Динамически управляемый циферблат, —«Автоматизация», 1972, № 12, с. 327.
3. Хиан Я. Применение дисплея на жидких кристаллах в электронных часах.—«Автоматизация», 1973, № 4, с. 105—106.
4. Хиан Я. Новинки в интегральных схемах,—«Автоматизация», 1973, № 10, с. 279.
УДК 681.846.7.087.7
СТЕРЕОФОНИЧЕСКИЙ МАГНИТОФОН «СЕЛИГЕР-2»
В. КОЛОСОВ (СССР)
«Селигер-2» — сетевой стереофонический магнитофон (рис. 1), предназначенный для четырехдорожечной записи и воспроизведения звука на скоростях 4,76; 9,53 и 19,05 см/с (в дальнейшем по тексту 4, 9 и 19).
Магнитофон обеспечивает запись с микрофона, звукоснимателя, радиотрансляционной линии, радиоприемника и телевизора; перезапись с других магнитофонов; стирание записи; электрическое воспроизведение записи через линейный выход; акустическое воспроизведение через внутренние громкоговорители или через выносную акустическую систему; ускоренную перемотку ленты в обоих направлениях; многократную перезапись с дорожки на дорожку; синхронную запись; запись с реверберацией в моно- и стереофоническом режимах.
В магнитофоне предусмотрены: контроль уровня записи по стрелочному индикатору при неподвижной ленте и в режиме записи; слуховой контроль в режиме записи и при неподвижной ленте через встроенные громкоговорители или через выносную акустическую систему; раздельная регулировка уровня записи в каждом канале; раздельная
43
Рис. 1. Общий вид магнитофона «Селигер-2».
pci улировка громкости в каждом канале; регулировка тембра по высшим н низшим звуковым частотам; отключение внутренних громкоговорителей при подключении внешних; кратковременная остановка ленты с дистанционным управлением; автостоп; счетчик ленты; головные телефоны; кнопочное управление.
Параметры магнитофона приведены в табл. 1. Остальные параметры соответствуют ГОСТ 12392-71.
Эксплуатационные особенности магнитофона. Включение питания осуществляется переключателем скоростей. При нажатии кнопки Ход лента приле! ает к головкам, приводится в действие передача подмотки, замыкаются контакты электромагнита рабочего хода, который освобождает тормоза и прижимает ролик к ведущему валу. Кнопка Кратковременный стоп (с арретированием) разрывает цепь питания электромагнита рабочего хода. Параллельно кнопке Кратковременный стоп подключено гнездо дистанционного управления. Для перемотки ленты вперед необходимо сдвинуть кнопку Перемотка вправо. Чтобы отмотать ленту назад, кнопку необходимо сдвинуть влево. Кнопка Перемотка блокирует генератор стирания и разряжает зарядный конденсатор реле времени, что позволяет нажимать на кнопку Ход сразу после перемотки, минуя кнопку Стоп. В этом случае электромагнит рабочего хода «ждет», когда остановится лента. Наличие устройства задержки дает возможность манипулировать органами управления магнитофона в любой последовательности. Кнопка Перемотка устанавливается в исходное положение при нажатии кнопок Стоп и Ход. Кнопки Запись позволяют производить запись в каждом канале в отдельности или в обоих каналах одновременно. Они имеют механическую блокировку и включаются из режима Стоп. Кнопка Ход освобождает кнопки Запись, что предохраняет фонограмму от случайного стирания,
44
При нажатии кнопки Стой все остальные кнопки устанавливаются в исходное положение и магнитофон отключается от сети. Основные элементы магнитофона показаны на рис. 2.
Наличие раздельных усилителей записи и воспроизведения позволяет получить «сквозной канал», т. е. запись с одновременным воспроизведением. При этом в режиме записи функционируют все узлы и устройства магнитофона. При записи от стереомикрофона, имеющего один шнур, сигнал подают на разъем ПЦ (рис. 3). Переключатель входов должен быть установлен в положение Микрофон. При записи стереопрограммы с двух монофонических микрофонов по системе А-Б микрофоны включают в разъемы UIt и Ш2. При записи с приемника сигнал подают на разъем ИЦ, а переключатель входов (аттенюатор) переводят в положение Приемник. При записи с пластинки или с магнитофона сигнал подают на разъем Ш3, а переключатель устанавливают в положение Звукосниматель. При записи с трансляционной линии сигнал подают на разъем Ш3, переключатель устанавливают в положение Линия. При этом входные цепи усилителей включаются параллельно и монофоническая запись производится по обоим каналам одновременно. Выбор дорожки осуществляется переключателем записи.
Лентопротяжный механизм магнитофона «Селигер-2» одномоторный (рис. 4). При включении скорости переключателем 1 паразитный
Рис. 2. Основные элементы матптофона.
/ — кнопки переключателя скорости; 2 — кнопки переключателя записи; 3 — индикаторы уровня записи; 4 — кнопка Перемотка; 5 — крышка блока головок; б — кнопка Ход; 7 — кнопка Стоп; 8 — кнопка Кратковременный стоп; 9 — переключатель входов; /0 и Н — ре1уляторы уровня записи; 12 и 13 — регуляторы громкости; 14 и 15 — регуляторы тембра; 16 — 1незда микрофонного входа и входа приемника; 17 — счетчик длины ленты; 18 — кнопка сброса счетчика; 19 и 21 — места расположения громкоговорителей; 20 — место расположения разъемов и переключателя напряжения сети.
45
Таблица 1
Наименование параметра Значение параметра
Скорость ленты, см/с 19,05 9,53 4,76
Отклонение скорости от номинального значения не более, % + 1
Коэффициент детонации не более, % ±0,1* ±0,15** ±0,25***
Рабочий диапазон частот, Гц 40-25000* 40-18000** 40-10000***
Рассогласование частотных характеристик каналов воспроизведения не более, дБ 2
Рассогласование частотных характеристик каналов записи — воспроизведения не более, дБ 3
Разбаланс уровней стереоканалов при записи на частоте 400 Гц не более, дБ 1
Относительный уровень помех в канале воспроизведения не более, дБ -56* -52** -50***
Относительный уровень помех в канале записи — воспроизведения не более, дБ -52* -50** -48***
Номер катушки по ГОСТ 7704-61 18
Длительность перемотки полной катушки ленты толщиной 55 мкм не более, с 120
Номинальная выходная мощность в каждом стереоканале не менее, В • А 8
Максимальный уровень записи иа частоте 400 Гц, нВб/м 256
Коэффициент гармоник в канале записи — воспроизведения на частоте 400 Гц не более, % а) на линейном выходе б) на эквиваленте громкоговорителя 2,5 3,5
Чувствительность со входа микрофона, мкВ 200
Масса (без комплектующих изделий), кг 12,5
Габаритные размеры, мм 400 х 340 х 180
Мощность, потребляемая от сети, не более, В-А *При скорости ленты 19,05 см/с. **При скорости ленты 9,53 см/с. ***При скорости леиты 4,76 см/с. 70
46
Рис. 3. Функциональная схема магнитофона. Переключатели В3 и В8 показаны в положении Стоп.
Рис. 4. Общий вид ленюпрогяжною механизма.
ролик 2 устанавливается на нужную высоту при помощи коромысла 3 и вводится в зацепление со скоростной насадкой 4 и маховиком 5 при помощи тяги 6, кинематически связанной с переключателем скоростей.
При нажатии кнопки Ход 7 прижимной ролик 8 входит в контакт с ведущим валом 9, колонки 10 и 11 отодвигаются и лепта прилегает к головкам 12, 13 и 14. Одновременно паразитный ролик 15 входит в зацепление с насадкой 4 и приемным узлом 16, приводя во вращение шкив подмотки 77; освобождаются тормоза 18 и 19, начинается движение ленты.
В режимах Ход и Ускоренный ход тормоз 20 подающего узла 21 обеспечивает необходимое натяжение ленты, удерживая тормозной барабан 22 неподвижным. Подающий узел 21 весочувствительный, и его момент торможения зависит от заполнения катушки лентой, что позволяет сохранить силу натяжения ленты практически неизменной и создать оптимальные условия прилегания ленты к головкам.
При перемотке назад кнопка Перемотка 23 поворачивает коромысло 24 и обеспечивает зацепление роликов перемотки 25 и 26 со шкивом перемотки 27 и насадкой 4. В этом режиме тормоз 28 действует аналогично тормозу 20, взаимодействуя с барабаном 29. При перемотке вперед кнопка Перемотка вводит ролик 30 в зацепление с насадкой 4 и шкивом 31.
Узел подмотки весочувствительный. Боковые узлы снабжены весочувствительными разгрузочными муфтами, рассчитанными на мо
48
мент проскальзывания, вдвое меныпии допустимого для тонких лент, и позволяющими сократить время торможения. Это предохраняет ленту от вытягивания в режимах перемотки и торможения. Когда боковой узел принимает ленгу, его тормоз (20 или 28) Не действует.
Переключатель скорости 1 и переключатель записи 32, а также кнопки Перемотка 23 и Ход 7 кинематически связаны с кнопкой Стоп 33. Стойки 10 и 11, отводящие ленту от головок при перемотке, соединены с прижимным роликом 8 и подмагничивающей головкой 34.
Фильмовый канал магнитофона сконструирован по принципу естественного облегания головок лентой. На входе и выходе фильмового канала установлены ловители ленты 35 и 36, не допускающие попадания ленты за пределы фильмового канала.
Функциональная схема магнитофона (см. рис. 3) показана при подготовке к записи.
Усилитель магнитофона размещен на семи печатных платах: усилитель воспроизведения 1, усилитель записи 2, переключатель' коррекции 3, темброблок-усилитсль индикатора 4, генератор стирания и высокочастотного подмагничивания 5, усилитель мощности 6 и силовой блок 7. На функциональной схеме буквой А обозначен аттенюатор, включающий входные делители и переключатели входных цепей. Так как каналы симметричны, рассмотрим работу только одного канала.
С аттенюатора сигнал напряжением 200 мкВ поступает на вход усилителя записи (точки 1 и 2 платы 2). Усиление канала записи регулируется при помощи регулятора уровня записи и R2. С выводов 3 и 5 сигнал поступает на плату коррекции 3, переключатели которой связаны с переключателем скоростей. Плата коррекции формирует частотную характеристику усилителей в соответствии с выбранной скоростью. С выхода усилителя записи 11 сигнал поступает на плату 4 (в точку 21) и на генератор подмагничивания 5 (в точку 3). Здесь сигнал складывается с током высокочастотного подмагничивания (ВЧП) и с вывода 13 поступает на головку записи ГД.
Напряжение питания на усилитель записи 2 и генератор 5 подается при нажатии кнопок Запись. При монофонической записи включается только один канал головок записи, подмагничивания и стирания. В точке 6 к генератору 5 подключается контакт переключателя /Д Блокировка, который заземляет базу транзистора Тt (см. рис. 10) в режиме Перемотка.
Подготовка магнитофона к записи обычно производится при неподвижной ленте. Поэтому переключатель В2 включает реле, установленные на плате 4, которые пропускают сигнал с платы 2 на вход индикатора и регуляторов тембра. С вывода 19 платы 4 сигнал снимается па измерительный прибор ИП2, с вывода 15 — на регулятор громкости. Диод Дь шунтирующий обмотки реле, значительно уменьшает помехи от коммутации.
С регулятора громкости В7 сигнал поступает на вход 2 усилителя мощности 6 и после предварительного усиления с выводов 4 и 6 — на базы выходных транзисторов Т\ и Т2, расположенных на шасси
49
магнитофона. Со средней точки оконечной ступени (коллектор Т2) сигнал поступает на выходной разъем Ш5 и контрольный встроенный громкоговоритель Гр3 через контакты размыкателя В5 и балластный резистор В18, ограничивающий подводимую мощность.
Как только начинается движение ленты, контакты переключателя В2 размыкаются и реле переключает вход усилителя индикатора и тембро-блока 4 к выходу усилителя воспроизведения 1. Далее контроль записи производится в сквозном канале, а уровень записи определяется по остаточному магнитному потоку на ленте, а не по току записи, как это делается в большинстве бытовых магнитофонов. При движущейся ленте записанный сигнал сразу же воспроизводится головкой ГВ\ с отставанием в доли секунды и поступает на вход 2 усилителя воспроизведения 1. С выхода усилителя воспроизведения 6 сигнал подается на плату коррекции 3 (вход 4) и по цепи обратной связи возвращается на плату 1 в точку 10, осуществляя необходимую коррекцию сигнала. Одновременно с точки 6 платы 1 сигнал поступает на вход 2 платы 4. В дальнейшем сигнал проходит по тем же цепям, что и при неподвижной ленте.
Плата силового блока 7 является вспомогательным узлом. Опа содержит параметрический стабилизатор напряжения, устройство управления электромагнитом рабочего хода 3Mt и усилитель автостопа. Проходной транзистор Г5 стабилизатора размещен на шасси магнитофона.
Устройство управления электромагнитом ЭМt коммутируется переключателями В3 и В8 при кратковременной остановке (без задержки) и переключателем В4 при перемотке (с задержкой). Питание электромагнита осуществляется от пусковой обмотки двигателя М, в результате чего сокращается тепловая мощность, рассеиваемая внутри магнитофона. Резистор К12 позволяет подобрать оптимальный режим работы двигателя, а К13 ограничивает пусковое напряжение электромагнита. Диод Д2 включен для предохранения управляющего транзистора от импульса противо-э. д. с. магнита в момент его отключения. Конденсатор С2 фазосдвигающий в пусковой обмотке двигателя. Конденсатор Ct шунтирует стабилизатор по высокой частоте. Датчиком окончания ленты служит фоторезистор Rlt, который реагирует и на. обрыв ленты, и на ракорд. Усилитель автостопа управляет электромагнитом ЭМ2, который кнопкой Стоп отключает магнитофон от сети. Назначение диода Д3 аналогично назначению диода Д2. Силовые диоды Д4—Д7 размещены на шасси магнитофона. Напряжения в контрольных точках схемы указаны в табл. 2.
Усилитель воспроизведения (плата 1) предназначен для усиления сигнала воспроизводящей головки в режимах Запись и Воспроизведение. Качественные показатели линейного выхода магнитофона в первую очередь зависят от характеристик усилителя воспроизведения. Совместно с блоком коррекции он корректирует частотную характеристику сигнала, компенсируя частотные искажения воспроизводящей головки. Помимо линейного выхода сигнал поступает и на усилитель мощности магнитофона.
50
Таблица 2
Обозначение на схеме Переменное напряжение Постоянное напряжение Примечание
Разъем Шь контакты: 1 — 2 1 — 2 Разъем Zff3, контакты: 3 — 2 3 — 2 Плата 2, точки: 2—1 3 — 5 7 — 10 8 — 10 11—5 13 — 5 Плата 5, точки: 4—5 2 — 5 13-10 11-10 8-10 6-5 Плата 1, точки: 2 — 1 3 — 5 6—9 10—9 8 — 9 Плата 4, точки: 21 — 23 20-23 15 — 23 17 — 23 Плата 6, точки: 2—1 4 — 5 4 — 7 5 — 7 6—7 3 — 7 Плата 7, точки: 1—8 2 — 8 3 — 2 4-8 5 — 8 6 — 8 9—10 9—10 Трансформатор Тр\, точки: 1 — 2 1-3 4 — 5 200 мкВ 5 мВ 150 мВ 10 В 200 мкВ 80 мВ 17 мВ 15 мВ 1,5 В 100 мВ 5-15 В 35 В 35 В 2 В 1мВ 300 мВ 600 мВ 55 мВ 0,6 В 0,4 В 0,35 В 6 В 5 В 25 В (50 Гц) 45 В (50 Гц) 127 В 220 В 36 В 33 в 33 в 33 в 0,1 в 45 В 0,6 В 18,6 В 18 В 0,6 В 33 В 45 В 33 В 0,6 В 45 В 18 В 18 В Аттенюатор в положении: Микрофон Приемник Звукосниматель Линия На частоте 1 кГц На частоте 100 кГц На частоте 1 кГц На частоте 1 кГц В режиме Кратковременный стоп На частоте 1 кГц В режиме Кратковременный стоп В режиме Ход В режиме Кратковременный стон На частоте 50 Гц
51
Рис. 5. Частотная характеристика усилителя воспроизведения.
Усилитель имеет следующие параметры: коэффициент усиления по напряжению на частоте 1000 Гц — около 1000; номинальное выходное напряжение 0,8 В; максимальное выходное неискаженное напряжение 1,8 В; напряжение линейного выхода около 0,4 В при выходном сопротивлении 5,6 кОм; коэффициент гармоник на частоте 400 Гц не превышает 0,5%. Усилитель потребляет ток 10 мА при напряжении питания 33 В.
На рис. 5 показаны частотные характеристики усилителя воспроизведения с коррекцией при различных скоростях движения ленты. При измерениях сигнал подавался через резистивный делитель 100 кОм/100 Ом, включенный в «холодный» конец воспроизводящей головки. Постоянные времени цепи коррекции усилителя: Tj для скорости 19 равна 50 мкс, для скорости 9—90 мкс, для скорости 4 — 120 мкс; т2 для всех скоростей одинакова и равна 3180 мкс.
R15 П/?’7
080 Ц/Ок |
31
Рис. 6. Принципиальная схема усилителя воспроизведения.
52
Питание ~1 П канала I
иг
Ъв ззо
На рис. 6 показана принципиальная схема усилителя воспроизведения (один канал). Усилитель — четырехкаскадный, резистивный. Он содержит две пары транзисторов — Т2 и Т3 — Т4, гальванически связанных между собой. Обратная связь по постоянному току позволяет получить высокую температурную устойчивость каскада при минимальном количестве элементов. Кроме того, отсутствие низкоомных делителей в цепи базы улучшает условия согласования каскадов. Усилитель собран полностью на кремниевых транзисторах и не требует подбора их по коэффициенту усиления.
От выбора типа первого транзистора зависит отношение сигнал/шум канала воспроизведения. Поэтому во входном каскаде применен малошумящий кремниевый р-п-р транзистор типа КТ104А. Второй каскад собран на транзисторе широкого применения типа КТ315Б. Хороший результат дает применение транзистора КТ312В. Второй каскад имеет высокое входное сопротивление, практически не шунтирующее коллекторную нагрузку первого каскада. Его коэффициент усиления по напряжению меньше единицы. Балансировка каналов по усилению (в небольших пределах) осуществляется подбором сопротивления резистора Re. В нагрузку каскада входит режекторный контур LiC6, который настроен на частоту генератора подмагничивания.
Третий и четвертый каскады охвачены частотно-зависимой отрицательной обратной связью, позволяющей получить необходимую коррекцию. Обратная связь подается с коллектора Т4 через блок переключателя коррекции (плата 3) на эмиттер Т3.
Усилитель питается от параметрического стабилизатора напряжения (R19, Дь С9). Напряжения в узловых точках схемы указаны в табл. 3. В скобках обозначены переменные напряжения в милливольтах при подаче на вход сигнала напряжением 1 мВ, частотой 1000 Гц.
Измерения на постоянном токе производились ампервольтметром ТЛ-4 относительно корпуса на шкалах 10 и 30 В. Напряжение 1/6э измеряют между электродами транзистора.
Работоспособность каждого каскада, кроме первого, можно определить по напряжению ибэ> оно должно быть в пределах 0,6—0,7 В.
Напряжения, указанные в табл. 3, могут иметь разброс ±10%.
Регулировка усилителя сводится к настройке режекторного контура по минимуму напряжения подмагничивания на линейном выходе 3 и балансировке каналов по усилению при воспроизведении. Эти операции удобнее производить в собранном магнитофоне. Усилитель собран
Таблица 3
Обозначе-нне на схеме Напряжение, В Обозначе-нне на схеме Напряжение, В
ик О'бэ и3 ис ик О'бэ 1/э 1/с
2,9 (130) 0,6 2,9 — с, — — — 5,4
т, 5,1 (100) 0,6 2,8 — с7 — — — 6,2
3,5 (12) 5,8 (960) 0,6 0,6 0,29 2,0 — с9 — — — 11,5
53
Рис. 7. Печатная плата усилителя воспроизведения.
на печатной плате размером 75 х 90 мм из фольгированного гетинакса толщиной 1,5 мм. Отверстия диаметром 1,3 мм размещаются в узлах координатной сетки с шагом 2,5 мм, кроме отверстий под режекторные
Рис. 8. Усилитель воспроизведения в сборе.
54
катушки. Расположение печатных проводников на плате показано на рис. 7. Размещение элементов на плате показано на рис. 8.
Усилитель записи (плата 2) обеспечивает усиление сигнала, поступающего с входного делителя. Совместно с блоком переключателя коррекции он осуществляет коррекцию частотной характеристики в соответствии с выбранной скоростью. В отличие от усилителя воспроизведения, помимо низкого уровня собственных шумов усилитель записи должен обеспечить глубокую коррекцию по высоким частотам, низкий коэффициент гармоник и малое выходное сопротивление. Выходной каскад усилителя должен обладать как минимум двойным запасов неискаженного выходного напряжения, чтобы пропускать короткие
пиковые перегрузки, на которые не реагирует индикатор уровня записи. При ограничении сигнала возрастает коэффициент гармоник усилителя, появляются интермодуляционные искажения и интерференционные свисты, возникающие за счет биения высших гармоник сигнала с частотой подмагничивания. Эти свисты выделяются в усилителе, в записывающей головке и в ленте, поскольку все они имеют нелинейные характеристики. О качестве работы усилителя можно судить по отсутствию свистов при записи — воспроизведении. Чтобы ослабить биения, стремятся повысить частоту высокочастотного подмагничивания. Частота подмагничивания должна быть в 3 — 4 раза выше верхней частоты рабочего диапазона.
Усилитель имеет чувствительность 150 мкВ. Коэффициент усиления по напряжению на частоте 1000 Гц равен 10000. Номинальное выходное напряжение составляет 1,4 В. Максимальное неискаженное напряжение — 2,8 В. Коэффициент гармоник на частоте 1000 Гц не превышает 0,5%. Глубина регулировки усиления равна 60 дБ (измерения производились селективным вольтметром на частоте 1000 Гц). Усилитель потребляет ток 10 мА при напряжении питания 33 В. На рис. 9
показаны частотные характеристики усилителя по току записи при различных скоростях движения ленты. Сигнал снимался с резистора сопротивлением 100 Ом, включенного в «холодный» конец записываю-
щей головки при подаче на вход усилителя напряжения 15 мкВ.
На рис. 10 показана принципиальная схема усилителя записи. Структура усилителя записи аналогична структуре усилителя воспроизведения. Первые два каскада усилителя отличаются от аналогичных в усилителе воспроизведения только режимом второго каскада. Параллельно входу усилителя включена Цепочка R2C3. Резистор R2 является составной частью
Рис. 9. Частотные характеристики усилителя записи.
а — без применения «кроссфилда»; б — с применением «кроссфилда».
55
Cfc
150,0
Rg10K
R*10k rr? C4100,0
MJ]
.08"
W,0
22k
Тг КТ315Б
КТ10ЧА
Es 0,022
R3 330k
*8
300
2 м »Cj10,0
/згг^П cu 2К illООО Ч7к ищд'
Rz
Cg i Rg\
””’7 4W
Rio 120
Cw 0,05
-41—
I %
I 1k
Rih4,7k
Cg
100,0
RvVk
T3 КТ315Б
Rib 47k
T« КТ315Б -IF-C-j-j ^70
ТШ
Латание "1 ' П канала B|
Rig 2k I
)-«, I
Д614Д ।
II—4
ЗЗк
|C/2_
'lOOO
r18
330
7
з
Рис. 10. Принципиальная схема усилителя записи.
входного делителя, конденсатор С3 преграждает путь токам высокочастотного подмагничивания. В эмиттер второго каскада включена цепь частотно-зависимой обратной связи С5К8. Между вторым и третьим каскадами включен регулятор уровня записи. Третий и четвертый каскады охвачены частотно-зависимой обратной связью по цепи К17, К18, С10, С15, К10. Контур коррекции вынесен на плату коррекции. Изменяя сопротивление резистора К18, можно регулировать подъем частотной характеристики в области нижних частот. Подбором резистора К10 можно регулировать среднюю часть частотной характеристики. Регулировка характеристики в области верхних частот рабочего диапазона производится в собранном магнитофоне элементами блока коррекции, потому что на верхней границе диапазона она полностью зависит от выбранных головок и типа ленты. Параметрический стабилизатор напряжения состоит из конденсатора С13, резистора К19 и диода Ди Режимы работы усилителя приведены в табл. 4. В скобках указаны переменные напряжения в милливольтах при подаче на вход сигнала напряжением 150 мкВ, частотой 1000 Гц.
Регулировка усилителя сводится к проверке режимов и прохождения сигнала. Усилитель размещен на печатной плате из фольгированного гетинакса толщиной 1,5 мм. Размеры печатной платы 75 х 90 мм. Все отверстия диаметром 1,3 мм размещаются в узлах координатной сетки с шагом 2,5 мм.
Расположение печатных проводников на плате показано на рис. 11, размещение элементов — на рис. 12. Конденсатор Сц нейтрализует
56
Рис. 11. Печатная плата усилителя записи.
вредное влияние емкости монтажа. Он включен между коллектором Т4 и эмиттером Т3. Конденсатор С5 установлен в те же отверстия, что и резистор RB.
Рис. 12. Усилитель записи в сборе.
57
Таблица 4
£ Напряжение, В Обозначе-нне на схеме Напряжение, В
нне на схеме ик иэ £7С из ис
Т1 2,3 0,6 4 — с, __ — — 4,8
т, 4,2 (32) 0,6 1,7 — G — — — 5,7
Т3 1,75 (27) 0,6 0.38 — — — — 12
5 (1400) 0,6 1,1 —
Переключатель коррекции (плата 3) содержит элементы формирования частотных характеристик усилителей записи и воспроизведения при всех скоростях движения ленты. Корректирующие элементы включены в цепи обратной связи соответствующих усилителей. Коммутация цепей коррекции осуществляется двумя переключателями, размещенными на плате и кинематически связанными с соответствующими кнопками. Плата содержит только пассивные элементы. На рис. 13 показана принципиальная схема переключателя коррекции. Резистор Р3 влияет на частотную характеристику усилителя воспроизведения в области нижних частот. Резистор К4 определяет постоянную времени коррекции усилителя воспроизведения при скорости 19, Ri — при скорости 9, a R2 — при скорости 4. Конденсатор С3 влияет на частотную характеристику усилителя воспроизведения в области средних частот при скорости 19, С2 — при скорости 9 и С4 - при скорости 4. Емкости этих конденсаторов зависят от высокочастотных потерь в магнитопроводе воспроизводящей головки. Контур коррекции, состоящий из катушки Li и перечисленных ранее конденсаторов, компенсирует щелевые потери головки воспроизведения и настраивается на верхнюю частоту рабочего диапазона. На скорости 19 его резонансная частота намного выше 20 кГц. Выбор сопротивления резист ора Rs зависит от щелевых потерь головки
Рис. 13. Принципиальная схема переключателя коррекции.
58
и косвенно — от ширины рабочего зазора. Чем больше зазор, тем больше должно быть сопротивление резистора Rs. Хорошие головки могут обеспечить необходимые частотные характеристики даже без высокочастотной коррекции. Так, например, применение в магнитофоне «Селигер-2» головки фирмы Тесла ANP 935 позволило не применять конденсаторы С2 и С3. Таким образом при скоростях 19 и 9 высокочастотная коррекция отсутствует.
Конденсатор С6 определяет частотную характеристику усилителя записи в области средних частот при скорости 19, конденсатор С5 — при скорости 9, конденсатор С7 — при скорости 4. Контур, состоящий из катушки L2 и перечисленных конденсаторов, настраивают на верхнюю частоту рабочего диапазона на скорости 9 или 4. При скорости 19 его резонансная частота равна 25 — 39 кГц. Сопротивление резистора R6 определяет глубину коррекции в области частоты резонанса контура и зависит от высокочастотных потерь записывающей головки. Верхняя граничная частота рабочего диапазона усилителя записи выбирается с учетом качества записывающей головки и ленты, на которой работает магнитофон. Переключатель коррекции собран на печатной плате из фольгированного гетинакса толщиной 1,5 мм, размером 75 х 90 мм. Расположение печатных проводников показано на рис. 14. Все элементы, кроме переключателей и В2, а также катушек коррекции Lj— L4, размещены в узлах координатной сетки с шагом 2,5 мм. Расположение элементов на плате показано на рис. 15. Резистор R6 и аналогичный ему резистор во втором канале на плате не установлены. На рисунке не показаны проводники, соединяющие контакты переключателей.
Темброблок, усилитель индикатора. Темброблок (плата 4) является связующим звеном между усилителями записи и воспроизведения и .усилителем мощности. К темброблоку подключены индикаторы, показывающие напряжение поступающего сигнала. При неподвижной ленте они измеряют напряжение усилителя записи, при движущейся ленте — усилителя воспроизведения. Плата содержит раздельные регуляторы тембра высоких и низких частот.
Устройство имеет чувствительность 0,5 В при входном сопротивлении 40 кОм; коэффициент усиления по напряжению на частоте 1000 Гц равен 0,8. Максимальное неискаженное выходное напряжение на краях частотного диапазона составляет 2,5 В при выходном сопротивлении 10 кОм и нагрузке 22 кОм. Устройство потребляет ток 12 мА при напряжении питания 33 В.
На рис. 16 показаны частотные характеристики регуляторов тембра при двух крайних положениях. Измерения проводились при подаче на вход устройства 2 напряжения 0,5 В.
На рис. 17 показана принципиальная схема платы 4. Входные цепи усилителя коммутируются реле 1\ (Р2). Усилитель темброблока состоит из двух каскадов на транзисторах 7\ и Т3, между которыми включены регуляторы тембра. Транзистор включен по схеме эмиттерного повторителя. Он изолирует линейный выход магнитофона от влияния регулятора тембра и создает благоприятные условия для работы темброблока. С выхода транзистора Тj сигнал также поступает на вход
59
Рис. L4. Печатная плата переключателя коррекции.
индикатора уровня записи. Усилитель индикатора выполнен на транзисторе Т2 и одновременно является детектором. Он собран по схеме эмиттерного повторителя и имеет высокое-входное и низкое выходное
Рис. 15. Переключатель коррекции в сборе.
60
сопротивления. В отсутствие сигнала этот каскад закрыт, поэтому он усиливает только положительный сигнал. Время обратного хода индикатора определяется постоянной времени цепи С4КИ (где R„ — сопротивление рамки измерительного прибора). Чувствительность индикатора регулируется при помо
щи подстроечного резисто-
pa Rs. Индикатор питается Рис’ 16‘ Частотные^характеристики тембро-от отдельного низковольтного стабилизатора напряже-
ния, выполненного на диоде Д2. Это, во-первых, способствует снижению начального тока транзистора Т15 который зависит от напряжения 1/кэ. Во-вторых, при больших сигналах через транзистор Т2 протекают большие токи и при питании темброблока и индикатора от одного источника неизбежна паразитная связь между ними.
Регулятор тембра собран по схеме двойного Т-моста с частотой разделения 1000 Гц. Коэффициент его передачи по напряжению на средней частоте приблизительно равен —20 дБ. Для восстановления уровня сигнала служит усилитель, выполненный на транзисторе Т2. Каскад имеет высокое входное сопротивление, которое необходимо
Рис. 17. Принципиальная схема темброблока и усилителя индикатора (стрелками показаны связи со вторым каналом).
61
для нормальной работы регуляторов тембра. Коэффициент усиления каскада около 5. Конденсатор С10 способствует повышению устойчивости усилителя в ультразвуковом диапазоне.
Следует обратить внимание на идентичность изменения сопротивления регуляторов тембра. С выхода усилителя 15 сигнал поступает на регулятор громкости.
На рис. 18 показано расположение печатных проводников на плате 4. Размеры платы и шаг сетки аналогичны описанным ранее (за исключением гнезд для реле типа РЭС-10).
На рис. 19 показано расположение элементов на плате. Расстояние между платой и основанием реле примерно равно 2 мм. Реле желательно паять легкоплавким припоем.
Резистор R1 (и аналогичный ему во втором канале) следует устанавливать с учетом совмещения регулировочного шлица с отверстием в кожухе экрана, о котором будет сказано при описании конструкции магнитофона.
Регулировка устройства производится в собранном магнитофоне при движущейся ленте.
Генератор (плата 5) является одним из наиболее важных узлов магнитофона, поскольку от формы сигнала высокочастотного подмагничивания и от правильности регулировки генератора зависят такие показатели, как шум в паузе, остаточный магнитный поток ленты, относительный уровень стирания, коэффициент гармоник и частотная характеристика канала записи.
Генератор настроен на частоту 100 кГц. Он обеспечивает нормальную работу головок стирания, подмагничивания и записи. Ввиду того что потери в магнитопроводе подмагничивающей головки составляют примерно 70 — 80% потерь стирающей головки, от генератора требуется удвоенная выходная мощность. Несмотря на простоту схемы, он удовлетворяет этому требованию. Применение способа подмагничивания со стороны основы ленты («кроссфилд») сопряжено с некоторым усложнением схемы и конструкции магнитофона. В этом случае ток подмагничивания подается только в подмагничивающую головку. Поэтому требуется высокая точность выполнения фильмового канала и головок, а также идентичность каналов. В противном случае весьма трудно получить оптимальный режим записи в обоих каналах одновременно. Чем больше отличаются параметры головок в стереоканалах, тем труднее совместить оптимум, режимов записи.
В магнитофоне «Селигер-2» в записывающую головку подается балансирующий ток высокочастотного подмагничивания, в несколько раз меньший того, который необходим при традиционном способе высокочастотного подмагничивания. Изменяя значение этого тока в одной из головок, можно в необходимых пределах смещать рабочую точку режима записи и сбалансировать каналы даже при значительных механических перекосах между ними и разбросе параметров головок записи и подмагничивания.
Для подстройки генератора в монофоническом режиме в схему введены эквиваленты нагрузки генератора для каждого из каналов.
62
Рис. 18. Печатная плата темброблока и усилителя индикатора.
Оптимальный ток подмагничивания зависит от длины волны записываемого сигнала. Поэтому теоретически для каждой скорости необходимо устанавливать индивидуальные режимы записи. Значения
Рис. 19. Темброблок в сборе.
63
оптимальных токов подмагничивания для скоростей 9 и 19 отличаются на несколько процентов, и этой разницей можно пренебречь. Для скорости 4 желательно уменьшить ток на 5 — 10%. Однако это ведет к усложнению схемы и ухудшает надежность из-за появления дополнительной коммутации. Учитывая тот факт, что некоторое увеличение тока подмагничивания ухудшает только частотную характеристику канала записи, было решено режим записи устанавливать на скорости 9 и не изменять его при переходе на другие скорости. К тому же скорость 4 является дополнительной. Коррекция усилителя записи позволяет компенсировать искажения частотной характеристики, а применение вышеописанного способа подмагничивания уменьшает размагничивание ленты за пределами рабочего зазора записывающей головки.
В результате всего перечисленного генератор магнитофона имеет восемь регулировочных элементов, позволяющих решить все вопросы, связанные с балансировкой и коммутацией каналов. Генератор обеспечивает ток стирания в каждом канале не менее 78 мА, токи подмагничивания — 26 мА, балансировочные токи — до 1 мА. Генератор потребляет ток 25 — 37 мА при напряжении источника питания 33 В.
Генератор (рис. 20) собран по однотактной схеме с индуктивной обратной связью. В контуре генератора и в цепи базы транзистора Т j применены слюдяные конденсаторы, так как они обеспечивают удов-
Рис. 20. Принципиальная схема генератора стирания и высокочастотного подмагничивания.
64
Таблица 5
Напряжение, В
Обозначение на схеме UK из иб Вывод 2 Вывод 3 Вывод 5
Ту 33 (23) 0,85 (1,7) 1 (2) — — —
Тр2 — — (3,8) (34) 33 (23)
летворительную работу при значительной реактивной мощности на частоте генератора.
Резистор R9 стабилизирует рабочую точку транзистора 1\ Катушки индуктивности и Ь2 выполняют роль индуктивных эквивалентов головок. Резисторы Ki и Кг имитируют сопротивление потерь головок. Резисторы R3 и К4 — регуляторы балансирующих токов.
Стабилизирующие цепочки C3R6 и С4К7 включены последовательно с заградительными фильтрами L3C5 и £4С6, настроенными на частоту генератора. Разделительная цепочка генератора состоит из элементов .RjCj и Rs.
Карта режимов работы генератора приведена в табл. 5. В скобках указаны напряжения переменного тока.
Все измерения производились при подключенных головках стирания и подмагничивания в режиме Стерео, причем измерения напряжения постоянного тока производились относительно корпуса тестером ТЛ-4.
Печатная плата генератора размером 60 х 75 мм изготовлена из фольгированного гетинакса толщиной 1,5 мм.
На рис. 21 показано расположение, печатных проводников на плате. Контактные площадки размещены в узлах координатной сетки с шагом 2,5 мм. Исключение составляют гнезда для катушек индуктивности и переключателей.
На рис. 22 показано расположение элементов на плате. Все детали, кроме транзистора Т\, установлены без зазора.
Генератор магнитофона «Селигер-2» может быть использован и без подмагничивающей головки. При этом увеличится ток стирания и уменьшится потребляемая мощность. В генераторе предусмотрена возможность обычного способа подачи тока подмагничивания в записывающую головку.
Усилитель мощности (плата 6) обеспечивает слуховой контроль программы в режимах воспроизведения и записи. Усилитель условно подразделяется на две части: предварительный усилитель и выходной каскад. Предварительный усилитель собран на печатной плате, выходной каскад — на шасси.
Отличительной особенностью данного усилителя является отсутствие в фазоинверсном каскаде транзисторов различной проводимости. Весь усилитель собран на кремниевых транзисторах типа п-р-п. В ступенях предварительного усиления применены транзисторы КТ315Г с допустимым рабочим напряжением 35 В.
3 Заказ 245
65
Рис. 21. Печатная плата генератора.
Рис. 22. Генератор в сборе.
66
Рис. 23. Кривая зависимости выходной мощности усилителя от сопротивления нагрузки.
Усилитель имеет выходную, мощность не менее 8 В • А в каждом канале при сопротивлении нагрузки 4 Ом. Зависимость выходной мощности неискаженного сигнала от сопротивления нагрузки, полученная экспериментально, показана на рис. 23. Частотные характеристики усилителя при различных сопротивлениях нагрузки приводятся на рис. 24. Кривая 1 соответствует нагрузке 8 Ом, кривая 2 — нагрузке 4 Ом, а кривая 3 — нагрузке 2,7 Ом. Характеристики снимались при выходном напряжении 0,5 В (—20 дБ).
Чувствительность усилителя при номинальной выходной мощности составляет 0,35 В. Его входное сопротивление равно 50 кОм, что позволяет получить оптимальное согласование с регулятором громкости и необходимый диапазон регулировки. К тому же при низком входном сопротивлении резко увеличивается перепад между нулевым и минимальным значениями громкости. Коэффициент гармоник усилителя при номинальной мощности не превышает 1%. Выходное сопротивление усилителя не более 0,2 Ом. В режиме молчания усилитель потребляет ток около 30 мА в каждом канале. Потребляемый ток при номинальной выходной мощности зависит от сопротивления нагрузки и характера воспроизводимой программы.
На рис. 25 показана принципиальная схема усилителя (без выходного каскада). Он построен по двухтактной схеме и работает в классе АВ.
Первый каскад, выполненный на транзисторе Ть включен по схеме с общим эмиттером. Он согласует низкое входное сопротивление фазоинвертора с регулятором громкости. Резистор R2 ослабляет влияние индуктивности монтажа магнитофона. Конденсатор С3 повышает устойчивость усилителя в ультразвуковом диапазоне. Фазоинвертор состоит из двух каскадов с эмиттерной связью. Левое по схеме плечо (Т2) ~ каскад с общим эмиттером. Он имеет сравнительно высокое входное сопротивление (если отбросить влияние обратной связи через резистор .R7). Правое плечо собрано по схеме с общей базой и имеет низкое входное и высокое выходное сопротивления. Асимметрия плеч компенсируется обратными связями общего действия. Одной из них является так называемая «вольтдобавка» (С5К12), которая повышает напряжение
8Б 0 -1
100 1000 10000 100000Гц
Рнс. 24. Частотные характеристики усилителя мощности.
67
Рис. 25. Принципиальная схема усилителя мощности.
питания левого плеча фазоинвертора за счет выходного сигнала и позволяет полнее использовать энергию источника питания.
В связи с тем, что фазоинвертор имеет гальваническую связь с выходным каскадом, напряжение средней точки 5 усилителя зависит от режима работы транзисторов Т2 и Т3 и регулируется резистором А13. Ввиду того что «вольтодобавка» включена только в верхнее (по схеме) плечо, напряжение средней точки несколько больше половины питающего напряжения. Выходной каскад состоит из двух пар составных транзисторов: Т4 и Т\ и Т5 и Т2. Транзисторы и Т2 типа КТ802А расположены на шасси (см. рис. 3). Ток покоя усилителя (при отсутствии сигнала) регулируется резистором К15.
Режимы работы транзисторов приведены в табл. 6. Напряжения постоянного тока измерялись относительно корпуса ампервольтметром ТЛ-4 при подаче на вход напряжения 0,3 В частотой 1000 Гц. В скобках указаны напряжения переменного тока в милливольтах.
Ввиду большого разброса коэффициентов усиления применяемых транзисторов их режимы работы по постоянному току могут отличаться от указанных в табл. 6.
Регулировку предварительного усилителя производят отдельно от выходной ступени. При этом проверяют соответствие режимов транзисторов табл. 6 и устанавливают напряжение средней точки.
68
Таблица 6
Обозначение на схеме Напряжение, В
ик иб иэ
Л 6 (100) (300) 1,8 (280)
г2 18,5 (5100) 2,8 (100) 2,2 (22)
т3 11 (1200) 2,8 2,2 (22)
Т’д 33 18,5 (5100) 17,9 (4800)
17,3 (4200) 1,2 (1200) 0,6 (900)
Затем производят стыковку с выходным каскадом и устанавливают ток холостого хода усилителя, после чего подключают нагрузку и окончательно симметрируют плечи при помощи резистора К13.
На рис. 26, а изображены искажения сигнала, вызванные недостатком тока покоя. Измерения производят при малых сигналах. На рис. 26, б показано влияние несимметрии плеч в режиме большого сигнала. На рис. 26, в показан синусоидальный сигнал с симметричной отсечкой, получаемый при правильной регулировке усилителя.
f Если в процессе работы усилитель вышел из строя, следует временно отпаять выводы 4 и 6 платы 6 и проверить напряжение С7бэ всех транзисторов. В предварительных каскадах оно должно находиться в пределах 0,6—0,7 В, а в выходном каскаде (на транзисторах КТ802А, расположенных на шасси) не должно превышать 0,1 В. Транзисторы, ие удовлетворяющие этим требованиям, подлежат замене.
Усилитель собран на печатной плате размером 40x180x1,5 мм, изготовленной из фольгированного гетинакса.
На рис. 27 показана разводка печатных проводников усилителя. Все контактные площадки под элементы размещены в узлах координатной сетки с шагом 2,5- мм. На рис. 28 показано размещение элементов иа плате. Все элементы, за исключением транзисторов, установлены на плату без зазора. .
Силовой блок (плата 7) включает: параметрический стабилизатор напряжения, устройство управления электромагнитом рабочего хода и усилитель автостопа. Принципиальная схема платы 7 показана на рис. 29.
Стабилизатор выполнен на транзисторах типов КТ601А (Т3) и КТ802А (Т5) (см. рис. 3). Последний закреплен на шасси магнитофона
Рис. 26. Диаграммы выходных напряжений усилителя мощности.
69
Рис. 27. Печатная плата усилителя мощности.
Рис. 28. Усилитель мощности в сборе.
й является проходным. Стабилизатор рассчитан иа напряжение 33 В и ток до 1 А.
Устройство управления электромагнитом 3Mt состоит из выпрямительного моста (диоды Д4—Д7), осуществляющего питание электромагнита ЭМг, и реле времени, выполненного на транзисторе Т4. Выпрямительный мост включен в разрыв цепи пусковой обмотки двигателя, что позволяет получить большой перепад между пусковым напряжением (при холостом хбде) и напряжением удержания (при включенной нагрузке). К тому же рационально используется мощность, обычно выделяемая на балластном резисторе, включенном последовательно с фазосдвигающим конденсатором. Когда транзистор Т4 закрыт, на конденсаторе С8 устанавливается напряжение около 50 В, которое может быть отрегулировано шунтированием выводов 9 и 10 платы 7 резистором К13 (см. рис. 3). Как только откроется транзистор Т4, срабатывает электромагнит ЭМи а напряжение на конденсаторе С8 падает до 11 — 15 В и удерживается на этом уровне вплоть до отключения электромагнита кнопкой Стоп или Перемотка.
В режимах Перемотка и Ускоренный ход вывод И замыкается иа землю и конденсатор С9 разряжается. По окончании перемотки электромагнит может быть включен только после того, как конденсатор С9 снова зарядится до напряжения пробоя стабилитрона Д9. При этом ток стабилизации открывает транзистор Т4. Стабилитрон Д8 ограничивает зарядный ток конденсатора С9 и обеспечивает необходимое время
Рис. 29. Принципиа льная схема силового блока.
71
Рис. 30. Печатная плата силового блока.
Рис. 31. Силовой блок в сборе.
72
Таблица 7
Положение аттенюатора Входное напряжение Входное сопротивление
Микрофон Приемник Звукосниматель Линия 200 мкВ 10 мВ 150 мВ 10 В 2 кОм 75 кОм 1 МОм 2 МОм
заряда около 1 с. Рабочий ток электромагнита ЭЛ/i примерно равен 120 мА.
Усилитель автостопа является усилителем постоянного тока и выполнен на составном транзисторе (Т2 и Т2). Его коэффициент передачи по току равен примерно 1000. Резистор К5 ограничивает ток коллектора транзистора Т2. Усилитель чувствителен к освещенности фоторезистора при обрыве ленты и при прохождении ракорда.
Кроме перечисленных устройств, на плате смонтированы выходные конденсаторы усилителей мощности С4—С7.
На рис. 30 показана разводка печатных проводников на плате 7. Плата имеет размеры 75 х 90 х 1,5 мм и изготовлена из фольгированного гетинакса. Все отверстия под элементы размещены в узлах координатной сетки с шагом 2,5 мм, за исключением выводов крупногабаритных конденсаторов Ci, С4 —С9.
На рис. 31 показано размещение элементов на плате 7. Конденсаторы Сь С4 — С9 механически закреплены на плате.
Стабилизатор регулировки не требует. Регулировка устройства управления электромагнитом ЭМг сводится к подбору напряжения на конденсаторе С8, обеспечивающего устойчивое срабатывание электро
магнита.
Регулировка автостопа ограничивается подбором напряжения питания фоторезистора таким образом, чтобы магнитофон выключался при
установке ракорда в фильмовый канал (имеется в виду обычный полупрозрачный ракорд любого цвета).
Все перечисленные операции регулировки производятся при полностью собранном магнитофоне.
Входной делитель (аттенюатор) обеспечивает необходимый коэффициент деления сигнала для каждого входа магнитофона. Входные параметры делителя приведены в табл. 7.
Схема аттенюатора приведена на рис. 32. При положении аттенюатора Линия возможна только монофоническая запись по любому из каналов или по двум каналам вместе. При этом сигнал на вход делителя поступает с третьей ножки гнезда
Рис. 32. Принципиальная схема аттенюатора.
73
82 114+02
51атв,МЗкл.З
154 ±02
SZ-
40+0,1— \б0°+30‘
28,5+01 г'г 1^5 отв.04А Т*^-----50+0,1-
7Д 53+0^2~*1 57,5±0,1^ 40+0,1 ^±30'. 15^7'
М4илЗ
a
4omt08,2
a
Вотв.03,2
I»
S-
Я
Рис. 33. [Пасси магнитофона.
3 атв.08
Цековать
4
—78±0,2
258+0J ---------278±0.3-
*3
.М2клЗ 2
45±0,2-
25
15
г^-ЗотвЛАА--0-
в
44+0,2
5~№
М2,5клЗ
mo
А—А
4от±0»
" ‘ Цековать
S-Б
4отв.04,2
12+0,121+0,1 S9±02 1 tliill 130±0.2
—116+ор
-----'—т±1,'г'
\-31±0, . н- 45+0,2—-J
4—rS- '
+l
о+о/^ 18+оГ] ГГ
133 ±0,2
:Е______
| 4отв08 и Цековать
В-в
4 Зотв012
I Цековать
И
Зотв.0^2
78+0,1
40 ±0,2
M2,5 кл.З
20+0,1 7отв.в12
44+02
03,5
42+0,1
Зот&ЮАз
4omO01O
Шз (см. рис. 3). Делитель собран на резисторах типа ВС-0,125. Переключатель любого типа. Все устройство размещено в алю-. миниевом экране.
Конструкция магнитофона. Магнитофон имеет блочную конструкцию. Он состоит из двух основных частей: лентопротяжного механизма и электронной части. Лентопротяжный механизм размешается на верхней плоскости шасси, электронная часть — под шасси, что облегчает доступ к монтажу и механизму при настройке или ремонте. Далее будут описаны узлы и детали лентопротяжного механизма и внешнего оформления в последовательности, удобной для сборки магнитофона.
Сборка осуществляется по двум параллельным направлениям: 1) собирают лентопротяжный механизм, регулируют и испытывают его; 2) монтируют и настраивают печатные платы. Затем производят общий монтаж, проверку и регулировку магнитофона, устанавливают его в корпус и проводят контрольные испытания.
Лентопротяжный механизм. Кинематическая схема, функции и отличительные особенности лентопротяжного механизма были рассмотрены ранее, поэтому мы перейдем к описанию шасси магнитофона, основания блока головок и других его узлов. На чертежах указанных деталей даны все размеры и допуски, потому что доработка их в готовом изделии затруднительна, а подчас и просто невозможна. Остальные узлы даны в виде сборок, на которых указаны габаритные, сопряженные размеры и размеры, на которые следует обратить внимание.
Ш а с с и. Эта деталь (рис. 33) изготовлена из листа алюминия толщиной 5 мм. Особое внимание следует обратить на перпендикулярность отверстий, выполняемых по классу точности 2. В противном случае оси, запрессованные в эти отверстия, будут непараллельны. Параллельность осей не будет соблюдена и при плохой плоскостности шасси. Поэтому его нужно изготовить из ровного листа с неплоско-стностью не более 0,2 мм, Поверхность не должна иметь "забоин и царапин, так как при этом ухудшается контакт с устанавливаемыми деталями. Допуски на свободные размеры выполняются по классу точности 5.
Основание блока головок. Основание (рис. 34) изготовлено из листа стали марки ст. 20 толщиной 3 мм. Это — наиболее ответственная деталь, требующая при изготовлении большой тщательности. Ввиду того что перпендикулярность осей в фильмовом канале сильно влияет на устойчивость прилегания ленты к головкам, необходимо обеспечить перпендикулярность всех резьбовых отверстий по отношению к верхней плоскости пластины. Лучше всего отшлифовать ее с обеих сторон или притереть на плите. Допускается любое антикоррозийное покрытие. Основание блока головок соединяется с шасси при помощи трех алюминиевых стоек, высота которых равна 36 + 0,03 мм.
Ведущий узел (рис. 35). От качества его изготовления зависит коэффициент детонации и стабильность скорости движения ленты. Ведущий вал 1 изготовлен из стали ХВГ. Можно применять, и другие марки чстали, имеющие твердость 60 — 64 единицы HRC после закалки.
75
Рис. 34. Основание блока головок.
Вал отшлифован и притерт чугунным притиром. Чистота поверхности не должна быть хуже VII при нецилиндричности не более 2 мкм. Зазор между валом и втулкой 5—10 мкм. От чистоты обработки поверхности вала зависит долговечность втулки, в которой он вращается, а также сцепление его с лентой. Вал имеет следующие размеры: длина 58 мм, диаметр рабочей части 9Д, размеры под запрессовку 8Пр х 12 мм. Покрытие отсутствует. Оба конца вала имеют притертые центровые отверстия диаметром 5 мм.
Вал запрессован в латунный маховик 2. Окончательная обработка маховика производится в центрах, в сборе с ведущим валом. Чистота обработки поверхности V 8. После чистовой проточки маховик желательно отбалансировать.
Ведущий вал вращается в подшипнике 4, который состоит из двух половин, запрессованных в стальную обойму 3. После запрессовки втулки растачиваются до диаметра 9В. Они обрабатываются за одну установку на токарном станке. Чистота рабочей поверхности V 7. Притирка втулки не допускается, так как абразив внедряется в материал и способствует износу вала. Втулка изготовляется из бронзы марки БрОФ. ч
Ведущий узел устанавливается на шаре 5 диаметром 4 мм, который лежит на капролоновом подпятнике толщиной 2 мм. Смазка узла производится веретенным маслом. Для улучшения условий смазки на вал надето фетровое кольцо 6 (сальник), пропитанное маслом и закрытое капроновой пробкой 7. Чтобы масло не попало на ленту и прижимной ролик, на вал надето маслоотбойное кольцо 8, изготовленное из текстолита толщиной 1 мм. Обойма 3 имеет четыре резьбовых отверстия М3 кл. 3, при помощи которых она закрепляется на основании блока головок. Работоспособность узла определяется временем выбега маховика, т. е. временем свободного вращения маховика по инерции после отключения привода. Время выбега на скорости 19 должно быть не менее 45 с. Критерием надежности работы узла является постоянство этого параметра во времени. Перед проверкой ведущий узел необходимо обкатать в течение 4 — 8 ч, промыть и поменять смазку.
Боковые узлы. От качества изготовления подающего узла зависит равномерность натяжения ленты, надежность ее контакта с головками и стабильность электрических параметров канала записи-воспроизведения. Возможность работы магнитофона на тонких лентах определяется конструкцией боковых узлов, в которых предусмотрены устройства, защищающие ленту от рывков и перегрузок в режимах пуска и торможения. Боковые узлы обеспечивают равномерность хода и плотную намотку ленты при перемотке.
В магнитофоне «Селигер-2» - применена распространенная весочувствительная конструкция боковых узлов. Фрикционная пара выбрана таким образом, что сила натяжения ленты, намотанной на стандартную катушку № 18, меняется от начала к концу намотки не более чем на 20 %. При конструирований подобных узлов необходимо иметь в виду, что для повышения их яувствительности к изменению массы ленты масса деталей узла должна быть минимальной.
77
Рис. 35. Ведущий узел.
Перераспределение силы натяжения ленты между подающим и приемным узлами в режиме Ход неизбежно приводит к изменению скорости движения ленты, а также способствует повышенному износу головок, поскольку натяжение ленты в конце катушки является избыточным.
Боковые узлы данного магнитофона снабжены весочувствительными разгрузочными муфтами. Натяжение ленты при пробуксовывании муфты примерно в три-четыре раза превышает усилие натяжения ленты при перемотке и гораздо меньше допустимого предела натяжения для тонких лент. В связи с тем, что масса деталей, находящихся над муфтой, незначительна, натяжение ленты, при котором пробуксовывают муфты, отличается в начале и в конце катушки на 10% (по результатам измерений).
На рис. 36 показана конструкция узла обратной перемотки (подающего) узла. Он обеспечивает равномерную подачу ленты в режимах Ход и Ускоренный ход.
Подкатушечник 1 выполнен из полистирола. Втулка имеет внутренний диаметр 5А и изготовлена из бронзы марки БрОФ. Втулки шкива 2 и барабана 4 имеют аналогичную конструкцию. Основное требование, предъявляемое к подкатушечнику, — отсутствие биения обоих торцов. Допускаемое биение торцов 0,02 мм.
Шкив 2 может быть выполнен из любой пластмассы, кроме полистирола, так как последний разрушается при трении. Плотность пластмассы 1,05 — 1,15. Для обеспечения необходимого коэффициента трения к шкиву клеем БФ-2 приклеена гетинаксовая шайба 3 толщиной 1,5 мм. Допускается биение наружного диаметра 0 62 не более 0,05 мм, а рабочей поверхности шайбы 3— не более 0,01 мм. В противном случае не гарантируется равномерная подача лентьь Гетинаксовую шайбу 3 можно исключить, если применяемая пластмасса обеспечивает необходимое сцепление с фетровым кольцом 5.
Тормозной барабан 4 выполнен из такой же пластмассы, что и шкив 2. После приклейки фетровое кольцо 5 торцуют острым резцом на оправке (по отверстию диаметром 5А), чтобы исключить торцевое биение. Никаких специальных требований к барабану не предъявляется.
Между подкатушечником 1 и шкивом 2 помещается разгрузочная муфта. Она состоит из семи шайб: трех внутренних 7 и четырех наружных 6. Шайбы изготовлены из гетинакса и покрыты с одной стороны ворсом. В простейшем случае к рабочей поверхности шайб резиновым клеем приклеивают «бархатную» бумагу. Внутренние шайбы имеют выступы по внутреннему контуру, при помощи которых они сцепляются с подкатушечником. Наружные шайбы имеют выступы по наружному контуру и сцепляются со шкивом 2. Таким образом вращающий момент при перемотке передается от шкива 2 к подкатушечнику 1 через систему шайб, сила трения между которыми зависит от массы катушки и, следовательно, от заполнения ее лентой.
Крышка 8 полистироловая от магнитофона «Яуза-5». Кольцо 9 изготовлено из рояльной проволоки 65Г диаметром 1,5 мм. Запорная шайба 10 изготовлена из стали 65Г и надевается на ось с натягом.
79
что позволяет устанавливать ее на любой высоте. Шайба 11 выполнена из гетинакса толщиной 0,5 мм. Дюралюминиевый фланец 13 имеет три резьбовых отверстия диаметром М3 для установки узла на шасси. Во фланец запрессовывается гладкая ось 14, имеющая ступенчатый переход: один диаметр выполнен по скользящей, другой — по прессовой посадкам. Можно сделать гладкую ось, а все отверстия, сопряженные с этой осью, выполнить по системе вала. Ось 14 изготовлена из стали ХВГ, закалена до твердости 50 единиц HRC и имеет чистоту обработки поверхности не ниже V 8. Втулки смазываются веретенным маслом.
При сборке узла необходимо выдержать размер от нижнего торца фланца 13 до верхнего торца подкатушечника 1 с точностью +0,2 мм. От этого зависит положение катушки по высоте и размер ступеньки в намотке ленты при переносе катушки на приемный узел. Этот размер равен 48 мм и регулируется при помощи шайб 12.
На рис. 37 показана конструкция узла подмотки (принимающего узла). В режиме Ход он подматывает ленту и укладывает ее на приемную катушку. Намотка должна быть плотной и ровной, натяжение ленты — равномерным и без толчков.
Принимающий узел отличается от подающего только наличием шкива подмотки 15 и кожаного кольца 16, установленного на этом шкиве. Кожа имеет большее сцепление с гетинаксом, чем фетр. Это
обеспечивает нужную плотность намотки. Биение торцов шкива 15, а также несоосность его наружного и внутреннего диаметров должны быть не более 0,02 мм.
Рекомендации по сборке этого узла те же, что и для подающего. Назначение деталей 1, 12 и 14 объяснено в описании подающего узла (рис. 36). Фланец 13 устанавливается на шасси снизу, поэтому базовый размер 53 мм указан с учетом того, что шасси имеет толщину 5 мм. Удобнее регулировать размер от верхнего торца подкатушечника до верхней плоскости шасси. Как и для подающего узла, этот размер должен быть равен 48 + 0,2 мм.
Боковые узлы проверяются после сборки лентопротяжного механизма. В режиме Ход при помощи пружинного граммометра любого типа измеряют силу натяжения ленты при полной и пустой катушке. Оно должно быть равным (50 ч- 60) 10“2 Н. В режиме Перемотка измеряют усилие проскальзывания подающей муфты и силу торможения принимающего узла. В режиме Ускоренный ход — усилие проскальзывания принимающей муфты и силу торможения подающего узла. Натяжение ленты при проскальзывании должно равняться (150 -? ч-200)10“2 Н, при торможении (30 4-40) 10“2 Н. Намотка при всех режимах работы механизма должна быть плотной и ровной.
Если усилие проскальзывания разгрузочных муфт мало, необходимо обработать поверхность гетинаксовых шайб муфты наждачной бумагой таким образом, чтобы риски располагались по радиусу. На рис. 38 показаны детали боковых узлов. Номера деталей на рис. 37 и 38 одинаковы.
Механизм обратной перемотки. В режиме Перемотка вращение от двигателя передается через паразитные ролики перемотки 25 и 26 (см. рис. 4). Ролик 25 установлен на шарнире из двух рычагов и имеет две степени свободы в плоскости, параллельной шасси. Под действием пружины, соединяющей рычаги шарнира, ролик заклинивается между шкивом перемотки левого узла и паразитным роликом 26, через который осуществляется контакт со скоростной насадкой двигателя. Ролик 26 установлен на одном рычаге и имеет одну степень свободы. Система из двух роликов нужна для изменения направления вращения подкатушечника при обратной перемотке. Оба ролика обрезинены и имеют наружный диаметр 40 мм. Резиновые кольца толщиной 4 мм вклеены в канавки на наружном диаметре роликов; марка резины В-14 или НО-68. Втулки выполнены из железографита, внутреннйй диаметр втулок 4А, длина 8 мм, наружный диаметр 8Пр. Сами ролики алюминиевые. Высота роликов над шасси 27 мм. Следует обратить внимание на то, чтобы биение наружного диаметра ролика не превышало 0,05 мм, так как от этого зависит устойчивое зацепление и отсутствие вибраций при перемотке.
Вращение от двигателя к правому узлу передается через паразитный ролик 30 (см. рис. 4). Он установлен на таком же шарнире, что и ролик 25. При работе ролик заклинивается между ведущим и ведомым шкивами. По конструкции и предъявляемым требованиям ролик 30 аналогичен роликам 25 и 26 механизма обратной перемотки. Его
81
наружный диаметр равен 42 мм. Детали механизма перемотки показаны на рис. 39.
Механизм подмотки. Конструкция узла подмотки аналогична конструкции узла ускоренного хода. Шарнир паразитного ролика подмотки 15 (см. рис. 4) размещен на той же оси, что и шарнир ролика 30. Расстояние от резинового кольца ролика 15 до шасси равно 14 мм. Ролик заимствован от магнитофона внутренний — ЗА, толщина ре-
Рис. 38. Детали узла подмотки.
:<Яуза-6» (наружный диаметр 52 мм,
зины 3 мм).
Детали механизма подмотки показаны на рис. 40.
Переключатель скоростей. Ролик переключателя установлен на шарнире, аналогичном шарниру ролика подмотки, и вращается на оси 10. Разница заключается лишь в том, что между скобой 1 шарнира (рис. 41) и осью 2 установлена втулка 3. От положения втулки на оси зависит высота ролика над шасси, которая определяет передаточное число переключателя фрикциона. При изменении высоты ролик 4 входит в зацепление с разными ступенями скоростной насадки 5
Рис. 39. Детали механизма перемотки.
2, 2, 3 — паразитные ролики; 4 — шарнир ролика обратной перемотки; 5 — рычаг ролика обратной перемотки; б — шарнир ролика ускоренного хода.
82
Рис. 40. Детали механизма подмотки.
1 — паразитный ролик; 2 — шарнир ролика подмотки; 3 — рабочая пружина; 4 — ось ролика.
двигателя. Управление роликом осуществляется переключателем скоростей при помощи коромысла 6 и тяги 7. Ролик вводится в зацепление за счет усилия пружины 8. Пружина 9 возвращает устройство в исходное верхнее положение.
Блок головок. От конструкции блока головок во многом зависит устойчивость электрических параметров магнитофона. Для уменьшения износа ленты необходимо, чтобы она имела по возможности меньше точек контакта с деталями механизма. Поэтому в магнитофоне «Селигер-2» фильмовый канал построен по принципу естественного облегания головок лентой. Угол охвата головок лентой равен примерно 170°. На рис. 42 показан блок головок магнитофона в режиме Стоп. Рабочая поверхность ленты имеет в фильмовом канале пять точек соприкосновения с деталями блока головок: входная колонка 1, три головки 2—4, ведущий вал 5. Направляющих колонок 6 и 7 лента не касается — они ограничивают свободу перемещения ее только по
Рис. 41. Детали переключателя скоростей.
83
84
Рис. 42. Блок головок.
Рис. 43. Общий вид прижимного узла.
высоте. Колонки 8 и 9 отводят ленту от головок. В таком положении облегчается зарядка ленты и осуществляется перемотка. Дентоприжим 10 также отведен от головок. Он изготовлен из полиэфирной пленки толщиной 120 мкм. Рабочая поверхность пленки покрыта ворсом. Покрытие аналогично примененному в разгрузочных муфтах. В домашних условиях лентоприжим можно изготовить, приклеив клеем БФ-6 к пленке кусочки тонкого сукна в зонах контакта с головками записи и воспроизведения. Сукно нужно приклеивать по краям, за пределами зоны контакта с головкой.
Направляющие колонки 6 и 7 изготовлены из бронзы марки Бр.ОФ (без покрытия) и установлены непосредственно на основание блока головок. Высота колонок равна 25 мм, ширина канавки 6,32 — 0,02 мм, расстояние от нижнего края канавки до поверхности основания 14,6 + 0,05 мм, чистота поверхности торцов, соприкасающихся с лентой, должна быть не ниже V 8. Колонка 8 установлена на рычаге 12. Колонка 9 и шторка И установлены на рычаге 13. Рычаги 12 и 13 шарнирно связаны между собой. Колонки 8 и 9 изготовлены из бронзы марки Бр.ОФ и имеют чистоту поверхности V 8.
Экранирующая шторка 11 размером 20 х 20 х 1 мм выполнена из отожженного пермаллоя. Оси 14 и 15 рычагов 12 и 13 установлены на основание блока головок. Описанная система рычагов приводится в движение толкателем 16, кинематически связанным с кнопкой Ход и электромагнитом прижимного ролика (см. рис. 3). При нажатии кнопки Ход толкатель 16 поворачивает (против часовой стрелки) рычаг 17, на котором закреплены рычаг 18 и подмагничивающая головка 19. Через пружину 20 движение передается рычагам 12 и 13, в результате
86
чего колонки 8 и 9 отодвигаются и освобождают ленту, которая прижимается к головкам лентоприжимом 10. Рычаг 18 поворачивает несущую скобу 21 прижимного ролика при помощи планки 22. Ролик 23 установлен в скобе 24, которая своим концом входит в канавку винта 25, позволяющего регулировать положение прижимного ролика по высоте. От скобы 21 к скобе 24 усилие передается при помощи пружины 26 (рис. 43). Усилие пружины регулируется винтом 27, который завернут в гайку 42, высота центра которой совпадает с высотой осевой линии ленты в фильмовом канале. Конец скобы 24, взаимодействующей с винтом 25, по высоте совмещен с осью симметрии прижимного ролика 23. Такая конструкция прижимного узла обеспечивает автоматическую установку параллельности оси прижимного ролика и ведущего вала, Общий вид прижимного узла показан на рис. 43, а входящие в него детали —на рис. 44. Номера позиций на рис. 42 — 44 одинаковы.
Прижимной ролик 23 (см. рис. 42) заимствован от магнитофона «Яуза-6». Он обрезан по высоте до размера 8,75 мм. Все рычаги изготовлены из листовой стали 20 толщиной 1,6 мм.
Стирающая головка 2 закреплена на латунной пластине 28, которая соединяется с основанием через стойку. Регулировка головки по высоте производится шайбами или прокладками. Записывающая головка 3 и воспроизводящая головка < установлены на одинаковые подставки 29 и 30. В подставках имеются резьбовые отверстия, расположенные соосно с рабочим зазором головки. В эти отверстия завернуты стопорные винты 31 и 32, позволяющие установить головки по высоте и углу наклона вперед—назад. Гайка 33 прижимает к подставке пружину, При помощи гайки 34 производится регулировка перпендикулярности рабочей щели головки направлению движения ленты. Подставки толщиной 8 мм изготовлены из дюралюминия марки Д16Т.
На входе и выходе фильмового канала установлены ловители ленты 36, 37, облегчающие зарядку аппарата лентой и определяющие ее положение в фильмовом канале. Ловители изготовлены из листовой латуни толщиной 1,6 мм без покрытия.
Рис. 44. Детали прижимного узла.
87
На планке 38 установлена подмагничивающая головка, которая закреплена винтом 39. Для ослабления влияния подмагничивающей головки на головку воспроизведения установлен экран 40. Пружина 41 обеспечивает необходимое натяжение лентоприжима 10. Ролик 23 установлен на оси 43 (см. рис. 43). Положение его на оси определяется толщиной фиксирующих шайб 44. Ось закрепляется при помощи замка 45. Чашки 46 центрируют пружину 26, а пружина 47 предотвращает вывинчивание винта 25 в процессе эксплуатации.
Переключатель рода работ. Переключение рода работ осуществляется четырьмя дюралюминиевыми кнопками. Благодаря наличию электрической развязки кнопки можно включать в любой последовательности. Кнопки позволяют включать следующие режимы: Ход, Кратковременный стоп (из режима Ход), Перемотка, Ускоренный ход и Стоп.
На рис. 45 показан общий вид переключателя рода работ. Кнопки 1 (Ход), 2 (Стоп) и 3 (Кратковременный стоп) приводятся в действие нажатием. Кнопка 4 (Перемотка) управляется перемещением влево или вправо. При нажатии кнопок 1 и 4 рейка 5 поворачивается вокруг оси 6 на некоторый угол, необходимый для сброса и фиксации кнопок. Кнопка 2 не фиксируется. Она отодвигает рейку 5 на несколько больший угол и осуществляет сброс всех кнопок магнитофона. Под кнопкой 2 установлен электромагнит автостопа ЭМ2 (см. рис. 3), свя-
Рис. 45. Переключатель рода работ.
88
Рис. 46. Переключатель записи.
занный с ней кинематически. Кнопка 3 не имеет фиксатора и связана с механизмом только электрически.
Кнопка Перемотка закреплена на скобе 13. Все детали переключателя установлены в корпус 14. С механизмом перемотки он соединяется при помощи тяги 15.
Детали переключателя, за исключением штоков 7, 8 и 9, изготовлены из листовой стали 20 толщиной 1,2 мм. В качестве осей 6 и 10 использованы штифты диаметром 3 + 0,01 мм. Пружина 12 имеет наружный диаметр 4,5 мм, диаметр проволоки 0,4 мм, длину 48 мм, число витков 32. Пружины 11 имеют наружный диаметр 7,5 мм, диаметр проволоки 0,5 мм, длину 32 мм и число витков 12.
Переключатель записи — кнопочный. Верхняя кнопка соответствует первой и четвертой дорожкам (левому каналу), нижняя кнопка — второй и третьей дорожкам (правому каналу). Кнопки фиксируются в нажатом положении. Можно нажимать обе кнопки вместе или каждую отдельно. Сброс кнопок производится от переключателя рода работ при нажатии кнопок Ход, Перемотка и Стоп.
На рис. 46 показан общий вид переключателя записи. Корпус переключателя 1 согнут из листовой стали 20 толщиной 1,2 мм. Конструкция и материал штоков 2 аналогичны таковым в кнопочном переключателе рода работ. Они изготовлены из стали 20 толщиной 2 мм. Пружины 3 и кнопки 4 такие же, как в переключателе рода работ. Фиксатор 5 изготовлен из стали толщиной 2 мм. Пружина 6 имеет следующие размеры: наружный диаметр — 3 мм, диаметр проволоки — 0,3 мм, длина — 30 мм. Рычаг 7 блокирует кнопки записи при нажатой кнопке Ход.
Переключатель записи установлен непосредственно над платой генератора стирания. Его штоки соосны с переключателями, установленными на плате.
Переключатель скоростей (рис. 47) состоит из трех кнопок, соответствующих скоростям 19, 9 и 4. Его основное назначение заключается в управлении паразитным роликом ведущего узла и переключателем коррекции, расположенным под кнопками 19 и 4.
89
Рис. 47. Переключатель скоростей.
При нажатии кнопки 4 кулачок 1 поднимает коромысло 2 в крайнее верхнее положение. При этом кронштейн 1 (см. рис. 41) с паразитным роликом ведущего узла опускается вниз до упора и занимает положение,
Рис. 48. Кинематические связи узлов. Ролики на рисунке не показаны.
90
соответствующее скорости 4. Как только заканчивается движение устройства по вертикали, кулачок 5 поворачивает ось 6 и отводит тягу 7, удерживающую ролик в нерабочем состоянии, и ролик входит в зацепление.
При нажатии кнопки 9 кулачок 8 переводит ролик в среднее положение, после чего кулачок 11 отводит тягу 7. При нажатии кнопки 19 ролик остается в крайнем верхнем положении, а кулачок 10 отводит тягу 7 и включает передачу.
Шток кнопки 9 короче штоков кнопок 4 и 19, так как он не должен взаимодействовать с переключателем коррекции. В остальном конструкция аналогична конструкции переключателя записи. Пружины 3 возвращают кнопки в исходное положение.
Тормоза. Лентопротяжный механизм оснащен двумя разновидностями тормозов. Они сходны по конструкции, но имеют разное назначение.
Тормоза рабочего натяжения ленты 20 и 28 (см. рис. 4) действуют постоянно. Они заклиниваются, когда узел работает как подающий, при этом тормозной барабан 22 или 29 останавливается. Если узел работает как принимающий, тормоза проскальзывают и барабан 22 или 29 вращается свободно.
Тормоза 18 и 19 включаются только в режимах Стоп и Кратковременный стоп. Принцип их действия аналогичен рассмотренному выше.
Рис. 49. Электрический монтаж.
91
Однако режим торможения значительно жестче. Натяжение ленты при торможении может достигать порога срабатывания разгрузочных муфт. Наличие последних позволяет производить резкое торможение и обеспечивает минимальное время остановки ленты. Пробуксовывание принимающего узла при. торможении предупреждает образование петли.
Взаимодействие узлов. Для наглядной иллюстрации связей между узлами на рис. 48 показан лентопротяжный механизм магнитофона без блока головок. Тяга 1 связывает между собой фиксаторы переключателя рода работ 2 и переключателя записи 3. К фиксатору переключателя скоростей 4 движение передается через уголок 5.
Блокировочный рычаг переключателя записи 7 (см. рис. 46) взаимодействует с кнопкой Ход 6. С этой же кнопкой связан и толкатель 7 (см. рис. 48), передающий движение на блок головок. Дополнительное перемещение толкателя осуществляется электромагнитом рабочего хода ЭМХ, который установлен под шасси. Планка 8 связывает толкатель 7 с роликом подмотки 9. От планки 8 усилие передается так же планке 10, управляющей тормозами.
Тяга 11 связывает кнопку Перемотка с рычагом 12, который приводит в действие ролики перемотки. На этом рычаге установлен ролик, который входит в паз планки 10. При повороте рычага ролик толкает планку 10 и отключает тормоза. Рычаги 12 и 13 связывают ролики перемотки с переключателем 2. Тормозная планка 14 отключает тормоза при работе механизма. Регулировка тормозов осуществляется при помощи винтов 15 и 16. Паразитные ролики на рисунке не показаны.
Ввиду того что ручка регуляторов тембра управляет двумя сдвоенными потенциометрами, регулировка производится через зубчатую передачу.
Привод счетчика ленты осуществляется от приемного узла посредством резинового пассика.
Электрический монтаж. На рис. 49 показано размещение в магнитофоне элементов электрической схемы (вид на шасси снизу). Печатные платы усилителей воспроизведения 1 и записи 2, а также переключателя коррекции 3 и темброблока 4 заключены в стальные экраны из стали 20 толщиной 1 мм.
Генератор подмагничивания 5 и силовой блок 7 экрана не имеют и закреплены на шасси при помощи уголков. На угольнике 8 размещаются усилитель мощности 6, мощные транзисторы, диодный мост, переключатель напряжения и выходные разъемы. Тепло, выделяемое мощными транзисторами и диодами, передается через угольник на шасси магнитофона. Угольник должен иметь надежный тепловой контакт с шасси, иначе возможен перегрев мощных транзисторов. Транзисторы и диоды, установленные на угольнике, электрически изолированы от него при помощи слюдяных прокладок толщиной 50 мкм.
Трансформатор питания 9 установлен на стальном уголке в положении минимальных наводок и заключен в пермаллоевый экран толщиной 1 мм.
Регуляторы верхних /Он нижних 11 частот, а также регуляторы громкости 12 и уровня записи 13 установлены непосредственно на шасси
92
Рис. 50. Сборочный чертеж магнитофона.
Таблица 8
Наименование рисунка (узла) и детали Обозначение выводов Напряжение, В Число витков Марка я диаметр провода, мм Сопротивление постоянному току, Ом Тип и размер сердечника Примечания
Функциональная схема магнитофона Трансформатор силовой Т/’t 1—2 127 950 ПЭВ-2 0,33 20 ОЛ40/60 х 40 Ток х. х. первичной обмотки
Электромагнит рабочего хода ЭМ1 2—3 4—5 93 36 700 270 4500 ПЭВ-2 0,33 ПЭВ-2 0,69 ПЭВ-2 0,15 15 — 4.x = 20 мА Намотка рядовая
Электромагнит автостопа ЭМ2 — — 4500 ПЭВ-2 0,15 — — То же
Усилитель воспроизведения Катушки индуктивности ; L-, (ре- 500 ПЭВ-2 0,08 28 Намотка «внавал» на сердечни-
жекторный контур); L = 7,8 мГ Переключатель коррекции Катушки индуктивности L{; L2; Lt, ; L4 (контур коррекции) L = 3,8 мг Генератор Катушки индуктивности Z,,; L-, 350 ПЭВ-2 0,1 10 ке фильтра ПЧ от приемника «Сокол» Намотка на сердечнике фильтра
150 ПЭВ-2 0,15 2 ПЧ от приемника «Сокол» Намотка на сердечнике фильтра
(эквивалент стирающей головки); L = 700 мкГ Катушки индуктивности £3; £4 (за- 500 ПЭВ-2 0,08 28 ПЧ от приемника «Сокол» То же
градительный фильтр); L=7,8 мГ Трансформатор Тр, 1—2 10 ПЭВ-2 0,18 — ОБ-22 Намотка рядовая, виток к витку
2—3 4—5 80 60 ПЭВ-2 0,18 ПЭВ-2 0,18 — М2200 НМ Броневой ферритовый
магнитофона. Переключатель входных цепей 14 закреплен на стальной скобе соосно с регулятором уровня записи и соединяется с ручкой переключателя при помощи поводка. Непосредственно под кнопкой Стоп расположен электромагнит автостопа 6, его якорь связан со штоком этой кнопки. Электромагнит рабочего хода 15 и фазодвигающие эле* менты 18 а 19 электродвигателя 17 установлены на шасси магнитофона.
Монтаж магнитофона выполнен проводом марки МГШВ 0,14. Все провода связаны в три основных жгута: силовой, воспроизведения и записи. Учитывая, что полоса частот, пропускаемая усилителем, измеряется десятками килогерц, монтаж следует вести особенно аккуратно. От правильного выбора точек заземления усилителя может зависеть устойчивость его работы. Это подбирается опытным путем.
На рис. 50 показано размещение магнитофона в корпусе. Шасси 1 закреплено на уголках 2, привинченных к стенкам корпуса. Между уголками и шасси установлены резиновые амортизаторы 3, которые изолируют корпус от вибрации двигателя. Регулировка положения магнитофона в корпусе осуществляется при помощи гаек 4, которые имеют некоторую свободу в отверстиях уголков 2.
Фальшпанель 15 выполнена из алюминиевой пластины толщиной 2 мм и состоит из двух частей: верхняя черная — декоративная, нижняя белая — панель управления. Крышки блока головок 5 и 6 изготовлены из оргстекла и закреплены на фальшпанели.
Корпус 7 магнитофона склеен из десятимиллиметровой фанеры и обтянут кожзаменителем. Контрольные громкоговорители расположены на боковых стенках корпуса и закрыты пластмассовыми решетками 8.
Поддон 9 изготовлен из алюминиевой пластины толщиной 1,5 мм и привинчен к уголкам 2. Винты, связывающие поддон с уголками,
Рис. 51. Частотная характеристика канала воспроизведения.
Рис. 52. Частотная характеристика канала записи — воспроизведения.
95
проходят сквозь резиновые ножки 10. Поддон имеет вентиляционные отверстия.
Верхняя крышка И склеена из оргстекла толщиной 5 мм.
Ручки регуляторов громкости 12, тембра 13 и уровня записи 14 выполнены из алюминия. Ручки надеваются на осн потенциометров с натягом по принципу цангового зажима, для чего их втулки разрезаны вдоль оси вращения.
Моточные данные деталей магнитофона приведены в табл. 8. Частотные характеристики магнитофона при различных скоростях ленты показаны на рис. 51 и 52.
УДК 681.846.7.081
СТЕРЕОФОНИЧЕСКИЙ МИКШЕРНЫЙ ПУЛЬТ
И. СВОБОДА (ЧССР)
Стереофонический микшерный пульт предназначен для совместной работы с любым магнитофоном, выпускаемым в ЧССР. Он снабжен рядом дополнительных устройств: двумя индикаторами уровня сигнала, двухканальным усилителем, усилителем предварительного прослушивания и приставкой питания от сети переменного тока.
В основе проектирования любого микшерного устройства лежит выбор числа входов. В настоящее время в большинстве профессиональных устройств применяются универсальные входные блоки, которые переключаются в зависимости от используемого источника сигнала. Обычным требованием является'достижение корректирования частотной характеристики каждого входного тракта в отдельности и выбор выходного тракта. Наиболее сложные устройства содержат панорамные регуляторы для каждого канала или переключатель выходного тракта.
Предлагаемый микшерный пульт достаточно прост, причем его основные технические параметры сравнимы с параметрами полупрофессионального устройства TESLA ЕРР 102.
Микшерный пульт имеет шесть входных трактов и два выходных. Входные тракты выбирают независимо для каждого канала или для обоих каналов сразу, что дает возможность работать с шестью монофоническими источниками сигнала иЛи с тремя стереофоническими. Все входные тракты могут быть использованы для подключения микрофонов, линейных выходов магнитофонов, магнитных головок электропроигрывателей. Это удобно, если электропроигрыватель со звукоснимателем не имеет корректирующего усилителя. Микрофонные входы рассчитаны на подключение современных динамических микрофонов, но не исключено использование и конденсаторных.
Технические параметры микшерного пульта определены исходя из возможностей современной магнитной записи, скорости ленты (19 см/с) и электрических свойств современных динамических микрофонов. Максимальная чувствительность входов для обеспечения полного модулиро
96
вания должна быть выше 200 мкВ. В настоящее время это типично для динамических микрофонов при акустическом давлении 0,1 Па, что соответствует случаю, когда источник звука средней интенсивности находится на расстоянии 1 м от микрофона. Неравномерность частотной характеристики во всем акустическом диапазоне (без коррекции) должна находиться в пределах +1 дБ -=—2 дБ. Крайние частоты (30 Гц и 15000 Гц) лежат вне этих пределов.
Все выходы пульта симметричны, что дает возможность использовать длинные соединительные линии между магнитофоном и микшерным пультом и устраняет фон, наводимый в контурах заземления. Микрофонные входы также симметричны. Это позволяет получить отношение сигнал/шум, равный 60 дБ при максимальной, чувствительности входных блоков.
Мощный усилитель может быть собран по двум вариантам. Первый — на интегральной микросхеме МА0403 — дает сравнительно высокое качество звучания при относительно небольших затратах на изготовление.
Для более требовательных радиолюбителей предлагается второй вариант — усилитель с выходной мощностью 10 — 30 Вт (в зависимости от входного сопротивления акустической системы) с искажениями, не превышающими 1% при номинальной мощности. Параметры этого усилителя сравнимы с параметрами устройств, применяемых в студиях. Этот усилитель рекомендуется использовать совместно с высококачественным магнитофоном или проигрывателем.
При работе с магнитофоном индикация уровня записи является необходимым условием достижения небольших искажений и хорошего отношения сигнал/шум, причем необходима независимая индикация обоих каналов одновременно во всем динамическом диапазоне. Измерители уровня имеют логарифмическую шкалу. Для того чтобы было достаточно времени для считывания измеренных значений, время интеграции индикаторного устройства должно быть небольшим, а время обратного хода велико. В описываемом пульте время интеграции 10 мс, время обратного хода 0,3 — 1 с. Индикаторные устройства состоят из усилителей и двух измерительных приборов типа Metra МР40 или МР80, имеющих чувствительность 100 мкА.
Технические данные микшерного пульта
Число входных трактов..................................6
Число выходных трактов.................................2
Число подключающих устройств...........................2
Параметры модуляционных трактов (входных)
Микрофонный вход: максимальная чувствительность .... 0,1 мВ
максимальное входное напряжение....................60 мВ
перемодуляция входа................................16 дБ
внутреннее сопротивление источника сигнала......... 200 Ом
входное сопротивление.............................. Более 400 Ом
Линейный вход: максимальная чувствительность...........1,5 мВ
максимальное входное напряжение.................... 0,775 В
перемодуляция входа................................16 дБ
входное сопротивление..............................100 кОм
4 Заказ 245
97
Вход для проигрывателя (по норме МККР) усиление на опорной частоте 1 кГц....................40 дБ
входное сопротивление.............................Более 50 кОм
Параметры выходных трактов
Номинальное выходное напряжение.......................1,55 В
Максимальное выходное напряжение......................3,1 В
Сопротивление нагрузки................................Более 180 Ом
Внутреннее сопротивление..............................Менее 40 Ом
Нелинейные искажения при выходном напряжении 1,55 В . . . Менее 1 %
Отношение сигнал/шум в акустическом диапазоне 30 — 15 000 Гц на выходе.............................................Более 60 дБ
Переходное затухание между выходными трактами .... Более 60 дБ Напряжение питания....................................60 В/50 Гц
Поскольку стереофонический микшерный пульт — довольно сложное устройство, для его изготовления можно рекомендовать блочное решение. Это значительно упрощает сборку пульта и его ремонт. Другим преимуществом является возможность расширения числа входных и выходных трактов и дальнейшее дополнение специальными фильтрами и приставками, например дозирующим подключающим устройством для ревербератора.
Сборка усилителей упростится, если применить интегральные микросхемы ТЕСЛА. В ЧССР имеются в продаже два типа таких схем: операционные усилители TESLA МАА501 — МАА504 и усилители мощности МА0403. Оба типа интегральных микросхем дают возможность удовлетворить всем требованиям, предъявляемым к отдельным частям микшерного пульта. Если требуется мощность, превышающая 10 Вт, транзисторы применяются только в устройстве питания и в усилителе мощности.
Структурная схема и диаграмма уровнен. Входной тракт содержит переключатель входа усилителя. Вход для микрофона симметричный и гальванически отделен от усилителя трансформатором. Такое решение используется во всех высококачественных устройсгвах и имеет целый ряд преимуществ, например возможно применение микрофонных кабелей длиной в несколько десятков метров; трансформатор позволяет согласовать микрофон и вход интегральной микросхемы.
Универсальный усилитель может работать как микрофонный усилитель с регулируемым усилением от 20 до 60 дБ и как усилитель с несимметричным входом с усилением от 20 до 60 дБ и с большим входным сопротивлением. В цепь отрицательной обратной связи включена схема, корректирующая частотные характеристики согласно норме RIAA, используемой при записи на грампластинках. Переключатель позволяет выбрать плоскую или скорректированную АЧХ.
За универсальным усилителем следует корректирующий усилитель с коэффициентом усиления, равным 1. При помощи этого усилителя можно изменить частотную характеристику тракта на нижних и верхних частотах в пределах ±20 дБ на краях акустического диапазона. К выходу корректирующего усилителя подключен регулятор уровня тракта — потенциометр, имеющий логарифмическую характеристику. Движок потенциометра подсоединен ко входу усилителя подключаю
98
щего устройства, на входе которого происходит преобразование частоты. Система подключающих устройств очень выгодна, так как обеспечивает минимальное влияние на уровень модуляционных трактов и максимальное переходное затухание между обоими выходными каналами.
Усилитель подключающего устройства предназначен для компенсации потерь, возникших в регуляторах. К его выходу подключен регулятор усиления (уровня) всего канала. Линейный усилитель отделяет этот регулятор от нагрузки и работает с усилением 20 — 30 дБ в зависимости от требуемого выходного уровня. Нагрузка подключается к усилителю через согласующий трансформатор. К выходу через регулятор громкости подключен усилитель мощности и усилитель устройства индикации. Выход микшерного пульта симметричен по отношению к следующим модуляционным линиям и несимметричен по отношению к магнитофону.
После "корректирующего усилителя включен третий усилитель подключающего устройства, используемый для контрольного прослушивания и контроля фазы при стереофоническом режиме работы. Далее следует регулятор громкости контрольного прослушивания и трехваттный усилитель мощности с громкоговорителем, являющимся составной частью пульта. К этому тракту не предъявляются большие требования, так как он служит только для контроля.
Устройство питания от сети дает два напряжения. Для питания усилителей мощности служит нестабилизированное напряжение +20 В, для операционного усилителя — стабилизированное напряжение +15 В.
Диаграмма уровней представлена на рис. 1. Внутренний манипуляционный уровень выбран равным 1,55 В. Операционные усилители ТЕСЛА при напряжении питания +15 В обеспечивают выходное напряжение 10 В. Из сравнения этих двух уровней видно, что перемодуляция усилителей равна 16 дБ, что для данного случая вполне достаточно. Выходной уровень 1,55 В на нагрузке 200 Ом нормализован для
Рис. 1. Структурная схема тракта и диаграмма уровней.
4* 99
профессиональных и бытовых устройств, таким же его следует выбрать и для любительских.
Расчет усилителей. Основой усилителей напряжения является операционный усилитель с параметрами: входное сопротивление, превышающее 50 кОм; выходное сопротивление менее 100 Ом; усиление 25000 - 70000.
При использовании операционного усилителя наиболее важной является зависимость усиления по напряжению и фазы от частоты. На нижних частотах фазовый сдвиг может быть только 0 или 180° в зависимости от используемой схемы. На верхних частотах операционный усилитель имеет характер интегрального звена. При определенной частоте общий фазовый сдвиг может оказаться равным нулю, что приведет к самовозбуждению усилителя. Избежать этого можно введением частотной компенсации.
Параметры операционного усилителя определяются характером и глубиной обратной связи (ОС). Сопротивление цепи ОС имеет комплексный характер, поэтому для того, чтобы усилитель был устойчив, необходимо контролировать зависимость фазы от частоты. Если сумма фазового сдвига операционного усилителя и ОС равна нулю, то отрицательная связь становится положительной. Если произведение коэффициента передачи напряжения и коэффициента усиления без ОС больше 1, то происходит возбуждение усилителя. Поэтому необходимо для обеспечения устойчивости на верхних частотах применять частотную компенсацию.
Наилучшие результаты дает схема включения операционного усилителя с симметричными источниками напряжения +15 В. При этом можно получить выходное напряжение 10 В и одновременное ограничение обеих полуволн сигнала.
Операционный усилитель TESLA МАА501 — МАА504 устойчив к кратковременному короткому замыканию на выходе (до 5 с). Если же требуется абсолютная защита от короткого замыкания, то между операционным усилителем и нагрузкой следует включить резистор сопротивлением 50 Ом.
Операционный усилитель включают тремя способами:
1) как инвертирующий усилитель, поворачивающий фазу на выходе по отношению ко входу на 180°;
2) как неинвертирующий усилитель, в котором выходное напряжение находится в фазе со входным;
3) как дифференциальный усилитель, в котором выходное напряжение является разностью напряжений на обоих входах, умноженной на коэффициент усиления по напряжению.
Для инвертирующего усилителя справедливо соотношение:
Л = U2/U2 = - R2/Rt,
где U2 — выходное напряжение; Lj — входное напряжение; Ej и R2 — резисторы в цепи ОС (рис. 2).
100
Особым видом инвертирующего усилителя является суммирующий усилитель, используемый для смешения в электроакустике. Для него справедливо
u2 = -r2
[ Ц’2 [ Ьгз~]
Ri Ri Ri _
где U\, U'2, U'i — входные напряжения.
Входное сопротивление инвертирующего усилителя приблизительно равно сумме сопротивления резистора Rt и внутреннего сопротивления источника сигнала.
Для неинвертирующего усилителя справедливо:
иг R2+ Ri ---- =----
и, Ri
Входное сопротивление рассчитывается по формуле:
вх Ry + RP
где Rp = R’BXAV/A; Ry — сопротивление утечки внутри структуры; /?'вх — расчетное входное сопротивление; усиление операционного усилителя без ОС; А — требуемое усиление.
Рис, 2. Принципиальная схема универсального усилителя.
101
*2
Ri’
Для дифференциального усилителя можно написать:
г2=
где U'x, U'i — входные напряжения.
Точность значений сопротивлений резисторов в разностных цепях оказывает влияние на подавление суммарной составляющей сигнала.
Входной усилитель (см. рис. 2) рассчитан как универсальный с двумя возможными частотными характеристиками. Для микрофона необходима линейная характеристика и возможность регулирования усиления в широком диапазоне. Для проигрывателя со звукоснимателем магнитоэлектрической системы требуется частотно-зависимая характеристика, соответствующая норме записи RIAA. Если использовать операционный усилитель с усилением 80 дБ в разомкнутой петле обратной связи, то характер изменения усиления может быть получен с большой точностью ± 1 дБ при точной установке значений корректирующего звена RjCyRgCg. Естественно, что головка звукоснимателя должна быть достаточно высокого качества.
Основой входного усилителя является операционный усилитель TESLA МАА502, имеющий лучшие параметры в серии TESLA. При наличии большого количества микросхем типа МАА503 или МАА504 можно подобрать наиболее подходящие для входного блока. Первостепенное значение имеет собственный коэффициент шума операционного усилителя, по которому следует подбирать усилитель, включая его во входной универсальный усилитель и измеряя чувствительность. Напряжение шума на выходе усилителя не должно быть больше 1 мВ. Для того чтобы можно было отличить шум от наведенного фона сети, при измерении пользуются осциллографом.
Операционный усилитель компенсирован так, что спад частотной характеристики имеет место на частоте 25 кГц. В цепи ОС включены два корректирующих звена. Для микрофона предназначено звено являющееся частотно-независимым и позволяющее регулировать усиление в пределах 20—60 дБ; для проигрывателя — звено R7C7R8C8/?4R5. Конденсатор С6 разделительный в цепи ОС.
Корректирующие звенья можно переключать. Включены они последовательно, чтобы при переключении не происходило временное изменение параметров усилителя по постоянному току, проявляющееся как щелчок в громкоговорителе. Включенная таким образом цепь образует отрицательную обратную связь по постоянному напряжению с выхода операционного усилителя на инвертирующий вход, которая симметрирует всю схему. Сигнал подается на неинвертирующий вход операционного усилителя. Входное сопротивление определяется параллельным соединением сопротивления резистора R2 и входного сопротивления операционного усилителя. Для защиты от короткого замыкания на выходе служит резистор R$.
Корректирующий усилитель. Операционный усилитель с инвертирующим входом показан на рис. 3. Корректирующие звенья
102
Рис. 3. Принципиальная схема корректирующего усилителя.
включены в цепи ОС между выходом усилителя и инвертирующим входом. В среднем положении движков обоих линейных потенциометров и Rg частотная зависимость усиления минимальна и основное усиление равно 0 дБ, т. е. 1. Частотная компенсация подобрана таким образом, чтобы усилитель был устойчив при регулировании низких и высоких частот в пределах +20 дБ.
Неинвертирующий вход усилителя через резистор R2 подключен к нулевому потенциалу. В выходную цепь включен резистор Rit защищающий интегральную микросхему при коротком замыкании на выходе. Потенциал выхода через корректирующую цепь подается на инвертирующий вход, что симметрирует схему. Неискаженный сигнал с выхода операционного усилителя напряжением 10 В подается на регулятор.
Подключающее устройство и его усилитель (рис. 4). Основой устройства является звено RxR^Cq. Если отключен модуляционный тракт, то общая точка резисторов Rt и _R3 соединена кнопкой с нулевым потенциалом. Такая схема выгодна прежде всего потому, что сигнал не проходит через контакты, которые могут вызвать перекрестные искажения между каналами, если они загрязнены или плохо отрегулированы. Конденсатор Со разделительный.
Сигналы суммируются на инвертирующем входе операционного усилителя. Отдельные источники сигнала почти не влияют друг на друга. Цепь обратной связи соединяет выход и инвертирующий вход. Неинвертирующий вход через резистор R2 соединен с нулевым потенциалом, поэтому усилитель автоматически становится симметричным. Выбором сопротивления резистора R^ устанавливается общее усиление в 10 дБ между точками 1—6 и выходом усилителя. Таким образом, усиление усилителя подключающего устройства компенсирует демпфирование 10 дБ регулятора громкости.
103
Рис. 4. Принципиальная схема усилителя подключающего устройства.
Операционный усилитель частотно компенсирован так, что спад характеристики происходит за частотой 25 кГц. Только таким путем можно обеспечить устойчивость усилителя. В схеме могут быть использованы любые операционные усилители МАА503 или МАА504. Входной сигнал — около сотен милливольт, что обеспечивает достаточное отношение сигнал/шум.
Линейный усилитель (рис. 5) отделяет выходные тракты от регуляторов уровня отдельных каналов. Требуемое усиление не превышает 20 дБ. Обратная связь подается через резистор Rs с выхода операционного усилителя на инвертирующий вход. Для переменной составляющей резистор Rs с потенциометром R6 и резистором _R4 .является делителем, позволяющим регулировать усиление в пределах 20 дБ. Операционный усилитель МАА5ОЗ или МАА504 может быть использован без какого-либо предварительного выбора. Входной сигнал
104
подается на неинвертирующий вход через разделительный конденсатор С3.
На выходе усилителя включен трансформатор с коэффициентом трансформации 1:3,3- Операционный усилитель в этом случае нагружен десятикратным сопротивлением выходной линии. Оптимальная нагрузка операционного усилителя согласно техническим требованиям равна 2 кОм. Очевидно, что в этом случае сопротивление линии с учетом трансформации — 200 Ом.
Линейный трансформатор рассчитывается исходя из требования передачи самой низкой частоты воспроизводимого диапазона. Основным требованием является достаточная индуктивность первичной обмотки, которую рассчитываем по формуле
Д = 2л/Д,
где Ra — первичное нагрузочное сопротивление; f„ — нижняя граничная частота; Д — индуктивность первичной обмотки.
Линейный усилитель с трансформатором обеспечивает на нагрузке сопротивлением 200 Ом напряжение 1,55 В (с запасом 6 дБ на перемодуляцию).
Усилитель мощности 30 Вт (рис. 6) предназначен для высококачественного воспроизведения звука. Его коэффициент нелинейных искажений, вплоть до минимальной мощности, составляет десятые доли процента.
Для отделения цепи ОС транзисторы Т} и Д включены по дифференциальной схеме. Входное сопротивление усилителя определено сопротивлением резистора Rt, включенного параллельно входному сопротивлению транзистора, поэтому оно практически не зависит от частоты. Транзистор Т2 включен по схеме с общим эмиттером
Рис. 6. Принципиальная схема усилителя .мощности 30 В г.
105
в качестве предусилителя составного транзистора Т3 и Т4. Ток покоя усилителя устанавливается изменением сопротивления резистора Л6. Усилитель имеет связь по постоянному току, и при отсутствии
сигнала на его выходе напряжение относительно нулевого потенциала
отсутствует. Поэтому громкоговорители могут быть подключены без разделительного конденсатора. Обратная связь через резистивный делитель напряжения Rg и Л10 подается на базу дифференциального усилителя Тр Для переменной составляющей коэффициент деления равен 40:1, поэтому коэффициент усиления по напряжению всего усилителя — 40. По постоянной составляющей обратная связь составляет 100%.
Выходная мощность усилителя на нагрузке сопротивлением 4 Ом составляет 30 Вт. Без изменения схемы он может быть нагружен п на 8 Ом, при этом мощность составит 18 Вт. Как правило, профессиональные системы громкоговорителей в студиях имеют сопротивление 16 Ом. Прп использовании такой системы мощность усилителя равна 10 Вт.
Для усилителя требуется симметричное напряжение питания 18 — 24 В. Если имеются транзисторы, максимальное напряжение перехода 14.6маи. которых больше 60 В, то стабилизация не требуется.
Усилитель мощности на 3 Вт. Этот усилитель (рис. 7) можно рекомендовать для изготовления менее опытным радиолюбителям. В нем использована интегральная микросхема — усилитель мощности TESLA МА0403А. Потенциометром _R4 рабочая точка устанавливается на середине линейного участка характеристики. Резистор 7?3 и конденсатор С5 составляют контур, препятствующий появлению паразитных ультразвуковых колебаний. Напряжение питания усилителя равно 18 В. Рекомендуемая поверхность охлаждения должна быть не менее 40 см2. Такой радиатор можно изготовить из медных пластин толщиной 1 мм, которые припаивают к выводам 3 и 8. Следует
иметь в виду, что время пайки не должно превышать 4 с при максимальной температуре паяльника 245°С. Усилитель обеспечивает мощ-
Рис. 7. Принципиальная схема усилителя мощности 3 Вт.
ность 3,5 Вт на нагрузке 4 Ом при коэффициенте нелинейных искажений 3%.
В нагрузку сопротивлением 8 Ом отдается мощность 3 Вт (при таких же искажениях).
Сетевой блок питания. Для операционного усилителя требуется напряжение питания 2 х 15 В, для усилителей мощности — 2 х х 20 В. Схема приведена на рис. 8. Трансформатор питания имеет вторичную об-
106
Рис. 8. Принципиальная схема сетевого питающего устройства.
мотку 2 х 18 В, нагруженную на двухполупериодный выпрямитель. В качестве фильтра служат конденсаторы Ct и С2. Для питания операционных усилителей применен стабилизатор, собранный по симметричной схеме на составных транзисторах. Стабилизатор имеет защиту от короткого замыкания на выходе. Уровень ограничения тока устанавливается резисторами К2 11 ^4 следующим образом: к выходу стабилизатора подключают нагрузку и изменяют сопротивление резистора R2 (Я4) до тех пор, пока выходное напряжение не упадет на i/io первоначального значения; измеряют сопротивление резистора R2 (Л») и уменьшают его на 10%, после чего проверяют ток ограничения. Равенство обоих напряжений зависит от выбора опорных диодов Д2 и Д8. Схема проста и специальной наладки не требует. Радиаторы для мощных транзисторов должны иметь поверхность охлаждения 50 см2. Трансформатор питания рассчитан на мощность 60 Вт.
Измерение уровня сигнала и расчет индикаторных усилителей. Измерение уровня сигнала необходимо при магнитной записи. Для осуществления высококачественной записи следует использовать индикатор,собранный по схеме рис. 9.
Для того чтобы время интеграции индикатора было как можно меньшим, индикаторный усилитель
Рис. 9. Принципиальная схема индикаторного усилителя.
107
должен иметь небольшое выходное сопротивление. Выходное напряжение около 10 В. В связи с этим использован уже описанный линейный усилитель, отвечающий ранее перечисленным требованиям.
Схема измерения состоит из выпрямителя и цепи, которая преобразует линейный характер отклонения стрелки измерительного прибора в логарифмический. Для этой цели могут быть использованы свойства нелинейной вольт-амперной характеристики диода. В данном случае применен переключающий диод типа 0А9. Диоды в схеме должны быть защищены от перегрева, поэтому их не следует помещать вблизи мощных транзисторов. Если это не сделать, то точность показаний прибора будет зависеть от температуры. Градуировка шкалы в каждом случае должна быть индивидуальной из-за различных параметров диодов. В индикаторе применен измерительный прибор типа МР40 или МР80 на 100 мкА.
Рис. 10, Полная схема
108
Принципиальная схема микшерного пульта. Микшерный пульт имеет шесть входов и два выхода (рис. 10). Способ выбора типа входа и- частотной зависимости позволяет подсоединять любые источники сигнала. При помощи кнопки входной блок можно подключить к сим* метричному входу или к согласующему трансформатору 200 Ом/50 кОм. Далее следует универсальный усилитель с кнопочным выбором частотной характеристики согласно норме записи RIAA или линейной частотой характеристики. После универсального усилителя включен корректирующий усилитель, с выхода которого сигнал поступает в тракт контрольного прослушивания и на регулятор уровня тракта, представляющий собой потенциометр сопротивлением 10 кОм с логарифмической характеристикой. К нему параллельно присоединены два подключающие устройства для правого и левого каналов. Эти устройства обеспечивают подачу входного сигнала в левый, правый или в оба канала (без взаимного влияния). Усилитель подключающего устройства
109
компенсирует затухание, имеющее место в подключающем устройстве и регуляторе уровня в исходном положении (10 дБ).
После усилителя подключающего устройства сигнал поступает на два регулятора уровня выходных трактов, затухание которых в исходном положении равно 10 дБ. За выходным трактом следует линейный усилитель, который является разделительным и компенсирует затухание, вносимое выходными регуляторами. К линейному усилителю подключен симметрирующий трансформатор, отделяющий по постоянному току выходные линии от усилителей.
К обоим линейным усилителям через логарифмический потенциометр подключены усилители мощности, с выхода которых сигнал через линейные потенциометры снимается на усилители индикаторов уровня. Усилитель мощности контрольного тракта через логарифмический потенциометр подсоединен к усилителю подключающего устройства контрольного прослушивания. Все регуляторы и потенциометры обычные, поэтому регулятор баланса не требуется.
Питание всех блоков операционных усилителей производится параллельно и необходимости в фильтрующих резисторах нет. Усилители на 30 Вт подключены к нестабилизированной части сетевого источника. Контрольный усилитель может питаться от распределителя на 15 В от нестабилизированной части источника через вспомогательный стабилизатор на опорном диоде типа KZ710.
Подключающее устройство позволяет несложным путем увеличить число выходных трактов и использовать микшерный пульт для подключения ревербератора. В основной схеме эта возможность не была, учтена, так как две ревербераторные системы применяются весьма редко. Ревербера’торный тракт в монофоническом режиме работы можно получить при помощи второго (неиспользованного) канала, подключающее устройство которого использовано в качестве ревербераторного.
Настройка и регулировка пульта. Блочное исполнение пульта значительно облегчает его настройку, так как каждый блок может быть настроен и проверен отдельно. Для измерения параметров пульта используется источник, выходное напряжение которого контролируется вольтметром, а потребляемый ток — двумя миллиамперметрами с диапазонами измерений 10 мА, 100 мА и 1 А.
Для измерений необходимы генератор звуковых частот,- низкочастотный милливольтметр и осциллограф, а при настройке усилителей мощности измеритель нелинейных искажений.
На вход усилителей подается сигнал от генератора звуковых частот. Усиленный сигнал контролируется на выходе осциллографом и НЧ милливольтметром. Уровень входного сигнала следует повышать до появления двустороннего ограничения, которое должно происходить одновременно. Если ограничение несимметрично, то, вероятно, неисправен операционный усилитель. Несимметричность ограничения считается допустимой, если разность выходных напряжений обеих полуволн не превышает 1 дБ.
Универсальный усилитель следует проверять при работе от звукоснимателя (см. рис. 2). Если его амплитудно-частотная характери
110
стика окажется несоответствующей норме, то, изменяя сопротивление резисторов R-; и Rs или емкость конденсаторов С7 и С8, необходимо добиться формы АЧХ, отличающейся от требуемой не более чем на ±1 дБ. Для этого измерения нужна измерительная пластинка (Supraphon со стереофонической записью K.V12) и высококачественный проигрыватель.
В усилителе мощности 30 Вт (см. рис. 6) необходимо правильно установить ток покоя. При выбранной нагрузке в пределах 4—16 Ом его устанавливают изменением сопротивления резистора R6 (контроль при помощи осциллографа), подавая на вход усилителя малый сигнал. В этом случае искажения хорошо заметны, так как при небольшой громкости не происходит маскировки звуков. Подключая параллельно резистору R6 (ПО Ом) резисторы сопротивлением несколько сотен ом, следует добиться полного исчезновения искажений. Ток покоя будет оптимальным. После этого измеряют сопротивление параллельно соединенных резисторов и заменяют их одним резистором. Далее проверяется симметричность ограничения выходного сигнала и снимается частотная характеристика при полной мощности, неравномерность которой в диапазоне 20 Гц — 20 кГц может быть в пределах +1 дБ.
Если в усилителе мощности использована интегральная микросхема МА0403А, то важно правильно установить рабочую точку. На вход интегральной микросхемы подключается низкочастотный генератор. Уровень сигнала частотой 1 кГц повышается до тех пор, пока не появится ограничение. После этого потенциометром R добиваются симметричного ограничения обеих полуволн. Структура схемы не позволяет изменять ток покоя, поэтому если в усилителе происходят искажения, то нужно заменить интегральную микросхему. Полную выходную мощность можно снимать только в течение времени, необходимого для считывания показаний измерительного прибора, которое во избежание выхода из строя интегральной микросхемы не должно превышать 5 с.
Настройка всего пульта очень проста. Усиление входного и корректирующего блоков устанавливается в зависимости от уровня входного сигнала. Измерения и настройку лучше производить через весь тракт. На несимметричный вход универсального усилителя (по схеме «линейная характеристика») подается сигнал напряжением 10 мВ и частотой 1 кГц.
Усиление входного блока должно быть таким, чтобы на выходе корректирующего усилителя напряжение сигнала составляло 1,55 В. Все измерения осуществляются низкочастотным милливольтметром. Кнопкой подключения сигнал от используемого входного тракта подается на оба выходных тракта. Регуляторы уровня устанавливают в положение Затухание 10 дБ. Измерив напряжение на выходе усилителя подключающего устройства и сопротивление резистора RA (см. рис. 4), следует добиться того, чтобы напряжение сигнала на выходе было 1,55 В. На выходе линейного усилителя должно быть напряжение 5 В. Усиление регулируется потенциометром в линейном усилителе.
111
Индикаторные усилители настраиваются так, чтобы полное отклонение стрелок измерительных приборов соответствовало уровню 3 дБ от 1,55 В, т. е. 2,2 В. Шкалу приборов следует проградуировать в децибелах. Часть шкалы — до 0 дБ наносится черной краской, от 0 до 3 дБ — красной.
Микшерный пульт с панорамными регуляторами. Использование панорамных регуляторов в микшерных устройствах дает дополнительные возможности для стереофонической записи. Они позволяют, например, электрическим путем поместить источник звука в любое место стереофонической звуковой картины. Переписывая уже готовую стереофоническую запись, панорамными регуляторами можно плавно изменять ширину базы вплоть до крайнего случая — перевода стереофонического сигнала в монофонический.
Изготовление такого пульта сравнительно несложно, поскольку используемые цепи панорамных регуляторов просты. Линейным потенциометром можно перемещать источник сигнала по всей базе, т. е. из одного канала в другой. В среднем положении потенциометра выходной сигнал является собственно монофоническим. Если понадобятся два выходных тракта, этим свойством можно воспользоваться, применяя, например, ревербератор.
Структурная схема пульта с подключающими устройствами решением смесительного поля отличается от схемы с панорамными регуляторами пульта. Изменения обнаруживаются при сравнении обеих
Рис. 11. Структурная схема варианта с подключающими устройствами.
УУ — универсальный усилитель; КУ — корректирующий усилитель; У ПУ — усилитель подключающего устройства; ЛУ — линейный усилитель; УМ — усилитель мощности; ТС— трансформатор согласующий; РУ — регулятор уровня; У ПС — устройство питания от сети.
/У
4Ё
0Л1
Контрольный.
+ 15В
112
ИУ
РУ1
УУ1 КУ1
1 —"I —
ЛУ1 — рр1
ЛУз
——о Выход 1
/?;
РУг
2 УУг КУг
рг
УМ1 ИУ
Luu.Ba.Hue1 Ц-160м
УУз КУЗ
УУ5 РУб 5 — —
руз
УУа< Ч- —
*3
рч
ЛУг „в --- РВ2
УПУ
ЛУц
—О Выход 2
Ч-1Б0м
УМг
УУб РУб 6 — —
ру5
Рб
+20В
РУб
Рб
±15В— ~Л
220В
Рйс. 12. Структурная схема варианта с па'норамными регуляторами.
структурных схем (рис. 11, 12). Входные и корректирующие усилители включены одинаково, схема подключающего устройства контрольного прослушивания тоже не изменена. С выхода корректирующего усилителя сигнал поступает на регулятор уровня, выход которого подключен к цепи панорамного регулятора. Оба выхода панорамных регуляторов соединены со входами линейных усилителей ЛУ\ и ЛУ2.
Коммутация трактов, использованная в схеме рис. 11, на рис. 12 отсутствует, поэтому схемы подключающих устройств упрощены и использован чисто резистивный принцип суммирования (без разделительных конденсаторов). Кроме того, два усилителя подключающих устройств в выходных трактах были заменены более простыми линейными усилителями, коэффициенты усиления которых вполне достаточны.
Исполнение смесительного поля в схеме с панорамными регуляторами дано на рис. 13. Резисторы сопротивлением 100 кОм являются разделительными и ограничивают взаимное проникание сигналов из канала в канал и их влияние друг на друга. На резисторах сопротивлением 47 кОм происходит смешивание сигналов. Перед панорамным регулятором включены два резистора сопротивлением 33 кОм, составляющие с ним мост. Схема дополнена диаграммой уровней.
Выходные тракты имеют два несимметричных выхода с номинальным уровнем 2 мВ на сопротивлении 1 кОм для записи на магшь тофон. Схема выходных трактов показана на рис. 14.
ИЗ
Рис. 13. Принципиальная схема создания смесительного поля в варианте с панорамными регуляторами.
Схема блока питания от сети дополнена цепями защиты и контроля питания. Так как источник стабилизированного напряжения + 15 В имеет собственный электронный предохранитель, то в цепях нестабилизированного напряжения +20 В использованы плавкие предохранители. Параллельно им включены коммутаторные лампы на 24 В и ток 50 мА, которые при сгорании предохранителей указывают на неисправность. Если лампы горят непрерывно, то в цепи усилителей
Выход линейного усилителя
о
1-о
Выход усилителя мощности
О--------------
Выход
► 1,55В симметричный.
Выход
► 2 мВ/ 1к0м асимметричный.
Выход 0,5В/Чк0м асимметричный, универсальный.
'I Выход для ^громкоговорителя
J Ч-160м
Рис. 14. Схема выходных трактов.
мощности произошло короткое замыкание, если мерцают в такт с сигналом, то повреждение предохранителей произошло из-за перегрузки оконечных каскадов. Схема их включения показана на рис. 15. Рекомендуемый максимальный ток предохранителей Пр2 и Пр3 составляет 1 — 2 А в зависимости от полного сопротивления используемых систем громкоговорителей. Первичная обмотка трансформатора питания защищена плавким
114
предохранителем на 0,5 А. Напряжение сети индицируется неоновой лампой. Резистор сопротивлением 1 МОм может быть исключен, если в цоколе лампы тлеющего разряда имеется защитное сопротивление.
Основной комплект блоков представлен на рис. 16. В комплекте применено вертикальное расположение входных блоков и использованы
ПР1
Блок питания от сети
Л
——о
для УМ 1,2,3
+ 15ВдляУУ, КУ,ЛУ,ИУ °
--------1
—15В для УУ, КУ,ЛУ,ИУ °
-20В для
1 -------О
Рис. 15. Схема питания и защиты.
движковые регуляторы уровня с плоскостным (прямым) перемещением контакта. Для достижения компактности устройства блока спроектированы в виде модулей, включая усилители мощности и сетевой блок питания, размещенные в одном шкафу с остальными блоками и смесительным полем. Конструкция разработана и проверена и с точки зрения температурных условий внутри шкафа.
Переключатель Входов
Регуляторы усиления
Коррекция
Панорамные регуляторы
Регуляторы уровня
Кнопки п.п
V- М N)
Из *5з Пэ Из Из Пэ
о о о о о о
<tj Ct) OS Q3 Ct) Оэ
Рис. 16. Комплект блоков в конструкции из рам.
1Г5
Пульт может быть изготовлен без использования специальных станков, обычными инструментами: тиски, дрель, рычажные ножницы, слесарный метчик. Наиболее подходящий материал — листовой дюралюминий толщиной 2 мм и пруток диаметром 6 мм. Конструкция состоит из несущей панели и скрепляющих ее угольников. Все блоки помещены в корпус из металла или дерева.
Основной модуль блоков имеет ширину 40 мм. Высота, определяемая размерами обычных потенциометров и переключателей ТЕСЛА, равна 100 мм для несущей панели и 80 мм для печатных плат. Большие блоки, такие как усилитель мощности 30 Вт и индикаторный усилитель, имеют ширину двух или трех блоков, т. е. 80 или 120 мм соответственно. Высота блока питания равна 150 мм. Блоки прикреплены к угольникам винтами М3 с потайной головкой.
Рис. 17. Чертеж несущих угольников для ряда блоков.
Рис. 19. Панель универсального усилителя.
032
Рис. 20. Панель корректирующего усилителя.
Рис. 22. Панель усилителя 3 Вт и усилителя подключающего устройства.
Рис. 23. Панель индикаторного усилителя с измерительным прибором МР80 (а) или МР40 (б).
Рис. 21. Панель линейного усилителя.
Рис. 24. Панель усилителя мощности.
117
Рис. 25. Панель смесительного поля.
Рис. 26. Панель сетевого питающего устройства (вариант 1).
Поскольку каждый блок универсален, пульт можно расширять или уменьшать в зависимости от числа входных и выходных трактов. На его лицевой панели расположены элементы управления - потенциометры, переключатели или кнопки. Операционный усилитель находится на одной печатной плате вместе с цепями компенсации и питания. Цепи обратной связи и индикации универсального входного усилителя и индикаторного усилителя расположены на отдельной плате. Такое решение позволяет без затруднений переставлять блоки или использовать операционный усилитель другого типа. При этом нет необходимости производить изменения конструкции, за исклю-
118
Рис. 27. Панель сетевого питающего устройства (вариант 2).
дюралевые уголки, имеющие отверстия
чением одной печатной платы, общей для всех усилителей малой мощности.
Весь комплект блоков соединен стержнями. Выходные транзисторы усилителей мощности размещены на охлаждающей поверхности размером 80 х 120 мм. Можно также использовать веерный радиатор, общий для . обоих транзисторов, который может быть изготовлен из алюминиевого листа толщиной 2 мм. Панели следует снабдить надписями и покрыть прозрачным нитролаком.
Блоки установлены на с резьбой М3 на расстоянии, соответствующем ширине модуля (рис. 17). Чертеж крепежных трубок или стержней представлен на рис. 18. Эти детали можно изготовить дрелью, без токарного станка, воспользовавшись простым приспособлением. Его делают из двух стальных пластин размером 5 х 30 мм, в которых просверливают отверстие диаметром 5,5 мм. В щель между пластинами следует положить лист бумаги, а затем сверлить так, чтобы ось сверла проходила через плоскость бумажного листа. Верхний край должен быть параллелен губкам тисков. После того’ как отверстие сделают, бумагу вынимают и вставляют стержни, в которых сверлят отверстие 2,4 мм для резьбы М3 или 3,2 мм для трубки без резьбы.
Панели блоков представлены на рис. 19—27. Дюралюминиевые листы после сверления отверстий отшлифовывают в одном направлении (лучше вдоль длинной стороны) шлифовальной бумагой, затем делают надписи и покрывают бесцветным лаком.
Изготовление деревянного корпуса чрезвычайно просто. Несущие рейки закрепляют прямо в деревянной раме размерами 560 х 350 мм. Высота рамы определяется блоком питания. Корпус можно сделать из перфорированного листа металла. К нижней части задней внутренней стороны рамы прикрепляются входные и выходные трансформаторы. На задней стороне размещаются входные и выходные трансформаторы, штепсельные разъемы, которые могут быть скрыты в дереве или прикреплены к металлической панели, перекрывающей отверстие для разъема.
Трансформатор питания намотан на каркасе с сердечником с площадью сечения 32 мм. Данные обмоток следующие: число витков . первичной обмотки — 1260; число витков вторичной обмотки — 2 х 106; диаметр провода первичной обмотки — 0,35 мм; диаметр провода вторичной обмотки — 0,85 мм.
119
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Фонт Й. Стереофонический модулеметр.— «Любительское радио», 1974, № 1.
2. Ciitz С. Ein vielseitiges Mischpult mit integrierten Schaltungen. — «Funkschau», 1974, № 10, 11.
УДК 681.84.08:534.83 СИСТЕМА DOLBY В
М. ЛАБ (ЧССР)
С возникновением систем для записи звука (механической и магнитной) одной из основных проблем является увеличение отношения сигнал/шум. Это отношение при радиовещании на ультракоротких волнах улучшается введением предыскажений при передаче и их компенсации при приеме, в механической записи — улучшением качества материала грампластинки и использованием высококачественных звукоснимателей.
В данном случае речь идет о магнитной записи. Современные материалы звуконосителя и улучшение технологии изготовления магнитных головок значительно увеличили отношение сигнал/шум. Одновременно с этим наметилась тенденция уменьшения скорости ленты и ширины дорожки. При этом дрлжна сохраняться достаточная ширина воспроизводимого диапазона частот. Искажения не должны превышать определенный уровень, чтобы не ухудшалось отношение полезного сигнала к напряжениям помех.
. При меньших скоростях записи начинает проявляться другой ограничивающий фактор — спад высоких частот. Он вызван прежде всего соизмеримостью зазора воспроизводящей головки и длины волны высоких частот. Для того чтобы и при узкой дорожке сохранилась как можно более высокая верхняя частота, при записи и воспроизведении используются корректирующие цепи. Однако кроме полезного сигнала они подчеркивают шумы ленты и входных контуров, причем именно в той части диапазона, к которой ухо человека особенно чувствительно. На практике это явление можно наблюдать прежде всего у кассетных магнитофонов со сравнительно высокой верхней воспроизводимой частотой.
Первые устройства, уменьшающие шум при воспроизведении, работали на принципе управляемого фильтра верхних частот, который в местах записи с низким уровнем сигнала ограничивал передачу высоких частот. Если уровень сигнала большой, то фильтр отключается. С помощью этих устройств можно несколько улучшить звучание сделанных ранее записей (например, граммофонных пластинок, старых магнитофонных записей). На таком же принципе работает устройство ограничения шума, обозначаемое DNL (Dynamic Noise Limiter).
120
Другим, более совершенным путем является разработка и конструирование устройств, работающих на принципе последовательных компрессии и экспандирования (сжатия и расширения). При записи за счет компрессии самые слабые места записи оказываются над уровнем напряжений помех в тракте записи. При воспроизведении расширение происходит зеркально по отношению к компрессии записи. В результате первоначальная фонограмма восстанавливается, причем напряжение помех тракта передачи подавляется на значение уровня компрессии без искажения результирующего сигнала.
Первым таким устройством была профессиональная система, обозначаемая Dolby А, появившаяся в 1966 г. В этой системе для достижения минимальных искажений (линейных и нелинейных) воспроизводимый диапазон частот разделен на четыре части, благодаря чему во всем диапазоне увеличивается отношение сигнал/шум. Устройства этого типа используются в большинстве современных студий, при производстве грампластинок и в передачах на УКВ.
Для коммерческого использования принцип был упрощен. Устройство работает в одном частотном диапазоне и получило название система Dolby В. Первоначально оно было предназначено для применения в кассетных магнитофонах, однако впоследствии эту систему стали применять и в высококачественных магнитофонах.
Частотная характеристика компрессора и экспандера, начиная с определенного уровня, напоминает характеристику схем предыскажений и компенсации предыскажений при приеме на УКВ. Сжатие и расширение происходят начиная с 250 Гц и выше от уровня —45 дБ на 10 дБ, в результате чего в обычном кассетном магнитофоне, имеющем отношение сигнал/шум — 40 дБ, достигается значение — 50 дБ, что приближается к уровню высококачественных магнитофонов. На слух это улучшение заметно, так как ограничение происходит в области, где шум объективно больше всего мешает.
Для полного использования и наглядности действия системы Dolby В важно иметь высококачественную первичную запись, иначе применение этой системы нецелесообразно. Поэтому необходимым условием является линейность частотной характеристики верхней части диапазона. При любом отклонении частотной характеристики от линейной процесс расширения при воспроизведении управляется самым сильным сигналом и происходит искажение всего динамического диапазона.
После того, как преимущества устройства Dolby В были. доказаны на практике, им стали снабжать высококачественные стереофонические кассетные и катушечные магнитофоны. Были установлены международные рекомендации, позволяющие производить воспроизведение записей (обработанных системой Dolby В) на любом устройстве, имеющем хотя бы экспандер воспроизведения. Пока это относится к катушечным и кассетным магнитофонам и передатчикам на УКВ.
Описание функции отдельных систем. Здесь описаны три наиболее распространенных устройства, предназначенных для снижения уровня Шумов при магнитной записи звука.
121
Устройство DNL Philips предназначено в основном для кассетных магнитофонов. Радиолюбителей заинтересует прежде всего простота его сборки и наладки.
Принцип действия.С эмиттера транзистора Т j первого (рис. 1) каскада напряжение подается в цепь регулировки, а с коллектора и эмиттера через корректирующее АС-звено сигнал поступает на выход. У транзистора Т2 между входом и эмиттером включено двойное АС-звено, корректирующее частотную характеристику в области низких и средних частот. К его выходу подсоединен двухкаскадный усилитель на транзисторах Ту и Г4. Между входом и выходом в цепь обратной связи параллельно включены два диода в противоположном направлении. Они определяют зависимость усиления от входного напряжения. За усилителем включен ключевой фильтр (четыре диода н два конденсатора). Выходной сигнал получается суммированием прямого сигнала и сигнала, сдвинутого по фазе и поступающего от регулирующего усилителя. При появлении в спектре сигнала высших частот с низким уровнем на выходе появляется разность обоих сигналов, что приводит к снижению выходного напряжения. Из схемы видно, что имеют место изменения динамического диапазона в верхней части спектра. Эти изменения зависят от интенсивности и частоты передаваемого сигнала.
Устройство SD — Sony. Функционально оно подобно DNL (рис. 2), и его работа аналогична работе системы DNL, хотя схема сложнее и на первый взгляд напоминает компрессор системы Dolby В.
Принцип действия. Транзистор Т\ (рис. 2) включен как разделительный эмпттерный повторитель, с выхода которого сигнал
Рис. 1. Схема системы DNL — Philips.
122
поступает на частотно-зависимыи делитель, и через линейный усилитель на транзисторах Т$ и Т4 с линейной частотной характеристикой, выравнивающий усиление всего блока, на другой частотно-зависимый делитель. В цепи заземления этого делителя в качестве переменного элемента включен транзистор Т2. На его базу подается напряжение от выпрямителя, который выпрямляет сигнал от трехкаскадного усилителя на транзисторах Т5, Т(„ Т2, имеющего скорректированную частотную характеристику. Постоянное напряжение на базе регулирующего транзистора Т2 определяет частотную характеристику всей схемы, во-первых, изменением постоянной времени второго делителя, а во-вторых, нагрузкой первого, т. е. вид частотной характеристики всей схемы зависит от уровня и частоты проходящего сигнала. При низком уровне сигнала управляющее напряжение базы транзистора Т2 близко к нулю, транзистор открыт и частотная характеристика ограничена на высших частотах. При увеличении сигнала возрастает постоянное напряжение на базе управляющего транзистора Т2, он закрывается и уровень сигнала не зависит от частоты. Для полного отключения схемы достаточно базу управляющего транзистора подключить через большое сопротивление к положительному потенциалу, транзистор запирается и весь усилитель работает как линейный.
При записи эта схема включена непосредственно в тракт сигнала. При воспроизведении она включается в цепь обратной связи усилителя воспроизведения. Принцип действия самой схемы совершенно не меняется. Инверсия компрессии и экспандирования теоретически должна быть обеспечена достаточно большим усилением предварительного
Рис. 2. Схема системы SD — Sony.
123
усилителя. На практике это условие является довольно критическим, поскольку параметры последующих каскадов имеют значительный разброс параметров.
Система Dolby В реализуется в нескольких вариантах. Самые простые блоки, встроенные в кассетные магнитофоны, обеспечивают только воспроизведение с кассет, записи которых предварительно обработаны системой Dolby В. Более сложные встроенные устройства универсальны и позволяют производить как запись, так и воспроизведение.
Кроме таких устройств, являющихся составной частью магнитофонов, выпускаются блоки, которые могут быть самостоятельно использованы с любым катушечным или кассетным магнитофоном. Некоторые из них имеют один смесительный вход, другие более сложные типы позволяют одновременно производить запись и воспроизведение, благодаря этому они могут быть использованы для стереофонической записи на магнитофонах с отдельными головками для записи и воспроизведения, причем возможно прослушивание записи (обработанной системой Dolby В) прямо с ленты.
Принцип действия. Входной усилитель (рис. 3) является смесителем для микрофонного входа и линии со спаренным общим регулятором выходного уровня. Функцию микрофонного усилителя для каждого канала выполняет половина интегральной микросхемы MCI303L. За линейным усилителем на транзисторах 7}, Т2 расположен фильтр верхних частот (его можно отключить), настроенный на 19 и 38 кГц. Он предупреждает проникновение пилот-сигнала из передач на ультракоротких волнах. За фильтром находится блок записи.
На эмиттере транзистора Т3 происходит суммирование сигнала (компрессия). За резисторами суммирования включен выходной усилитель на транзисторах Т8, Ts структуры п-р-п. Первый из них работает как повторитель, благодаря чему исключается влияние нагрузки выхода на коэффициент компрессии. Второй включен как усилитель мощности, с коллектора которого через регулятор уровня снимается напряжение для магнитофона.
С эмиттера транзистора 7\ сигнал проходит через управляемый частотный делитель на полевом транзисторе Т4. Его электрод N подключен к стабилизированному напряжению, которое может быть установлено переменным резистором R[ и определяет нижний предел работы преобразователя, За ним следует усилитель напряжения на транзисторах Т5, Т6. С его выхода берется „проба" напряжения, которая вычитается из проходящего сигнала иа эмиттере транзистора Т2. Управляющий транзистор защищен от перегрузки диодами Дь Д2, включенными встречно. С его выхода одновременно снимается напряжение для выпрямителя и усиливается транзистором Т2. Диоды выпрямителя Д}, Д4 и ряд АС-звеньев задают постоянные времени компрессора. С выхода выпрямителя напряжение подается на рабочий электрод 3 полевого транзистора Т4. Усиление связанной по постоянному току пары транзисторов Т5, Т& определяет компрессию, а напряжение
124
электрода питания N полевого транзистора определяет ее динамическую характеристику.
Для работы в режиме воспроизведения этот блок снабжен самостоятельным экспандером. На входе экспандера имеется регулятор уровня. За ним следует усилитель напряжения на транзисторе Г10 и эмиттерный повторитель на транзисторе Гц. Включенные между ними AS-звенья защищают систему от проникновения частоты подмагничивания. На выходе следующего эмиттерного повторителя Г12 происходит вычитание сигнала (экспансия). Управляющие цепи и частотнозависимый делитель совершенно аналогичны компрессору на транзисторах Ti4 — Тп. Разница заключается только в том, что у компрессора импульс напряжения (проба) к проходящему сигналу прибавляется, а у экспандера вычитается.
Следующим элементом, который содержится в блоке, является генератор синусоидального напряжения с частотой около 400 Гц на транзисторах Т22 — Т24, предназначенный для калибровки. Положительная обратная связь создается с помощью двойного Г-звена. Такое включение обеспечивает значительную стабильность выходного напряжения в широком диапазоне напряжения питания. Транзистор Tn-i согласует сопротивления с регулятором уровня на выходе.
Для контроля уровня сигнала служит измеритель уровня на двух транзисторах (на выходе этой пары имеется выпрямитель с удвоением напряжения и стрелочный измерительный прибор), контрольный усилитель на транзисторах Т^, Tw (для головных телефонов) и выход для внешнего усилителя. Последней самостоятельной схемой является сетевое питающее устройство со стабилизатором на одном транзисторе Т25.
Все эти схемы можно комбинированно соединять через переключатели таким образом, чтобы использовать блок не только как систему Dolby, но и как микшерный пульт. При этом измерителем уровня контролируют не только калибровку, но и работу генератора и уровень проходящего сигнала.
Одновременно все функции можно контролировать головными телефонами или прослушиванием через внешний усилитель. Для выключения системы Dolby служит переключатель (общий для обоих компрессоров и экспандеров), соединяющий выходы усилителей дискретизации с корпусом.
Принцип действия системы Dolby В. Для полного понимания функционирования (и вытекающего отсюда упрощения рассуждений при проектировании универсального блока) изобразим структурную схему компрессора и экспандера в соединении с магнитофоном (рис. 4).
Рассмотрим работу схемы при компрессии, на схеме — левая часть, т. е. суммирующий усилитель и схема дискретизации. Суммирующий усилитель с частотной точки зрения представляет собой линейный усилитель, прибавляющий к проходящему сигналу сигнал цепи дискретизации. Цепь дискретизации изменяет входной сигнал в зависимости от его уровня и частоты, т. е. слабые сигналы высокой частоты
125
она не ослабляет, а сильные сигналы низкой частоты не пропускаются. При сложении входного • сигнала с частотно- и амплитудно-преобразованным сигналом дискретизирующей цепи увеличивается амплитуда низких уровней сигналов высокой частоты, т. е. происходит их компрессия. Вся система в целом линейна и не вносит изменений уровня или частотных искажений. При более низких уровнях коррекция
126
осуществляется только в цепи дискретизации, выходной сигнал которой прибавляется к входному сигналу.
Отсюда очевидно, что если цепь дискретизации рассчитана так, что не происходит искажение формы корректируемого сигнала и его фазовый сдвиг по отношению к входному сигналу минимальный, то и результирующие искажения всей схемы пренебрежимо малы. Устрой-
+15В
Рис. 3. Схема одного канала системы Dolby В Advent.
127
Магнитофон
Рис. 4. Структурная схема подключения устройства Dolby В к магнитофону.
ство Dolby имеет цепь дискретизации с .глубокой статической и динамической обратной связью, надежно обеспечивающей параметры в требуемом диапазоне.
Если желательно упростить все устройство, то нужно ограничиться преобразованием сигнала в одном диапазоне, а именно на средних и высших частотах.
Преобразование сигнала низкой частоты приносит ряд осложнений, связанных со сдвигом фаз, и значительные затруднения с постоянными времени всей схемы. Если компрессия и экспандирование должны происходить в одном диапазоне, то модулирование средней и верхней
части передаваемого диапазона осуществляется низкими частотами.
Компрессия имеет точно определенную зависимость от частоты и уровня передаваемого сигнала (рис. 5). Экспандирование является зеркальным отражением процесса компрессии. Функционально в экспандере используется подобная цепь дискретизации, но в соответствующем усилителе осуществляется не сложение, а вычитание сигналов. Зеркальность процессов компрессии и экспаидировапия определена характеристиками, представленными на рис. 6, где показаны зависимости при уровне сигнала —45 дБ.
Как видно из графиков и описания принципа действия схем,
Рве. 5. Характеристики компрессии при разных динамических уровнях.
линейность всей системы при правильной настройке зависит только от сохранения уровня проходящих сигналов. Поэтому для тракта воспроизведения были установлены значение магнитных потоков индукции, которые должны возбудить экспандер до уровня 0 дБ. Для катушечных магнитофонов это 185 пВб/мм, для кассетных — 200 пВб/мм. Необходимый уровень сигнала, поступающего с компрессора на вход магнитофона, обеспечивается настройкой выходного уровня по встроенному калибровочному генера
128
тору. Соблюдая достаточную точность при калибровке и равномерной частотной характеристике используемого магнитофона, можно снизить искажения частотной характеристики для всех уровней сигнала до + 1 дБ.
Структурная схема универсального блока. Блоки, выпускаемые промышленностью, сложны и дорогостоящи. Значительное упрощение достигается предлагаемым вариантом блока, который может быть использован как для записи, так и для воспроизведения. Таким образом, возникает модуль, имеющий многостороннее применение. Его можно встроить как часть магнитофона или использовать в качестве самостоятельного устройства, предназначенного для монофонической, двухканальной или четырехканалыюй системы, рассчитанной для записи И воспроизведения, или комбинированной системы с одновременной записью и воспроизведением.
Для упрощения встройки и ограничения числа подключающих проводов в блок включен индикаторный усилитель со стрелочным измерительным прибором. Таким образом, универсальный блок — компактный в электрическом и конструктивном отношении. И в зависимости от предлагаемой области использования плату блока собирают полностью или частично, причем во многих случаях могут быть исключены целые функциональные узлы. Такой подход обеспечивает широкое использование блока именно в радиолюбительской практике. Блок Dolby в этом случае невысокого качества, по и не дорог в изготовлении.
К магии гофону или электрофону можно подключить блок воспроизведения без индикаторов, линейного усилителя и дополнительных цепей. Аналогичная ситуация имеет место при встраивании усилителя или микшерного пульта.
Структурная схема блока сравнительно проста (рпс. 7). С функциональной точки зрения блок можно разделить на три части: усилитель, схему дискретизации и индикатор.
20 50 100 200 5001000 2000 5000 Гц
Рис. 6. Характеристики компрессии и экспандпрования.
Ооспроизве- Запись деиие
Рис. 7. Структурная схема универсального блока.
РУ — разностный усилитель; СУ — суммарный усилитель; ЛУ — линейный усилитель; ПУ — индикаторный усилитель; СД — схема дискретизации.
5 Заказ 245
129
Одна часть усилителя Включена как разностный усилитель, от которого сигнал поступает на суммарный усилитель. Оба они имеют усиление около 1, поэтому после них включен еще линейный усилитель, выравнивающий потери усиления, возникающие при согласовании с внешними цепями. Непосредственно к выходу линейного усилителя можно подключить вход высокого уровня магнитофона или усилителя. Между усилителями суммы и разности сигнал ответвляется в схему дискретизации и индикаторный усилитель.
Функция блока может быть изменена простым переключением выхода схемы дискретизации на вход суммарного или разностного усилителя. Для большей универсальности устройства целесообразно ввести в него переключатель рода работы с положениями Линейно и Dolby. Это позволит произвести жесткую установку устройства в аппаратуру, причем для того, чтобы изменить способ записи или воспроизведения, нет необходимости производить переключение устройств между собой.
Электрическая схема блока. От структурной схемы перейдем к полной электрической схеме включения (рис. 8) и описанию ее работы. Вся суммарная, разностная и линейная цепочки находятся в верхней части схемы.
Выход ---О
Рис. 8. Электрическая схема блока.
130
Первый транзистор 1\ включен как разделительный каскад, который ограничивает влияние изменения выходного сопротивления предыдущих схем внешних устройств на последующие. Второй усилитель включен как разностный усилитель. Проходящий сигнал на его базу подается через резистор А5 и переключатель (сигнал из цепи дискретизации). Соотношение сопротивления резистора А5 и выходного сопротивления цепи дискретизации определяет величину результирующего сигнала, а значит, и экспандирования.
Разностный усилитель на транзисторе Т2 включен как эмиттерный повторитель. С его выхода сигнал поступает в следующий каскад на транзисторе Г3 и в цепь дискретизации. Нагрузка выхода разностного усилителя приводит к снижению уровня проходящего сигнала. Поэтому транзистор Г3 включен по схеме с общим эмиттером, с усилением, превышающим 1. С выхода этого каскада напряжение подается на суммарный усилитель на транзисторе Г4. Проходящий сигнал суммируется на базе с сигналом усилителя дискретизации, поступающим через переключатель. На выходе этого эмиттерного повторителя включены резисторы А10 и А1Ь которыми устанавливается рабочая точка транзистора Т5 линейного усилителя. Его усиление определяется соотношением сопротивлений резисторов в коллекторной цепи Л13 и в цепи эмиттера А12. Усиление последнего каскада зависит от соотношения сопротивлений резисторов Л10 и Аи.
Эта часть блока (разностный, суммарный и линейный усилители) имеет связь по постоянному току, статическая рабочая точка устанавливается делителем на резисторах А[ и R2. Гальваническая связь и малые выходные сопротивления отдельных каскадов в используемом частотном диапазоне обеспечивают почти полное отсутствие частотных искажений.
Следующей частью блока является схема дискретизации. Она разделена на четыре самостоятельные части. Первую часть составляет управляемый делитель С4А19А18 и полевой транзистор Т^, являющийся регулирующим элементом. Постоянное напряжение на рабочем электроде G определяет и его сопротивление между общей шиной и электродом 5. С этого делителя (электрода D) через конденсатор С5 питается вторая часть схемы дискретизации, которой является усилитель на транзисторах Т2 и Т&. Первый транзистор Т2 включен по схеме с общим эмиттером, второй — Tg как эмиттерный повторитель. Сопротивление переменного резистора R25 в эмиттере Т2 определяет усиление всего усилителя. С его выхода снимается сигнал для разностного или суммарного усилителя. Сигнал ограничен диодами Д3 и Д4, что предотвращает перевозбуждение суммарного усилителя.
Третью часть схемы дискретизации представляет усилитель напряжения Т9. Его частотная характеристика ограничена на низких частотах звеном Сц/?33 в эмиттерной цепи. С выхода сигнал поступает на выпрямитель на диодах Д5 и Д6 й звенья А35С13 и R^C^. Постоянные времени АС-звеньев определяют быстродействие схемы дискретизации. Поэтому постоянные времени должны быть ниже границы нижней частоты обрабатываемого диапазона во избежание паразитной модуля
5*
131
ции сигнала. С выхода Выпрямителя напряжение подается прямо на управляющий электрод транзистора Т6.
Вся схема дискретизации охвачена глубокой динамической обратной связью, что обеспечивает устойчивую частотную характеристику. Усиление усилителя на транзисторах Т2 и Г8 определяет величину компрессии, устанавливаемую сопротивлением резистора R2y, а напряжение на электроде И (на который подается питание) регулирующего транзистора Т(] определяет пределы воздействия схемы. Поэтому на рабочий электрод 3 подается стабилизированное напряжение. В качестве стабилизатора включен опорный диод Д] и резистор R14. Напряжение на электроде И зависит от отношения делителя, составленного из А15, Ли„ А17 и Д2, причем это напряжение в необходимом диапазоне можно регулировать подстроечным резистором Куь-
Третьей самостоятельной частью является индикаторный усилитель с выпрямителем и измерительным прибором. В качестве усилителя служат транзисторы Т1() и Ту у, включенные по схеме с общим эмиттером. Статическая рабочая точка устанавливается резистором Р2в-Большое усиление усилителя ограничено отрицательной обратной связью за счет резистора Ry; в цепи эмиттера. С выхода напряжение подается через конденсатор связи С16 на диодный удвоитель Дъ Дк, а полученное постоянное напряжение показывается стрелочным измерительным прибором индикатора. Сигнал для цепи снимается с выхода транзистора Т2. Чувствительность можно регулировать потенциометром •R37. При большом усилении транзисторов Туо и Гц постоянное напряжение, питающее индикаторный усилитель, нужно стабилизировать. Благодаря малому току его можно снимать со стабилизатора Ду и А14 схемы дискретизации.
Включение блока в стереофонический комплект. Из двух блоков и дополнительных цепей можно составить самостоятельное в электрическом и конструктивном отношении устройство для стереофонической записи и воспроизведения. Структурная схема представлена на рис. 9.
Входы блоков включены через отдельные потенциометры Ry и R2. Потенциометр Ry снабжен выключателем напряжения питания всего устройства. Входной и выходной разъемы блока и разъем магнитофона выведены отдельно, что обеспечивает подключение почти к любому устройству. Виды работ, производимые блоком, переключаются восьмиполюсным трехпозиционным переключателем.
В первом положении калибровки ко входу блоков подключается генератор звуковой частоты, по сигналу которого регулятор магнитофона настраивается на максимальный уровень записи. При этом потенциометры Ry и R2 должны быть в положении Полный уровень. Этот недостаток исправляется подключением еще двух сегментов переключателя. В начале ленты производим короткую 5—10-секундную запись калибровочного сигнала. Переводом переключателя в положение Запись входы блоков подключаются к выходу источника сигнала. Регуляторами магнитофона входной уровень регулируется по индикаторам записи.
132
В третьем положении устройство переключено на воспроизведение. По калибровочному сигналу, записанному в начале лепты, устанавливаем потенциометрами 7?i и R2 уровень в блоках Dolby па полное возбуждение индикаторов. Этим обеспечивается зеркальная по отношению к записи функция блока. При переключении в положение Записью Воспроизведение одновременно отключается напряжение питания калибровочного генератора. Если желательно производить запись с устройства, не обеспечивающего достаточно сильный сигнал, то во входную линию между входом и переключателем следует включить еще один усилитель, при помощи которого выравнивается разница уровней сигнала.
Запись
Тональный, генератор
Рис. 9. Структурная схема стереофонического устройства.
Калибровочный генератор и входной усилитель. Схема включения калибровочного генератора (рис. 10) подобна схеме устройства, описанного в предыдущем параграфе. Выход первого транзистора Т12, включенного как эмиттерный повторитель, гальванически связан со вторым транзистором Г13, включенным по схеме с ОЭ. Усиление этой пары можно регулировать эмиттерным сопротивлением Т?46 второго транзистора. Между входом и выходом включено двойное 7-звено.
Глубокая положительная обратная связь при определенном усилении проявляется синусоидальными колебаниями, причем колебания с частот-
+128
Рис. 10. Схема калибровочного генератора.
133
Рис. 11. Схема входного усилителя.
ной стороны устойчивы даже при значительных изменениях постоянного напряжения питания (при изменении напряжения питания с 6 на 15 В выходной сигнал изменяется с 470 на 510 мВ). Для обеспечения устойчивости сигнала генератор отделен от других контуров эмиттер-ным повторителем на транзисторе Т14 с регулятором уровня на выходе.
Входной усилитель (рис. 11) имеет классическую схему включения. Это пара транзисторов Т15 и Г16, статическая рабочая точка которых устанавливается изменением сопротивления резистора Rss, шунтированного конденсатором С26. Значение усиления определяется соотношением
Рис. 12. Печатная плата.
134
о
135
Рис. 14. Чертеж шасси (материал — стальной лист 1,5 мм).
сопротивлений динамической обратной связи и Л55). В данной схеме усилитель усиливает в 56 раз (при максимальном выходном напряжении 3 В). Емкость конденсатора С25 ограничивает усиление на высших частотах и обеспечивает этим устойчивость усилителя.
Изготовление печатной платы и сборка блока. Блок системы Dolby В представляет собой в конструктивном отношении самостоятельный узел, имеющий комбинированную функцию и предназначенный для работы на один канал. Вся схема, включая индикаторный усилитель и измерительный прибор, размещена на печатной плате размерами 138 х 80 мм (рис. 12).
Печатную плату можно изготовить следующим способом. Пластину фольгированного стекла, текстолита или гетинакса надо тщательно очистить, обезжирить, как можно более равномерно нанести тонкий слой фоточувствительной эмульсии и высушить его в темноте. Потом на сухую пластину фотоспособом следует перенести с кальки или негатива схему печатных соединений, проявить их и произвести травление.
Далее пластину обрезают до необходимых размеров и все обозначенные отверстия просверливают сверлом диаметром 0,8 мм. Крепежные отверстия имеют диаметр 3,2 мм. Последняя механическая операция — сверление отверстий диаметром 8 мм для измерительного прибора.
На плату устанавливают элементы в соответствии с чертежом на рис. 13. В последнюю очередь закрепляют измерительный прибор. Его нижнюю часть покрывают тонким слоем клея типа БФ. Выступ корпуса вставляют в отверстие в плате диаметром 8 мм, после чего измерительный прибор закрепляют на печатной плате скобой из луженого медного провода диаметром 0,8 мм. Затем изолированным проводником диаметром 0,3 мм соединяют между собой точки А на стороне печатных соединений. После тщательного внешнего осмотра блок можно включать и настраивать.
На рис. 14 и 15 приведены чертежи, поясняющие конструкцию блока.
Настройка блока. На блок подается питание через миллиамперметр (с диапазоном 60 мА) от источника постоянного напряжения 11,5—13 В. В связи с малой потребляемой мощностью можно использовать батарею. На вход блока подключается генератор звуковых частот, а на выход — низкочастотный милливольтметр и осциллограф. Генератор настраивается на выходное напряжение 100 мВ с частотой 1 кГц.
Если для сборки блока были использованы исправные элементы, то на выходе появится неискаженный сигнал с уровнем около
182
Рис. 15. Чертеж кожуха (материал — стальной лист 1 мм).
137
500 мВ. При возрастании уровня входного сигнала сигнал на выходе не должен иметь искажения вплоть до 2,5 В. Если это не так, то нужно проверить ограничение отдельных каскадов или изменить рабочую точку, подобрав сопротивления резисторов Ri и R2 (см. рис. 8).
На входе опять устанавливается уровень 100 мВ и подстроечным резистором R31 добиваются отклонения стрелки индикатора до края красного поля на шкале.
Теперь проверяем выход цепи дискретизации (он обозначен волнистой чертой). Амплитуда сигнала на этом выходе регулируется подстроечным резистором R2$. При выходном сигнале, превышающем 300 мВ, происходит его симметричное ограничение, причем на выводе, предназначенном для управляющего электрода (3) транзистора Т6, должно быть постоянное напряжение, зависящее от амплитуды входного сигнала и от усиления транзисторов Г7 и (минимально до 0,4 В).
Режимы по постоянному току приведены в табл. 1. На выводе S' транзистора Тб напряжение, регулируемое подстроечным резистором А16, равно 0,8 — 4 В.
Если измеренные величины лежат в допустимых пределах ±20%, то блок отключают и впаивают транзистор Т6. Чтобы он не вышел из строя, его выводы должны быть замкнуты накоротко между собой до конца пайки.
Подстроечный резистор Rl6 устанавливают так, чтобы на подвижном контакте было максимальное положительное напряжение, а подстроечный резистор 7?25 имел максимальное сопротивление. Подключают питание, переключатель рода работы устанавливают в положение Запись. Входной сигнал снижают на 30 дБ, частоту перестраивают со 100 Гц на 10 кГц. При этом понижают напряжение на электроде И транзистора Т6 подстроечным резистором А1б до тех пор, пока не проявится разность уровней выходного сигнала +1,5 дБ на 10 кГц.
Уровень входного сигнала устанавливается равным 1 мВ, а частота переключается со 100 Гц на 10 кГц, при помощи подстроечного резистора Л25 устанавливается сдвиг +211 дБ на 10 кГц. Таким образом, блок должен быть настроен на работу в режиме Запись,
Таблица 1
Транзистор Электрод Напряжение, В Транзистор Электрод Напряжение, В
Т1 База 5,8 Т7 Коллектор 7
Эмиттер 3,3 Коллектор 3,5
т-. Эмиттер 2,3 Эмиттер 7,5
Тз Коллек гор 8,5 т, Коллектор 5,5
Эмиттер 1,5 Эмиттер 1,8
тЛ Эмиттер 8 1’11 Коллектор 1,3
т5 Коллектор 5 1’13 Коллектор 1,8
У14 Эмиттер 4,5
Пр и м е ч а н и е. Напряжения измерялись по отношению к корпусу универсальным измерительным прибором Avomet II (DU 10) с внутренним сопротивлением 50 кОм/I В при напряжении питания 12,5 В и потребляемом токе 25 мА.
138
т. е. на компрессию. Рекомендуется измерить частотные характеристики для уровней входного сигнала +10,0, —10, —20, —30, —40 дБ. Они должны примерно соответствовать характеристикам, приведенным на рис. 5. Небольшие отклонения подстраиваются резисторами Л16 И 7?25-
Проверив работоспособность двух блоков, можно перейти к следующей фазе настройки — режиму воспроизведения. Один блок переключают на запись, а второй — на воспроизведение. Выход первого блока через резистивный делитель подключают на вход второго блока. При этом делитель настраивают так, чтобы на входах обоих блоков было одинаковое напряжение. При снижении уровня сигнала зависимость коэффициента передачи цепочки от частоты должна быть линейной от 20 Гц до 20 кГц, так же как и для уровней с максимальным отклонением +1 дБ. Если это не так, то в разностном усилителе блока воспроизведения следует изменить режим подбором резистора Л5. После того как получены требуемые параметры, блоки меняют между собой и переключают их род работы. Аналогичным образом настраивают второй блок.
От идентичности настройки режима записи обоих блоков зависит суммарное искажение сигнала при совместной работе блоков.
Позиции переключателя рода работы следующие: Калибровка, Запись,. Воспроизведение. Потенциометр посередине панели регулирует уровень левого канала и одновременно является выключателем напряжения питания. Правый потенциометр регулирует входной уровень правого канала. При желании сделать блок более универсальным рекомендуется над переключателем рода работ установить переключатель режима работы Линейный или Dolby. Этот переключатель в положении Линейный отключает выход усилителя дискретизации.
Последним этапом является настройка калибровочного генератора (см. рис. 10). Постоянное напряжение подключают выключателем Вх. Переключатель рода работы устанавливают в положение Калибровка. К выходу генератора подключают осциллограф и низкочастотный милливольтметр и подстроечным резистором Л46 изменяют усиление транзисторов Г12 и Г13.
При определенном усилении на экране осциллографа появляется синусоидальный сигнал с амплитудой около 0,5 В и частотой примерно 200 Гц. Подстроечным резистором устанавливают выходную амплитуду сигнала генератора, равную 100 мВ. При этом при полном повороте регуляторов уровня оба индикатора показывают весь калибровочный уровень. После этого отключают приборы и в последний раз проверяют монтаж. Устройство готово к работе.
После настройки блоки могут быть установлены в магнитофон или проигрыватель. При одинаковых входных уровнях во время записи и воспроизведения частотная и динамическая характеристика останется линейной, а отношение сигнал/шум увеличится на требуемые 10 дБ. Увеличение отношения сигнал/шум имеет место только в той части частотного диапазона, в которой работает цепь дискретизации. Ниже этой частоты отношение остается неизменным.
139
Подключение к магнитофону. Описанное устройство в соединении с любым средством записи и воспроизведения звука улучшает его отношение сигнал/шум на 10 дБ на высоких частотах. Если желательно измерить абсолютные параметры, то между блоком и милливольтметром должен быть включен селективный фильтр, а отношение сигнал/шум нужно измерять для определенных ограниченных полос частот.
В большинстве магнитофонов имеет смысл включать последовательно с магнитной головкой антифоновые катушки. Они содержат 10 —20 витков провода диаметром 0,3—0,5 мм. Диаметр катушки — 5 мм. Провод наматывают на стержень нужного диаметра и закрепляют витки нитролаком или эпоксидной смолой, после чего катушку снимают со стержня и припаивают к общему проводу комбинированной головки.
К выходу магнитофона подключают милливольтметр и осциллограф. Магнитофон без ленты переключают на воспроизведение. Наблюдая за формой и параметрами выходного сигнала, уменьшают напряжение фона, наводимое в универсальной головке поворотом компенсационных катушек и их приближением к силовому трансформатору или двигателю, а также удалением от них. Только достигнув минимального уровня фона катушки, закрепляют витки эпоксидной смолой или клеем.
Для обеспечения правильной работы система Dolby В, подключенная к устройствам, имеющим соответствующие уровни, должна быть откалибрована до работы с магнитофоном и лентой, в следующем порядке:
1) магнитофон переключают «3 запись и кнопкой Стоп останавливают движение ленты;
2) подключают систему Dolby В (переключатель рода работы в положении Калибровка, регуляторы уровня блока в крайнем правом положении);
3) входными регуляторами магнитофона по индикаторам настраивают полную глубину модуляции и в начале ленты производят 5 — 15-секундную калибровочную запись;
4) переключатель рода работы блока устанавливают в положение Запись-,
5) включают источник записываемого сигнала; регуляторами уровня по индикаторам магнитофона настраивают оптимальную глубину модуляции.
Для обеспечения неискаженного воспроизведения следует произвести калибровку всей системы:
1) магнитофон переключают на воспроизведение;
2) систему Dolby В переключателем рода работы переводят на воспроизведение;
3) воспроизводят калибровочную запись;
4) входными регуляторами блока по его индикаторам устанавливают полный уровень.
Система готова к воспроизведению.
140
Таблица 2
Частота Нормальная система (эталон) Радиолюбительская система Dolby Система Dolby промышленного изготовления
Левый канал Правый канал Левый канал Правый канал Левый канал Правый канал
30 Гц -0,5 -1 0 -0,5 — 2 2,5
60 Гц + 2 + 1,5 •+2 + 2,5 + 2 + 2
120 Гц +2 + 1,5 + 1,5- +2,5 +2,5 + 2
250 Гц + 1,5 + 1 + 1,5 +2 +2,5 + 1
500 Гц + 1 +0,5 + 1 + 1,5 + 1 +0,5
1 кГц 0 0 0 0 0 0
2 кГц + 0,5 0 -1 -0,5 + 1,5 + 1,5
4 кГц +0,5 0 — 2 -1,5 +0,5 + 1
8 кГц +0,5 +0,5 -3 -2,5 -0,5 +0,5
10 кГц +0,5 -0,5 -5 -3 —2 -1,5
12 кГц -2,5 -2,5 -8 -6 -3 —2
Отношение сигнал/шум -41 -46 -45 -48 -48 -53
Так как имеющиеся в продаже магнитные ленты отличаются по чувствительности, то рекомендуется производить калибровочную запись в начале каждой ленты, что обеспечит неискаженную запись.
Для проверки качества изготовленной системы ее исследуют в работе с магнитофоном, оборудованным системой Dolby В промышленного производства. Для измерения используют кассету с хромдиоксидной лентой BASF СС60. При первом измерении магнитофон работает в обычном режиме, при втором его переключают иа запись через встроенную систему Dolby, а при последнем измерении — подключают к изготовленному устройству. Данные сравнения приведены в табл. 2 (все значения даны в децибелах).
Учитывая возможность реализации в будущем четырехканальной записи, имеет смысл объединить два совершенно одинаковых устройства в общее конструктивное целое: калибровочный генератор, общий для обоих устройств. Для большей универсальности целесообразно оставить два самостоятельных переключателя рода работы. Таким образом, это устройство может быть использовано для стереофонической записи и воспроизведения одновременно, что позволит в режиме записи осуществлять ее контроль. Переключение обеих. пар на одинаковый род работы и даст возможность производить четырехканальную запись или воспроизведение.
141
УДК 621.396.62:681.84.087.7
СТЕРЕОФОНИЧЕСКИЙ ПРИЕМНИК ВЫСШЕГО КЛАССА ДЛЯ РАДИОКОМПЛЕКСА
Б. XМАРЦЕВ (СССР)
Одним из направлений в конструировании современной бытовой радиоаппаратуры является создание радиокомплексов, все приборы которых, включая УНЧ, приемник, магнитофон, проигрыватель, сконструированы и объединены между собой по функционально-блочному принципу и общему техническому и художественному решению.
Такой подход при конструировании бытовой радиоаппаратуры позволяет создать оптимальный набор вариантов радиоприборов, рационально разместить их в жилом интерьере, а также исключить дублирование одинаковых узлов (выпрямительные устройства, акустические системы и пр.).
Одним из важных элементов радиокомплекса является радиовещательный приемник (рис. 1), описание и конструкция которого даны ниже. По основным электрическим параметрам он соответствует ГОСТ 5651-64 иа ламповые радиовещательные приемники высшего класса. Приемник рассчитан на совместную работу с УНЧ, имеющим гнездо Звукосниматель. Выходное напряжение приемника на нагрузке 500 кОм равно 300 мВ.
Контрольный УНЧ позволяет прослушивать работу приемника без внешнего усилителя на стереотелефопы с сопротивлением звуковой катушки 8 Ом.
Приемник выполнен па 31 транзисторе и 17 полупроводниковых диодах. Он рассчитан на прием программ радиовещательных станций, работающих с частотой модуляцией в диапазоне УКВ 65,8 — 73 МГц (4,56 — 4,11 м) и с амплитудной модуляцией в диапазонах ДВ 150 — 408 кГц
Рис. 1. Внешний вид приемника.
142
(2000-732,8 м), СВ- 525-1505 кГц (571,4-186,9 м) и КВ - 5950-6200 кГц (49 м), 7100-7300 кГц (41 м), 9,4-10 МГц (31 м) и 11,7 — 12,1 МГц (25 м). В УКВ диапазоне приемник имеет сквозной стереофонический тракт.
Чувствительность приемника при выходной мощности УНЧ для стереотелефонов 1 мВт и отношении напряжения полезного сигнала к напряжению шумов 20 дБ на всех КВ поддиапазонах 15 мкВ. Чувствительность в диапазоне УКВ при отношении напряжения полезного сигнала к напряжению шумов 26 дБ составляет 1,5 —2,5 мкВ. Избирательность по соседнему каналу при расстройке. +10 кГц в диапазоне ДВ и СВ —60 дБ, по зеркальному каналу в диапазоне ДВ, СВ и КВ поддиапазонах —50 дБ, в диапазоне УКВ — 46 дБ.
Автоматическая регулировка усиления в диапазонах ДВ, СВ и КВ позволяет при изменении сигнала па входе приемника на 60 дБ получить изменение напряжения сшнала на его выходе менее 8 дБ. Ширина полосы пропускания усилителя промежуточной частоты AM тракта в положении переключателя Узкая полоса —6 кГц, в положении Широкая полоса — 13 кГц; переключение полосы пропускания осуществляется при помощи электромеханических фильтров. Промежуточная частота AM тракта — 465 кГц, ЧМ тракта — 6,8 МГц.
В диапазоне УКВ приемник имеет автоматическую подстройку частоты с коэффициентом подстройки 5—10 раз. Переходное затухание между каналами с антенного входа — 30 дБ.
Питание осуществляется от сети переменного тока напряжением 127 и 220 В. Размеры приемника — 125 х 285 х 475 мм, масса — 8 кг.
Принципиальная схема радиоприемника изображена на рис. 2. На входе приемника во входных каскадах применены полевые тран-зисгоры (рис. 2, а), позволившие создать приемник, сочетающий высокую чувствительность и хорошую помехозащищенность, с одновременным упрощением входных цепей. Большое внимание в приемнике уделено получению линейных режимов в условиях широкого динамического диапазона входных сигналов. •*
Эго достигается оптимальным распределением усиления и избирательности по всему тракту и применением в преселекторе новых полевых МОП-тетродов типа КП35ОБ, имеющих отношение S"/S (S — крутизна передаточной характеристики в рабочей точке, S" — вторая производная крутизны), меньшее, чем у большинства приемно-усилительных ламп, а следовательно, и меньшую подверженность к разного рода нелинейным эффектам.
Для снижения уровня перекрестной модуляции УВЧ в приемнике выполняет только избирательные функции (его коэффициент усиления около 1 — 1,5), а его рабочая точка является постоянной и обеспечивает максимальное использование рабочего участка в режиме большого сигнала.
Настройка до смесителя для увеличения селективности производится четырьмя настраиваемыми контурами (по два перестраиваемых полосовых фильтра на входе и выходе УВЧ).
143
Переменные резисторы Rb R4 и R^ и /?ц (узел У]) необходимы для выбора участка характеристики УВЧ и смесителя с максимальным отношением S/S”.
Усиление AM тракта реализуется за счет трехкаскадного УПЧ, выполненного на транзисторах типа ГТ322Б. Переключение полосы пропускания производится при помощи электромеханических фильтров ЭМФ-1 и ЭМФ-2, имеющих полосы пропускания 6 и 13 кГц соответственно (рис. 2, б).
Первые два каскада являются регулируемыми и для сохранения стабильной частотной характеристики УПЧ при глубокой регулировке и при воздействии дестабилизирующих факторов нагружены на полосовые фильтры. Индикатор настройки И\ включен в цепь эмиттера усилителя АРУ (транзистор Т2, узел Уэ). Этот же каскад является усилителем постоянного тока для индикатора при работе приемника в УКВ диапазоне.
Продетектированный сигнал с детектора Д\ поступает на линейный предварительный УНЧ, с выхода которого он подается на вход основного УНЧ радиокомплекса. Оконечный каскад УНЧ приемника рассчитан на подключение стереотелефонов с сопротивлением 8 Ом. Регулировка стереобаланса в выходном каскаде производится регуляторами, установленными непосредственно на стереотелефонах.
Блок УКВ (рис. 2, г) выполнен на двух транзисторах типов КП350Б и ГТ313А, первый из которых работает в каскаде УВЧ, второй — в преобразователе частоты.
Настройка на принимаемую станцию осуществляется тремя многоступенчатыми латунными сердечниками, одновременно перемещающимися в катушках УВЧ и гетеродина.
Варикап Д2 типа Д901Б работает в цепи автоподстройки частоты. Управляющее напряжение соответствующей полярности, необходимое для подстройки частоты гетеродина, поступает на варикап с выхода частотного детектора.
Пятикаскадный УПЧ ЧМ тракта (рис. 2, Э) выполнен на транзисторах ГТ322Б (Т, — Т5). Количество каскадов выбрано из расчета получения необходимой избирательности.
С контура L^C24C2i сигнал через конденсатор небольшой емкости С29 подается на диод Д1г постоянная составляющая тока которого используется для каскада индикатора настройки приемника на принимаемую станцию.
Для выделения комплексного стереосигнала в приемнике имеются стереодекодер (рис. 2, с), с выхода которого стереосигнал через переключатель Стерео поступает на стереоусилитель; при этом на передней панели приемника зажигается табло Стерео. Все узлы приемника питаются от блока питания (рис. 2, ж), выполненного на диодах Д2 — Д4, и стабилизатора на транзисторе ГТ402Б. Узлы Уj — У7 приемника и схема соединения между ними показаны на рис. 3.
Конструкция и детали. Приемник смонтирован на семи печатных платах из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Шесть плат (У2 ~ У’?) размещены на шасси из листовой стали толщиной
144
Рис. 2. Принципиальные схемы узлов приемника.
и- барабанного переключателя диапазонов и узла У] (УВЧ, смесителя и гетеродина Ам тракта); б-узла У2 (УВЧ, смесителя и гетеродина ДВ и СВ диапазонов и УПЧ АМ тракта); в — узла У, (УНЧ): г — узла У4 (УКВ блока); <) - узла У5 (УПЧ ЧМ тракта); г - узла У6
(стереодекодера); ж - узла У- (блока питания).
1
1
Рис. 2. Продолжение.
Рис. 3. Схема межблочных соединений.
Рис. 4. Конструкция приемника.
а — размещение узлов и блоков; б — вид приемника со снятым футляром
1,5 мм (рис. 4). Печатная плата узла У] для уменьшения длины соединительных проводов расположена непосредственно на блоке переменной емкости вместе с подвижной контактной группой. Переключение коротковолновых поддиапазонов осуществляется самодельным барабанным переключателем диапазонов КВ (К), ДВ (Д), СВ (С) и УКВ (У) — переключателем типа П2К, имеющим пять секций по восемь групп контактов в каждой секции с зависимой фиксацией. Клавиша П (полоса) (см. рис. 1) имеет независимую фиксацию.
Барабанный переключатель КВ поддиапазонов состоит из четырех печатных плат — планок, на каждой из которых укреплено и распаяно по 25 контактов, установлены высокочастотные катушки индуктивности £1 — £14, подстроечные конденсаторы типа КПК-МП и постоянные конденсаторы типа КТ-1а.
Печатные платы-планки изготовлены из фольгированного стеклотекстолита шириной 16 мм и толщиной 1,5 мм и вложены в пазы двух дюралюминиевых секций, которые согнуты таким образом, что образуют вместе восьмигранный корпус самого переключателя. Секции привинчены к восьмиугольным стальным боковинам, которые жестко укреплены на стальной оси диаметром 6 мм.
В секциях под контактные группы сделаны пазы шириной 7 мм. В передней стальной боковине барабана по радиусу 25 мм просверлены восемь отверстий диаметром 3 мм, в которые под действием пружин, заключенных во втулки, западают одновременно два стальных шарика, расположенных под углом 180°. Таким образом, осуществляется надежная фиксация барабана в рабочем положении. Общая длина барабана составляет 225 мм. Барабанный переключатель коротковолновых поддиапазонов механически связан при помощи двух конических шестерен со специальным шкальным КВ барабаном, находящимся в плоскости шкалы.
Применение специального шкального барабана для КВ диапазона позволило при небольших размерах основной шкалы и большом количестве диапазонов в приемнике не перегружать ее и сделать более информативной. Подсветка шкального барабана происходит при нажатии клавиши К. Освещение основной шкалы при этом гаснет.
В качестве элемента настройки в АМ тракте применен восьмисекционный блок конденсаторов переменной емкости, пять секций которого используются на КВ диапазоне, три — на ДВ и СВ. Блок выполнен на базе двух стандартных блоков переменной емкости от приемника «Фестиваль» или «Сакта». Три секции одного из блоков для диапазонов ДВ и СВ используются без переделки, из трех секций другого блока путем разреза статоров на две части (каждая часть остается на двух фарфоровых изоляторах) изготовляют блок из шести секций, из которых пять применяются для настройки в КВ диапазоне.
Для получения указанной на схеме перекрываемой емкости (8 — 70 пФ) в каждой секции оставляют по две пластины в роторе и по три в статоре. Между полученными секциями устанавливают дополнительные экраны.
152
Переключатель типа П2К, имеющий положения Сеть, АПЧ, Стерео и МП, состоит из четырех секций с независимой фиксацией по две группы контактов в каждой секции.
Стереодекодер (узел Уб) взят от приемника «Рига-101», электромеханические фильтры — типов ЭМФП-6-465-6 и ЭМФП-6-465-13.
Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,25. Переменные резисторы Ri, Я4, К8, Яц (узел У,), Кзо (узел У2), Ri, Rn (узел У3), а также К31 (узел У5) и Я] (узел У4) — типа СПЗ-1Б. Электролитические конденсаторы — типа К50-6. Конденсаторы в высокочастотных фильтрах, а также в переходных высокочастотных цепях — типа К10-7В.
Трансформатор питания унифицированный типа TH-30 127/220-50, имеющий мощность 13,5 Вт. Можно применить любой другой трансформатор с выходными переменными напряжениями на вторичной обмотке 6,3 и 18 В и мощностью около 10 Вт.
Контурные конденсаторы — тина КТ-1 а. Конденсаторы С27, Сзо, С34, С40 —типа ПМ-1; С31, С37 — типа КМ (узел У2). Стрелочный индикатор настройки И{ — типа М472. Экраны для катушек УПЧ ЧМ тракта взяты от приемника «Сокол». Их внешние размеры: 11 х х 11 х 16,5 мм. Для катушек УПЧ AM тракта использованы арматура, экраны, сердечники и ферритовые горшки от приемника «Сокол». Можно использовать также контуры с экранами от приемника «Селга» с соответствующей перемоткой катушек. Печатные платы изображены на рис. 5—10. Данные всех контуров приведены в таблице.
Налаживание приемника. После монтажа печатных плат на шасси устанавливают силовой трансформатор и печатную плату транзисторного стабилизированного выпрямителя (узел У7).
К выходу выпрямителя к контактам 1—2 (см. рис. 2, ж) подключают эквивалент нагрузки — резистор сопротивлением 620 Ом. При исправных деталях стабилизированный выпрямитель наладки не Требует. Следует лишь проверить выходное напряжение на указанной выше нагрузке. Оно должно быть равно 12 + 0,5 В. При отсутствии напряжения или значительном отклонении его от указанного необходимо проверить исправность всех деталей, правильность их монтажа, а также подаваемое на контакты 4—5 переменное напряжение, которое должно
Рис. 5. Печатная плата узла Уг
153
115-----------
Рис. 6. Печатная плата узла У2-
154
105
Рис. 7. Печатная плата узла У3.
155
Рис.-9. Печатная плата узла У5.
Рис. 10. Печатная плата уз5га У7.
Обозначение на схеме Число витков Марка и диаметр провода, мм Отвод (считая от заземленного конца) Диаметр каркаса, мм
Узел У2:
£1 3 ПЭЛШО-0,15 — —
^2 190 ПЭВ-0.11 — —
6 ПЭЛШО-0,12 — —
£4 2 ПЭЛШО-0,15 — —
Ь5 100 ПЭВ-0,13 — —
£6 4 ПЭЛШО-0,12 — —
г,? 150 ПЭВ-0,11 — —
£Я 45 ПЭВ-0,14 — —
Lg 5 ПЭЛШО-0,15 — —
L 10 12 ПЭЛШО-0,13 — —
£11 123 5 х ПЭВ-10,06 — —
£ J2 3 ПЭЛШО-0,15
L 13 6 ПЭЛШО-0,13 — —
£14 60 5 х ПЭВ-1 0,06 — —
£ 19 70 ПЭВ-0,14 37 —
£20 75 ПЭВ-0,14 — —
£2] 70 ПЭВ-0,14 37 —
£•>> 75 ПЭВ-0,14 — —
£3, 70 ПЭВ-0.12 37 —
£=4 Узел У4: 65 ПЭВ-0,1 — —
3 ПЭЛШО-0,2 — —
£, 7 Медный луженый 0,8 4 9
£, 7 То же 2,75 и 4,25 9
Таблица 1
Марка и размеры сердечника Примечание
На каркасе L-,
Феррит 600НН, Броневой ферритовый сердеч-
£> = 2,8 мм, / = 12 мм ник приемника «Сокол»
— На каркасе L-,
— На каркасе С5
Феррит 600НН, Броневой ферритовый сердеч-
D = 2,8 мм, 1 = 12 мм ник приемника «Сокол»
— На каркасе
Феррит 600НН, Броневой ферритовый сердеч-
D = 2,8 мм, 1 = 12 мм ник приемника «Сокол»
То же То же
— На каркасе L1
— На каркасе Ln
Феррит 6О0НН, Броневой ферритовый сердеч-
D = 2,8 мм, / = 12 мм ник приемника «Сокол»
— На каркасе С14
—— То же
Феррит 600НН, Броневой ферритовый сердеч-
D = 2,8 мм, 1 = 12 мм ник приемника «Сокол»
То же То же
» »
» »
» » 1
» »
» На каркасе
— На каркасе Ь2
Латунный, многоступен- Сердечник от блока УКВ прием-
чатый ника «Рига-101», шаг 2 мм
То же То же
Обозначение на схеме Число витков Марка и диаметр провода, мм Отвод (считая от заземленного конца)
Д, 7 Медный луже- —
15 27 ный 0,8 ПЭВ-1 0,12 —
L6 30 ПЭВ-1 0,12
^7 5,25 ПЭВ-1 0,12 —
Узел У,: 24 ПЭВ 0,31 12
L- 26 ПЭВ 0,31 —
L\ 24 ПЭВ 0,31 12
l4 26 ПЭВ 0,31 —
L* 24 ПЭВ 0,31 12
L6 26 ПЭВ 0,31 —
Lj 24 ПЭВ 0,31 12
26 ПЭВ 0,31 —
24 ПЭВ 0,31 —
8 ПЭЛШО 0,15 —
^11 26 ПЭВ 0,31 13
Барабанный переключатель KB: £] 14 ПЭЛО 0,38 9
Z.2 14 ПЭЛО 0,38 —
Продолжение табл. 1
Диаметр каркаса, мм Марка и размеры сердечника Примечание
9 Латунный, многоступенчатый Сердечник от блока УКВ приемника «Ри#а-101», шаг 2 мм
6,5 Феррит 100НН, Каркас унифицированный из
D = 2,8 мм, 7=14 мм полистирола
6,5 То же То же
— — На каркасе Т,5
7 Феррит 100НН, Каркас КВ катушки приемки-
D -- 2,86 мм, / = :14 мм ка «Сокол-4»
7 То же То же
7 » »
7 » »
7 » »
7 » »
7 » »
7 » »
7 » »
— — На каркасе Lg
7 Феррит 100НН, Каркас КВ катушки приемки-
D = 2,86 мм, / = 14 мм ка «Сокол-4»
16 — Каркас ребристый полистироловый от приемника «Балтика»
16 — То же
Обозначение на схеме Число витков Марка и диаметр провода, мм Отвод (считая от заземленного конца) Диаметр каркаса, мм
i3 i4 2 14 ПЭЛШО 0.2 ПЭЛО 0,38 — 16
is 14 ПЭЛО 0,38 16
i« 6 ПЭЛШО 0,15 — 16
i7 15 ПЭВ 0,51 2 и 11 16
i8 9 Посеребренный 0,47 5 16
i» 9 То же — 16
1 ПЭЛШО 0,2 — —
ill 9 Посеребренный 0,47 — 16
i]2 9 Посеребренный 0,47 — 16
i)3 5 ПЭЛШО 0,15
i)4 9 Посеребренный 0,47 1,5 и 6 16
Антенная ДВ 190 ПЭВ 0,12
Антенная СВ 57 ПЭВ 1,5; 5 х 0,06 — —
Продолжение табл. I
Марка и размеры сердечника Примечание
— На каркасе £4 Каркас ребристый полистироловый от приемника «Балтика»
— То же
— На каркасе Z7
— Ребристый полистироловый от приемника «Балтика»
— То же, шаг намотки 1,5 мм
— То же, шаг иамотки 1,5 мм На каркасе Ребристый полистироловый от приемника «Балтика», шаг намотки 1,5 мм
— Ребристый полистироловый от приемника «Балтика», шаг намотки 1,5 мм
— На каркасе Л14 Ребристый полистироловый от приемника «Балтика», шаг намотки 1,5 мм
М400НН х 160 М400НН х 160 —
Сыть 16—18 В. После получения требуемого напряжения на шасси устанавливают печатную плату узла УНЧ.
Налаживание УНЧ целесообразно начать с выходных каскадов, например с каскадов на транзисторах Т3 — Т4 (см. рис. 2, в), подключив к выходу усилителя вместо стереотелефонов их эквивалент — два резистора сопротивлением по 8 Ом.
К электролитическому конденсатору С9 со стороны нагрузки подключают ламповый вольтметр переменного тока и осциллограф. Сигнал от звукового генератора частотой 1000 Гц и напряжением 200 мВ подают на базу транзистора Т3 через электролитический конденсатор Cj. Форму выходного сигнала контролируют по осциллографу. Она должна быть строго синусоидальной без видимых искажений и ограничения и иметь амплитуду не менее 150 мВ.
Убедившись в нормальной работе выходного каскада, сигнал от звукового генератора подают на базу транзистора Т\, подключив осциллограф и ламповый вольтметр к коллектору транзистора Т2. Сигнал от генератора должен быть таким (около 100—200 мВ), при котором каскад на транзисторе Т2 начинает его ограничивать. Изменением сопротивления резистора А, добиваются симметричного ограничения сигнала. Ограничение сигнала должно происходить на уровне около 1 — 1,7 В. В целом канал УНЧ проверяется при напряжении сигнала 20 мВ частотой 1000 Гц, подаваемом на базу транзистора Т\. Напряжение на нагрузке выходного каскада должно быть при этом около 200 мВ, т. е. коэффициент усиления УНЧ должен составлять 20 дБ. Недостаточный или избыточный коэффициент усиления можно скорректировать, увеличив или уменьшив сопротивление резистора А6.
В заключение измеряют коэффициент гармоник при помощи анализатора гармоник или измерителя нелинейных искажений. На частоте 1000 Гц при входном напряжении 20 мВ этот коэффициент не должен превышать 1%. Аналогично налаживают второй канал УНЧ.
Налаживание узла У2 рекомендуется производить в следующей последовательности. К выходному гнезду Ш3 (см. рис. 2, в) к одному из выходов УНЧ подключают ламповый вольтметр переменного тока. При этом выходы УНЧ должны быть нагружены на стереотелефоны или на эквиваленты — резисторы сопротивлением по 8 Ом. Регулятор громкости устанавливают в положение, соответствующее максимальному усилению. Нажимают клавишу С на передней панели (см. рис. 1). Клавиша Стерео должна быть отжата. При таком положении клавиш сигнал с выхода УПЧ АМ тракта поступает на входы УНЧ. На базу транзистора Г4 (см. рис. 2,6) через конденсатор С25, который предварительно отпаивается от переключателя полосы пропускания, подают напряжение от ГСС частотой 465 кГц, модулированное по амплитуде сигналом частотой 1000 Гц (глубина модуляции 30%).
Контуры Z-nj — Z.2j настраивают по максимуму показаний измерителя выхода. По мере роста усиления при настройке выходное напряжение от ГСС постепенно уменьшают, поддерживая на выходе УНЧ
160
напряжение 200 мВ, что примерно соответствует выходной мощности 5 мВт, при -которой измеряются основные электрические параметры радиоприемника. Если сигнал со входа транзистора Т4 не проходит, то следует произвести покаскадную проверку, подавая сигнал поочередно на каждый каскад, начиная с последнего, для выяснения причины неисправности и ее устранения. Чувствительность настроенного УПЧ должна быть около 10 мкВ (при выходном напряжении на выходе УНЧ 200 мВ).
После настройки УПЧ проверяют избирательность по соседнему каналу. Для этого от ГСС на вход транзистора Т2 через конденсатор С-] подают сигнал напряжением 20 мкВ, частотой 465 кГц, модулированный по амплитуде сигналом частотой 1000 Гц (глубина модуляции 30%). Регулятор громкости устанавливают в положение, при котором на выходе УНЧ развивается мощность 5 мВт. Затем расстраивают ГСС на 10 кГц в обе стороны и аттенюатором ГСС снова устанавливают на выходе приемника мощность, равную 5 мВт. Отношение напряжения, считываемого по аттенюатору ГСС при расстройке на 10 кГц, к напряжению при точной настройке, равной средней частоте электромеханических фильтров ЭМФ-1 или ЭМФ-2, даст избирательность УПЧ по соседнему каналу. В положении Широкая полоса она должна быть около 60 дБ, в положении Узкая полоса — 70 дБ.
При проведении этой операции гетеродин приемника следует отключить во избежание его влияния на точность измерений. Проще всего это сделать, вытащив транзистор Тт, из панельки на время измерения и настройки УПЧ.
Для определения полосы пропускания УПЧ ГСС расстраивают от частоты точной настройки настолько, чтобы при увеличении сигнала на 6 дБ (в 2 раза) на выходе приемника вновь получить напряжение, соответствующее выходной мощности 5 мВт. Измерение производят как при широкой полосе — клавиша П отжата, так и при узкой — клавиша П нажата (см. рис. 1). В первом случае полоса пропускания должна быть равна 12—14 кГц, во втором — 5,5 —6,5 кГц.
Работу АРУ проверяют, подавая на базу транзистора Т4 через конденсатор С25 сигнал от ГСС частотой 465 кГц, модулированный по амплитуде сигналом частотой 1000 Гц (глубина модуляции 30%). Нижний уровень выбирают равным 10 мкВ. Форму и амплитуду сигнала на выходе УНЧ контролируют осциллографом и ламповым вольтметром. Регулятором громкости на нагрузке УНЧ устанавливают выходное напряжение 200 мВ. Затем увеличивают сигнал на 60 дБ, при этом форма выходного сигнала не должна искажаться, а амплитуда должна увеличиться не более чем в 2 раза.
Одновременно с проверкой работы АРУ проверяется работа стрелочного индикатора настройки. При отсутствии сигнала стрелка индикатора должна находиться в крайнем положении, соответствующем нулевому току через индикатор. При подаче максимального сигнала, практически полностью открывающего транзистор Т2, стрелка индикатора должна перейти в другое крайнее положение. При необходимости
6 Заказ 245
161
коррекции, например при применении другого типа индикатора, изменяют сопротивление резистора R2g или включают дополнительный резистор последовательно с индикатором.
Получив все необходимые параметры УПЧ, переходят к наладке и настройке входных цепей диапазонов СВ и ДВ, расположенных на плате узла У2. С этой целью в панельку вставляют транзистор Т3, работающий в каскаде гетеродина, который извлекался оттуда при настройке УПЧ. Для проверки генерации гетеродина к коллектору транзистора Т3 подключают ламповый вольтметр. Работоспособность гетеродина можно также определить, включив миллиамперметр в цепь питания коллектора гетеродина. Если при замыкании катушки гетеродина £14 на СВ диапазоне или катушки £ц на ДВ диапазоне показания миллиамперметра изменяются, это означает, что гетеродин работает.
Амплитуда напряжения гетеродина на СВ и ДВ диапазонах должна быть не менее 1 В. При отсутствии генерации необходимо проверить правильность монтажа, исправность всех деталей, а также правильность фазировки катушек £10 и £13 ив случае необходимости ее изменить. Генерацию гетеродина необходимо проверить во всех точках диапазонов ДВ и СВ.
Убедившись в нормальной работе гетеродина, переходят к «укладке» его границ. Для этого сигнал от ГСС напряжением 100 мкВ подают на базу смесителя (транзистор Т2) через конденсатор С7. Вращая сердечник катушки £14, устанавливают нижнюю границу СВ диапазона, равную 525 кГц при максимальной емкости переменного конденсатора С83. Переведя ротор переменного конденсатора С83 в положение минимальной емкости, подстроечным конденсатором Сп устанавливают верхнюю границу диапазона, равную 1605 кГц. Аналогично «укладывают» границы длинноволнового диапазона, вращая сердечник катушки £ц в конце диапазона (150 кГц) и подстроечный конденсатор С73 в начале диапазона (408 кГц).
Для настройки стоковых контуров УВЧ ДВ и СВ диапазонов и входных контуров, расположенных на ферритовом стержне, сигнал от ГСС подается на квадратную рамку из медного провода диаметром 4,5 — 5 мм с длиной сторон 380 мм. Рамку соединяют с ГСС при помощи кабеля без внешнего делителя последовательно с резистором сопротивлением 80 Ом;
Рамку располагают от приемника на расстоянии 1 м, считая от середины стержня ферритовой антенны и геометрического центра рамки. При этом расстоянии напряженность поля в микровольтах на метр будет равна произведению показания главного делителя на показания декадного делителя. В начале СВ диапазона настройку входного £16С81 и стокового £5С82 контуров производят подстроечными конденсаторами С79 и С4 соответственно в конце диапазона передвижением катушки £16 по ферритовому стержню и вращением сердечника катушки £5. Эту операцию нужно произвести несколько раз до получения точного и одновременного сопряжения в настраиваемых точках. Чувствительность приемника после настройки должна
162
быть не хуже 0,5 мВ/м в любой точке диапазона при выходном напряжении УНЧ 200 мВ и соотношении сигнал/шум 20 дБ.
Аналогично настраивают ДВ диапазон. Чувствительность на ДВ диапазоне должна быть не хуже 0,7 мВ/м при соотношении сигнал/шум 20 дБ и выходном напряжении 200 мВ на нагрузке УНЧ.
Налаживание УПЧ ЧМ тракта (см. рис. 2, д') начинают с каскада частотного детектора. Для этого низкочастотный вход генератора качающейся частоты без детекторной головки подключают к цепочке Lio, Я29, К28. Высокочастотный выход генератора качающейся частоты через конденсатор типа КЛС емкостью 0,01 мкФ подключают к эмиттеру транзистора Т5. Конденсаторы С24, С25 должны быть предварительно отсоединены от эмиттера транзистора Т5. Диапазон частот генератора устанавливают по меткам 5—9 МГц. Для точной настройки частотного детектора на промежуточную частоту 6,8 МГц на гнездо Метки генератора качающейся частоты подают сигнал частотой 6,8 МГц от внешнего генератора. Вращая сердечники катушек L9 и Гц, добиваются получения частотной характеристики детектора, изображенной на рис. 11. При правильной настройке характеристика частотного детектора имеет линейный участок не менее 250 кГц.
Во избежание ошибки при настройке частотного детектора по генератору качающейся частоты окончательную настройку и проверку желательно произвести по ламповому вольтметру постоянного тока и ГСС. Ламповый вольтметр подключают к цепочке Л28С30. Расстраивая генератор в обе стороны от частоты 6,8 МГц, проверяют симметричность S-образной кривой. При необходимости подстраивают катушки Lg, Гц. Эту операцию нужно провести тщательно, так как от нее будут зависеть качество звучания в УКВ диапазоне и работа систем автоматической подстройки частоты гетеродина. После настройки частотного детектора конденсаторы С24 и С25 припаивают на преж
нее место.
Для настройки УПЧ параллельно катушке L9 включают резистор сопротивлением 200 Ом. К коллектору транзистора Т5 подключают вход генератора качающейся частоты с детекторной головкой. Высокочастотный выход генератора качающей-
ся частоты через конденсатор емкостью 0,01 мкФ соединяют с базой транзистора Т4, предварительно отпаяв от нее конденсаторы С17 и С19. Вращая сердечники катушек Ь7 и L8, настраивают полосовой фильтр L7C2o L8C24C25, добиваясь получения характеристики, изображенной на рис. 12. Затем, не отсоединяя детекторной головки генератора качающейся частоты от цепи коллектора транзистора Т5, аналогичным образом настраивают остальные три каскада.
Чтобы не перегружать УПЧ при настройке, усиление вертикального усили-
6*
163
Рис. 12. Частотная характеристика полосового фильтра.
Рис. 13. Частотная характеристика УПЧ.
теля генератора качающейся частоты должно быть максимальным, а выходной сигнал по мере роста усиления необходимо уменьшать. Заземленный зажим выходного высокочастотного кабеля генератора качающейся частоты при настройке УПЧ должен быть подключен к нулевой шине усилителя в ближайшей от настраиваемого каскада точке, а при подаче сигнала на первый каскад (транзистор 7}) корпус выходного делителя генератора соединяют непосредственно с шиной.
Результирующая частотная характеристика настроенного усилителя изображена на рис. 13.
Налаживание блока УКВ (см. рис. 2, г) производят совместно с настроенными узлом У5 —УПЧ ЧМ тракта и узлом У3- УНЧ, соединив их согласно принципиальной схеме. Антенный вход блока подключают к генератору УКВ сигналов по схеме, показанной на рис. 14. К выходу УНЧ подключают ламповый вольтметр и осциллограф.
Вращением сердечника катушки Z4 устанавливают границы диапазона равными 65,8—73 МГц.
Полосовой фильтр £5Сц, L6Cn, контуры L^Cq, Ь2(\ настраивают по максимуму показаний лампового вольтметра.
Чувствительность всего настроенного тракта ЧМ при девиации + 15 кГц должна быть 1,5 — 6 мкВ прн отношении сигнал/шум 26 дБ и при выходном напряжении 200 мВ на нагрузке УНЧ.
Налаживание высокочастотной части КВ диапазонов АМ тракта начинают с проверки генерации гетеродина на всех КВ поддиапазонах. Ламповый вольтметр подключают к контакту 18 барабанного переключателя. При исправных деталях и правильном моптаже налаживание гетеродина сводится к проверке выходного напряжения па указанном контакте, которое должно быть не менее 1,5 В. При меньшем напряжении следует увеличить число вптков катушек связи L6, (см. рис. 2, а) или расположить их ближе к контурным кагушкам гетеродина Ьъ Ll4. Затем переходят к «укладке» границ каждого поддиапазона. Конденсатор С$ (узел У1) отсоединяют от контактов 15 и 16 барабанного переключателя и на него от ГСС подают сигнал амплитудой 200 мкВ, модулированный частотой 1000 пли 400 Гц
164
при глубине модуляции 30%. Частоту генератора устанавливают равной средней частоте настраиваемого диапазона или несколько отличной от нее, если па этой частоте работает мешающая станция или прослушивается мощная помеха. Вращая подстроечный конденсатор в гетеродине настраиваемого диапазона, устанавливают необходимую частоту гетеродина, которую выбирают выше частоты принимаемого сигнала на всех поддиапазонах.
Контроль частоты принимаемого от ГСС сигнала осуществляют через стереотелефоны либо визуально по осциллографу или ламповому вольтметру, которые подключаются на выход УНЧ.
Настроив таким образом каскад гетеродина на всех поддиапазонах, выход ГСС через эквивалент антенны подключают к антенному гнезду Л/1[. Входные полосовые фильтры и полосовые фильтры в цепи стока УВЧ настраивают пр максимуму показаний лампового вольтметра, включенного на выход УНЧ. Следует отметить, что коэффициент, усиления каскада УВЧ (транзистор Т{) и каскада смесителя (транзистор Г2) в сильной степени зависит от выбора их режима по постоянному току (переменные резисторы A’i, Л4, Л8, Ан). От правильного выбора режима каскада смесителя и каскада УВЧ зависит и отношение SIS", которое при настройке должно быть выбрано максимальным. Для этого два генератора стандартных сигналов ГСС\ и ГСС2 подключаются к антенному гнезду Ап по схеме, изображенной на рис. 15. Чувствительность со входа УВЧ и со входа смесителя должна быть примерно одинаковой, т. е. коэффициент усиления
Рис. 14. Схема настройки блока УКВ.
Рис. 15. Схема настройки ВЧ части КВ диапазона.
165
каскада УВЧ должен быть близок к единице, с целью снижения перекрестной модуляции и улучшения эффективной избирательности приемника. Чувствительность с антенного гнезда Ан должна находиться в пределах 10—20 мкВ при выходном напряжении УНЧ 200 мВ и соотношении сигнал/шум 20 дБ.
Для окончательной настройки барабанного переключателя измеряют избирательность по зеркальному каналу. Она должна быть не хуже 60 дБ на всех поддиапазонах.
УДК 621.395.62:631.884
ТРЕХДИАПАЗОННЫЙ ПРИЕМНИК-ПЕЛЕНГАТОР ДЛЯ «ОХОТЫ НА ЛИС»
В. ВЕРХОТУРОВ, В. КАЛАЧЕВ (СССР)
Все более массовый характер в настоящее время приобретает радиоспорт, возникший на стыке радиотехники и физической культуры. Наиболее рельефно особенности радиоспорта проявляются в самом молодом его виде — «охоте на лис». Спортсмен, вооруженный радиоприемником с антенной направленного действия, должен в кратчайшее время найти пять маломощных (до 5 Вт) тщательно замаскированных КВ или УКВ передатчиков — «лис», расположенных в лесу, горах или населенных пунктах и вернуться на финиш по сигналам приводного передатчика. «Лисы», работают в определенной последовательности одна за другой, причем каждая из них передает свой опознавательный сигнал в течение 1 мин, а 4 мин молчит. Согласно положению о соревнованиях, действующему в нашей стране, общее расстояние по карте старт — «лисы» — финиш составляет 7—8 км. В зависимости от уровня мастерства и реальных условий местности, отдельные участки которой не всегда проходимы по кратчайшему расстоянию, фактическое расстояние, пробегаемое спортсменом, значительно больше. Очевидно, что сама суть «охоты на лис» требует от спортсмена высокого уровня атлетической и радиотехнической подготовки, виртуозного обращения с аппаратурой, отличного ориентирования на местности й знания законов распространения радиоволн в различных условиях.
Одним из определяющих факторов развития «охоты на лис» является наличие приемной аппаратуры, которая, как правило, изготовляется самими спортсменами. Консгруктора-«охогники» за весьма короткое время прошли путь от приспособления для «охоты на лис» громоздких промышленных радиостанций и разработки приемников прямого усиления на лампах до создания совершенных аппаратов, в которых для повышения чувствительности и точности пеленгации использованы последние достижения электронной техники и автоматики. В настоящее время лучшие конструкции приемников оснащают вспомогательными устройствами, облегчающими поиск «лис» во время соревнований — радиополукомпасами, тональными генераторами, ограничителями, дальномерами и т. п.
166
Специфика условий работы н требования к приемном аппаратуре для «охоты на лис». Приемники для «охоты на лис» предназначены для работы в полевых условиях и должны сохранять все основные параметры при колебаниях температуры и влажности, умеренной тряске и ударах. Важнейшей характеристикой приемника, зависящей от схемы, качества деталей и монтажа, является надежность. Приемник должен иметь малую массу, небольшие размеры и минимальное количество органов управления. Кроме того, приемники для «охоты на лис» имеют ряд схемных и конструктивных особенностей, отличающих их от радиовещательных и профессиональных приемников.
Развитие «охоты на лис» в последнее время характеризуется резким увеличением массовости этого вида спорта и все более широким вовлечением молодежи, не имеющей достаточных знаний и опыта в области конструирования радиоаппаратуры. В то же время снижение мощности передатчиков и их работа на разных частотах, одновременная работа нескольких станций, введение автоматических передатчиков привели к значительному усложнению условий пеленгации и поиска «лис». Все эти обстоятельства определили развитие двух направлений в конструировании приемной аппаратуры.
Первое заключается в разработке упрощенных приемников прямого усиления с минимальным числом элементов, предельно простых в сборке и настройке. Однако такие приемники не обеспечивают высоких чувствительности и избирательности, а при наличии положительной обратной связи и большом усилении работают неустойчиво и могут явиться источниками помех в рабочем диапазоне частот. Поэтому такие конструкции предназначены только для начинающих радиоспортсменов.
Второе направление заключается в разработке схем и конструкций приемников, обладающих повышенными чувствительностью и избирательностью, в улучшении пеленгационных параметров антенн в сочетании с достаточной надежностью работы в любых погодных условиях. Такими качествами обладают приемники супергетеродинного типа, оснащенные антеннами направленного действия и набором приспособлений, повышающих точность пеленгации и указывающих точное направление на «лису» в период молчаний передатчика, а кроме того определяющих расстояние до «лисы» и облегчающих ее поиск. i
В табл. 1 указаны характеристики, которыми должны обладать современные приемники спортсменов-«охотников» высокого класса. Характеристики приведены для диапазонов 2; 10 и 80 м, на которых проводятся соревнования в нашей стране. Как видно из таблицы, Диапазон перекрываемых частот превышает диапазон рабочих частот. Необходимость такого запаса по перекрытию диктуется, с одной стороны, практикой соревнований, которая показывает, что спортсмены не гарантированы от ошибки в выборе частот организаторами соревнований, а с другой стороны, тем обстоятельством, что полосы частот, используемые для «охоты» за рубежом, несколько шире, чем у нас в стране.
Сигналы передатчика должны поступать на вход приемника только через антенну. Поэтому как весь приемник, так и отдельные его
167
Таблица 1
Параметры Диапазон радиоволн, м
2 10 80
Диапазон рабочих частот, МГц . . . . 144-146 28,0-29,7 3,5-3,65
Диапазон перекрываемых частот, МГц 143-147 27,7-30,0 3,45 — 3,75
Чувствительность при выходной мощности 0,1 мВт и отношении сигнал/шум 3 не хуже, мкВ/м 3-5 5-10 10-15
Промежуточная частота не менее, кГц 2500 1800 180
Полоса пропускания тракта ПЧ, кГц: узкая 6-15 3-10 0,4-1
широкая >50 >30 3-10
Избирательность по соседнему каналу в режиме узкой полосы на уровне 0,7 не менее, дБ 20 20 30
Избирательность по зеркальному каналу не менее, дБ 30 40 60
Глубина регулировки усиления не менее, дБ 100 100 100
Динамический диапазон не менее, дБ . . 40 40 40
Уход частоты гетеродина при изменении температуры окружающей среды от —30 до +45°С не более, кГц . . . . 10,0 3,0 0,5
узлы (в особенности входные цепи и УВЧ) должны быть тщательно экранированы.
Собственное излучение приемника в рабочем диапазоне не должно прослушиваться на контрольном приемнике, расположенном на расстоянии 10 м (при проверке антенны приемников должны быть направлены друг к другу максимумами диаграмм направленности). В первую очередь это определяется правильным выбором промежуточных частот, при котором частота гетеродина не должна попадать в рабочий диапазон при любом положении ручки настройки.
Большое внимание при разработке конструкций уделяется дополнительным устройствам, которые призваны повысить точность пеленгации, облегчить поиск в разных условиях и сократить затрату времени на проведение отдельных операций и определение расстояния до передатчика. К числу таких приспособлений относится радиополукомпас, тон-генератор, устройства для сужения диаграммы направленности, ограничители сигнала, S'-метры с различными индикаторами.
Основное назначение радиополукомпасов (РПК) — обеспечить возможность поддержания точного направления на «лису» в период паузы между сеансами передачи. Радиополукомпас представляет собой дополнительный малогабаритный приемник с магнитной антенной. Он изготовляется в виде автономного блока (как правило, по схеме прямого усиления) или в виде дополнительного поддиапазона основного приемника и устанавливается на груди или голове спортсмена. Радиополукомпас настраивается на радиовещательную станцию СВ или ДВ диапазона, хорошо слышимую в районе соревнований. За несколько секунд до конца работы передатчика спортсмен определяет точное
168
направление на «лису», затем, не изменяя положения приемника, вращает антенну РПК, пока сигнал радиовещательной станции не станет минимальным. При движении точно в выбранном направлении слышимость сигнала станции минимальная, при отклонении от правильного направления сигнал радиовещательной станции усиливается. При достаточной степени тренированности применение РПК позволяет не только выходить в район поиска с минимальным отклонением, но и обнаруживать «лис» в период между сеансами работы.
Особое внимание в конструкции приемника должно быть уделено рациональному расположению отдельных блоков и органов управления, так чтобы можно было перестраивать частоту, регулировать усиление и проводить все необходимые переключения не только не останавливаясь, ио даже не снижая темпа бега. Для этого ручки настройки должны быть расположены так, чтобы управление ими было удобно проводить той же рукой, в которой находится приемник. Обязательным является наличие четко проградуированной шкалы частот, оказывающейся наиболее полезной в условиях приема слабых сигналов на фоне больших помех при работе передатчиков па разных частотах. Часто приемники оборудуются верньерными устройствами, обеспечивающими достаточную плавность настройки частоты. Большую помощь в работе оказывает и четкая градуировка усиления (удобно разделить сектор поворота ручки регулировки усиления на 10 делений и пронумеровать их). Эта простая деталь в сочетании с определенными навыками [1] позволяет уверенно определять расстояние до «лисы» с точностью, достаточной для выбора оптимального темпа бега, гарантирующего выход в район «ближнего поиска» к началу очередного цикла.
Высокие требования предъявляются к приемнику и в отношении влагозащищенностц, так как тренировки и соревнования из-за сильного дождя не отменяются. Все более широкое распространение получает зимняя «охота на лис» [2]. Это обстоятельство приводит к необходимости сохранения работоспособности приемника при изменении температуры окружающей среды от —30 до +40:С. Не менее важным Параметром приемника является механическая прочность антенного устройства, корпуса и отдельных элементов.
В предлагаемой конструкции, которая явилась завершением целого ряда предварительных разработок, авторы постарались добиться оптимального сочетания всех перечисленных требований.
Технические характеристики н структурная схема приемника. Приемник предназначен для пеленгации передатчиков, работающих в ТЛГ режиме (S0 м — режим Л(, 10 п 2 м —режим Л2). Схема приемника супергетеродинная, со сменными головками. Перекрываемые диапазоны: а) 3,45 — 3,75 МГц; б) 27,5 — 30 МГц; в) 143 — 147 МГц. Чувствительность при мощности сигнала на телефонах 0,1 мВт, при отношении сигнал/шум 3, частоте модуляции 1000 Гц - и глубине модуляции 0,3 равна: а) в диапазоне S0 м — 10 мкВ/м; б) в диапазоне 10 м — 5 мкВ/м; в) в диапазоне 2 м—3 мкВ/м. Уход частоты гетеродина при изменении питающего напряжения на ±10% не более: а) в диа
169
пазоне 80 м—0,5 кГц; б) в диапазоне 10 м — 3 кГц; в) в диапазоне 2м — 10,0 кГц. Избирательность по соседнему каналу: а) в диапазоне 80 м при узкой полосе и расстройке 1,5 кГц —40 дБ; при широкой полосе и расстройке 10 кГц —26 дБ; б) в диапазоне 10 и 2 м при узкой полосе и расстройке 10 кГц —30 дБ; при широкой полосе и расстройке 45 кГц —20 дБ. Избирательность по зеркальному каналу: а) в диапазоне 80 м — 60 дБ; б) в диапазоне 10 м — 40 дБ; в) в диапазоне 144 МГц — 30 дБ. Глубина регулировки усиления не менее 100 дБ. Глубина минимума диаграмм направленности рамочных антенн в диапазоне 80 и 10 м — 20 дБ, обратное ослабление не ниже 15 дБ. Обратное ослабление антенны типа «волновой канал» не ниже 12 дБ.
Питание приемников от двух батарей аккумуляторов Д-0,1 (9 и 2,5 В). Потребляемый ток в режиме максимальной нагрузки составляет 17 мА.
Структурная схема приемника (рис. 1) подобна схемам приемников для «охоты на лис» со съемными головками, опубликованными в [3—5]. Съемные головки состоят из антенн, УВЧ, гетеродинов и смесителей (без контуров ПЧ), настроенных на соответствующие частоты. Все остальные элементы приемника расположены в общем, универсальном блоке. К достоинствам такого решения относится значительная экономия деталей и времени изготовления, снижение объема механических работ. Наличие одних и тех же органов управления позволяет выработать высокую степень автоматизма при работе с приемником и значительно повысить точность определения расстояния до передатчика по изменению уровня сигнала. Возможность последовательного исключения отдельных узлов приемника в варианте со сменными головками позволяет без помощи прибора легко и оперативно найти место неисправности в случае выхода приемника из строя.
Рис. 1. Структурная схема приемника.
170
Преобразование сигнала в каждой головке в общем виде аналогично, хотя принципиальное решение отдельных узлов, определяемое особенностями диапазона, несколько отличается. Электромагнитное излучение, преобразованное в антенне Ан в токи высокой частоты, усиливается усилителем высокой частоты УВЧ и поступает на смеситель См. Для обеспечения максимальной и равномерной чувствительности по всему рабочему диапазону в приемниках 3,5 и 28 МГц применена электронная перестройка частоты контуров антенн и УВЧ одновременно с перестройкой частоты гетеродина. В смесителе, на который подано также напряжение гетеродина Гет., частота сигнала преобразуется в промежуточную, равную разности частот гетеродина и сигнала. Напряжение сигнала ПЧ попадает на узкополосные кварцевые фильтры КВ или фильтры сосредоточенной селекции ФСС, усиливается УПЧ (465 кГц для диапазона 3,5 МГц и 8,5 МГц для диапазонов 28 и 144 МГц), поступает на общий каскад УПЧ и затем детектируется.
С амплитудного детектора напряжение сигнала звуковой частоты поступает на трехкаскадный УНЧ, нагруженный низкоомными головными телефонами Тф.
В приемнике имеется тон-генератор, генерирующий непрерывные колебания частотой около 800 Гц, и второй гетеродин для работы в диапазоне 3,5 МГц. Для повышения точности выхода на «лису» в период между сеансами работы передатчика и определения расстояния по изменению азимута при перемещении спортсмена служит радиополукомпас РПК, собранный по супергетеродинной схеме. Диапазон принимаемых РПК частот 150 — 450 кГц. Сигнал промежуточной частоты со смесителя РПК поступает на последний каскад УПЧ основного приемника и далее преобразуется в последующих его каскадах. Органы управления служат для включения и выключения приемника, перестройки частоты в соответствующем диапазоне, регулировки уровня сигнала, работы приемника без дополнительных устройств с включенным тон-генератором или вторым гетеродином, переключения фильтров ПЧ и включения РПК при одновременном отключении входной части основного приемника.
Антенные устройства. Чувствительность и пеленгационные свойства приемника определяются прежде всего характеристиками антенного устройства, преобразующего энергию электромагнитного излучения в энергию токов высокой частоты и обеспечивающего избирательное выделение радиосигналов, приходящих с разных направлений. При выборе типа антенны и конструктивном ее исполнении руководствуются следующими основными требованиями: антенна должна иметь острую диаграмму направленности, возможно больший коэффициент усиления и быть при этом легкой и механически прочной. Антенна не должна мешать спортсмену преодолевать трассу, проложенную в густом лесу. К числу важнейших параметров приемных антенн относятся: действующая высота, эквивалентное сопротивление и диаграмма направленности. Указанные характеристики существенно различаются при приеме радиоволн различной поляризации. В «охоте
171
Рис. 2. Диаграмма направленности ферритовой или рамочной антенны.
на лис» поляризация излучения строго определена положением о соревнованиях и заранее известна (в диапазонах 10 и 80 м — вертикальная, в диапазоне 2 м --горизонтальная). Поэтому и конструкция антенн приемников выбирается из соображений максимальной эффективности при приеме сигналов соответствующей поляризации. В диапазонах 10 и 80 м в настоящее время
применяются ферритовые и рамочные антенны в сочетании со штыревой, в диапазоне 2м-антенны типа «волновой канал».
Диаграмма направленности (графическое выражение зависимости напряжения или мощности, создаваемых антенной на входе приемника, от угла между осью антенны и направлением на передатчик) рамочной или ферритовой антенны имеет форму «восьмерки», отличающуюся нерезко выраженным максимумом и острым минимумом (рис. 2). Такая антенна позволяет с высокой точностью определить линию, на которой расположен излучатель. Для определения направления на передатчик необходимо иметь антенну с одним максимумом (или минимумом) приема. Обычно для получения однонаправленного приема используют комбинацию направленной (рамочной или ферритовой) и ненаправленной (вертикальной) антенн. Результирующая диаграмма в этом случае будет представлять собой геометрическую сумму векторов э. д. с. от рамочной и штыревой антенн при данном угле приема электромагнитной волны а (рис. 3). Если при приеме с направлений, соответствующих одной из сторон восьмерки (а = 0), э. д. с. обеих антенн противоположны по фазе и вычитаются, то при приеме с направлений, соответствующих противоположной стороне (а = 180°), э. д. с. совпадают по фазе и складываются. При я 0 и 180° получаются промежуточные значения э. д. с. Суммарная диаграмма направленности имеет форму кардиоиды с одним максимумом и одним минимумом. Для получения неискаженной кардиоиды э.д. с. от направленной и ненаправленной антенн на входе приемника должны иметь одинаковую амплитуду и совпадать по фазе (или быть в противофазе). На рис. 3 показаны суммарные диаграммы направленности в случае, когда амплитуда э.д.с. штыревой антенны равна, меньше и больше амплитуды э.д.с. рамочной антенны в максимуме «восьмерки». В практических схемах в цепь штыревой антенны подключают резистор и катушку индуктивности, которая вместе с емкостью штыря образует последовательный резонансный контур. Это обеспечивает при соответствующем подборе индуктивности катушки и. сопротивления резистора точные условия согласования.
172
Максимум и минимум кардиоиды значительно тупее минимума «восьмерки», поэтому непосредственно для пеленгования кардиоидная характеристика используется при сильных искажениях электромагнитного поля излучателя, вызванных рельефом местности и окружающими предметами. Как правило, кардиоидная характеристика используется для определения стороны, в которой находится передатчик, а точное
направление определяется по
Антенна типа «волновой полуволнового вибратора (активного элемента), рефлектора и одного или нескольких директоров. В «охоте на лис», как правило, используются трех- или четырехэлементные антенны, иногда двухэлементные с активным включением обоих элементов. Четырехэлементная антенна типа «волновой канал» приведена на рис. 4. Известно, что приемная и передающая антенны полностью обратимы. Это обстоятельство позволяет нам рассмотреть принцип формирования диаграммы направленности в директориях антеннах (антенны «волновой канал») на более простом (для объяснения) случае передающей антенны [7]. Источник ВЧ колебаний в антеннах такого типа подключается к активному вибратору (естественно, что в случае приемника к активному вибратору подключается его вход). Диаграмма направленности вибратора имеет форму восьмерки с максималь ной напряженностью поля в направлении, перпендикулярном своей оси. В пассивных вибраторах (директорах), помещенных на пути распространения электромагнитных волн, наводятся токи, являющиеся источником
минимуму «восьмерки».
канал» для диапазона 2 м состоит из
Рис. 3. Диаграммы направленности комбинированной антенны при амплитуде э. д. с. штыревой антенны, равной (а), меньшей (б) и большей (в) амплитуды э.д.с. рамочной антенны.
173
Рис. 4. Четырехэлементная дирек-торная антенна (типа «волновой канал»).
Вторичного излучения. Амплитуды и фазы этих токов зависят от размеров и взаимного расположения всех элементов антенны. При совпадении амплитуды и фазы, вторичного излучения с первичным происходит усиление колебаний в направлении от активного вибратора к пассивному, при несовпадении фаз — ослабление. Теоретически это означает, что рефлектор антенны должен быть настроен так, чтобы возникающий в нем ток опережал по фазе ток активного вибратора, т. е. рефлектор должен иметь положительную реактивную составляющую полного сопротивления.
Наоборот, токи директоров должны отставать по фазе от тока активного элемента, т. е. иметь отрицательную реактивную составляющую. Получение положительной реактивной составляющей полного сопротивления вибратора на практике обеспечивается увеличением его длины относительно резонансной, а отрицательной реактивной составляющей — соответствующим уменьшением длины вибратора. Используя этот принцип, добиваются преимущественного однонаправленного излучения от рефлектора к директорам подбором размеров отдельных элементов антенны (/р, 7а, /д) и расстояния между ними (хь х2, Л'з). Однако нужно иметь в виду, что получение хорошей диаграммы направленности — дело весьма кропотливое, так как настройка антенны зависит от взаимно зависимых амплитудно-фазовых соотношений токов во всех элементах. При этом условие получения максимальной амплитуды и условие получения оптимального соотношения фаз для сложения полей в главном направлении не совпадают [6]. Поля в главном направлении складываются почти синфазно, если директоры антенны сильно укорочены (2/д < 0,4 — 0,41 X). Однако при этом вибраторы далеки от резонанса й токи, наводимые в них, малы. Наоборот, если длины директоров соответствуют резонансным (2/д 0,44 X), то поля в главном направлении складываются несинфазно. Исходя из этого, практически приходится останавливаться на компромиссном соотношении размеров всех элементов антенны и их взаимном расположении, при котором получается максимальное усиление в главном направлении.
Принципиальная схема. Принципиальная схема головок приемника приведена на рис. 5. В диапазоне 80 м входной контур состоит из рамочной антенны Ан2, конденсаторов С2 и С2, стабилитрона Дь используемого в качестве конденсатора переменной емкости, штыревой антенны Аи1г дросселя Дрх и резистора R\. С антенной катушки Ан2 сигнал через конденсатор С3 поступает на вход апериодического каскада УВЧ. Для получения диаграммы направленности в виде кардиоиды параметры дросселя Др3 и резистора R3 подбираются
174
Рис. 5. Принципиальная схема ВЧ головок приемника.
175
таким образом, чтобы сигнал от штыревой антенны был равен сигналу, снимаемому с рамочной антенны и имел с ним одинаковую фазу. В диапазоне 10 м входной контур состоит пз рамочной антенны Ан4, конденсаторов С39, С20, С22 и варикапа Д4, штыревой антенны Лн3, дросселя Др2 и резистора /?18. Назначение дросселя Др2 и резистора R18 аналогично назначению дросселя Др{ и резистора Rv
В диапазоне 2 м входной контур состоит из антенны, катушки связи £9, катушки индуктивности £10 и конденсатора С34. Настройка на середину диапазона осуществляется подстроечным конденсатором С34.
Усилитель высокой частоты в диапазоне 80 м состоит из двух каскадов — апериодического на транзисторе. 7\ и резонансного, собранного по каскодной схеме на транзисторах Т2, Т3. Усилитель ВЧ в диапазоне 10 м однокаскадный, собран по каскодной схеме (ОЭ — ОБ)
Рис. 6. Принципиальная схема общего блока приемника.
176
на транзисторах Т6, Т7. Усилитель ВЧ в диапазоне 2 м двухкаскадный, собран на транзисторах Т10, Ти по схеме с общей базой. Гетеродины приемников 3,5 и 28 МГц собраны на транзисторах Т5 и Т9 по схеме с емкостной обратной связью. Гетеродин приемника 144 МГц двухкаскадный. Первый каскад собран по схеме с емкостной обратной связью на транзисторе Т13. Связь этого каскада со смесителем осуществляется через буферный каскад-удвоитель (Г14). Применение такой схемы позволило ввести регулировку усиления смесителя при сохранении необходимой стабильности частоты гетеродина.
В качестве перестраиваемых элементов в контурах антенн и УВЧ служат стабилитрон Д814Б в диапазоне 80 м и варикап Д901 в диапазоне 10 м, на которые подается напряжение, снимаемое с переменного резистора Rss, укрепленного на одной оси с КПЕ гетеродина.
177
Рис. 7. Амплитудно-частотные характеристики УНЧ.
В диапазоне 2 м необходимая равномерность усиления по диапазону получается настройкой входного контура на середину диапазона (145 МГц), а контуров УВЧ — на 144,3 МГц (£п, С36) и 145,7 МГц (£12» С40).
В диапазоне 80 и 10 м напряжение гетеродина поступает в эмиттерную цепь, а сигнал — на базу транзисторов смесителя (Т4, Т8). В диапазоне 2 м напряжение ге-
теродина и сигнал поступают в эмиттерную цепь транзистора смесителя {Т12) через конденсаторы связи С41 и С42.
Принципиальная схема общего универсального блока приемника изображена на рис. 6. Узкополосные фильтры ПЧ собраны на кварцевых резонаторах. В диапазоне 80 м использованы резонаторы Кв{, Кв2 со средней частотой 465 кГц и разносом частот 600 Гц, в диапазонах 10 и 2 м — Квт,, Ле4 со средней частотой 8,5 МГц и разносом частот 6 кГц. В качестве широкополосных фильтров ПЧ использованы ФСС (465 кГц — £18Сз7, £i7C39, CieCg^j 8,5 МГц — £25^72» Сгв^тв)-
С выхода фильтров сигналы поступают на каскады УПЧ, собранные по каскодным схемам (ОЭ — ОБ) па транзисторах Т15, Т1б (465 кГц) и Тп, Tie (8,5 МГц). Далее сигналы с последовательно соединенных катушек связи £23, L3l поступают на вход каскада УПЧ, общего для частот 465 кГц и 8,5 МГц. Каскад собран на транзисторе Т19 по схеме с общим эмиттером. Нагрузкой каскада служат последо
вательно включенные контуры, настроенные на промежуточные частоты 465 кГц и 8,5 МГц. В схеме детектора использован германиевый диод Д8 типа Д311.
Усилитель низкой частоты представляет собой трехкаскадный усилитель с гальванической связью. Первый каскад, собранный на полевых транзисторах Т20, Т21, является дифференциальным усилителем, на один вход которого подается сигнал с детектора, а на второй — сигнал обратной связи с выхода третьего каскада (Т23). В цепь обратной связи в режиме узкой полосы включается Т-образный мост, в режиме широкой полосы — КС-цепь (К80> С99). Дифференциальная схема наряду с хорошей стабилизацией по постоянному току обладает высоким входным сопротивлением, необходимым для согласования с выходом детектора и включения избирательной КС-цепи. Цепь обратной связи обеспечивает почти полную обратную связь по постоянному току, которая стабилизирует рабочие точки транзистора Т21 и последующих каскадов. Характеристики УНЧ в режиме узкой полосы при включении Т-образпого моста в цепь обратной связи и в режиме широкой полосы при включении КС-цепи (при наличии и без конденсатора CJOi) приведены на рис. 7.
178
Второй гетеродин на частоту 465 кГц собран по схеме с емкостной обратной связью на транзисторе Т26. Напряжение гетеродина через конденсатор связи С103 подается на коллектор транзистора Т19.
Тональный генератор представляет собой ЛС-генератор, выполненный на транзисторе Т27. Эмиттерный повторитель (Т28) служит для согласования тонального ге-
нератора с нагрузкой.
Гетеродин радиополукомпаса собран по схеме с емкостной обратной связью на транзисторе Т31, а смеситель — по каскодной схеме на транзисторах Г29, Гзо. Такая схема обеспечивает необходимую развязку входа и выхода, что позволяет вести прием радиостанций вблизи промежуточной частоты и выбирать сильную связь с антенной, не опасаясь возбуждения. Сигнал с нагрузки смесителя через переключатель В2 поступает на выходной каскад УПЧ приемника и далее усиливается как основной сигнал.
Для обеспечения стабильной работы приемника при изменении напряжения аккумуляторных батарей служат стабилизаторы, собранные на транзисторах Т24, Т25.
Конструкция и детали. Основной корпус приемника (рис. 8) и корпуса головок (рис. 9) изготовлены из дюралюминия. Г оловки на 3,5 и 28 МГц (рис. 9, а) идентичны головке на 144 МГц, но имеют незначительные отличия во внутренней части, указанные на рис. 9,6. Головки соединяются с основным блоком винтовым разъемом (рис. 9, в). Электрический контакт осуществляется с помощью восьми пар контактов 1 от разъемов типа
Рис. 8. Конструкция основного корпуса приемника.
179
Б-Б
б) г)
Рис. 9. Конструкции съемных ВЧ головок на 3,5 и 28 МГц (ц), на 144 МГц (б) и винтового разъема (в).
Рис. 11. Антенна типа «волновой канал» 2-м диапазона.
Рис. 10. Конструкция антенны 10- н 80-м диапазонов.
180
П1РМ, закрепленных на печатных платах 2, изготовленных из фольгированного стеклотекстолита. Для точного соответствия положения контактов желательно изготовить кондуктор, по которому сверлятся отверстия во всех платах в собранном состоянии. Накидная гайка 3 имеет накатку для удобства крепления головок. Для обеспечения вла-гоизоляции служит резиновая прокладка 4, уложенная в паз. Для лучшей изоляции на детали 5 имеется треугольный выступ, входящий в прокладку при завинченной накидной ганке.
Крышки основного корпуса и головок крепятся винтами М2 вместе с влагоизолирующими прокладками из резиновых полосок толщиной 0,5 мм. Чертеж одной из крышек головки дан на рис. 9, г. Для оперативной смены питания крышка отсека с аккумуляторами крепится винтом с накаткой, расположенным на середине отсека. В нижней части головки винта имеется паз, в котором находится шайба из фетра, пропитанная маслом.
Экраны рамочных антенн па 3,5 и 28 МГц (рнс. 10) изготовлены из дюралюминиевых трубок диаметром 10 и 12 мм и толщиной стенок 1 мм. Внутри экранов пропущен один виток посеребренного провода 2 диаметром 1 мм в центрирующих фторопластовых шайбах 3. Толщина шайб 1 мм, диаметр 7,6 и 9,6 мм соответственно. Шайбы распределены через 20 мм с помощью отрезков изолирующей трубки 4, надетых на провод. Диаметры антенн равны 300 мм. Концы трубок вставлены в отверстия в выступах головок и зафиксированы прижимными винтами М2. В верхней части трубки разрезаны и закреплены на расстоянии 3 мм с помощью фторопластовой втулки 5.
Штыревая антенна — составная, часть антенны изготовлена из дюралюминиевой трубки 6 диаметром 6 мм и толщиной стенки 1 мм. Внешняя, относительно рамки, часть изготовлена из желобчатой стальной ленты. Соединение этих частей поясняется рисунком. Включение и выключение штыревой антенны осуществляется поворотом ручки 7. При этом поворачивается стержень 8, на одном конце которого запаян ножевой контакт 9. На другом конце стержня укреплен контакт от разъема ШРМ 10, ответная часть которого 11 установлена в трубке штыревой антенны. Изготовление внутреннего диаметра фторопластовой втулки 12 точно по размеру стержня обеспечивает надежную влагоизоляцию этого перехода. В качестве пружинящих контактов 13 использованы контакты от разъемов типа РПЗ-30, запаянные непосредственно на плате головок.
Антенна на 144 МГц типа «волновой канал» — четырехэлементная (рис. 11). Элементы антенны гибкие, изготовлены из стальной желобчатой ленты. Активные вибраторы прикреплены непосредственно к ВЧ головке на 144 МГц, пассивные — к прессшпановой трубке диаметром 16 мм, закрепленной на торце головки с.помощью втулки из дюралюминия. Рефлектор соединен с задней стенкой основного блока винтом.
Для обеспечения одновременного изменения настройки гетеродина и входных контуров (см. рис. 6) оси конденсатора Сб9 и резистора Кц соединены. Конденсатор и резистор укреплены соосно на П-образном держателе, соединенном с корпусом приемника гайкой конденсатора. На оси резистора сделан шлиц, в который входит выступ, выпиленный
181
на оси конденсатора. С целью экономии места использован резистор типа СПЗ-4М. Плавная перестройка частоты приемника производится с помощью верньерного устройства, изготовленного из двух шестерен с передаточным отношением 3 :1.
Чертеж механической части радиополукомпаса в сборке и конструкции отдельных деталей приведены на рис. 12. Детали 3—6 выполнены из дюралюминия, 7—9, 11— из фторопласта, 1, 2 —из эбонита. Для соединения цепей питания и выхода радиополукомпаса использован мягкий многожильный телефонный провод. Для предотвращения его разрыва при многократных поворотах корпуса РПК в одну сторону внутри вращающегося соединения имеется ограничитель угла поворота (максимальный угол поворота 350°). Антенна вырезана из плоского ферритового стержня марки 400НН и укреплена на пружинящих стойках из полоски бериллиевой бронзы толщиной 0,3 мм. Диаметр и высота антенны равны соответственно диаметру и высоте внутренней части корпуса РПК. Перестройка частоты РПК осуществляется вращением градуированной шкалы сдвоенного конденсатора С113 — С122 (см, рис. 6) при снятой крышке. Для повышения точности ориентации и облегчения контроля за изменением углов поворота на передатчике имеется наружное кольцо 6, вращающееся относительно корпуса РПК и градуированное от 0 до 360°,
Монтажные платы изготовлены из фольгированного стеклотекстолита толщиной 2,5 мм по внутренним размерам основного блока и головок. В приемнике применены малогабаритные детали: конденсаторы типа КМ, К50-6, КПКМ и др., резисторы типа МЛТ 0,125; переключатели режима работы приемника типа К-5. Для намотки контуров использованы ферритовые сердечники типа 42, карбонильные типов СБ-9а и СБ-12а и кольца, изготовленные из карбонильных сердечников типа СБ-21а. Изготовление колец производится следующим образом. Чашка- сердечника обламывается, оставшаяся часть сошлифо-вывается на наждачной бумаге до кольца высотой 3 мм. После намотки катушки крепятся к плате с помощью винтов М2 и двух фторопластовых шайб. Чтобы избежать уменьшения добротности контуров при работе в условиях сильной влажности, катушки помещены в разборные стаканы из плексигласа и тщательно заклеены. Намоточные данные катушек приведены в табл. 2. Монтажные платы и расположение деталей показаны на рис. 13, 14, внешний вид приемника —на рис. 15.
Налаживание приемника. Для налаживания приемника необходимы следующие приборы:
а) ампервольтметр (авометр) — универсальный прибор, позволяющий измерять постоянные и переменные токи и напряжения, а также сопротивления;
2) генератор стандартных сигналов ГСС типа Г4-1А (Г4-18) и УКВ генератор типа Г4-7А;
3) милливольтметр типа ВЗ-2А (МВЛ-2М);
4) генератор низкой частоты типа ГЗ-2 или какого-либо другого типа. Кроме этих основных приборов желательно иметь осциллограф и цифровой частотомер.
182
Рис. 12. Конструкция РПК.
183
184
3,5 МГц
28 МГц
144 МГц
Рис. 14. Монтажные платы
и расположение деталей ВЧ головок.
«- Рис. 13. Монтажные платы и расположение деталей общего блока.
185
Tan ни/a 2
Обозначение ио схеме Число витков Провод Каркас (сердечник) Намотка Примечание
1 Посеребренный 1,2 мм Рамочная антенна 80 мм — Диаметр Ан2 300 мм
1 То же Рамочная антенна 10 м — Диаметр Лн4 300 мм
Lx 3 x 15 ПЭЛ-0,2 СБ- 12а Внавал
L, 3 ПЭЛ-0,27 — » На £,
L3 3 x 20 ПЭЛ-0,2 СБ-12а » Отвод от 15-го витка от земли
Г-4 1 ПЭЛ-0,27 — » На £3
10 ПЭЛ-0,14 Кольцо от СБ-21а Рядовая
2 ПЭЛ-0,2 » На £5
^-7 10 ПЭЛ-0,14 Кольцо от СБ-21а » Отвод от 3-го витка
AS 2 ПЭЛ-0,2 — » На £7
£9 2 Посеребренный 1,0 мм — Бескаркасная Наружный диаметр 6 мм, шаг 2 мм
4-1-4 То же — То же То же
Л, 5 » — »
Л12 £I3 5 10 » Посеребренный 0,6 мм Кольцо от СБ 21а » Рядовая, шаг 1,5 мм » Отвод от 2-го витка
2 ПЭЛ-0,29 — То же На £13
il5 5 Посеребренный 1,0 мм — Бескаркасная Наружный диаметр 6 мм, шаг 2 мм
3 x 33 ЛЭ5 х 0,06 42 Внавал
£1- 3 x 33 ЛЭ5 х 0,1)6 42 »
£•18 3 x 33 ЛЭ5 х 0,06 42 »
3 ПЭЛ-0,2 — » На ^18
^20 30 ПЭЛ-0,13 42 То же
£21 2 x 60 ПЭЛ-0,14 — » На L2n, отвод от середины
i-ЭП 3 x 33 ЛЭ5 х 0,06 СБ-9а »
£23 3 ПЭЛ-0,2 — » На £22
£24 9 ПЭЛ-0,2 Колыю о г СБ-21а Рядовая
42 ПЭЛ-0,31 — » На £24
^-26 42 ПЭЛ-0,31 Кольцо от СБ-21а »
^-27 9 ПЭЛ-0,2 — » На £26
^28 22 ПЭЛ-0,13 Кольцо от СБ-21а »
£^99 30 ПЭЛ-0,21 — » На -£*28
Д30 42 ПЭЛ-0,31 Кольцо от СБ-21а »
3 ПЭЛ-0,21 — » На
£32 3 x 33 ПЭЛ-0,13 СБ-9а Внавал В два провода
T13 3 x 33 ПЭЛ-0,13 — » На
Д.М 36 ПЭЛ-0,2 Кольцо от СБ-21а Рядовая В два провода
LV 36 ПЭЛ-0,2 — » На £34
L36 33 ЛЭ5 х 0,06 СБ-9д Внавал
^37 Доза-пол-нения ПЭВ-0,05 42 »
186
П р о do i ж е н и е та б л. 2
Обозначение по схеме
Z39 ^'40 Z-41 ^42 ^43 ДР1 Др-> Др
^38
Число витков Провод
150 ПЭЛШО-0,1
10 ПЭЛПЮ-0,1
3 х 33 ЛЭ5 х 0,06
3 ПЭЛ-0,2
3 х 33 ЛЭ5 х 0,06
3 ПЭЛ-0,2
3 х 10 ПЭЛ-0,14
И ПЭЛ-0,2
7 ПЭЛ-0,51
Каркас (сердечник)
Плоский ферри10-вый стержень 400 НН
СБ-9а
СБ-9а
42
Кольцо 01 СБ-21а
Намотка
Внавал
» »
» »
» » Рядовая Бескаркасная, наружный диа-
Meip
4 мм
Примечание
Поверх Z38
Поверх £40
Поверх LK
Налаживание приемника следует начинать с предварительной проверки на отсутствие коротких замыканий в печатной плате. Отсутствие коротких замыканий в цепях определяется измерением токов, потребляемых приемником. Для этого в разрыв общей цепи питания парал-
лельно выключенным переключателям В5а и Вх присоединяются миллиамперметры. Измеряемый ток не должен превышать 15 — 20 мА. Превышение этой нормы в 20 — 50 раз будет свидетельствовать о наличии замыкания в цепи питания.
Усилитель низкой частоты. Для проверки УНЧ милливольтметр и осциллограф подключают параллельно головным телефонам, а с генератора низкой частоты через резистор сопротивлением 100 кОм и конденсатор емкостью 1 мкФ подают сигнал амплитудой 5 мВ и частотой 1 кГц на базу транзистора Т20-Переключатель В6 (см. рис. 1) ставят в положение Ш (широкая полоса). Показание милливольтметра должно быть не менее 1 В, а на экране осциллографа должна наблюдаться синусоида правильной формы. При последовательном увеличении сигнала от генератора выходное напряжение начнет ограничиваться, что скажется на изменении его формы. На пороге ограничения напряжение на выходе должно быть около
Рис. 15. Внешний вид приемника.
187
3 В. В случае ограничения при меньших значениях следует изменить положение рабочей точки транзистора Т23 подбором резисторов К74 и К81. Ток покоя транзисторов Т23 - 6—7 мА, Т22 — 2 — 3 мА, Т20 и Т21 — 1 — 1,5 мА. Настройка УНЧ в режиме узкой полосы сводится к подбору элементов Т-образного моста (К75 — R12, С96 — С98). Его данные, приведенные в принципиальной схеме, обеспечивают настройку усилителя на частоту 550 Гц при полосе пропускания около 80 Гц. Изменения полосы пропускания можно добиться подбором емкости конденсатора С125.
Детектор. Для проверки детектора генератор низкой частоты отключают от приемника. На коллектор транзистора Т19 через разделительный конденсатор емкостью 0,1 мкФ от генератора Г4-1А, настроенного на промежуточную частоту 465 кГц или 8,5 МГц, подают сигнал амплитудой 50 мВ с глубиной модуляции 70% и часто гой модулирующего сигнала 1000 Гц. При исправном детекторе на выходе УНЧ должен быть сигнал низкой частоты.
Усилитель промежуточной частоты. Настройку УПЧ начинают с контура £34, С89. Катушки связи £23 и £31 на время настройки отключают, а к базе транзистора Г19 и корпусу подключают резистор сопротивлением 1 кОм. Сигнал от генератора частотой 8,5 МГц и амплитудой около 200 мкВ подают на базу транзистора Г|9. При этом ротор конденсатора С90 должен находиться в среднем положении, чтобы имелась возможность подстройки контура. Подбором конденсатора С89 контур настраивают па частоту генератора. Затем подстроечным сердечником настраивают контур £32, С88 на частоту 465 кГц по максимальному сигналу на выходе приемника.
При наладке приемников часто приходится сталкиваться с самовозбуждением УПЧ, которое сопровождается свистом или шорохами в головных телефонах. Их громкость и тон меняются при касании рукой корпуса транзисторов Т15 — Тю или уменьшении усиления резистором Л53. При самовозбуждении на экране осциллографа появляются паразитные колебания, а милливольтметр показывает некоторое переменное напряжение. Для обнаружения источника самовозбуждения последовательно шунтируются входные цепи каскадов УПЧ резистором в несколько сотен ом. Исчезновение самовозбуждения при шунтировании входной цепи отдельного каскада. свидетельствует либо о наличии самовозбуждения в этом каскаде, либо о том, что данный каскад входит в петлю паразитной обратной связи. Одной из основных причин самовозбуждения может явиться большой коэффициент усиления каскада. Для уменьшения усиления каскада на частоте самовозбуждения контуры коллекторной цепи транзисторов 7’]6, Г18, Г19 шунтируют резисторами сопротивлением 10—100 кОм. Общего изменения усиления добиваются изменением сопротивлений резисторов /?49, £62, А64. Уменьшение сопротивлений этих резисторов ведет к росту усиления, а увеличение — к его уменьшению.
При настройке контуров Ь22СЬ5 и E50Q2 катушки связи £23 и £31 необходимо подключить к базе транзистора Т19, а переключатели В16 и В1г отключить от баз транзисторов 715 и Тх1. Сигнал от
188
генератора амплитудой 20 мкВ и частотой 465 кГц или 8,5 МГц подают на базу Т15 (или Т17). Сердечником катушки Т22 контур L22C^ настраивают на частоту 465 кГц по максимальному напряжению на выходе. Аналогично с помощью подстроечного конденсатора С%5 настраивают контур L30, С82 на частоту 8,5 МГц.
Тональный генератор. Налаживание тонального генератора производится следующим образом: резистор R^ заменяется переменным резистором сопротивлением 50—100 кОм, последовательно с которым включают резистор 5—10 кОм. К базе транзистора подключают осциллограф. Вращением ручки переменного резистора добиваются устойчивой генерации и наименьших искажений синусоиды, наблюдаемой на экране осциллографа.
После этого желательно проверить температурную устойчивость работы генератора. Для проверки действия отрицательных температур в зимнее время приемник выносят на улицу или помещают в морозильную камеру холодильника. Выдержав приемник на холоде в течение 50 — 60 мин, быстро проверяют ’ работу генератора. В случае срыва колебаний необходимо изменить режим работы транзистора Т2-к при помощи переменного резистора, впаянного вместо резистора /?89. Для проверки работы генератора при повышенных температурах нагревают транзистор Г23. Такая проверка дает возможность заранее смоделировать условия, в которых может оказаться приемник в процессе его эксплуатации. Далее подбором конденсаторов Cim, С110 настраивают тональный генератор на частоту узкополосного УНЧ. Амплитуда напряжения низкой частоты на базе Tlfr, TIS (0,5—0,6 В) подбирается изменением сопротивлений резисторов Л50, Л59.
Телеграфный гетеродин. Налаживание телеграфного (второго) гетеродина заключается в настройке его на частоту, близкую к промежуточной. Для этою на вход транзистора Tlf) подают сигнал частотой 465 кГц и вращением сердечника катушки £3б добиваются появления на выходе приемника сигнала звуковой частоты.
После настройки каскадов УПЧ приступают к последовательной настройке высокочастотных. сменных головок. Вначале настраивают головку 80-м диапазона, затем — головку 10-и и 2-м диапазонов.
Диапазон 80 м. Последовательность настройки следующая: вставляют головку, замыкают накоротко контур гетеродина £3Ci4, отключают катушку связи L2, вместо которой подключают генератор стандартных сигналов. Генератор настраивают на частоту 465 кГц, причем амплитуду напряжения устанавливают таким образом, чтобы сигнал на выходе приемника едва прослушивался. После этих предварительных установок настраиваю т фильтр сосредоточенной селекции £16С57, и Манипулируя сердечниками катушек, добиваются максималь-
ного напряжения на выходе приемника. При увеличении напряжения на выходе выше 100 мВ необходимо уменьшить напряжение сигнала от ГСС. Вначале настраивают контур £18С’б], затем £J7C59 и, наконец, £j6C57. Настройка повторяется в том же порядке несколько раз, так как изменение частоты настройки одного из контуров вызывает некоторую расстройку другого. Для уменьшения взаимною влияния
189
во время настройки одного из контуров два других целесообразно шунтировать резисторами сопротивлением 600 Ом — 1 кОм. По окончании настройки ФСС снимается частотная характеристика тракта УПЧ и определяется полоса пропускания, которая должна быть в пределах 3—4 кГц. В случае самовозбуждения или генерации будет наблюдаться асимметрия или выброс частотной характеристики. Устранение самовозбуждения производится способом, уже описанным выше. При настройке кварцевого фильтра переключатель Вх (см. рис. 1) переводят в положение У (узкая полоса), генератор настраивают на частоту, равную 464 кГц, и контур /-21^62 настраивают на максимум напряжения на выходе. Если при изменении частоты генератора на выходе обнаруживается несколько максимумов напряжения с различными амплитудами, то это указывает на неточную настройку фильтра. Подстройкой контура L21Q2 и шунтирующим резистором 7?45 добиваются равномерной частотной характеристики в полосе пропускания тракта ПЧ. Настройка контура E21Q2 определяет симметрию частотной характеристики фильтра. В случае ее отклонения вправо по частоте контур следует настроить на более низкую частоту, при отклонении влево — на более высокую. Затем снимают перемычку с контура гетеродина, ГСС перестраивают на диапазон 3 — 6 МГц и к эмиттеру транзистора Т4 подключают ламповый вольтметр. При исправном гетеродине вольтметр покажет наличие автоколебаний амплитудой 0,1—0,5 В. С помощью резистора Т?17 это напряжение регулируют до 0,2—0,3 В. Перестройкой ГСС определяют две частоты, на которых принимается сигнал, рабочей будет более высокая частота, т. е. та, при которой частота гетеродина ниже частоты принимаемого сигнала. Далее конденсатор Сб9 и сердечник катушки L3 устанавливают в среднее положение, а генератор сигналов настраивают на частоту 3,57 МГц. Вращением сердечника катушки L3 добиваются настройки на частоту сигнала 3,57 МГц. Если этого сделать не удается, то изменяют емкость конденсатора и операцию по настройке повторяют. Затем вращением ручки настройки приемника определяют перекрытие диапазона по частоте. Если необходимое перекрытие не обеспечивается, то увеличивают индуктивность L3 и уменьшают емкость конденсатора С^.
Сопряжение настроек контуров УВЧ и гетеродина осуществляют в двух точках подстройкой индуктивности и начальной емкости каждого контура. В качестве варикапов применены стабилитроны типа Д814Б. Стабилитроны желательно подобрать с наибольшим коэффициентом перекрытия по частоте при изменении напряжения на них от — 1 до —7,8 В.
Подбор можно осуществить различными способами. Один из них заключается в том, что к контуру, образованному катушкой индуктивности и емкостью стабилитрона, подключают генератор и ламповый милливольтметр по схеме, приведенной на рис. 16. Определением частоты настройки контура при изменении управляющего напряжения от минимума до максимума находят пределы возможной перестройки частоты при использовании конкретного экземпляра стабилитрона. Амплитуда переменного напряжения на стабилитроне не
190
должна превышать 1 В, в противном случае через него начинает проходить прямой ток и емкость р-п перехода будет зашунтирована малым прямым сопротивлением. Регистрация амплитуды переменного напряжения позволяет оценить добротность стабилитрона на рабочей частоте. Такой
Рис. 16. Схема включения приборов для подбора стабилитронов.
подбор особенно необходим для стабилитрона Д1г так как он входит в антенный контур одновитковой рамки.
Сопряжение частот перестройки антенного контура с контуром гетеродина и УВЧ производят в следующей последовательности. Вначале определяют частоту настройки антенного контура. Для этого генератор
сигнала нагружают на измерительную рамку, а к коллектору транзистора 1\ подключают ламповый милливольтметр. По максимуму напряжения миллйвольтметра при изменении частоты настройки генератора определяют граничные частоты настройки антенного контура. Контур должен перестраиваться в диапазоне 3,45 — 3,75 МГц. Затем с этими частотами сопрягают частоты настройки контура гетеродина и УВЧ.
Диапазон 10 м. Устанавливают сменную головку диапазона 10 м, замыкают накоротко контур гетеродина ЬуСж, к базе транзистора Tg подключают генератор, настроенный на частоту 8,5 МГц. Фильтр сосредоточенной селекции £25^72 и ^26^76 настраивают на максимум напряжения на выходе при помощи подстроечных конденсаторов Сц и С75. Методика настройки кварцевого фильтра на частоту 8,5 МГц аналогична настройке кварцевого фильтра на частоту 465 кГц. Настройка контура Z.29C77 на среднюю частоту фильтра осуществляется подбором конденсатора С70. Затем снимают перемычку контура гетеродина, к базе транзистора Tg подключают генератор УКВ диапазона и к эмиттеру транзистора Tg подключают ламповый вольтметр. Амплитуда напряжения гетеродина должна быть в пределах 0,1—0,15 В, что достигается изменением числа витков катушки Lg. Далее приступают
к укладке гетеродина в диапазон и сопряжению настроек контуров антенн, УВЧ и гетеродина. Так как изменять индуктивность антенны Ан л не представляется возможным, то антенну настраивают при помощи подстроечного конденсатора С20 и сопрягающего конденсатора С22 на частоты 27,5 и 30 МГц. Сопряжение частоты антенны с частотами настройки контуров гетеродина и УВЧ осуществляют изменением индуктивности /.7 и £5, емкостей контурных конденсаторов Сзо и С24, а также сопрягающих конденсаторов С32 и С2б-
Диапазон 2 м. Частота гетеродина на этом диапазоне ниже частоты сигнала, поэтому за рабочую принимается верхняя частота. Гетеродин — двухкаскадный, частота настройки задающего генератора
191
67,25 — 68,75 МГц. Укладка в диапазон Осуществляется при помощи конденсаторов С55, С44 и катушки индуктивности £13. Удвоитель частоты имеет полосу пропускания около 2,5 МГц. Амплитуда напряжения гетеродина на эмиттере ТХ2 должна быть около 0,1 В. Входной контур настраивают на середину диапазона — 145 МГц с подключенной антенной «волновой канал». Контур £HC36 настраивают на частоту 144,5 МГц, а контур £12С4о —на частоту 145,5 МГц. Такая настройка контуров ВЧ if антенны позволяет обеспечить равномерную частотную характеристику тракта ВЧ без дополнительной регулировки.
Радиополукомпас. Сигнал от генератора частотой 465 кГц подают на базу транзистора Tiq и контур £40С11й, настраивают по максимуму напряжения на выходе. Затем настраивают гетеродин, амплитуда колебаний которого должна находиться в пределах 0,2—0,3 В. Для этого ротор конденсатора настройки С122 устанавливают в положение максимальной емкости, на базу транзистора Т2д подают от генератора модулированное напряжение амплитудой 20 — 30 мкВ, частотой 150 кГц. Вращением сердечника катушки £42 добиваются наибольшего напряжения на выходе. Затем конденсатор настройки устанавливают в положение минимальной емкости и изменением частоты генератора определяют частоту приема в этом положении. Частота приема должна быть около 450 кГц. Если это условие не выполняется, необходимо изменить емкость контурного конденсатора Сцд. После этого повторяют еще раз все операции по настройке гетеродина в положении максимальной и минимальной емкости конденсатора С122. Входной контур настраивают так, чтобы перестройка его производилась в пределах 150 — 450 кГп. Для этого также используется сигнал от ГСС, передаваемый через петлю связи, которая подносится к магнитной антенне.
Согласование штыревой антенны с рамкой. Эту операцию производят на открытой площадке вдали от зданий, линий электропередач и других предметов, которые могут исказить поле излучения передатчика. Настройку производят на расстоянии 50 — 60 м от передатчика, который должен работать на вертикальную антенну. Для настройки резисторы Рх и заменяют переменным сопротивлением 1,5 кОм или 150 Ом соответственно. Предварительно убеждаются, что рамочная антенна имеет симметричные минимумы. Затем подключают штыревую антенну и вращением потенциометров находят положение, при котором обратное ослабление кардиоиды максимально. Как правило, достаточно такого определения на слух. После этого замеряют сопротивления переменных резисторов и заменяют их постоянными.
Поиск и устранение неисправностей в приемнике. В процессе эксплуатации приемник может выйти из строя, причем, как правило, это происходит в наиболее нежелательный момент — в период тренировочных сборов пли соревнований. Поэтому умение быстро обнаружить неисправность приемника является одним из существенных требований, предъявляемых к спортсмену-«охотнику».
Большую экономию времени и облегчение ремонта дает опреде
192
ленная последовательность операций по обнаружению места неисйрав-ности. После внешнего осмотра неработающего приемника и проверки аккумуляторов под нагрузкой, а также проверки исправности выключателя источников питания В5 приступают к ориентировочному поиску. Схема трехдиапазонного приемника с функционально-блочным исполнением узлов позволяет сделать это легко и оперативно, не прибегая к помощи приборов.
Рассмотрим несколько конкретных вариантов. Нормальная работа РПК и отсутствие приема на диапазоне основного приемника (и наоборот) свидетельствует о исправной работе всех блоков приемника, начиная с общего каскада УПЧ (7\д). Отсутствие приема на 80-м диапазоне и нормальная работа 2- и 10-м диапазонов свидетельствует о неисправности ВЧ головки 80-м диапазона или тракта ПЧ 465 кГц. Отсутствие приема только на одном 2- или 10-м диапазоне указывает на выход из строя соответствующей ВЧ головки, отсутствие приема сразу на обоих диапазонах при нормальной рабрте РПК — о неисправности канала ПЧ 8,5 МГц. Если приемник не работает ни на одном из диапазонов, следовательно, неисправность находится в части, расположенной дальше общего каскада ПЧ. Усилитель низкой частоты проверяется касанием базового вывода транзистора Тэд пальцем. При исправном УНЧ в телефонах слышен тон низкой частоты.
1 Как правило, причиной неисправности приемника является выход из Строя транзистора или неисправность в цепи междукаскадной связи. Поэтому после ориентировочного обнаружения места неисправности приступают к проверке режимов работы транзисторов этого узла й цепей междукаскадных связей. В большинстве случаев описанных приемов достаточно для обнаружения и устранения неисправности. В более сложных случаях точное место неисправности и причина Выхода иэ строя приемника определяются с помощью приборов.
Более подробно вопросы конструирования приемной, а также передающей аппаратуры для «охоты на лис», описание разнообразных конструкций приемников и передатчиков приведены в [8], а вопросы практического использования приемников-пеленгаторов для пеленгации и поиска «лис», тактика поиска и другие вопросы, представляющие интерес для спортсмена-«охотника на лис», рассмотрены в книге известного спортсмена А. И, Гречихина «Соревнования «охота на лис» [9], к которым мы отсылаем тех читателей, которые желают получить более подробные сведения об этом интереснейшем виде спорта.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Верхотурой В. И. Тренироваться круглый год (советы тренера). — «Радио», 1970, № 10, с. 11 — 12.
2. Верхотуров В. И. «Охота на лис» — круглый год. — «Радио», 1971, № 2, с. 13-14.
3. Ипатьев Г. Трехдиапазонный приемник для «охоты на лис».— «Радио», 1966, № 4.
4. Калачев В. А., Верхотуров В. Н. Трехдиапазонный приемник для «охоты на лис». — «Радио», 1969, № 4, с. 17—20.
7 Заказ 245 193
5. Кузьмин В. Г. Приемник «лисолова».—«Радио», 1971, № 6, с. 14 — 15.
6. Кукес И. С., Старик М. Е. Основы радиопеленгации. М., «Советское радио», 1964. 640 с. с ил.
7. Харченко К. М. УКВ антенны. М., Изд-во ДОСААФ, 1969. 112 с.
8. Верхотуров В. Н., Калачев В. А., Кузьмин В. Г. Радиоаппаратура для «охоты на лис». М., «Энергия», 1976. 166 с.
9. Гречихин А. И. Соревнования «охота на лис». М., Изд-во ДОСААФ, 1973. 176 с.
УДК 621.397.62-181.4
ПОРТАТИВНЫЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ ТЕЛЕВИЗОР «ИСКРА>:
А. КРЮЧКОВ (СССР)
Телевизор «Искра» (рис. 1) собран на 24 транзисторах и 20 диодах и рассчитан на прием черно-белого изображения на любом канале метрового и дециметрового диапазонов волн, отведенных в СССР для телевизионного вещания. В нем применен кинескоп типа 14ЛК9Б с углом отклонения луча 70°; размеры изображения 80 х 105 мм.
Чувствительность телевизора не хуже 15 мкВ на метровых волнах и 190 мкВ — на дециметровых, число различаемых градаций яркости не менее семи, четкость по вертикали 350 линий, четкость по горизонтали 400 линий, полоса воспроизводимых звуковых частот 300 — 3500 Гц, выходная мощность канала звукового сопровождения 300 мВт, промежуточная частота сигналов изображения 38 МГц, промежуточная частота сигналов звукового сопровождения 31,5 МГц, разностная частота сигналов канала звукового сопровождения 6,5 МГц.
Рис. 1. Внешний вид телевизора.
194
Телевизор питается от аккумуляторной батареи напряжением 12 В и потребляет при этом мощность 7 Вт или от электросети переменного тока напряжением 127 и 220 В и потребляет в этом случае мощность 14 Вт.
Размеры телевизора 105 х 227 х 185 мм, масса (без аккумуляторной батареи) — 4,3 кг.
Прием осуществляется на встроенную в телевизор телескопическую антенну. Кроме того, предусмотрена возможность приема на внешнюю антенну.
Звуковое сопровождение можно прослушивать с помощью телефонов при отключенном громкоговорителе.
Структурная схема (рис. 2). Телевизор собран по супергетеродинной схеме. Телевизионный сигнал от внешней или собственной антенны МВ (ДМВ) поступает на вход селектора каналов метровых волн СКМ или на вход селектора каналов дециметровых волн СКД; СКМ состоит из трех каскадов: усилителя высокой частоты 1, смесителя 2 и гетеродина 3, а СКД — из автогенерирующего смесителя 4. Усиленные и преобразованные блоком СКМ сигналы изображения и звукового сопровождения частотой 38 и 31,5 МГц соответственно выделяются на нагрузке смесителя и по высокочастотному кабелю через фильтр сосредоточенной селекции (ФСС) 5 передаются на вход усилителя промежуточной частоты. Усиленные тремя каскадами 6, 7, 8 этого усилителя сигналы подаются затем па видеодетектор 9, выделяющий видеосигнал и преобразующий сигнал звукового сопровождения частотой 31,5 МГц в сигнал разностной частоты 6,5 МГц.
С видеодетектора видеосигнал поступает на двухкаскадный видеоусилитель 10,11, усиливается им и подается на катод кинескопа 14ЛК9Б.
Сигнал разностной частоты, усиленный двумя каскадами усилителя 10, 12, подается на частотный детектор 13, выделяющий сигнал низкой частоты, который затем усиливается двухкаскадным усилителем низкой частоты 14, 15 и поступает на громкоговоритель Гр или головные телефоны.
Видеосигнал, кроме того, с первого каскада видеоусилителя 10 подается на амплитудный селектор 16—20, выделяющий строчные и кадровые синхроимпульсы. С выхода селектора 20 кадровые синхроимпульсы поступают на задающий генератор кадровой развертки 21, вырабатывающий пилообразное напряжение. Последнее усиливается двухкаскадным усилителем 22, 23. Выходной каскад 23 формирует в кадровых катушках отклоняющей системы ОС импульсы пилообразного тока частотой 50 Гц, необходимые для перемещения электронного луча по вертикали. Кроме того, в выходном каскаде формируются импульсы гашения обратного хода луча кадровой развертки.
Строчные синхроимпульсы с выхода амплитудного селектора 19 поступают на фазоинвертор 24 и далее на схему автоматической подстройки частоты и фазы 25 строчной развертки, куда также подается пилообразное напряжение с предвыходного каскада строчной развертки 27. В результате сравнения пилообразного напряжения и временного положения синхроимпульсов в схеме автоматической подстрой-
195
Рис. 2. Структурная схема телевизора, ки частоты и фазы вырабатывается управляющее напряжение для подстройки частоты генератора строчной развертки 26.
Импульсы с генератора строчной развертки усиливаются двухкаскадным усилителем 27,28. Выходной каскад строчной развертки 28 формирует в строчных катушках ОС импульсы пилообразного тока частотой 15 625 Гц, необходимые для перемещения электронного луча по горизонтали. Кроме того, в выходном каскаде образуются импульсы гашения обратного хода луча строчной развертки. Здесь же совместно с выпрямителем 29, 30 вырабатываются напряжения питания кинескопа и видеоусилителя.
Для нормальной работы канала синхронизации и поддержания нормальной контрастности изображения применяется автоматическая регулировка усиления 18 (АРУ) усилителей высокой и промежуточной частот, регулирующая коэффициент их усиления при изменении уровня входного сигнала.
Принципиальная схема телевизора. Ниже приводятся описания принципиальных схем отдельных узлов телевизора в соответствии с их функциональным назначением.
Селектор каналов метровых волн предназначен для выбора желаемого телевизионного канала, по которому ведутся передачи телевизионного центра. В УВЧ и смесителе селектора каналов метровых волн применен высокочастотный германиевый транзистор ГТ328. Этот транзистор вполне удовлетворяет требованиям, предъявляемым к транзисторным блокам СКМ: малый коэффициент шума, небольшая проходная емкость и хорошие регулировочные свойства — позволяют применить схему АРУ «вперед» (рис. 3). Диапазон регулировки усиления УВЧ достигает 40 дБ, но практически, чтобы обеспечить минимальные искажения амплитудно-частотной характеристики при действии АРУ глубина регулировки АРУ выбирается меньше (до 20 дБ).
196
Принципиальная схема блока СКМ показана на рис. 4. Телевизионный сигнал от внешней (гнездо Гн^ или встроенной антенны ЛН1 поступает на полосовой заградительный фильтр, состоящий из конденсаторов Ci — С3 и катушек индуктивности — L3. Этот фильтр предназначен для подавления помех по промежуточной частоте 31,5 — 38 МГц. Применение такого фильтра вызвано тем, что он хорошо настраивается (можно отдельно от блока настраивать его на эквивалент нагрузки 75 Ом), не оказывает никакого влияния на входные контуры первого и второго каналов, обеспечивает большую избирательность во всей полосе промежуточных частот. Колебательные контуры LjCj и L3C3 соответственно настраиваются на частоты 31,5 и 38 МГц, а последовательный контур L2C2 на 35 МГц.
Усилитель высокой частоты. Входная цепь УВЧ обычно представляет собой одиночный резонансный контур. Входное сопротивление транзистора Д на частоте 200 МГц в схеме с общим эмиттером составляет 30 — 50 Ом. Поэтому для согласования с контуром вход транзистора и антенны включаются по автотрансформаторной схеме. Входная цепь должна обладать высокой избирательностью и в то же время пропускать весь спектр высокочастотного телевизионного сигнала одного канала, полоса пропускания которого составляет 7 МГц. Поэтому для первого канала эквивалентная добротность должна быть очень низкой
Q =-^-=^-=7
А/ 7
где f — несущая частота изображения первого канала.
Так как во входном контуре с 1-го по 12-й каналы конденсаторы одни и те же, то и на 12-м канале эквивалентная добротность тоже должна быть равна 7; ширина полосы пропускания входного контура составляет 30 МГц. Поэтому избирательность по соседнему и зеркальному каналу на 6 —12-м каналах ниже, чем на 1—5-м каналах.
Для обеспечения большого усиления и хорошей избирательности по зеркальному каналу в выходную цепь УВЧ включен полосовой фильтр. Приме
няя настроенные в резонанс контуры, можно получить полосу пропускания 8 МГц. Так как в схеме с общим эмиттером с повышением частоты выходное сопротивление каскада сильно падает, то коэффициент усиления УВЧ резко изменяется при переключении с 1-го на 12-й
Рис. 3. Зависимость коэффициента шума и коэффициента усиления от тока коллектора для транзистора ГТ328 (при постоянном напряжении коллектор-эмиттер).
197
Рис. 4. Принципиальная схема СКМ телевизора.
канал. Поэтому применяются различные способы выравнивания усиления СКМ: шунтирование первичной обмотки постоянным резистором К5 и применение распределенной индуктивности L6, L7 и Le, Lg в контуре. На 6—12-м каналах основной нагрузкой являются катушки индуктивности L6 и Le и действие шунтирующего резистора К5 незначительно. На 1 — 5-м каналах шунтирующий резистор подключен параллельно основной индуктивности L7. При этом резонансное сопротивление контура уменьшается, снижается коэффициент усиления УВЧ и выравнивается усиление блока по всему диапазону. В схеме УВЧ на транзисторах имеет место большая внутренняя обратная связь (через емкость коллектор — база), которая нарушает стабильность работы усилителя. Для компенсации этой обратной связи в блоке СКМ применена емкостная схема нейтрализации с помощью конденсатора Се. Применение конденсатора большой компенсирующей емкости в схеме нейтрализации УВЧ позволяет увеличить коэффициент усиления на 6—12-м каналах на несколько децибел, что дополнительно выравнивает усиление блока СКМ. Для обеспечения необходимого тока коллектора транзистора УВЧ 7j (3 мА) на его базу подается постоянное напряжение смещения, снимаемое с делителя R2, R3.
Для температурной стабилизации каскада в цепь эмиттера транзистора включается резистор К4 сопротивлением 500—1000 Ом. Конденсатор Сд заземляет эмиттер транзистора по высокой частоте. Делитель напряжения R2, К3 выбирается из условия достаточной температурной стабилизации каскада (чтобы напряжение смещения, подаваемое на базу транзистора, не изменялось от температуры и тока базы).
Смеситель может быть собран по схеме с общим эмиттером. Напряжение гетеродина и сигнала подается на один электрод транзистора. Из-за того что такие схемы подвержены возбуждению на промежуточной частоте, в смесителе применяется транзистор ГТ328, проходная емкость которого незначительна.
Режим работы транзистора смесителя Т2 выбран из условия максимального преобразования и усиления сигнала по промежуточной частоте. Практически оптимальный ток смесителя для транзистора ГТ328 составляет 1,5 —1,8 мА. Исходя из этого выбраны сопротивления делителя R-у, Re для подачи напряжения смещения на базу транзистора Т2. Для обеспечения необходимой температурной стабилизации каскада в эмиттер транзистора Т2 включен резистор Rg. Заземление эмиттера по высокой частоте осуществляется конденсатором С16. Чтобы смеситель своим низким входным сопротивлением не шунтировал УВЧ, транзистор Т2 включается в контур УВЧ частично. Связь УВЧ со смесителем емкостная. Коэффициент включения смесителя в контур УВЧ определяется емкостью конденсаторов Ci3 и С14.
Нагрузкой смесителя является одиночный широкополосный последовательный резонансный контур (ФСС) Li0Cl7. Такой выбор нагрузки определяется тем, что выходное сопротивление этой схемы на частотах 31,5 — 38 МГц, близко к 75 Ом и очень хорошо согласуется при помощи кабеля с характеристическим сопротивлением 75 Ом, входное сопротивление которого также составляет 75 Ом. Как показали прак
199
тические исследования, такая схема согласования селектора каналов с ФСС наиболее приемлема, так как дает очень незначительные искажения частотной характеристики.
В смесителе можно применять транзистор ГТ313Б, но при этом начиная с 10-го канала возможно уменьшение коэффициента усиления УВЧ из-за спада входного сопротивления транзистора Т2.
Гетеродин предназначен для получения колебаний, частота которых на каждом телевизионном канале отличается от частоты входного сигнала на промежуточную частоту. Частота гетеродина выбирается выше частоты входного сигнала. Он собран на транзисторе Т3 по схеме «емкостной трехточки» с заземлением базы по высокой частоте. Эта схема является наиболее простой и обеспечивает постоянство амплитуды генерируемого сигнала на всем диапазоне частот, так как увеличение внутренней обратной связи в транзисторах на высоких частотах компенсируется уменьшением усиления на этих частотах. Обратная связь в гетеродине между коллектором и эмиттером осуществляется с помощью конденсатора С18.
При увеличении температуры окружающей среды и уменьшении напряжения источника питания (при питании телевизора от аккумуляторов) гетеродин должен работать стабильно. Стабильность генерируемой частоты зависит от температуры, свойств транзистора, элементов и схемы гетеродина. Для повышения температурной стабильности используется метод термокомпенсании (конденсатор С22 имеет большой отрицательный ТКЕ), подбирается оптимальное смещение на базе транзистора гетеродина и в цепь эмиттера вводится резистор Кц, обладающий большим сопротивлением.
В малогабаритном блоке СКМ для повышения стабильности частоты применяется частичное включение транзистора Т3 в контур гетеродина и используются конденсаторы большой емкости С18, С20, С22. Однако на 12-м канале уход частоты гетеродина при изменении напряжения питания от 13 до 11 В составляет 250 — 300 кГц. Суммарный уход частоты гетеродина при изменении температуры и напряжения питания может составить 400 — 500 кГц, что приведет к ухудшению видимости на экране кинескопа. Поэтому введен индуктивный способ подстройки частоты гетеродина при помощи индуктивности катушки Ll2.
Применение такого способа подстройки частоты гетеродина дает равномерное перекрытие частоты по всем каналам и составляет 3,5 — 4 МГц, что практически достаточно, чтобы скомпенсировать уход частоты гетеродина.
Напряжение гетеродина, снимаемое с контура через конденсатор С15, подается на базу транзистора смесителя Т2. Обычно в схемах, где напряжение сигнала и гетеродина подается на один электрод транзистора смесителя, цепь связи УВЧ и смесителя должна иметь низкое сопротивление с целью снижения излучения гетеродина в антенну. Уменьшение излучения в транзисторном селекторе каналов достигается снижением мощности колебаний гетеродина (он работает с малым током коллектора) и конструктивными методами (разносят по частоте УВЧ и гетеродин экранируют входной контур и т. д.).
200
В схеме гетеродина можно применить транзистор ГТ313А, но при этом возможны изменения моточных данных катушки Ьц и могут возникнуть «скачки» частоты гетеродина на отдельных каналах, а в худшем случае будет происходить срыв генерации.
Малогабаритный блок СКМ, кроме 12 каналов метровых волн, совместно с блоком СКД обеспечивает прием телевизионных программ в диапазоне дециметровых волн. Для этого в блоке применяется 13-е положение переключателя, при котором напряжение питания подается на СКД (замыкаются контакты переключателя и телевизионный сигнал промежуточной частоты с выхода дециметрового блока поступает на входной контур, состоящий из конденсаторов С5, С6 и катушек LI8, L19. Этот контур совместно с контуром LnC30, С35 дециметрового блока настраивается на полосу частот 31,5 — 38 МГц, ширина которой зависит от емкости связи и определяется длиной высокочастотного кабеля.
Сигнал со входного контура поступает на двухкаскадный УПЧ, образованный транзисторами 7) (УВЧ) и Т2 (смеситель). Для того чтобы на вход транзистора 7\ не попадали помехи с антенны метровых волн, выход фильтра промежуточной частоты в 13-м положении переключателя закорачивается и колебания гетеродина срываются (разрывается цепь питания коллектора транзистора Т3).
Селектор каналов дециметровых волн. Как правило, СКД работает совместно с СКМ и выполняется по схеме автогенерирующего смесителя. Перестройка частоты в таком блоке плавная и осуществляется при помощи двухсекционного переменного конденсатора С22, C3i (рис. 5).
Автогенерирующий смеситель предназначен для генерирования колебаний и преобразования телевизионного сигнала в сигналы промежуточной частоты. Он выполнен на транзисторе 7i по схеме с общей базой. Связь транзистора с колебательным контуром гетеродина Li6C3lC32 осуществляется через конденсатор Сзо. Для повышения стабильности частоты генерирования при изменении температуры и напря-
Рис. 5. Принципиальная схема СКД телевизоре.
201
жения питания применяется неполное включение коллектора транзистора в контур гетеродина через конденсатор Сзо с большим отрицательным ТКЕ. Обратная связь в гетеродине осуществляется через проходную емкость транзистора, которая искусственно увеличена путем соединения вывода корпуса транзистора с эмиттером. При этом следует учесть, что корпус транзистора будет находиться под напряжением эмиттера.
Для согласования антенны с транзистором Ti применен входной одиночный контур Lj4C26C27. Отказ от полосового фильтра вызван тем, что в СССР очень маленькая насыщенность дециметрового диапазона волн и нет необходимости увеличивать избирательность по зеркальному каналу, т. е. усложнять конденсатор переменной емкости. Колебательные контуры такого блока выполнены на отрезках линий длиной в четверть и половину волны. В четвертьволновых контурах один конец линии замыкается накоротко, а к другому присоединяются конденсатор переменной емкости и коллектор транзистора. Так как частоты телевизионных станций в дециметровом диапазоне волн очень высокие, то входной контур обеспечит достаточную избирательность по промежуточной частоте и поэтому нет необходимости в коллектор транзистора включать специальный фильтр. Связь антенны с контуром осуществляется через индуктивность связи L13, а связь контура с транзистором — через Ь15.
В результате биений напряжения гетеродина и телевизионного сигнала, поступающего с петли связи Lls, в коллекторе транзистора возникает телевизионный сигнал промежуточной частоты, который выделяется контуром £17Др1СзоСззС35. Этот контур совместно с контуром блока метровых волн образует полосовой фильтр, полоса пропускания которого определяется длиной кабеля связи и настраивается на полосу частот 31,5 — 38 МГц.
Делитель напряжения в цепи базы (К17, Т?18) в автогенерирующем смесителе выбирается из условия максимального преобразования сигнала и оптимального генерирования частоты. Обычно ток коллектора транзистора этого каскада составляет 1,5 мА.
Выбор элементов схемы СКД аналогичен выбору элементов схемы СКМ. Наиболее приемлемым транзистором для СКД является транзистор ГТ328 (хотя он разработан для метрового блока), при этом подбираются транзисторы с наименьшей проходной емкостью.
Усилитель промежуточной частоты канала изображения (УПЧИ) предназначен для усиления сигналов промежуточной частоты, снимаемых с нагрузки смесителя, до уровня, необходимого для линейного детектирования. Все три каскада (рис. 6) выполнены на транзисторах (Т5 — Т7) по схеме с общим эмиттером. Нагрузкой первого и второго каскадов являются одиночные широкополосные контуры L25C4g, С26С54, настроен-1 ные на середину промежуточной частоты, нагрузкой выходного транзистора — полосовой фильтр L27C57, L2bCs9- Связь между контурами полосового фильтра осуществляется при помощи конденсатора С58.
В каждом каскаде применена схема нейтрализации внутренней обратной связи, напряжение которой при помощи конденсаторов С44, С53, С56 подается на вход транзисторов. Кроме того, для повышения
202
Рис. 6. Принципиальная схема УПЧИ и видеодетектора телевизора.
стабильности усиления УПЧИ в коллекторную цепь транзисторов включены резисторы R25, «31, «37-
Для температурной стабилизации каскадов в эмиттеры транзисторов включены резисторы Р24, «зо, «зе, заземленные по высокой частоте при помощи конденсаторов С45, С52, С127.
Особенностью данной схемы усилителя является применение в нем простого фильтра сосредоточенной селекции, который формирует частотную характеристику и избирательность всего усилителя и согласует выходное сопротивление смесителя с входным сопротивлением первого каскада. Этот фильтр, находящийся на входе усилителя, имеет входное и выходное сопротивления 75 Ом. В нем сосредоточены все режектор-ные контуры и контуры, необходимые для формирования частотной характеристики усилителя (L21C38, £22С39, £2зС40, Ь24С41). Контур L22C39 служит для подавления сигнала звукового сопровождения собственного канала, а контур L23C40 — для подавления сигнала звукового сопровождения соседнего канала. Кроме того, контур «23С40 определяет положение несущей частоты изображения на частотной характеристике усилителя.
Сигнал промежуточной частоты с выхода фильтра сосредоточенной селекции поступает на базу транзистора Т5 первого каскада усилителя. Резистор R22 сопротивлением 100 Ом включен параллельно входному сопротивлению транзистора Т5, поэтому общее сопротивление на входе усилителя равно приблизительно 75 Ом. В цепь эмиттера транзистора первого каскада включен резистор R23, который вносит отрицательную обратную связь, что приводит к возрастанию входного сопротивления транзистора, а следовательно, и к уменьшению искажений частотной характеристики ФСС при действии напряжения АРУ. Чтобы контуры УПЧИ не шунтировались малым входным и выходным сопротивлением транзисторов, последние включаются в контур частично. Для уменьшения влияния электрических помех и наводок по цепи питания и обеспечения устойчивой работы каскадов питание на УПЧИ подается через разделительные фильтры «27С46С47 и jR33C50C5i. Конденсаторы С46, С50 заземляют шину питания по высокой частоте, а конденсаторы С47, C5i — по низкой.
Напряжение смещения, подаваемое па базы транзисторов УПЧИ, выбирается из условия обеспечения максимальных усиления и мощности рассеяния. Мощность рассеяния на коллекторе транзисторов должна быть не более 0,8 допустимой.
Особенностью работы выходных каскадов УПЧИ (второй и третий каскады) является большой ток коллектора транзисторов (5 — 7 мА). Это нужно, чтобы увеличить линейность амплитудной характеристики всего тракта, а следовательно, увеличить амплитуду неискаженного сигнала на выходе УПЧИ.
Во всех современных телевизорах УПЧИ охвачен действием АРУ. Напряжение АРУ, как и в селекторе каналов, положительное. Оно не должно подаваться на селектор каналов до тех пор, пока коэффициент усиления УПЧИ не уменьшится до значения, при котором еще получается удовлетворительное отношение сигнал/шум в канале изображения теле
204
визора. Дальнейшее уменьшение коэффициента усиления (без уменьшения усиления селектора каналов) может вызвать перекрестную модуляцию между несущей изображения и несущей звукового сопровождения вследствие большого сигнала, поступающего на вход УПЧИ.
В УПЧИ применяется схема АРУ «вперед». При использовании такой схемы из-за увеличения разности потенциалов между базой и эмиттером транзистора усилительный каскад меньше подвержен перегрузкам. Выбор схемы АРУ определяется нагрузкой каскада УПЧИ. Если в контуре использованы конденсаторы большой емкости, то применяется АРУ «вперед». При этом изменение входной и выходной емкостей транзистора при изменении напряжения АРУ не влияет на резонансную частоту контура. В последнее время специально был разработан регулировочный транзистор ГТ328, который позволяет применить АРУ «вперед». У этого транзистора входная и выходная емкости незначительны и их изменение под действием АРУ значительно меньше, чем у обычных транзисторов (ГТ313). Регулировочные свойства этого транзистора позволяют осуществить задержку срабатывания АРУ при действии на входе селектора слабых сигналов. Действительно, при изменении тока коллектора от 3 до 5 мА (см. рис. 3) коэффициент усиления транзистора практически не изменяется. Кроме того, усиленное напряжение АРУ с первого каскада УПЧИ подается на УВЧ селектора каналов метровых волн через кремниевый диод Дь который при малом уровне телевизионного сигнала находится в закрытом состоянии. Это дополнительно обеспечивает задержку срабатывания АРУ УВЧ блока СКМ.
Усиленный телевизионный сигнал с выхода УПЧИ поступает на вйдеодетектор и схему АРУ.
Видеодетекпюр. С последнего каскада УПЧИ сигнал поступает на видео детектор, в качестве которого используется полупроводниковый диод Д2 (рис. 6). Основной задачей при конструировании детекторного каскада является согласование его входного сопротивления с сопротивлением выходного каскада УПЧИ. Чаще используется схема детекторного каскада с последовательным включением диода. Входное сопротивление такой схемы, равное 1 — 5 кОм, легко согласуется с выходным сопротивлением последнего каскада УПЧИ.
Для того чтобы при диодном детектировании были наименьшие искажения формы импульсов, необходимо выполнить условие
^39^60 0,1 т,
где т — минимальная длительность импульса передаваемого сигнала.
Поэтому сопротивление нагрузки видеодетектора и емкость конденсатора, блокирующего этот резистор по промежуточной частоте, берутся небольшими. Обычно сопротивление резистора /?39 выбирается в пределах от 1,8 до 4,7 кОм, а емкость конденсатора С60 — от 5 до 10 пФ.
Кроме того, в видеодетекторе имеется фильтр нижних частот Др2С61, который блокирует сигналы промежуточных частот и их гармоники, образующиеся при детектировании.
205
Видеоусилитель (ВУ) имеет полосу пропускания от нескольких герц до нескольких мегагерц, и поэтому в нем должны применяться транзисторы с граничной частотой не менее 20 МГц. Для нормальной модуляции кинескопа 14ЛК9Б необходимо иметь видеосигнал с размахом не менее 15 В. При детектировании минимальное значение сигнала составляет около 0,5 В. Отсюда следует, что коэффициент усиления ВУ должен быть равен 30.
В настоящее время в каскадах ВУ используются транзисторы с граничной частотой около 100 МГц, которые обеспечивают получение необходимого коэффициента усиления в широкой полосе частот. Высокочастотный транзистор может обеспечить необходимое усиление, однако получить требуемое входное сопротивление в однокаскадном ВУ, а следовательно, и согласование его с видеодетектором, невозможно. Поэтому ВУ имеет два каскада: предварительный и выходной. К предварительному каскаду ВУ предъявляются следующие требования:
1) обеспечение хорошего согласования входного сопротивления предварительного каскада ВУ с сопротивлением нагрузки видеодетектора для получения большего коэффициента передачи и линейного детектирования;
2) низкое выходное сопротивление каскада (для хорошего согласования его с малым входным сопротивлением следующего каскада ВУ и малым входным сопротивлением амплитудного селектора);
3) широкая полоса пропускания. Обычно в предварительном каскаде ВУ транзистор включается по схеме с общим коллектором (эмиттерный повторитель), поскольку такая схема обладает высоким сопротивлением,
Рис. 7. Принципиальная схема ВУ' телевизора.
206
и, кроме того, входное сопротивление такого каскада не изменяется с изменением частоты.
На рис. 7 изображена принципиальная схема транзисторного ВУ телевизора «Искра». Видеосигнал и сигнал звукового сопровождения с нагрузки детектора R39 (см. рис. 6) через разделительный конденсатор С62 поступают на предварительный каскад ВУ, который собран по схеме с общим коллектором (для видеосигнала) на транзисторе Те. Напряжение смещения на базу транзистора снимается с делителя К42- Видеосигнал, выделенный на нагрузке Т?43 эмиттерного повторителя, через разделительный конденсатор С67 поступает на базу транзистора Т9, усиливается им и с его коллектора через разделительный конденсатор С12 поступает на катод кинескопа.
Напряжение смещения на базу транзистора Т9 снимается с делителя jR45, Л46. Применение корректирующих цепей Др3, Дрл и К48С69 в коллекторной и эмиттерной цепях транзистора Т9 позволяет получить довольно равномерную частотную характеристику до 3,5 МГц.
Регулировка контрастности изображения осуществляется при помощи переменного резистора Р51, который вносит отрицательную обратную связь и изменяет коэффициент усиления выходного каскада ВУ. Такой способ регулировки контрастности обеспечивает изменение видеосигнала на катоде кинескопа на 20 дБ.
Синхроимпульсы с нагрузки эмиттерного повторителя (Т8) поступают на амплитудный селектор. Для сигналов звукового сопровождения предварительный ВУ собран по схеме с общим эмиттером. Нагрузкой транзистора Т8 является одиночный контур L29C65, который настроен на частоту 6,5 МГц. Для устранения отрицательной обратной связи в эмиттер транзистора Те включен последовательный контур L30C66, настроенный на частоту 6,5 МГц. Сигнал звукового сопровождения с части витков катушки L29 через конденсатор С68 поступает на второй усилитель звукового сигнала.
Канал звукового сопровождения включает: усилитель разностной частоты звука (УРЧЗ), частотный детектор и усилитель низкой частоты. В усилителе разностной частоты сигнал звукового сопровождения усиливается до уровня, необходимого для его нормального детектирования.
В частотном детекторе выделяется сигнал низкой частоты, который подается на усилитель низкой частоты, усиливается в нем и поступает на громкоговоритель. На рис. 8 приведена принципиальная схема УРЧЗ и частотного детектора. Сигнал с нагрузки предварительного каскада видеоусилителя (первого каскада УРЧЗ) поступает на второй каскад, который собран на транзисторе Т10 по схеме с общим эмиттером. Для того чтобы транзистор Т10 своим малым входным сопротивлением не шунтировал контур L29C6S (см. рис. 7), напряжение на его базу подается с части витков катушки индуктивности L29. В коллектор транзистора Т10 включен фазосдвигающий контур J^3iL32C26C71C19 частотного детектора, который настроен на частоту 6,5 МГц. Необходимое напряжение смещения на базу транзистора Т10 Снимается с делителя R56, Rsl. Температурная стабилизация каскада
207
осуществляется включением в эмиттер транзистора Тю резистора К58, заземленного по переменному току конденсатором С74.
Для повышения устойчивости усиления каскадов УРЧЗ в коллекторные цепи транзисторов включены антипаразитные резисторы Л59. Симметричный частотный детектор выполнен на двух диодах Д^ Д4. Нагрузкой детектора является цепочка R^Cgo- Токи, протекающие через диоды, заряжают конденсатор СМ), напряжение на котором пропорционально напряжениям, приложенным к диодам, и меняется при изменении частоты сигнала. Напряжение звуковой частоты снимается с конденсатора С80, через цепочку поступает на регулятор
громкости и далее через конденсатор С82 на базу транзистора Гп первого каскада усилителя низкой частоты (рис. 9). В цепь эмиттера транзистора Гп включен резистор R10, создающий отрицательную обратную связь по переменной составляющей. Благодаря этому входное сопротивление первого каскада усилителя повышается до 5—7 кОм и этот каскад меньше шунтирует частотный детектор. Для температурной стабилизации каскада в эмиттер транзистора 7’11 включен резистор R6S. Напряжение смещения на базу транзистора УД подается с делителя -fy>6, ^67-
Усиленное напряжение со вторичных обмоток трансформатора Тр{ передается на базы транзисторов Г]2, 7’в двухтактного выходного каскада. Последний выполнен на транзисторах, включенных по схеме с общим эмиттером, и работает в режиме класса В. Усиленный выходным каскадом низкочастотный сигнал передается со вторичной обмотки транзистора Тр2 на громкоговоритель Гр и гнездо Гн3 для подключения головных телефонов.
Я
с75 Ъз I =Р200 8,^1
С во "3000
Ксг 5,6к
Рис. 8. Принципиальная схема УРЧЗ и частотного детектора телевизора.
208
Рис. 9. Принципиальная схема УНЧ телевизора.
Режим работы транзисторов выходного каскада определяется делителем /?72, Л73. Между коллекторами транзисторов Ti2 и включен конденсатор С88 и резистор R26 для коррекции частотной характеристики в области верхних частот. Для уменьшения нелинейных искажений и расширения частотной характеристики усилителя каскады охвачены глубокой отрицательной обратной связью по напряжению, снимаемому со вторичной обмотки выходного трансформатора и через цепочку С86/?71 подаваемому в эмиттерную цепь транзистора 7"и.
Выходной каскад питается от источника напряжения 12 В через фильтр 7?75С87, который устраняет влияние УНЧ на изображение телевизора при максимальной громкости сигнала.
Амплитудный селектор, фазоипверсный каскад и система автоматической подстройки частоты и фазы. Чтобы в телевизоре синхрони-
Рис. 10. Принципиальная схема амплитудного селектора телевизора.
209
зация была устойчивой при различных уровнях входного телевизионного сигнала, напряжение видеосигнала на входе амплитудного селектора должно быть не менее 0,8 В. Напряжение видеосигнала, снимаемого с эмиттерного повторителя (первого каскада видеоусилителя), составляет 0,2—0,5 В. Позтому перед амплитудным селектором установлен дополнительный каскад усиления видеосигнала. Этот каскад собран на транзисторе Т14 по схеме с общим эмиттером (рис. 10). Видеосигнал отрицательной полярности с эмиттера транзистора Г8 (см. рис. 7) поступает на базу транзистора Т14 через цепочку С89Л77. Резистор К77 включен для уменьшения шунтирования выходного сопротивления эмиттерного повторителя входным сопротивлением усилительного каскада. Напряжение смещения на базу транзистора поступает с делителя Л78, Т?79. Каскад работает с очень малым током коллектора. Сделано это для того, чтобы он усиливал в основном синхроимпульсы и частично подавлял видеосигнал при малом его уровне на входе. При большом же уровне сигнала этот каскад, полностью отделяет синхроимпульсы от видеосигнала.
Усиленные синхроимпульсы с коллектора транзистора Т14 через конденсатор С90 и цепочку Л8]С92 поступают на базу транзистора Т амплитудного селектора, выполненного по схеме с общим эмиттером. На базу транзистора Г15 не подается постоянное напряжение смещения, и позтому при отсутствии входного сигнала этот транзистор закрыт. Синхроимпульсы положительной полярности открывают транзистор Г15, в цепи его базы появляется ток, и конденсатор С92 быстро заряжается через малое сопротивление перехода база-эмиттер, причем обкладка конденсатора, соединенная с базой, приобретает отрицательный потенциал. В промежутках между синхроимпульсами происходит медленный разряд конденсатора С92 через резистор /?8j. Таким образом на базе транзистора Т15 в период отсутствия синхроимпульсов поддерживается небольшое запирающее напряжение, значение которого зависит от входного сигнала.
Все резисторы и конденсаторы в амплитудном селекторе подобраны так, что он работает в режиме двустороннего ограничения (синхроимпульсы ограничиваются как сверху, так и снизу). При этом размах синхроимпульсов на резисторе /?83 составляет примерно 10 В. Схема амплитудного селектора с автоматическим смещением обеспечивает хорошую помехоустойчивость при воздействии кратковременных импульсов помех.
На выходе амплитудного селектора при помощи интегрирующей и дифференцирующей цепочек происходит разделение кадровых и строчных синхроимпульсов. Кадровые синхроимпульсы, выделенные двухзвенной интегрирующей цепочкой Л85С94, R$6C95, поступают на генератор кадровой развертки. Строчные синхроимпульсы, выделенные дифференцирующей цепочкой С93Л112, подаются на фазоинверсный каскад, выполненный на транзисторе Ti9 (рис. И). Этот каскад обеспечивает подачу на схему автоматической подстройки частоты и фазы одинаковых по амплитуде (около 5 В) и противоположных по знаку строчных синхроимпульсов. На нагрузочном резисторе 7?пз выделяются импульсы отри-
210
Cl28 k11 19
+ 12 В
0-f-----
fO/rllf ‘
16
500,0*158
1,2k
Kl2S
12
11,0
-1,8
0,8
R124
430
МП16
Cm 0,2
Rm 1,2k
R120 1,2k
& +12B
1,0*158 WOmhF
Частота строк П гРУб° Сщ
Т20 KT315 0,7
11,2
0,6
430
tfl21
N >—
1,2k
0,1
Rl28 1
12к
Cl08= Спз 0,1
Частота строк Сцо Сцг ДзД9 плавно 5,0*158 0,022
2
*123\Сш
0,1
°127^30 g
R130 100k
Сиз 0,05
L35 ОС-
Cm
/•як ,
T i к Ю0
2
100
4
т т ^'22 T21 H/Ps KTBOIA'C* ГТ80ЧА
0
5ГЕ200АФ , AtrAis
ЧНН=1-
F*'П—-
;:л *
Д226
Рис. 11. Принципиальная схема строчной развертки телевизора.
14ЛК9Б
Ri32 510k
Ct13Z 0,047
Фокус
нательной полярности, а на нагрузочном резисторе Т?114 в цепи коллектора — импульсы положительной полярности.
В телевизоре применена симметричная помехоустойчивая инерционная схема синхронизации генератора строчной развертки. В такой схеме частота и фаза генератора регулируются не непосредственно строчными синхроимпульсами, а при помощи напряжения, вырабатываемого схемой автоматической подстройки частоты и фазы. Строчные синхроимпульсы положительной и отрицательной полярности через разделительные конденсаторы С106 и С107 поступают на схему дискриминатора, выполненного на диодах Д6, Д2 и резисторах jR12o, ^121- Кроме того, на дискриминатор подается пилообразное напряжение, получаемое в результате интегрирования цепочкой Др^С t11 импульсов, поступаемых с предварительного усилителя строчной развертки. Схема автоматической подстройки частоты и фазы сравнивает частоту и фазу генератора строчной развертки с частотой строчных синхроимпульсов. В результате этого в дискриминаторе вырабатывается управляющее напряжение, которое сглаживается фильтром C109K122C1i0R123C112, подается на генератор строчной развертки и корректирует частоту его колебаний.
Строчная развертка. На рис. 11 изображена принципиальная схема строчной развертки телевизора. Генератор строчной развертки, представляющий собой блокинг-генератор, собран на транзисторе Т2о- Частота следования импульсов блокинг-генератора регулируется изменением постоянного напряжения, поступающего со схемы автоматической подстройки частоты и фазы на базу транзистора T2tl. Грубая установка частоты следования импульсов строчной развертки осуществляется потенциометром jR116, а плавная — потенциометром Т?115. Диод Д8 и резистор jRj25, включенные параллельно базовой обмотке 1—2 трансформатора, ограничивают импульсы напряжения, возникающие в обмотке трансформатора во время запирания транзистора. Так как схема строчной развертки имеет малую полосу удержания, то блокинг-генератор должен обладать высокой стабильностью генерируемой частоты. Поэтому, чтобы последующие каскады строчной развертки оказывали небольшое влияние на работу генератора, его связь с предварительным каскадом усилителя строчной развертки делается слабой. Импульсы положительной полярности, снимаемые с обмотки 3—4 трансформатора Тр4, через резистор jR127 поступают на базу транзистора Г21 предварительного усилителя строчной развертки, собранного по схеме с общим эмиттером. Нагрузкой этого каскада служит трансформатор Тр5, включенный в коллектор транзистора Г21.
Параллельно первичной обмотке трансформатора включен конденсатор С114, при помощи которого можно в небольших пределах регулировать длительность импульса обратного хода развертки. Со вторичной обмотки трансформатора импульс положительной полярности поступает на базу транзистора Т22 — выходного каскада строчной развертки, включенного по схеме с общим коллектором. Между эмиттером и шиной питания включены трансформатор и строчные отклоняющие катушки Г35, Li6, соединенные последовательно.
В выходном каскаде строчной развертки вырабатываются напряже
212
ния для питания кинескопа и видеоусилителя. Импульсы обратного хода строчной развертки с высоковольтной обмотки трансформатора Тр6 поступают на схему утроения, выполненную на селеновых столбах Ди —Дц и конденсаторах Сц7, С118. Импульсы обратного хода строчной развертки, снимаемые с отвода 3 трансформатора Тр6, выпрямляются диодом Д14 и сглаживаются конденсатором Сц9. Полученное постоянное напряжение +300 В поступает на первый анод кинескопа.
Импульсы обратного хода, снимаемые с эмиттера транзистора Т22, выпрямляются диодом Д9, сглаживаются конденсатором С115, и выпрямленное напряжение +80 В поступает на ВУ. Кроме того, для гашения обратного хода по строкам с эмиттера транзистора Г22 сни-маются импульсы обратного хода, которые через резистор jR129 поступают на эмиттер транзистора Т9 выходного каскада ВУ (см. рис. 7). Во время обратного хода строчной развертки транзистор Т9 закрывается и на его коллекторе получаются положительные импульсы, которые поступают на катод кинескопа и закрывают его на время обратного хода луча.
Кадровая развертка (рис. 12). Кадровые синхроимпульсы с выхода амплитудного селектора через конденсатор С9б поступают на базу транзистора ~ блокинг-генератора с включением трансформатора Тр3 в коллекторную цепь транзистора. Параллельно базовой обмотке трансформатора включен диод Д5, который ограничивает выбросы напряжения. Частота следования импульсов регулируется потенциометром Т?88. Пилообразное напряжение, образованное на цепочке R^, С98, поступает на базу транзистора предоконечного каскада. При помощи резистора jR94 регулируется размер изображения по вертикали. Резистор R9i несколько ограничивает шунтирующее действие предоконечного каскада на блокинг-генератор.
Предоконечный усилитель собран по схеме с общим эмиттером. Смещение на базу транзистора задается делителем R96, R^. Предоконечный каскад охвачен отрицательной обратной связью — эмиттер транзистора подключен через резистор /?98 к шине питания. Это дает возможность увеличить входное сопротивление каскада и, таким образом, уменьшить нагрузку на блокинг-генератор. Пилообразное напряжение, снимаемое с резистора /?100, через разделительный конденсатор С1()1 подается на базу транзистора Tls выходного каскада, который собран по схеме с общим эмиттером. Режим работы выходного каскада задается при помощи резистора 7?101. Температурная стабилизация каскада осуществляется терморезистором Т?104 совместно с резистором 7?106.
Нагрузкой выходного каскада являются кадровые катушки ОС Li}, L34, которые через конденсатор’ Сюз подключены к коллектору транзистора Tls. Переменный резистор jR95 регулирует линейность в верхней части изображения. Для улучшения линейности пилообразного напряжения предварительный и выходной каскады охвачены глубокой отрицательной обратной связью через резистор Т?99. Кроме того, между коллектором транзистора Г18 и базой транзистора Тц включена цепочка 7?1цС105. Для гашения обратного хода луча по кадрам с дросселя Др5 снимается импульс, который формируется цепочкой 7?ц0, С'1О4
213
1-128
к С97
10,0*158
17
C9S 1,0*15 —IIP
10,1
8 91.3 6 к
Юк 5,6 к Частота кадров
R107
R99
62
11,9
+
сюг
11.5
С103
Установка рабочей, точки
R108
510
Линейность Rgs
У
10,0 *15 В 570
Я32
Зк
10,3
Т16
-,1 .
-><?
Трз
3
he
С99 Сюо 30,0*158 30,0*158
R93
1к K9q. 5к Размер по вертика ли
СЮ5 5,0*15В
R111
5,6 к
ОС
^17 —14?}МПЧ1 11,7
8,2
897 5,6 к
1л
500,0*158
—. Rl1° [Г* 18:
5 5,8к 0,2
Рис. 12. Принципиальная схема кадровой развертки телевизора.
и подается на модулятор кинескопа. Для уменьшения амплитуды импульса обратного хода параллельно катушкам отклоняющей системы включен конденсатор С102.
Автоматическая регулировка усиления. При приеме телевизионных программ на переносный телевизор могут наблюдаться резкие изменения уровня сигнала на входе телевизора, поэтому для поддержания неизменной контрастности изображения следует вводить АРУ. Применение АРУ желательно и при работе телевизора в зоне приема нескольких телецентров для поддержания постоянства сигнала при переключении телевизора на прием различных программ телевизионного вещания.
В телевизоре применена схема простой АРУ (рис. 13). Сигнал промежуточной частоты с выходного каскада УПЧИ поступает на отдельный детектор, собранный на диоде Д15. На его нагрузке (резисторы jRb^, jR139, конденсаторы С122, С12з) выделяется положительное постоянное напряжение, пропорциональное уровню входного сигнала. Это напряжение поступает на усилитель постоянного тока, который выполнен на транзисторе Т23- Напряжение АРУ, усиленное этим каскадом, через сглаживающий фильтр Т?взС42С4з поступает на базу транзистора Т5 и регулирует коэффициент усиления УПЧИ. Начальное напряжение на базе транзистора Т$ задается потенциометром /?В4- Для того чтобы схема АРУ срабатывала с некоторого определенного уровня входного сигнала, в каскад вводится напряжение задержки. Это напряжение снимается с делителя 7? 135, и подается в эмиттер транзистора Т'2з, который будет закрыт при очень слабом сигнале.
Рассмотренная схема АРУ позволяет регулировать коэффициент усиления УПЧ до 40 дБ без искажения видеосигнала.
Выпрямитель. Характерной особенностью транзисторных телевизоров является то, что они могут работать как от сети переменного тока, так и от аккумуляторной батареи. В обоих случаях напряжение на шине питания телевизора составляет 12 В, что вполне достаточно для работы всех каскадов телевизора, за исключением выходного, а также каскада питания кинескопа, которые питаются от блока строчной развертки.
Для питания переносных телевизоров применяется никель-кадмиевый аккумулятор типа 10НКГ-3,5Д, состоящий из двух батарей по шесть элементов. Напряжение одного элемента по 1,2 В. Никель-кадмиевые аккумуляторы допускают до 1000 перезарядок (причем их можно разряжать полностью) и не критичны к короткому замыканию в цепи нагрузки. Ток заряда этого аккумулятора составляет около 0,5 А. При питании телевизора от аккумулятора автомашины для предотвращения выхода из строя транзисторов в случае неправильного подключения полюсов аккумуляторов в схеме используется диод, который открывается только при правильном включении питания.
При работе телевизора от сети переменного тока применяются специальные выпрямители, обеспечивающие на выходе стабилизированное напряжение. На рис. 14 изображена принципиальная схема выпрямителя телевизора «Искра». Переменное напряжение 127 или 220 В,
215
Рис. 13. Принципиальная схема АРУ телевизора.
пониженное трансформатором Тру до 9—10 В, снимается со вторичной обмотки и подается на выпрямитель, выполненный по мостовой схеме (Д1 в — ’Д1 в)- Выпрямленное напряжение фильтруется конденсатором Ct 24 и поступает на стабилизатор напряжения, выполненный на транзисторе Т24. Опорное напряжение на базе транзистора Т24 задается стабилитроном Д20.
Кинескоп и цепи его питания. В телевизоре применен прямоугольный кинескоп
с электромагнитным отклонением электронного луча. Формат изображения — 4:5, угол отклонения луча 70°, напряжение накала 12 В.
На катод кинескопа (см. рис. 11) с выхода видеоусилителя (см. рис. 7) подается полный телевизионный сигнал положительной полярности, а с потенциометра К5} (см. рис. 7) поступает постоянное напряжение, регулирующее яркость свечения экрана. С блока строчной
и кадровой разверток на кинескоп подаются: импульсное напряжение отрицательной полярности для гашения обратного хода луча и кадрам и строкам, постоянное напряжение +300 В для питания первого анода, напряжение +9 кВ для питания второго анода и фокусирующее напряжение, снимающееся с потенциометра 132-
Конструкция. Узлы и детали телевизора. Телевизор «Искра» состоит из двух частей: собственно телевизора и съемного дециметрового бло
Рис. 14. Принципиальная схема выпрямителя телевизора.
216
ка. Основные органы управления телевизора: регулятор громкости, регулятор контрастности, регулятор яркости, регулятор частоты строк, регулятор частоты кадров, сдвоенный выключатель питания телевизора, ручка настройки частоты гетеродина я ручка переключателя каналов метровых волн - выведены на переднюю панель телевизора. На задней стенке корпуса расположен разъем для подключения питания. На правой стенке расположено гнездо для подключения блока СКД. На левой стенке расположены громкоговоритель 0.25-ГД1, гнезда для подключения головных телефонов и внешней антенны. На верхней стенке телевизора расположены антенна е шарнирным устройством и ручка для переноски. Для удобства Просмотра телевизионных передач можно изменить наклон телевизора по вертикали с помощью специального устройства, находящегося на нижней стенке телевизора.
Корпус телевизора «Искра» (рис. 15) изготовлен из листовой стали толщиной 0,5 мм. Телевизор состоит ИЗ двух частей: маски с передней панелью и шасси (рис, 16). К шасси, имеющему П-образную форму, крепятся все узлы телевизора: блок СКМ, громкоговоритель, силовой трансформатор, строчный трансформатор с умножителем напряжения, дроссель кадровой развертки, крупногабаритные конденсаторы, три печатные платы и органы управления телевизором. Приемная плата расположена в нижней части телевизора. На этой плате установлены УПЧИ, УРЧЗ, УНЧ, АРУ, селектор и первый каскад ВУ. Плата разверток расположена в верхней части телевизора, на ней помещены: схемы АПЧиФ, строчной развертки, кадровой развертки и выходной каскад ВУ. Обе платы съемные, и электрическое соединение их осуществляется при помощи разъемов от телевизора «Юность». В нижней части телевизора расположена плата, на которой установлены элементы блока питания. Все платы изготовлены методом травления фольгированного гетинакса и крепятся при помощи винтов. Монтажные схемы печатных плат и расположение элементов на них доказаны на рис. 17—19. Маска и передняя панель телевизора изготовлены из листовой стали толщиной 0,5 мм. Кинескоп прикреплен к маске хомутом, который является заземлителем поверхности кинескопа.
Механические прочность и жесткость телевизора и дополнительное крепление плат обеспечиваются дюралюминиевыми радиаторами транзисторов Tig, крепящимися к маске телевизора винтами. В телевизоре применены предохранители типа МДП-1, которые установлены около трансформатора питания на радиаторе транзистора Т24.
Узлы и детали. В телевизоре применены изготовленные автором селектор каналов метровых волн, селектор каналов дециметровых волн, различные трансформаторы и ряд других узлов и деталей.
Селектор канала метровых во л н отличается от всех ранее разработанных блоков большей надежностью ртботы, высокой стабильностью и очень малым излучением гетеродина в антенну, а также простотой изготовления секторов, отсутствием клиновидных и проходных Конденсаторов.
Конструкция блока СКМ показана на рис. 20. Он состоит из корпуса 1 с контактной планкой 2 и барабана 3 с 13 секторами 4,
217
Рис. 15. Корпус телевизора.
1 — корпус; 2 — ручка его переноски; 3 — устройство перемещения телевизора по вертикали..
Рис. 16. Вид телевизора без корпуса.
i — маска с передней панелью; 2 — громкоговоритель; 3 — шасси; 4 — радиатор транзистора кадровой развертки; 5 — разъем; 6 — плата разверток; 7 — радиатор транзистора строчной развертки; 8 — силовой трансформатор; ° — селектор каналов; 10 — шарнир антенны;
11 — кинескоп.
218
Все детали блока смонтированы на двух печатных платах. Основная плата 5 установлена в корпусе блока. Детали фильтра верхних частот и входного контура диапазона ДМВ, обведенные на принципиальной схеме (см. рис. 4) пунктиром, размещены на дополнительной печатной плате б, которая укреплена снаружи корпуса.
При изготовлении блока ПТК барабанной конструкции в любительских условиях особую трудность представляет изготовление секторов барабана. Во всех известных серийно выпускаемых блоках секторы барабана прессуются и имеют сложную конфигурацию. Сектор этою блока (рис. 21) весьма прост в изготовлении. Он состоит из гетинак-совой планки 1, на которой крепятся контурные катушки антенного контура 2, полосового фильтра 3, 4 и гетеродина 5. Катушки полосового фильтра и гетеродина намо ганы на каркасах 6 диаметром 3,5 мм,
Рис. 17. Плата УПЧП.
219
7/7/^ка
.Земля"
118
к ТВС , (Выводе)
К кадровым откл. катушкам
К управл.элект. кинескопа
«ДР$ и кадровым откл.
катушкам
+12 В к ТВС (вывод 1)
к ТВС
(вывод 1)
Рис. 18. Плата разверток.
К катоду кинескопа
длиной 34 мм, выточенных из органического стекла. На одном конце каркаса сделана внутренняя резьба для подстроечного латунного винта 7 размерами М2 х 10. Таких каркасов надо изготовить 12 шт. Для катушек антенного контура необходимо выточить только пять каркасов диаметром 3,5 мм и длиной 15 мм, так как на каркасах наматывают катушки только для 1 —5-го каналов, катушки же 6—12-го каналов — бескаркасные. Каркасы с намотанными катушками прикрепляют к планкам тремя металлическими заклепками. Между поверхностью планки и катушками должен быть оставлен небольшой зазор для перемещения витков катушек при настройке блока.
Рис. 19. Плата выпрямителя.
220
Рис. 20. Селектор каналов метровых волн.
Перед установкой катушек на планке необходимо укрепить девять латунных посеребренных контактов 8. Их вставляют в пазы планки и плотно обжимают. Изготовленные секторы вставляют в ротор барабана. На его ось 9 плотно насажены, а затем припаяны два диска 10, И, к которым прикрепляются планки и диск фиксатора. После сборки ротора к диску 11 прикрепляется пружина 12, которая служит для закрепления секторов на роторе.
Монтажные схемы печатных плат блока СКМ показаны на рис. 22.
Селектор каналов дециметровых волн. Корпус блока СКД изготовлен из листовой стали толщиной 1,2 мм и имеет размеры 35 х 92 х 95 мм. В нем расположены верньерное устройство,
Рис. 21. Барабан блока СКМ.
221
разъем для подключения блока к телевизору и собственно СКД (рис. 23).
Крепление блока СКД к телевизору осуществляется при помощи двух замков, которые расположены на корпусе блока и разъема, который вставляется в гнездо телевизора.
Через это гнездо высокочастотный сигнал с блока СКД поступает на блок СКМ, а постоянное напряжение — с блока СКМ на блок СКД. На передней панели блока СКД расположена шкала с указателем настройки каналов дециметрового диапазона. На правой стороне корпуса блока СКД расположена ручка настройки, а на верхней стороне находится шарнирное устройство для телескопической антенны.
В блоке СКД применены конденсатор переменной емкости и подстроечные конденсаторы от промышленного дециметрового конвертера
Рис. 22. Монтажные схемы печатных плат блока СКМ. а — основная плата; б — дополнительная плата.
222
СКД-3. В блоке СКД применены резисторы типа УЛМ, конденсаторы типов КД-1 и КД-10-48.
Намоточные данные контуров телевизора приведены в табл. 1, 2. Почти все трансформаторы, примененные в телевизоре, самодельные, их намоточные данные приведены в табл. 3.
Высоковольтную катушку выходного строчного трансформатора обволакивают эпоксидным компаундом и располагают ее поверх низковольтных обмоток. В зазоре между П-образными половинами сердечников помещены прокладки для частичной настройки высоковольтной катушки на третью гармонику обратного хода строчной развертки.
Высоковольтный умножитель выполнен на конденсаторах К ВИ-2 и селеновых столбах. Соединение
Рис. 23. Селектор каналов дециметровых волн.
1 — корпус; 2 — шарнир антенны; 3 — переменный конденсатор; 4 — шкала настройки.
умножителя с выводом высоко-
вольтной катушки и вторым анодом кинескопа осуществляется высоко-вольтным проводом. Чтобы исключить наводки на другие узлы телевизора, строчный трансформатор закрыт металлическим экраном и его по возможности следует располагать дальше от высоковольтной катушки.
При изготовлении строчного трансформатора слои намотки следует изолировать один от другого триацетатной пленкой, причем пленка должна быть шире слоя намотки и выступать по краям не менее чем на 0,5 мм.
В телевизоре применены: отклоняющая система от телевизора «Юность», резисторы типов УЛМ, МЛТ-0,25 и МЛТ-0,5, электролитические конденсаторы типа К50-6; конденсаторы типов КД-1, КТ-1 и МБМ; переменные резисторы типа СПЗ-4а и подстроечные резисторы типа СПЗ-1а.
При сборке телевизора можно применить и некоторые другие детали и узлы от телевизора «Юность», такие, например, как селектор каналов метровых волн, строчный выходной трансформатор с высоковольтным выпрямителем, трансформаторы блокинг-генераторов, дроссель кадровой развертки, высокочастотные контуры.
При применении блока СКМ от телевизора «Юность» прием дециметровых станций можно осуществлять с помощью дециметрового конвертера, который преобразует частоту сигналов дециметрового диапазона в частоту первого или второго канала метрового диапазона.
Настройка телевизора. Качество настройки и регулировки телевизора зависит не только от технического состояния радиоизмерительных
223
приборов, но и от правильности их применения. Поэтому прежде чем приступить к настройке и измерению параметров телевизора, необходимо тщательно изучить правила пользования приборами и способы их подключения к схеме.
Подключение приборов к схеме не должно нарушать режима работы настраиваемого блока. Измерительные генераторы н генератор качающейся частоты присоединяются к входу телевизора через согласующие устройства, которые предназначены для согласования входа телевизора с выходом прибора. Подключение согласующего устройства исключает искажение частотной характеристики проверяемого телевизора. В случае измерения параметров телевизора с применением одного генератора условия согласования входа телевизора с выходом генератора выполняются при помощи делителя напряжения (рис. 24, а),
Таблица 1
Обозначая»» на схеме Число витков Марка и диаметр Каркас, намотка
провода мм
£1 10 ПЭВ-1 0,51 Бескаркасная, наматывается на оправке диаметром 4 мм
L-, 24 ПЭВ-1 0,51 То же
8 ПЭВ-1 0,51 »
£4 2 ПЭВ-1 0,64 Бескаркасная, наматывается на оправке диаметром 3 мм
£б> ^'8 4 ПЭВ-1 0,64 То же
£)0 16 ПЭВ-1 0,15 Органическое стекло, диаметр 5 мм с резьбой М3 для сердечника
£12 21 ПЭВ-1 0,15 ——
£13 Длина 1 см ПЭВ-1 0,51 —
Z14 Длина 3 мм ПЭВ-1 1,5 —-
£15 Длина 3 см ПЭВ-1 0,51 —
Длина 3 см ПЭВ-1 2,0 —
£j7> £18 20 ПЭВ-1 0,31 Бескаркасная, наматывается на оправке диаметром 4 мм
£19 18 пэв-1 0,29 Промышленный дроссель типа Д-0,1 индуктивностью 8 мкГ или сердечник 100НН диаметром 2,8 мМ
£21 18 ПЭВ-1 0,23 —-
-f-22 25 ПЭВ-1 0,23 —
£23 20 ПЭВ-1 0,23 Отвод от 3-го и 7-го витков, считая от нижнего конца
JS04 18 ПЭВ-1 0,23 —-
£25 13 ПЭВ-1 0,23 —
£26 13 ПЭВ-1 0,23
£27 18 ПЭВ-1 0,23 Отвод от 3-го витка
£28 18 ПЭВ-1 0,23 .—
X*29 34 ПЭВ-1 0,15 Отвод от 10-гО витка, считая От заземленного конца
£30 34 ПЭВ-1 0,15 .—
£31 2 х 17 ПЭВ-1 0,15 Наматывается в два провода
^32 2 х 17 ПЭВ-1 0,15 То же
Примечание. Катушки индуктивности Z,I2, Z.2i ~ £32 Наматываются в один слой виток к витку на каркасе от телевизора «Юность» и настраиваются ферритовыми сердечниками 13ВЧ1 диаметром 4 мм.
224
Таблица 2
Телевизион- Обозначение на схеме Марка я диаметв
Ьи
ные каналы Контакты на секторе барабана провода мм
1-2 2—3 4—5 6—7 8—9
1 12 21 22 26 22 ПЭВ-1 0,21
2 9 17 17 23 19 ПЭВ-1 0,21
3 6 14 13 15 13 ПЭВ-1 0,29
4 5 12 11 13 11 ПЭВ-1 0,29
5 4 10 9 11 9 ПЭВ-1 0,29
6 1 5 3 4 4 ПЭВ-1 0,5
7 1 5 3 3 4 ПЭВ-1 0,5
8 Дуга 4 2 3 3 ПЭВ-1 0,5
9 » 4 2 2 3 ПЭВ-1 0,5
10 Перемычка 3 2 (в два 2 (в два 3 ПЭВ-1 0,5
провода) провода)
И » 3 Дуга Дуга 2 ПЭВ-1 0,5
12 » 3 Перемычка Перемычка 2 ПЭВ-1 0,5
Примечание. Все катушки намотаны в один слой виток к витку на каркасах из органического стекла диаметром 3,5 мм. В каркасах для катушек нарезают резьбу М2 х 10, в которую ввинчивают подстроечный латунный сердечник. Длина провода, из которого делают дуги для катушки £5 в 8-м и 9-м каналах, а также катушки Z7 и £9 в 11-м канале — 10 мм.
Катушка £2о> включенная между контактами 4-го и 7-го секторов в 13-м положении барабана («прием ДМВ») намотана на таком же каркасе, как и катушка ZI9, л содержит 18 витков провода ПЭВ-1 диаметром 0,29 мм.
Таблица 3
Обозначение на схеме Сердечник (материал, размер) Номера выводов Число витков Марка я диаметр провода, мм
ТР1 Пермаллой 50Н Ш4 х 6 1—2 1600 ПЭВ-1 0,08
3—4тлля.4—5 по 500 ПЭВ-1 0,08
TPl Пермаллой 50Н Ш4 х 6 1—2 и 2—3 по 225 ПЭВ-1 0,15
4—5 66 ПЭВ-1 0,31
Трз Пермаллой 50Н ШЗ х 6 1—2 380 ПЭВ-1 0,08
3—4 820 ПЭВ-1 0,08
ТРь Феррит М2000НМ-11 3—4 90 ПЭВ-1 0,12
Ш4 х 4 1—2 150 ПЭВ-1 0,12
Трз Феррит М2000НМ-11 1—2 140 ПЭВ-1 0,15
Ш6 х 6 3—4 40 ПЭВ-1 0,31
тРб Феррит М2000ЕМ-7 от 1—2 56 ПЭВ-1 0,31
строчного траисформато- 2—3 200 ПЭВ-1 0,19
ра телевизора «Юность» 3 — 4 1800 ПЭВ-1 0,08
ТР1 Сталь Э310 Ш16 х 24 1 — 2 1200 ПЭВ-1 0,19
2—3 1000 ПЭВ-1 0,15
4—5 125 ПЭВ-1 0,51
ДРз Сталь Э310 Ш12 х 24 — 1000 ПЭВ-1 0,31
Примечание. Обмотку 1—2 трансформатора 7р6 наматывать в два провода.
8 Заказ 245
225
при применении же двух генераторов — при помощи разветвителя (рис. 24, б).
Осциллографы и низкочастотные шланги генераторов качающейся частоты подключают к схеме телевизора через резистор сопротивлением 5—20 кОм.
Шасси телевизора и приборов следует надежно соединять между собой (при помощи оплетки кабеля). Чтобы избежать возникновения обратной связи, соединительные провода (кабели) должны быть короткими, а приборы по возможности разнесены. Изменение показаний приборов на выходе схемы при перемещении соединительных проводов свидетельствует о наличии паразитной обратной связи.
Для того чтобы исключить возможность пробоя транзисторов при настройке телевизора, необходимо придерживаться определенной методики измерения. Сигнал от генератора должен подаваться на схему через разделительный конденсатор во избежание замыкания базы транзистора по постоянному току.
Необходимо иметь в виду, что настроить телевизор можно лишь с применением измерительных приборов.
Настройку телевизора необходимо производить в следующем порядке:
1) проверить правильность монтажа;
2) наладить выпрямитель;
3) проверить и подогнать режимы работы всех транзисторов-
4) настроить СКМ;
5) настроить СКД;
6) настроить УПЧИ;
7) настроить ВУ;
8) настроить УРЧЗ;
9) настроить УНЧ;
10) получить растр на экране кинескопа с предварительной настройкой кадровой и строчной разверток;
11) настроить схему АРУ;
12) окончательно подстроить телевизор по испытательной таблице.
Проверка моппгажа. Проверка правильности монтажа необходима для того, чтобы облегчить дальнейшую настройку телевизора и исключить возможность выхода из строя отдельных узлов (деталей) телевизора при первом включении.
Рис. 24. Согласующие устройства. а — делитель напряжения; б — разветвитель.
226
Проверку лучше всего вести по принципиальной схеме, вычерченной по узлам. Особое внимание следует уделить проверке качества паек, изоляции монтажных проводов и правильности установки электролитических конденсаторов. Обязательно следует проверять номиналы деталей. В случае обнаружения дефекта при монтаже (пропуск детали, неправильное соединение, замыкание и т. д.) необходимо немедленно исправить ошибку и лишь после этого продолжать проверку.
Проверка выпрямителя. Сначала измеряют напряжение на выходе выпрямителя вольтметром постоянного тока. Оно должно быть в пределах 12 + 0,5 В. Затем проверяют качество стабилизации выходного напряжения при изменении нагрузки. Для этого на выход выпрямителя подключают нагрузку сопротивлением 18 Ом и параллельно ей вольтметр постоянного тока, а переменное напряжение электросети подают на вход блока через лабораторный автотрансформатор типа ЛАТР-2. При изменении напряжения электросети на +10% или отключении нагрузки напряжение на выходе не должно изменяться более чем на + 0,3 В.
Далее проверяют пульсацию на выходе выпрямителя при подключенной нагрузке и нормальном напряжении электросети. Для этого параллельно нагрузке подключают электронный милливольтметр B3-13 и измеряют напряжение пульсации; оно должно быть не более 40 мВ.
Проверка и подгонка режимов работы транзисторов. После налаживания выпрямителя подключают его выход к телевизору и переходят к проверке и подгонке режимов работы транзисторов. Проверка производится путем измерения ламповым вольтметром (авометром) напряжений па эмиттере, базе и коллекторе каждого транзистора Относительно шасси. Результаты проверки записывают в таблицу и сравнивают с режимами, обозначенными на принципиальной схеме, или с типовыми режимами, указанными в справочниках по транзисторам. Отклонение от указанных режимов не должно превышать ±20%. При более значительных отклонениях или в случае отсутствия напряжения па каком-нибудь электроде транзистора производится детальная проверка каскада. Возможные причины отсутствия напряжения или значительных отклонений режимов указаны в табл. 4.
При незначительных отклонениях подгонка режима производится подбором резисторов в базовом делителе напряжения, причем сумма сопротивлений резисторов должна оставаться неизменной.
Окончательная подгонка режимов некоторых транзисторов производится при настройке телевизора.
Настройка СКМ. Для настройки блока СКМ (см. рис. 4) необходимы генераторы качающейся частоты типа ПНТ-59 (Х1-19) и генераторы УКВ. Настройку блока следует производить при отключенном УПЧИ. Настраивают селектор в следующей последовательности: фильтр ПЧ, контур смесителя, гетеродин и УВЧ.
Настройка фильтра ПЧ. Предварительно из схемы отпаивают конденсатор С2, из блока вынимают сектор и на выходе фильтра временно припаивают резистор сопротивлением 75 Ом (между точкой А и землей). К селектору каналов припаивают 75-омный кабель длиной
8:
227
Таблица 4
Результат измерений Возможная причина неисправности
Напряжение на эмиттере близко к напряжению источника питания (для транзистора типа р-п-р) Напряжение на коллекторе тран- Обрыв цепи между коллектором и шасси Не работает строчная развертка (не
зисгора выходного каскада видеоусилителя около 12 В подается напряжение 80—100 В)
Напряжение на эмиттере блокинг-тенератора близко к напряжению на его базе Напряжения на базе, коллекторе и эмиттере транзистора одинаковы Не работает блокинг-генератор Неправильно выбран делитель для подачи напряжения смещения на базу транзистора (транзистор открыт); обрыв резистора, включенного между базой и шиной питания (для транзистора типа
Напряжения на эмиттере и базе транзистора близки к напряжению источника питания р-п-р) Обрыв резистора делителя, включенного между базой и землей (для транзистора типа р-п-р)
15 — 20 см и через него на вход подают сигнал с выходного гнезда ПНТ-59 (делитель в положении 1:1). Переключатель диапазонов прибора устанавливают в положение, соответствующее частотам 27—72 МГц. Детекторную головку ПНТ-59 присоединяют параллельно резистору 75 Ом. С помощью ручек прибора Средняя частота, Масштаб и Усиление добиваются, чтобы частотная характеристика занимала весь экран. Сдвигая или растягивая витки катушек £ь £3, на экране ПНТ-59 получают частотную характеристику, показанную на рис. 25, кривая а, причем контур £t, С} настраивают на частоту 31,5, а контур £3, С3 — на 38 МГц. Затем припаивают конденсатор С2 и настраивают контур £2, С2 на частоту 35 МГц. При этом на экране ПНТ-59 будет наблюдаться частотная характеристика, представленная на рис. 25, кривая б.
Настройка контура
Рис. 25. Частотные характеристики фильтра промежуточной частоты.
смесителя. На базу транзистора Т: через конденсатор емкостью 1000 пФ подается сигнал с ПНТ-59 (делитель в положении 1:0. Переключатель диапазонов прибора устанавливают в положение 27 — 72 МГц. К выходу блока припаивают 75-омный высокочастотный кабель длиной 20 см и к концу его припаивают эквивалентную нагрузку УПЧИ, состоящую из последовательно соединенных резистора сопротивлением 75 Ом и конденсатора емкостью 1000 пФ. Параллельно резистору 75 Ом подключается детекторная головка ПНТ-59. С блока питания на блок СКМ по-
228
дают напряжение 12 В. С помощью ручек прибора Масштаб, Усиление, Средняя частота, Выходное напряжение добиваются, чтобы частотная характеристика занимала весь экран. Изменяя положение сердечника в катушке индуктивности £ю, получают частотную характеристику, показанную на рис. 26, а.
Настройка гетеродина. Настройку начинают с 12-го канала. Для этого в барабан вставляют сектор 12-го канала и на вход блока СКМ подают высокочастотный сигнал 223,25 МГц (без модуляции) с У KB-генератора. Выходное напряжение У KB-генератора устанавливается 5 — 50 мВ. К выходному кабелю селектора каналов параллельно эквивалентной нагрузке присоединяют прибор ПНТ-59: (делитель в положении 1:1), включенный «сам на себя» (для этого детекторную головку ПНТ-59 присоединяют к центральной жиле выходного шланга и к резистору 75 Ом, а «заземленные» оплетки выходного шланга, детекторной головки ПНТ-59 и выходного кабеля блока СКМ соединяют между собой). При этом на экране прибора должны наблюдаться две параллельные линии. Переключатель диапазонов ПНТ-59 ставят в положение 22 — 72 МГц, устанавливают максимальное выходное напряжение и максимальное усиление. При повороте ручки настройки частоты гетеродина (Ll2) по экрану ПНТ-59 будет перемещаться метка. Ручку настройки частоты устанавливают в среднее положение и, вращая сердечник катушки индуктивности £ц, выставляют метку биений на частоту 38 МГц. Такую настройку частоты гетеродина необходимо проделать на всех 12 каналах (на каждый канал следует подавать свою несущую изображения). Затем проверяют диапазон перекрытия частоты гетеродина. Для этого необходимо повернуть ручку настройки частоты гетеродина на полный оборот, при этом метка биений на экране ПНТ-59 должна перемещаться не менее чем на 2 МГц.
Настройка УВЧ и проверка суммарной частотной характеристики. На входной кабель селектора каналов подается сигнал с ПНТ-59 (делитель в положении 1:1). Детекторная головка прибора через резистор сопротивлением 300 — 500 Ом подключается к базе транзистора Т2, а «земляной» конец детекторной головки — к корпусу блока СКМ. Генератор качающейся частоты переключают на диапазон 174 — 232’ МГц, и селектор ставят в положение приема 12-го канала. Ручками прибора Масштаб, Усиление, Выходное напряжение, Средняя частота добиваются, чтобы частотная характеристика занимала весь экран ПНТ-59. Сдвигая или раздвигая витки катушек £6, Ls, изменяя расстояние между ними, а также сдвигая и раздвигая витки катушек £4 и £5, получают частотную характеристику, показанную на рис. 26, б.
Затем проверяют суммарную частотную характеристику СКМ на этом же канале, для чего детекторную головку ПНТ-59 подключают на выход селектора каналов параллельно резистору 75 Ом. Если гетеродин настроен правильно, то на экране будет видна частотная характеристика, близкая по форме к частотной характеристике УВЧ (с меньшим провалом и с большим размахом напряжения). Затем
229
все контурные катушки скрепляют лаком или полистироловым клеем (раствор полистирола в дихлорэтане). Аналогично настраивают все остальные каналы.
При правильной настройке УВЧ суммарные частотные характеристики должны быть двугорбыми. Левый горб кривой должен соответствовать частоте /ю —0,7 МГц, а правый f3B +0,7 МГц. Неравномерность верхнего участка кривой не должна превышать 10—30%. Высота левого горба по отношению к правому не должна отличаться более чем на 10%.
Затем настраивают СКМ для приема дециметровых станций. Для этого переключатель блока ставят в 13-е положение и ко входу СКД припаивают кабель длиной 20 см. Детекторную головку ПНТ-59 присоединяют на выход блока параллельно резистору 75 Ом, а на входной кабель блока СКМ подают сигнал с ПНТ-59. При этом переключатель диапазонов ставится в положение 27 — 72 МГц, а делитель в положение 1:10. Сдвигая или раздвигая витки катушек индуктивностей Zlg, /-ip и С20, получают на экране прибора частотную характеристику, близкую к частотной характеристике смесителя (рис. 26, а).
Настройка СКД. Для настройки СКД необходимы высокочастотный генератор типа ГСС-7 (Г4-12) и ГКЧ типа Х1-19.
Настраивают блок в следующей последовательности: контур смесителя, гетеродин и входной контур.
На базу транзистора Т4 (см. рис. 5) через конденсатор емкостью 1000 пФ подается сигнал с выхода прибора Х1-19. Переключатель диапазонов на приборе устанавливают в положение 0 — 50 МГц. К концу выходного кабеля длиной 20 см присоединяют эквивалентную нагрузку входа СКМ — резистор сопротивлением 75 Ом, параллельно которому присоединяют детекторную головку прибора Х1-19. Переключатель СКМ ставят в положение приема дециметрового диапазона (13-е положение). При этом на дециметровый блок подается постоянное напряжение. Сдвигая или раздвигая витки катушки £17, добиваются, чтобы частотная характеристика на экране прибора Х1-19 имела внд, показанный на рис. 26, а.
Рис. 26. Частотные характеристики селектора каналов. а — смесителя; б — УВЧ.
230
Настройку гетеродина и входного контура производят совместно, для чего на вход блока подается высокочастотный сигнал с прибора XI-19, а детекторная головка прибора присоединяется параллельно нагрузке 75 Ом. Кроме того, с генератора УКВ подается сигнал частотой 35 МГц через конденсатор емкостью 10—20 пФ на нагрузку 75 Ом. Переключатель диапазонов прибора Х1-19 устанавливают в положение 400—1000 МГц, а переменный конденсатор дециметрового блока ставят в положение, соответствующее минимальной емкости. Изменяя емкость подстроечных конденсаторов С26, C32j получают на экране прибора частотную характеристику, подобную частотной характеристике смесителя (рис. 26, а). При этом метка биений колебаний гетеродина дециметрового блока и генератора УКВ должна находиться на середине полосы пропускания, т. е. на частоте 618,5 МГц. Затем переменный конденсатор ставят в положение максимальной емкости. При этом частотная характеристика должна располагаться ниже частоты 470 МГц и быть подобной характеристике, показанной на рис. 26, а, но с более узкой полосой пропускания.
После этого производят сопряжение входного контура и контура гетеродина путем отгибания пластин переменного конденсатора таким образом, чтобы метка биений находилась на середине полосы пропускания во всем диапазоне частот.
Затем проверяют сквозную частотную характеристику блока СКМ и СКД. Для этого припаивают выходной кабель блока СКД ко входу СКМ, а на выходе СКМ присоединяют эквивалент входа УПЧИ (резистор сопротивлением 75 Ом и конденсатор емкостью 1000 пФ). Параллельно резистору подключают детекторную головку прибора Х1-19. На экране ГКЧ должна наблюдаться частотная характеристика, аналогичная сквозной частотной характеристике блока СКМ при приеме станций метрового диапазона. В случае несоответствия ее необходимо подстроить катушки Zi8, L19 СКМ.
Если у радиолюбителя имеется возможность настроить СКМ с помощью прибора Х1-19, то настройка гетеродинов упрощается (не нужно подавать сигнал несущей частоты изображения каждого канала с генератора высокой частоты). Для этого к выходному шлангу селектора каналов параллельно нагрузке 75 Ом присоединяют прибор Х1-19, включенный «сам на себя» (аттенюатор выхода прибора ставят в положение 40 дБ и ручки Усиление — на максимум). Если настраивают 9—12-й каналы, то на приборе устанавливают диапазон 230 —400 МГц, если 3—8-й каналы —то 100—230 МГц, если 1—2-й — то 50-150 МГц.
При работе гетеродина селектора каналов на экране прибора будет наблюдаться метка биений напряжения гетеродина и напряжения ГКЧ. Настройку гетеродина можно начинать с любого канала. Положим, что настраиваем 12-й канал. Для этого на приборе устанавливают диапазон 230—400 МГц и селектор каналов переключают в положение 12-го канала. На экране прибора будет наблюдаться метка на частотах 255—265 МГц. Если поворачивать ручку настройки частоты гетеродина, то метка биений будет перемещаться. Затем
231
Таблица 5
Капал Несущая частота изображения, МГц Несущая частота звукового сопровождения, МГц Канал Несущая частота изображения, МГц Несущая частота звукового сопровождения МГц
1 49,75 56,25 25 503,25 509,75
2 59,25 65,75 26 511,25 517,75
3 77,25 83,75 27 519,25 525J5
4 85,25 91,75 28 527,25 533,75
5 93,25 99,75 29 535,25 541,75
6 175,25 181,75 30 543,25 549,75
7 183,25 189,75 31 551,25 557,75
8 191,25 197,75 32 559,25 565,75
9 199,25 205,75 33 567,25 573,75
10 207,25 213,75 34 575,25 581,75
И 215,25 221,75 35 583,25 589,75
12 223,25 229,75 36 591,25 597,75
21 471,25 477,75 37 599,25 605,75
22 479,25 485,75 38 607,25 613,75
23 487,25 493,75 39 615,25 621,75
24 495,25 501,75
ручку настройки частоты гетеродина ставят в среднее положение и, вращая сердечник катушки £ц, выставляют метку биений на частоту 261,25 МГц.
Такую настройку частоты необходимо проделать на всех 12 каналах, выставляя метку биений на необходимую частоту гетеродина каждого канала (табл. 5).
Настройка УПЧИ. Настройку производят с помощью ГКЧ. Перед тем как настраивать УПЧИ телевизора, отпаивают один вывод резистора J?I3g (см. рис. 13). Настройку контуров необходимо производить покаскадно, начиная с третьего каскада УПЧИ. Для этого отпаивают конец конденсатора С55 (см. рис. 6) и через него сигнал с ПНТ-59 (делитель в положении 1:1) подают на базу транзистора Т7. Потенциальный конец Низкочастотного шланга ПНТ-59 через резистор сопротивлением 10 кОм присоединяют к базе транзистора Т8, а «земляные» концы высокочастотного и низкочастотного шлангов ПНТ-59 должны быть надежно соединены с заземленной шиной платы. Переключатель диапазонов на приборе устанавливают в положение 27—72 МГц. Вращая сердечники катушек £27, ^-28> получают на экране прибора кривую, показанную на рис. 27, а. При недостаточной полосе пропускания третьего каскада необходимо увеличить емкость конденсатора С58.
Перед совместной настройкой второго и третьего каскадов УПЧИ припаивают конденсатор С55. Затем отпаивают один вывод конденсатора С49 и через него на базу транзистора 7б подают сигнал с ПНТ-59 (делитель в положении 1 :10). Изменяя положение сердечников в катушках L16, Т27, £2g, получают на экране ПНТ-59 частотную характеристику, близкую к кривой, показанной на рис. 27, а, но с меньшим провалом.
232
Перед настройкой УПЧИ со входа первого каскада припаивают конденсатор С4д и отпаивают конденсатор С41, временно к базе транзистора Т6 припаивают конденсатор емкостью 1000 пФ. Через этот конденсатор подают сигнал с ПНТ-59 (делитель в положении 1 :100). Изменяя положение сердечника в катушке £25 и немного подстраивая катушки £2б, ^27> ^28» получают на экране ПНТ-59 частотную характеристику, близкую к показанной на рис. 27, а, но с меньшим провалом.
При окончательной настройке УПЧИ ко входу ФСС припаивают кабель длиной 20 — 30 см и через него с прибора (делитель в положении 1 : 10) подают сильный сигнал. Ручками Масштаб, Средняя частота, Усиление, Выходное напряжение добиваются, чтобы частотная характеристика занимала весь экран прибора. Изменяя положение сердечников катушек Z22, L23, настраивают режекторные контуры на частоты 31,5 и 39,5 МГц. Затем на вход ФСС подают меньший сигнал (делитель в положении 1:100) и, вращая сердечники катушек Z21, L24, получают на экране прибора частотную характеристику, показанную на рис. 27,6 (пунктирными линиями показан возможный разброс частотной характеристики).
Настроить УПЧИ можно и с помощью других приборов: генератора УКВ и лампового милливольтметра переменного тока. При этом отпаивают конденсатор С55 и через него с генератора УКВ подают сигнал частотой 35 МГц, модулированный частотой 1000 Гц, а ламповый вольтметр через резистор сопротивлением 5 — 10 кОм подключают к базе транзистора 7g (см. рис. 7). Вращением сердечников катушек £27, £28 настраивают их в резонанс по максимуму усиления (максимальному отклонению стрелки лампового вольтметра). Может случиться, что вращением сердечников нельзя настроить контуры на нужную частоту. Тогда, установив сердечник катушек в среднее положение, изменяют настройку генератора до тех пор, пока ламповый вольтметр не укажет на наличие резонанса. Если окажется, что резонансная частота будет выше необходимой, то параллельно катушке следует подключить дополнительный конденсатор, емкость которого
Рис. 27. Частотные характеристики УПЧИ. а — третьего каскада; б — сквозная.
233
подбирается опытным путем. Если частота окажется ниже необходимой, то вначале следует попробовать заменить ферритовый сердечник латунным (при введении латунного сердечника индуктивность уменьшается, а резонансная частота возрастает), а если и это не поможет, то уменьшить число витков катушек. Настроив контуры в резонанс, следует определить полосу пропускания каскада (на уровне 0,7). Для этого запоминают напряжение, которое подавалось с генератора на частоте 35 МГц, и напряжение на ламповом вольтметре. Затем напряжение генератора увеличивают в 1,4 раза, а частоту изменяют сначала в одну, а затем в другую сторону до тех пор, пока ламповый вольтметр не покажет то же напряжение, что и на частоте 35 МГц. Разность частот, при которых показания лампового вольтметра будут равны показанию на частоте 35 МГц, и есть ширина полосы пропускания. Эта полоса должна быть около 7 МГц. Если в результате измерения окажется, что ширина полосы пропускания уже, то необходимо увеличить емкость конденсатора C5g.
Перед настройкой второго каскада необходимо припаять конденсатор С55. Затем отпаивают один вывод конденсатора С49 и через него подают модулированный сигнал частотой 35 МГц, уменьшенный в 10 раз. Вращая сердечник катушки Ь2б, настраивают контур на максимум усиления. Перед настройкой первого каскада припаивают конденсатор С49 и отпаивают конденсатор С41. Сигнал, уменьшенный в 10 раз (в 100 раз по отношению к первоначальному), частотой 35 МГц через разделительный конденсатор 1000 пФ подают на базу транзистора Т5. Вращая сердечник катушки Г25, настраивают контур на максимум усиления. Затем определяют полосу пропускания ранее указанным способом. При необходимости полосу пропускания увеличивают путем шунтирования контуров первого и второго каскадов резисторами сопротивлением 2—5 кОм. При этом следует иметь в виду, что чем меньше сопротивление резистора, тем шире полоса пропускания. После этого необходимо снять частотную характеристику со входа первого каскада. Для этого изменяют частоту генератора от 29 до 42 МГц (через 0,5 МГц) и регулируют напряжение на выходе генератора ГСС так, чтобы показание лампового вольтметра оставалось постоянным во всем диапазоне частот. Значения выходного напряжения генератора записывают в таблицу и по ним строят частотную характеристику, она должна иметь вид, показанный на рис. 27, а. Если она отличается от приведенной кривой, то необходимо с помощью небольшой подстройки контурных катушек добиваться необходимой частотной характеристики.
Затем настраивают УПЧИ со входа ФСС. Для этого сигнал с генератора подают на вход ФСС через высокочастотный кабель длиной 20 см, предварительно припаяв конденсатор С41. На генераторе устанавливают частоту соответственно 31,5 и 39,5 МГц и напряжение повышают в 10 раз. Вращением сердечников катушек L22, Ь23 настраивают соответственно контуры на минимальное показание лампового вольтметра. Затем устанавливают частоту 35 МГц, сигнал уменьшают в 10 раз и вращением сердечников катушек L21, L24 настраивают
234
контуры на максимум показания лампового вольтметра. Затем снимают частотную характеристику со входа ФСС, которая должна соответствовать кривой, показанной на рис. 27, б. Характеристику можно считать удовлетворительной, если она не имеет провалов ниже уровня 0,7; ширина полосы пропускания на уровне 0,7 не менее необходимой; промежуточная частота изображения находится на уровне 0,5 —0,7;
степень подавления несущих частот удовлетворительна.
Если режекторный контур очень сильно ослабляет сигнал звукового сопровождения 31,5 МГц (больше 20 дБ по отношению к несущей изображения), то необходимо параллельно катушке контура припаять резистор. Его сопротивление определяется условием получения необхо
димого подавления.
В заключение следует сказать, что при неудачном монтаже усилителя может произойти самовозбуждение, наличие которого легко
распознать по значительным показаниям лампового вольтметра при выключенном генераторе. При настройке с помощью ГКЧ на его экране появится искаженная (изрезанная) частотная характеристика. При появлении самовозбуждения необходимо в первую очередь проверить монтаж усилителя и сделать его более рациональным. Для устранения самовозбуждения необходимо в эмиттер или базу включить антипаразитные резисторы сопротивлением 20 — 30 Ом или уменьшить
сопротивления резисторов, шунтирующих контуры.
После настройки УПЧИ необходимо проверить сквозную частотную характеристику со входа селектора каналов, чтобы убедиться в их правильной настройке и стыковке. Для этого с ГКЧ на вход селектора каналов через согласующее устройство подается высокочастотный сигнал проверяемого канала; низкочастотный шланг подсоединяется к базе транзисторов входного каскада ВУ. Ручку настройки частоты
гетеродина устанавливают в среднее положение, а переключатель каналов блока СКМ ставят в положение проверяемого канала. На
экране ПНТ-59 должна наблюдаться частотная характеристика, показанная на рис. 28. Неравномерность кривой в ее верхней части не
должна превышать установленных допусков. Несущая частота изображения должна соответствовать уровню 0,5 —0,7.
Настройка ВУ. Для настройки
ВУ необходим ГКЧ типа ПНТ-59 (ИЧХ-57, Х1-19). Перед настройкой
необходимо проделать следующие операции: снять панельку с кинескопа; потенциометр К51 Контрастность (см. рис. 7) установить в положение максимальной контрастности; сигнал с выхода ГКЧ подать на вход первого каскада ВУ через разделительный конденсатор емкостью 20—50 мкФ, а дроссель ви
А Кмакс
189,75 192,25 197,75
Рис. 28. Сквозная частотная Характеристика канала изображения.
деодетектора отпаять. Детекторную головку прибора присоединяют меж-
235
ду контактом панельки кинескопа (катодом) и шасси. Если настройку ведут с помощью прибора ПНТ-59 или Х1-19, то параллельно детекторной головке присоединяют конденсатор емкостью соответственно 3 или 5 пФ, чтобы общая емкость была приблизительно равна входной емкости кинескопа. Для того чтобы изображение имело хорошее качество, частотная характеристика ВУ должна иметь вид, показанный на рис. 29.
Настройку ВУ ведут в следующей последовательности. Сначала замыкают накоротко дроссель Др у Затем подбором индуктивности дросселя Др4 добиваются, чтобы частотная характеристика имела вид кривой а, показанной на рис. 30. В случае, если спад частотной характеристики начинается ниже 1 МГц, необходимо уменьшить индуктивность дросселя Др у Если спад частотной характеристики выше 3,5 МГц, то необходимо увеличить индуктивность дросселя Др4.
Затем включают дроссель Др у В этом случае частотная характеристика ВУ должна иметь вид кривой б, показанной на рис. 30. Подъем частотной характеристики ВУ должен получиться на частоте 4—5 МГц с максимумом на 4,5 МГц. Если этот подъем сильно сдвинут в область верхних частот, то необходимо увеличить индуктивность дросселя Дру
Подобрав нужные дроссели, подбирают шунтирующий резистор 7?5О так, чтобы частотная характеристика имела вид кривой в, показанной на рис. 30. Если имеется подъем частотной характеристики в области нижних частот, то необходимо увеличить емкость конденсатора Cg9, добиваясь выравнивания частотной характеристики во всем диапазоне частот. Если окажется, что частотная характеристика имеет спад на частотах 2—3 МГц, то необходимо Несколько уменьшить индуктивность дросселя и если при этом желаемый результат не будет достигнут, то необходимо уменьшить сопротивление резистора Т?47. Затем, вращая сердечник катушки L29, настраивают режекторный контур на частоту 6,5 МГц. При этом на частотной характеристике (рис. 30, в) должна быть режекция на частоте 6,5 МГц.
Рис. 29. Частотная характеристика ВУ.
Рис. 30. Частотные характеристики ВУ в процессе настройки.
236
После этого проверяется частотная характеристика ВУ при изменении усиления на 20 дБ. Для этого при помощи переменного резистора Т?51 Контрастность уменьшают усиление в 10 раз и наблюдают частотную характеристику всего ВУ, которая практически не должна изменяться.
Видеоусилитель можно настроить также с помощью генератора ГСС и лампового вольтметра. Но при этом настройка получается трудоемкой и радиолюбителю без практических навыков трудно с ней справиться. Генератор через разделительный конденсатор емкостью 0,01—0,1 мкФ подключают к базе транзистора Г8 (см. рис. 7), а ламповый вольтметр через конденсатор емкостью 2 — 3 пФ — к катоду кинескопа (панельку надеть). Затем снимают частотную характеристику ВУ. Она должна иметь вид кривой в, близкой к показанной на рис. 30. В противном случае добиваются необходимой характеристики ранее указанными способами. Затем с ГСС подают максимальный сигнал частотой 6,5 МГц и, вращая сердечник катушки Г29, добиваются минимального показания лампового вольтметра.
Настройка УРЧЗ. Настройка производится при помощи ГКЧ. Настройку начинают с первого каскада. Для этого отпаивают один вывод конденсатора С62 (см. рис. 7) и через него подают сигнал с ПНТ-59 (делитель в положении 1:1) на базу транзистора Ts. Детекторную головку прибора через резистор сопротивлением 1 — 5 кОм присоединяют к базе транзистора 710 (см. рис. 8). Переключатель диапазонов ПНТ-59 устанавливают в положение 0,15 — 20 МГц. Регулируя положение сердечника катушки Ь29, получают частотную характеристику, показанную на рис. 31, а. Затем настраивают второй каскад. Детекторную головку ГКЧ через резистор 1 — 5 кОм присоединяют к коллектору транзистора Т10 и вращением сердечников катушек £31, Li2 получают частотную характеристику, близкую к показанной на рпс. 31, а, но с меньшей полосой пропускания (делитель ПНТ-59 в положении 1:10). Перед настройкой частотного детектора необходимо детекторную головку прибора заменить низкочастотным шлангом и присоединить его параллельно резистору Л65. Незначительно изменяя положение сердечников в катушках L29, L31, L32, получают на экране прибора частотную характеристику, показанную на рис. 31, б. К характеристике предъявляются следующие требования: нулевая точка должна соответствовать частоте 6,5 МГц; рабочий участок характеристики должен быть симметричным относительно оси и линейным в пределах + 200 кГц. Если не удается получить симметричную характеристику, то в этом случае необходимо проверить диоды Д3, Д4, обратное сопротивление которых не должно отличаться более чем на 20%.
Настроить УРЧЗ и частотный детектор можно с помощью ГСС и лампового вольтметра постоянного тока А4-М2. Настройку производят следующим образом. С ГСС через конденсатор емкостью 0,001 мкФ на базу транзистора Tw (см. рис. 8) подают калиброванный сигнал частотой 6,5 МГц (без модуляции). Ламповый вольтметр (или авометр АВО-5М) устанавливают на минимальный предел измерения постоянного напряжения 0 — 3 Ви подключают к выходу
237
частотного детектора. Вращением сердечника катушки L 32 добиваются минимального показания прибора. Проверить правильность настройки контура L32C79 можно, расстраивая ГСС относительно частоты 6,5 МГц в обе стороны. При правильной настройке расстройка ГСС будет приводить к возрастанию показаний вольтметра (в одном случае в положительную сторону, в другом — в отрицательную). Затем ламповый вольтметр постоянного тока подключают параллельно резистору R^2 и вращением сердечника катушки £31 добиваются максимального показания прибора.
После настройки частотного детектора необходимо проверить, удовлетворяет ли его характеристика (зависимость напряжения на выходе от девиации частоты) ранее указанным требованиям. Для этого с ГСС на базу транзистора Т10 подают сигнал без модуляции и ламповый вольтметр подключают между точкой В (см. рис. 8) .и шасси. При настройке ГСС на 6,5 МГц показания вольтметра должны быть близкими к нулю. После этого, изменяя частоту ГСС сначала в одну сторону от несущей, а затем в другую до +200 кГц и поддерживая при этом неизменным выходное напряжение ГСС, через каждые 25 кГц записывают показания вольтметра и строят характеристику частотного детектора. При расстройке в одну сторону показания вольтметра будут положительными, а в другую — отрицательными. Поэтому при переходе через нулевую точку необходимо поменять местами щупы вольтметра. При правильной настройке характеристика частотного детектора должна иметь вид кривой б показанной на рис. 31. При неправильной настройке в громкоговорителе будут прослушиваться сильный фон кадровой развертки (50 Гц) и искаженный звуковой сигнал принимаемой передачи.
Затем настраивают первый каскад УРЧЗ. Для этого сигнал частотой 6,5 МГц и напряжением 5 мВ с ГСС через разделительный конден-
Рис. 31. Частотные характеристики канала звукового сопро-
вождения.
а — первого каскада УРЧЗ; б — частотного детектора.
238
сатор емкостью 0,001 мкФ подают на базу транзистора Т8 (см. рис. 7) (предварительно отпаяв дроссель Др2)- Ламповый милливольтметр B3-13 подключают через резистор сопротивлением 5 — 10 кОм к базе транзистора Т ю (см. рис. 8). Вращая сердечник катушки £29,настРаиБают усилитель на максимум усиления. Настроенный усилитель должен иметь полосу пропускания не менее 0,5 МГц, причем несущая частота 6,5 МГц должна быть расположена строго посередине полосы пропускания. При необходимости ширину полосы увеличивают подключением резистора сопротивлением 2 — 5 кОм параллельно контуру.
Настройка УНЧ. Как правило, правильно собранный УНЧ почти не требует настройки, следует лишь проверить потребление постоянного тока в режиме холостого хода. Для этого последовательно с резистором К75 (см. рис. 9) подключают АВО-5М и замеряют постоянный ток выходных транзисторов, который должен быть не более 3 — 5 мА. В случае несоответствия необходимо несколько изменить сопротивление делителя напряжения R12, R13.
Настройка кадровой и строчной разверток. При подаче напряжений питания на кадровую и строчную развертки на экране кинескопа должен появиться растр (при максимальной яркости). Признаком работы строчной развертки является наличие напряжения на выходном транзисторе ВУ более 12 (24) В и высокого напряжения на электродах кинескопа, которые можно замерить с помощью авометра АВО-5М. Кроме того, если развертка работает, то при изменении напряжения на базе транзистора блокинг-генератора с помощью потенциометра Частота строк грубо будет слышен тонкий свистящий звук, издаваемый строчным трансформатором.
Внимание! Ни в коем случае нельзя проверять работу строчной развертки по искре, проскакивающей между шасси и проводом высокого напряжения. В транзисторных телевизорах это приведет к выходу из строя выходных транзисторов строчной развертки и ВУ и пробою селеновых столбов в умножителе напряжения.
Наличие колебаний в системе кадровой развертки проверяется путем присоединения к дросселю (вторичной обмотке трансформатора) кадровой развертки головных телефонов. Если колебания имеются, то в телефоне будет слышен звук, похожий на сильный фон переменного тока.
Проверку работы разверток можно также вести при помощи осциллографа, подключив его параллельно соответствующим отклоняющим катушкам. При помощи осциллографа можно также проверить, в каком из каскадов разверток имеется неисправность. Для этого осциллограф присоединяют последовательно к различным точкам узла. Если каскад работает, на экране осциллографа должны наблюдаться кривые, показанные на рис. 32, 33. Причиной отсутствия колебаний как в строчной, так и в кадровой развертках при правильном монтаже узлов и исправных деталях наиболее часто является неправильное включение выводов трансформатора блокинг-генератора. Достаточно поменять местами концы какой-либо из обмоток и колебания появятся.
После того, как растр на экране будет получен, необходимо
239
подогнать частоту разверток. Наиболее удобно это делать с помощью звукового генератора ЗГ-11 и осциллографа СИ-1 по фигурам Лис-сажу. Для этого на горизонтально отклоняющие пластины осциллографа (вход X) подается сигнал от генератора частотой 50 Гц и напряжением около 1 В, а на вертикально отклоняющие пластины (вход Y) — сигнал с блокинг-генератора кадровой развертки (см. рис. 12). При помощи потенциометра J?g8 Частота кадров добиваются, чтобы на экране осциллографа была фигура, подобная эллипсу (немного искаженному). Для подгонки частоты блокинг-генератора необходимо поставить движок потенциометра Т?88 в среднее положение и подбором резистора Т?87 получить на осциллографе изображение эллипса. При этом частота блокинг-генератора кадровой развертки будет равна 50 Гц.
Настройка собранного .телевизора по приборам не может полностью обеспечить требуемое качество изображения и звукового сопровождения, так как применяемые приборы недостаточно совершенны. Поэтому окончательное налаживание телевизора производится по испытательной таблице 0249.
Поле телевизионной испытательной таблицы (ТИТ) 0249 разделено горизонтальными и вертикальными линиями на 48 квадратов (6 рядов по 8 квадратов в каждом ряду). Для удобства обозначения определенного квадрата каждый горизонтальный ряд обозначен буквами
\_ Коллектор^
Рис. 32. Осциллограммы напряжения строчной развертки.
Рис. 33. Осциллограммы напряжения кадровой развертки.
240
от А до Е (сверху вниз), а каждый вертикальный ряд —цифрами от 1 до 8 (слева направо).
Включив телевизор для окончательного налаживания по ТИТ, вначале поворотом ручек Частота строк и Частота кадров нужно добиться синхронизации горизонтальной и вертикальной разверток и появления изображения на экране. Если при вращении этих ручек не удается засинхронизировать изображение, то необходимо в первую очередь проверить, нет ли ограничения синхроимпульсов (сигнала) в каскадах УПЧИ. Для этого при помощи потенциометра АРУ УПЧИ необходимо уменьшить коэффициент усиления УПЧИ так, чтобы при максимальной контрастности сигнала изображение на экране телевизора было нормальным. Если после этого при вращении ручек Частота строк и Частота кадров не удается засинхронизировать изображение, то необходимо подобрать сопротивления резисторов, как было указано ранее.
После того как на экране будет установлено изображение ТИТ, следует его сфокусировать. Для этого служат концентрические окружности в квадратах Б-2, Б-7, Д-2, Д-7. При хорошей фокусировке в центрах этих окружностей будут видны черные точки. Фокусировка луча в телевизоре осуществляется при помощи регулировки напряжения на фокусирующем электроде кинескопа потенциометром Rj32 (см. рис. 11).
После этого проверяют правильность работы строчной и кадровой разверток, наблюдая изображение большой окружности в центре экрана и малых окружностей в углах таблицы ТИТ, а также квадратов во всех частях таблицы. Если развертки работают правильно, форма квадратов и окружностей не должна быть искажена (в переносных телевизорах допускаются некоторые искажения, например, может быть несколько вытянут левый край изображения из-за отсутствия РЛС).
Перед началом проверки устанавливают необходимый размер изображения. Установка нормального изображения по вертикали обычно не представляет никаких трудностей и производится при помощи потенциометра Размер по вертикали (см. рис. 12). Увеличить размер по горизонтали в транзисторных телевизорах очень трудно. В телевизоре «Искра» для этого необходимо подобрать емкость конденсатора С]10 (см. рис. 11): увеличение ее способствует увеличению размера по горизонтали. Если в переносном транзисторном телевизоре очень сильно вытянут левый край изображения (нет согласования выходного сопротивления телевизора с отклоняющими катушками), то необходимо применить регулятор линейности строк от телевизора типа УНТ, включенный последовательно со строчными отклоняющими катушками. При этом уменьшится потребление постоянного тока выходным транзистором строчной развертки и улучшится линейность изображения по горизонтали.
Одним из важных параметров транзисторного переносного телевизора является минимальное потребление постоянного тока. Поэтому при настройке транзисторных телевизоров необходимо последовательно с первичными обмотками трансформаторов предварительного и выходного каскадов строчной развертки включить миллиамперметр и авометр
241
(АВО-5М). Подбором резистора /?127 и конденсатора Сц4 (см. рис. 11) добиваются минимального потребления постоянного тока. Ток предварительного каскада должен быть в пределах 20 — 30 мА, а ток выходного каскада — 250 —350 мА.
При измерении постоянного тока с помощью приборов их необходимо зашунтировать конденсатором емкостью 50—100 мкФ для устранения отрицательной обратной связи. Иногда снижение потребления тока выходным каскадом строчной развертки достигается тем, что последовательно с одним выводом вторичной обмотки трансформатора предварительного усилителя подключается цепочка, состоящая из параллельно соединенного резистора сопротивлением 0,1 — 5 Ом и конденсатора емкостью 20 — 100 мкФ. Такая цепочка обеспечивает правильный выбор напряжения смещения на выходном транзисторе, что дает возможность снизить потребление постоянного тока и улучшить линейность изображения. Кроме того, снижение потребления постоянного тока обеспечивается правильной настройкой трансформатора строчной развертки.
При помощи потенциометра К95 (см. рис. 12) Линейность и резистора 7?101 Установка рабочей точки устраняется нелинейность кадровой развертки телевизора. Если при помощи потенциометра Т?94 Размер по вертикали не удается получить достаточный размер изображения, то необходимо заменить транзисторы Т17, Т18 транзисторами с большим коэффициентом усиления.
После установки необходимого размера изображения при помоши магнитов на отклоняющей системе растр смещается симметрично относительно оси трубки и обрамления. Нормальным размером изображения считается, если по вертикали имеется 6 квадратов, а по горизонтали — 7,5 квадратов таблицы ТИТ 0249 (при нормальной яркости и контрастности изображения) для прямоугольных кинескопов.
Яркость кинескопа должна плавно регулироваться от полного затемнения экрана до расфокусировки изображения. Яркость регулируется потенциометром 7?53 (см. рис. 7) и подбирается сопротивлением резистора Л54. Затем проверяется ток луча кинескопа, для чего последовательно с катодом кинескопа присоединяется авометр АВО-5М, а ко второму аноду кинескопа — киловольтметр типа С-96. При этом напряжение на втором аноде и ток луча кинескопа должны быть соответственно 9 кВ и 50 мкА при максимальной яркости. В транзисторных телевизорах при изменении яркости кинескопа наблюдается незначительное изменение размера изображения. Это объясняется тем, что меняется внутреннее сопротивление селеновых столбов выпрямителя.
Наладив работу разверток, переходят к окончательной подстройке телевизора. Признаком неточной настройки режекторных контуров на промежуточную частоту звука принимаемого канала является появление на изображении темных горизонтальных полос, интенсивность и ширина которых меняется в такт со звуком. Подстройку нужно начинать с устранения этих темных полос путем осторожного вращения сердечников соответствующих режекторных контуров. Затем очень осторожно поворачивают сердечники контурных катушек усилителя
242
промежуточной частоты изображения, добиваясь наилучшей четкости изображения. Следует запомнить, в каком положении находился сердечник до начала подстройки, чтобы его можно было поставить в начальное положение, если при подстройке не были получены лучшие результаты.
Затем путем незначительной подстройки контуров в УРЧЗ добиваются минимального фона кадровой развертки и неискаженного звукового сопровождения при максимальной громкости.
После этого проверяют узел синхронизации. Изображение должно быть устойчивым без нарушения чересстрочной развертки, вертикальные линии не должны быть искривлены.
Причиной неустойчивости изображения как по горизонтали, так и по вертикали могут быть искажения формы видеосигнала, поступающего на амплитудный селектор. Для установления этого подключают осциллограф к базе транзистора амплитудного селектора и проверяют форму видеосигнала. Ограничение синхроимпульсов может происходить из-за неправильного выбора смещения на базе транзистора, а также из-за неправильной настройки каскадов блока СКМ и УПЧИ. Искривление вертикальных линий происходит из-за того, что сигналы изображения не полностью отсекаются каскадом амплитудного селектора, т. е. неудачно выбран его режим. Для устранения этого последовательно с коллектором транзистора амплитудного селектора подключают потенциометр и регулировкой его сопротивления добиваются пропадания искривления. Очень часто искривление линий по вертикали происходит из-за того, что неудачно выбраны параметры сглаживающего фильтра между схемой АПЧ и блокинг-генератором. Для этого необходимо уменьшать сопротивление резистора 7?i22 (см- Рис- И)> добиваясь пропадания искривления линий. Кроме того, очень часто в верхней части изображения наблюдается искривление вертикальных линий, которое возникает из-за попадания кадрового импульса в цепь питания и далее на СКМ, УПЧИ, ВУ и амплитудный селектор. Этот импульс вызывает дополнительную модуляцию видеосигнала и нарушение синхронизации развертки. В этом случае необходимо улучшить фильтры низких частот в цепи питания.
Достаточно часто встречаются такие неисправности узла синхронизации, как нарушение чересстрочной развертки, признаком которого является зубчатость линий в квадратах Б-3, Б-6 и веерообразное расхождение линий центральных горизонтальных клиньев таблицы ТИТ в сторону их сужения. В том случае, когда это явление пропадает при уменьшении сигнала изображения (при регулировке потенциометром АРУ УПЧИ), причиной нарушения является большой сигнал, поступающий на амплитудный селектор. Если же изменением сигнала (потенциометром АРУ УПЧИ) не удается устранить нарушение чересстрочной развертки, то необходимо изменить параметры интегрирующих цепей и проверить наличие паразитных связей между цепями кадровой и строчной разверток из-за нерационального монтажа.
Налаживание АРУ. Установку АРУ достаточно провести на одном канале (обязательно на первом, так как селектор каналов дает на нем
243
наибольшее усиление). При наличии необходимых приборов установку АРУ производят следующим образом по схеме, показанной на рис. 34. Для этого отпаивают коллектор транзистора T2i (см. рис. 13), потенциометр Контрастность (см. рис. 7) устанавливают в положение максимальной
Рис. 34. Структурная схема установки АРУ. контрастности и блок СКМ переключают в положение приема первого канала. На вход телевизора подают напряжение несущей частоты изображения 49,75 МГц, промодулированное видеосигналом (глубина модуляции 85%). Осциллограф подключают к катоду кинескопа. На входе телевизора устанавливают такой сигнал, чтобы на осциллографе (кинескопе) возникло ограничение синхроимпульсов.
При помощи прибора АВО-5М определяют напряжение между базой транзистора 72з и заземленной шиной при максимальном усилении УПЧИ и селектора, достигаемом регулировкой потенциометров (см. рис. 6) и Лид (см. рис. 13). Затем припаивают коллектор транзистора Т2у и подбором сопротивления резистора R{yi устанавливают напряжение на эмиттере транзистора Г2з на 0,8 В меньше, чем измеренное ранее напряжение на базе. При этом контрастность изображения должна несколько уменьшиться. На входе телевизора устанавливают уровень сигнала 0,1 мВ и регулировкой потенциометра R134 получают на осциллографе неискаженный сигнал; затем увеличивают входной сигнал в 300 раз и убеждаются, что сигнал на осциллографе нс исказился и увеличился не более чем в 1,4 раза. Если происходит ограничение сигнала, то его устраняют регулировкой потенциометра Л24. Если устранить ограничение не удается, то необходимо применить транзистор 72з с большим коэффициентом
усиления.
Проверить работу АРУ можно и без приборов. Для этого необходимо переключить блок СКМ на одну из передаваемых программ и прием вести на телескопическую антенну, причем длина ее должна быть небольшой. Изображение должно иметь достаточную контрастность. Затем на вход телевизора подается сильный сигнал (из коллективной антенны), при этом на экране телевизора должны быть устойчивое изображение и нормальная контрастность.
Проверка чувствительности по каналам изображения и звукового сопровождения. Схема подключения измерительной аппаратуры к телевизору при измерении чувствительности приведена на рис. 35. Перед началом измерения потенциометры Контрастность и Громкость следует установить в положение максимальной контрастности и громкости. На вход телевизора через согласующее устройство подают прокалиб-
244
рованные сигналы изображения и звука измеряемого канала. Осциллограф подключается к катоду кинескопа, а ламповый милливольтметр — к нагрузке УНЧ. *
Телевизор следует настроить точно на несущую частоту изображения. Для этого к базе транзистора предварительного усилителя видеосигнала присоединяют резонансный волномер и, вращая ручку настройки частоты гетеродина селектора каналов, добиваются максимального отклонения стрелки прибора. Напряжение несущей частоты изображения необходимо промодулировать. Вместо модуляции сигналом допускается 50%-ная модуляция синусоидальным напряжением частотой 400 и 1000 Гц. Изменяя напряжение на выходе генератора УКВ-ГСС, надо добиться, чтобы размах напряжения на катоде кинескопа был равен 10 В. В этом случае чувствительность по каналу изображения равняется напряжению на выходе генератора, деленному на коэффициент ослабления согласующего устройства.
Затем, не изменяя напряжения на генераторе У КВ-ГСС необходимо снять внутреннюю модуляцию генератора, а на генераторе УКВ-ГСС2 установить внутреннюю частотную модуляцию с девиацией частоты 50 кГц и напряжением, вдвое большим, чем на первом генераторе. Для устранения неточности установки частот генераторов необходимо подстройкой второго генератора получить максимальное показание на милливольтметре. Чувствительность по каналу звука будет удовлетворительной, если прибор, подключенный к выходу УНЧ, покажет напряжение, при котором обеспечивается номинальная выходная мощность.
Схема подключения измерительной аппаратуры при проверке избирательности телевизора остается той же самой, что и при проверке чувствительности. При этом следует установить ручку Контрастность в положение максимальной контрастности и с помощью волномера настроить телевизор точно на несущую частоту изображения проверяемого канала. С первого генератора подать на вход телевизора такой сигнал (модулированный синусоидальным напряжением), чтобы размах напряжения на катоде кинескопа был равен 10 В. Затем
Рис. 35. Структурная схема измерения чувствительности телевизора.
245
частоту сигнала уменьшают на 1,5 МГц. Поддерживая глубину модуляции 55% и не меняя настройки телевизора, увеличивают выходное напряжение генератора до тех пор, пока на катоде кинескопа вновь будет размах сигнала 10 В. Избирательность определяется как частное от деления напряжения генератора при расстройке на 1,5 МГц на напряжение генератора на несущей частоте изображения, выраженное в децибелах. Аналогично определяется избирательность при расстройке на +8 и —3 МГц.
УДК 621.317.7.084
НИЗКОЧАСТОТНЫЙ ГЕНЕРАТОР БИЕНИЙ
Я. ХИАН (ЧССР)
Низкочастотный генератор является измерительным прибором, вырабатывающим синусоидальный сигнал в полосе от 20 Гц до 20 кГц. Амплитуда НЧ сигнала может регулироваться плавно и ступенчато в пределах от 1 мВ до 1 В или до 10 В. У некоторых генераторов диапазоны рабочих частот распространяются в область ультразвуковых частот, поэтому они снабжены вспомогательными контурами, преобразующими синусоидальный сигнал в прямоугольный или пилообразный.
Генератор звуковых частот может быть собран по различным схемам. Одной из них является схема генератора типа LC. Частотная характеристика такого генератора, несмотря на его простоту, не является оптимальной.
Другим вариантом является ламповый или транзисторный генератор типа RC, имеющий наибольшее распространение. Он состоит из двухкаскадного усилителя с положительной обратной связью, в цепь которой включен четырехполюсник типа RC, параметры которого подобраны из условия минимального затухания лишь для одной частоты. В результате поворота фазы возникает положительная обратная связь и генератор возбуждается на этой частоте. В качестве четырехполюсника используется, например, мост Вина, тройное RC-звено, Т-образное звено и т. п.
Основным недостатком этого типа генератора является необходимость использования нескольких переключаемых и перекрывающихся диапазонов, так как обычным регулировочным элементом, т. е. двойным потенциометром или конденсатором, нельзя охватить весь акустический диапазон. Кроме того, имеют место значительные искажения генерируемого НЧ сигнала (по сравнению с сигналом, получаемым от генератора биений), а также ненадежная работа генератора колебаний очень низких частот.
Лучшим вариантом генератора НЧ колебаний является так называемый генератор биений, в котором НЧ сигнал получается как разность (интерференционные биения) двух НЧ сигналов, генерируемых двумя независимыми генераторами, настройку одного из которых можно изменять, а второго оставлять неизменной. Генератор биений
246
имеет большое преимущество, заключающееся в возможности охватить весь требуемый диапазон одним регулировочным элементом без переключения. Недостатком является необходимость выполнения условия постоянства частоты более сложной стабилизацией генераторов и температурной компенсацией.
Ламповые генераторы биений имели ряд недостатков. Главная проблема — ограничить ВЧ поле обоих генераторов до минимума с тем, чтобы исключить возможность их взаимодействия. При настройке нижних частот диапазона, т. е. йри почти одинаковых частотах обоих генераторов, часто имел место срыв колебаний и работа генератора была ненадежной.
Другим недостатком было отсутствие колебаний и во время прогрева электронных ламп. При точных измерениях необходимо было выждать, пока прибор прогреется до рабочей температуры, и только после этого производить компенсацию нулевых биений. По этой и еще целому ряду других причин большее распространение получили генераторы типа RC, самый простой из которых мог быть реализован на двух лампах [1]. Совершенно другая ситуация возникла при расширении использования транзисторов и их внедрении в измерительную технику и приборостроение.
Генератор, обеспечивающий точную, быструю и удобную работу, должен удовлетворять следующим требованиям:
1) полоса частот 20 Гц — 20 кГц должна быть заключена в едином перестраиваемом диапазоне;
2) амплитуда НЧ сигнала должна быть постоянной;
3) коэффициент нелинейных искажений НЧ сигнала не должен превышать 0,3%;
4) точная настройка НЧ сигнала, особенно на низких частотах (20 — 200 Гц). В самых высококачественных генераторах установленная частота представляется в цифровом виде при помощи многоразрядной системы изображения (рис. 1);
Рис. 1. Генератор TG5 Grundig.
247
5) работа сразу после включения прибора;
6) контроль формы генерируемых колебаний (синусоидальных, прямоугольных или треугольных) осциллографом, подключенным к выходным гнездам, или же встроенным осциллографом.
Структурная схема генератора. Описываемый НЧ генератор биений, структурная схема которого представлена на рис. 2, сконструирован с учетом перечисленных требований. Он состоит из двух вспомогательных генераторов Ос1г Ос2, разделительных каскадов Oh О2, смаст-теля См, в котором возникает разностная частота (ее можно выбрать в пределах требуемого диапазона), регулятора выходного напряжения R, усилителя выходного сигнала У, усиливающего генерируемый сигнал до уровня нескольких вольт, переменного измерителя выходного напряжения И и ступенчатого делителя Д (с шагом —20 дБ).
В качестве смесителя использован кольцевой модулятор. Можно применить и каскад на транзисторе. К выходу смесителя подключен фильтр, который выделяет НЧ сигнал и подавляет ВЧ колебания, а также комбинационные частоты, возникшие при смешивании. Генератор Ос2 вырабатывает колебания одной частоты, а частота второго генератора может перестраиваться в определенных пределах. Колебательный контур этого генератора перестраивается высококачественным конденсатором с воздушным диэлектриком.
Настроечный конденсатор должен быть снабжен редуктором 2:1, благодаря чему можно использовать шкалу 360° и точнее устанавливать низкие частоты в диапазоне 20 — 200 Гц. При использовании для точной индикации цифрового измерителя частоты точная шкала не требуется. Цифровой индикатор обозначен на структурной схеме пунктиром. Его схема не представлена, так как это самостоятельный прибор.
В ламповом генераторе биений необходимо тщательно экранировать оба колебательных контура и стабилизировать анодное напряжение. В транзисторном генераторе требование к экранировке минимально,
Рис. 2. Структурная схема НЧ генератора биений.
248
транзисторы работают с незначительным потреблением мощности, поэтому электромагнитное поле отдельных катушек сравнительно слабо. При расстоянии между катушками около 15 см почти нет опасности срыва колебаний, который может произойти, если частоты обоих генераторов отличаются на 50 Гц или менее. В колебательные контуры генераторов можно не вводить температурную компенсацию, так как они не подвергаются нагреву от электронных ламп.
Проблема получения разностных колебаний решается по-разному. В ламповых устройствах для этой цели используется пентод или октод, причем каждый из ВЧ сигналов генераторов поступает на отдельную сетку. При использовании транзисторов такой возможности нет, так как обычный транзистор имеет только три электрода. В этом случае оба сигнала приходится подавать на один электрод. Однако ВЧ сигналы обоих генераторов нельзя подавать прямо на электроды смесителя, так как в этом случае один генератор будет воздействовать на другой, что вызовет их частотную нестабильность.
Самым простым решением является введение разделительных каскадов между генераторами и смесителем. С выходов разделительных каскадов оба ВЧ сигнала поступают па базу смесителя, где на диоде и происходит собственно смешивание. После смесителя включены заграждающий ВЧ фильтр, плавный регулятор НЧ сигнала, усилитель и выходной делитель.
Выбор частоты генератора. Для генераторов биений необходимо, чтобы частота вспомогательного генератора была не менее чем в 5 раз выше максимальной частоты генерируемого диапазона частот. Если самая высокая частота этой полосы составляет 20 кГц, то частота генератора должна быть не менее 100 кГц. Частота перестраиваемого генератора в конце акустического диапазона будет отличаться на 20 кГц, т. е. будет равна 120 кГц, поскольку вторая возможная частота — 80 кГц не удовлетворяет отмеченному выше условию.
Однако частота генератора выбирается несколько более высокой (около 120 — 150 кГц), потому что при его перестройке в направлении низких частот (т. е. со 120 кГц на 100 кГц) растет амплитуда ВЧ напряжения на резисторе Ло (см. рис. 4), что оказывает благоприятное влияние на частотную зависимость НЧ сигнала после смесителя.
Еще одна причина выбора более высокой частоты заключается в том, что изменение емкости настроечных конденсаторов в выведенном положении ротора более медленное, т. е. это положение будет соответствовать низким частотам акустического диапазона. Отсюда следует, что частота генератора переменной частоты должна быть равна частоте постоянно настроенного генератора в начале акустического диапазона НЧ сигнала (т. е. 20 Гц), в то время как в конце диапазона она должна быть ниже на ширину диапазона (20 кГц).
С точки зрения фильтрации остатков ВЧ напряжения на выходе смесителя было бы целесообразно выбирать частоту ВЧ генератора как можно более высокой. Однако получение достаточной стабильности частоты около 10~4 проще при более низкой частоте (100—150 кГц).
249
Рис. 3. Схема колебательного контура.
то
А так как стабильность частоты генераторов биений являете? одним из самых важных параметров, то генераторы такого рода, как правило, работают на частоте около 150 кГц.
Расчет параметров колебательного контура. На рис. 3 представлена схема колебательного контура, состоящего из катушки Lo и конденсатора Со, параллельно которому подключен конденсатор переменной емкости Си. Так как стабильность генератора тем выше, чем меньше отношение ча-емкости Со и Сн должны быть минимальными.
Однако при этом надо помнить, что колебательный контур, состоящий только из индуктивности Lo и емкости Со (и начальной емкости CJn открытого конденсатора Сн), должен возбуждаться на выбранной частоте f 0 = 150 кГц и что добавление полной емкости конденсатора Си (при введенном полностью роторе) должно вызвать изменение частоты генератора на частоту, равную ширине акустической полосы (или несколько больше).
Иначе говоря, колебательный контур Lo (Со + Ск/п) имеет частоту /о = 150 кГц, а колебательный контур Lo (Со + Сн) — f'o = f0 — A f.
При определении параметров прежде всего необходимо рассчитать по формуле Томаса индуктивность катушки Lo:
(159//J2
° Cq + Co/h'
Здесь Со = 2,5СН; на 20; Lo, мкГ; Со, Сн, пФ; f0, МГц.
Если емкость переменного конденсатора равна 440 пФ, то Со = 1100 пФ и CJn я 22 пФ. Отсюда
£0 —
25 300 25 300
0,152(1100 + 22) ~ 25,25
— 1001,9 мкГ « 1 мГ.
При введении ротора конденсатора Сн происходит изменение частоты на А/.
Из преобразованного выражения для индуктивности катушки Lo определяем:
I** j/EotCo + Q ’
подставив найденные значения, получим:
f'o = ---= -^-=0,1282 МГц;
У 1000 - (1100 + 440) 1240
А/ = fe -f'o = 0,1500 - 0,1288 = 0,0218 МГц » 21,8 кГц.
250
Если нет конденсатора емкостью 440 пФ, то необходимые значения можно рассчитать аналогичным образом для любого конденсатора.
Допустим, что имеется двойной переменный конденсатор емкостью Сн = 800 пФ. Дополнительная емкость в этом случае будет Со = 2,5 Сн = = 2000 пФ. Тогда
25 300
L° ~ 0,152 (2000 + 40) ~ 551,2 МкГ ~ 0,55 мГ
159 159
/о = -__-= -—=0,1262 Ml |/ 550(2000 4-800) 1240
Д/= 0,1500 - 0,1282 = 0,0218 МГц = 21,8 кГц.
Применяя конденсатор Сн, можно выполнить условие частотной стабильности контура. Нужно, однако, помнить, что стабильность зависит и от добро гное ги катушки Q, которая должна быть как можно выше.
Расчет генератора. На рис. 4 представлена схема описыааемого генератора. Она является транзисторным вариантом генератора Клаппа и имеет хорошую частотную стабильность. При расчете для данного транзистора и частоты /0 определяем значения емкостного делителя Сь С2 и уточняем емкость дополнительного конденсатора Со (определенную ориентировочно в предыдущем параграфе).
Требуемые значения определяем по формулам:
бо+гьСОЕ ф21э оз0Г0- Ю“ 3
Ci — с2 — С11э,
где С11э —входная емкость используемого транзистора, нФ; Qo — добротность катушки Lo, мкГ; у2г, — абсолютное значение крутизны, мСм; ю0 — угловая частота 2л/, МГц;
с = ________9________
0 й>оЕ0 10“3 — 2 '
Так, например, транзистор ОС170
на частоте /0 = 0,15 МГц имеет следующие параметры: у2(э — 37 мСм; С12, = -1,5 пФ = -0,0015 нФ; С11э = = 70 пФ = 0,07 нФ; sin <р2(э = 0; cos<p2b=l; С22э = 4 пФ = 0,004 нФ; а3 — 150.
Рис. 4. Схема стабильного генератора.
251
Параметры колебательного контура: Q = 80; Lo = 1000 мкГ; ш0 = = 2 л/0 = 6,28-0,15 = 0,943.
Подставив их, получим:
Сз 0,943
80-37-1 CQ .
0,943-1000-10” 3 5 Н ’
Q = 58 - 0,07 х 58 нФ;
58
0,89-1000-58-IO”3-2
= 1,17 нФ » 1,2 нФ.
Для того чтобы несколько увеличить связь и тем самым гарантировать возбуждение генератора даже при использовании транзисторов с несколько отличающимися парметрами, можно емкость рассчитанных конденсаторов Ci и С2 уменьшить на 30%, т. е. до 58-0,7 =40,6 нФ. Это значение округляем до типового, равного 39 нФ, или лучше до 47 нФ (слабее связь и больше стабильность).
Так как емкость делителя С2, С2 значительно больше входной емкости транзистора Сцэ, то изменение емкостей транзистора под действием температуры или изменения тока (т. е. рабочей точки) не будет иметь существенного значения. Допустим, что произошло изменение емкости Сцэ на ДС1 = 10 пФ. Тогда частотное отклонение
. г _ go A£l_f . in-6 АЛ 2Со + С2 Cio1 ’
где Д Ci — изменение входной емкости транзистора (или конденсатора Ci). Подставив значения, получим:
= 2400 + 47000 ’ 47000 0,15'10 6 = °’77 Гц-
Относительное изменение частоты в этом случае будет:
Ш = 0,77/150000 = 0,51 • 10” s.
В действительности же относительное изменение частоты будет примерно на порядок хуже, что объясняется недостаточно высоким качеством диэлектрика конденсаторов Со, Съ С2. Поэтому лучше использовать слюдяные конденсаторы или конденсаторы из металлизированной бумаги. Кратковременная стабильность устройства с такими конденсаторами вполне удовлетворительна.
Принципиальная схема генератора. На рис. 5 дана полная схема описываемого генератора биений. Оба вспомогательных генератора и разделительные каскады одинаковы. В генераторах нужно использовать ВЧ транзисторы, например, типа ОС170 или AF126, имеющие маленький ток покоя (около 2 мкА) и коэффициент передачи тока h2l5 более 100.
252
Малый ток покоя является благоприятным фактором для достижения хорошей температурной стабильности, а значит, и частотной стабильности НЧ сигнала.
Генераторы работают по схеме Клаппа, отличающейся большой стабильностью и малой чувствительностью к изменениям напряжения питания. По данным [2] была также испытана схема Колпитца, однако полученные результаты значительно хуже (частота НЧ сигнала от 200 Гц в направлении к более низким значениям была нестабильна и в значительной мере зависела даже от небольших изменений напряжения питания).
На частотную и температурную устойчивость влияет малый коэффициент стабилизации, определяемый параметрами делителя смещения базы и сопротивлением резистора Ro. Для устойчивой схемы он не должен быть больше 3. Коэффициент стабилизации S рассчитываем по формуле:
Ro Ri
Ro
R2
S =---------i
. , Ro Ro
1 — “216 ~।-----
Ri Ri
где h2i6 ~ коэффициент передачи тока используемого транзистора. Подставив значения, указанные в схеме, получим:
5 =
0,32 0,32
1 4--------1------
3,3 1,8
Д82 Д82~
1 - 0,98 -----+--------
3,3 1,8
1,705
0,715
« 2,4 кОм,
т. е. коэффициент удовлетворяет предписанному требованию.
ВЧ сигнал снимается с эмитгера транзистора Tt (ГД и через конденсатор связи С4(СД подается на базу разделительного каскада Г2(Г'2). В этом каскаде транзистор работает по схеме с общим коллектором, т. е. как эмиттерный повторитель. Поскольку он имеет достаточно большое входное сопротивление, амплитуда ВЧ напряжения не уменьшается. Кроме того, повторитель работает со стопроцентной отрицательной обратной связью (ОС), что снижает нелинейные искажения и препятствует возникновению гармонических составляющих ВЧ сигнала.
Смещение базы таково, что коллекторный ток транзистора генератора равен примерно 2,3 мА. При данном напряжении UK3 это соответствует рабочей точке, зависимость изменения динамической емкости от тока коллектора в которой минимальна. Коллекторный ток разделительного каскада определен сопротивлением резистора R3(R'3) и должен составлять 0,8 — 1 мА. У данного каскада выбор
253
рабочей точки с точки зрения частотной стабильности не так важен, как в предыдущем случае.
ВЧ сигналы обоих генераторов после прохождения через разделительные каскады подаются через конденсаторы связи С5 и С'5 на базу смесительного транзистора Т3, который гальванически объединен с транзистором Т4. Такое включение увеличит входное сопротивление смесителя, поэтому нагрузка разделительных каскадов минимальна. Рабочая точка этой пары транзисторов устанавливается резистором Rs и подстроечным резистором R6.
Для настройки необходим осциллограф, на экране которого наблюдается форма результирующего НЧ сигнала. Рабочая точка устанавливается так, чтобы ей соответствовала наиболее близкая к идеальной форма синусоиды результирующего сигнала. Нагрузкой пары транзисторов является сопротивление резистора R8, который совместно с конденсатором Су и следующими звеньями CSR9 и С9Рю составляет фильтр
ZHZ70
Рис. 5. Схема НЧ
254
для прошедших через смеситель ВЧ колебаний. Однако емкость конденсатора С7 влияет и на амплитуду НЧ сигнала (с ростом частоты амплитуда НЧ сигнала падает).
Коллекторный ток смесительной пары достигает 1 мА. Его значение зависит от подстроечного резистора R6 и не является обязательным, так как смеситель настраивается на минимальное искажение, а не на ток.
Потенциометр Я29 служит для точной регулировки амплитуды НЧ сигнала. К его подвижному контакту подключен конденсатор связи С10 большой емкости, корректирующий сигнал в области низких частот. Для этой цели сопротивление резистора R7 и емкость конденсатора С7 выбирают так, что их постоянная времени 200 мс соответствует переходной частоте 1 Гц/—3 дБ.
Аналогично постоянные времени R8C7 = 8,46 мкс и R29C9 = 16,5 мкс определяют переходные частоты 18,8 и 9,6 кГц, на которых происходит спад амплитуды НЧ сигнала. Так как к их демпфирующему воздействию на высокие частоты добавляется и снижение усиления транзисторной пары, то на выходе включен заграждающий фильтр C8R9 с постоянной времени 43,52 мкс, выравнивающий результирующую частотную характеристику в обратном направлении, т. е. подчеркивает верхние частоты от переходной частоты 3,65 кГц/+3 дБ.
10000,0
2XGA203
Ящ 0,1\
7/
GC510K
GC520K
Rtf 1,2к
Яц 470
‘0,48В
^7 ~£о
^19 100
Ступенчатая регулировка выходной, амплитуды
Ris 0,22
Т5 КС508
С-ю 20,0 —и
R13
4=0,1 МОм 100
200,0
Те
Си •50,0
Я14 8,2 к
г=ь2/В
Те KF524
Аг
Ягч 16
Rzs 1,80м
Ягз 3,9к
Яго 5,6 к Rzi 3,3к
Ягг 3,9 к
С is 1000,0
Аз
Яге 0,180м
£ +9В
—о гъ О
/ / / / / / 1~10Гц-20кГц Ю2мВ~2В/о,2Вт I
-20аБ1 I
-wAB I I
-ЯОДБ
о|О-0д£
Яге 290
। 5
50мкА
0,020м / ......i / I
НЧ усилитель мощности.
Измеритель и делитель выходного напряжения
генератора биений.
255
Малая амплитуда сигнала на выходе смесителя сравнительно мала (около 100 мВ), поэтому сигнал с потенциометра R2g поступает на усилитель. Так как генерируемый НЧ сигнал должен быть равномерно усилен во всем акустическом диапазоне, необходимо, чтобы усилитель был широкополосным.
Широкополосный усилитель. Он собран на четырех транзисторах и состоит из трех каскадов со связью по постоянному току. Транзисторы Т$ — T-j типа п-р-п, Т8, 7\ — Тл типа р-п-р.
Сигнал поступает на базу транзистора Т5, включенного по схеме с общим эмиттером. После усиления сигнал с коллектора поступает на базу транзистора Т6. На его коллекторе появляется сигнал, напряжение которого примерно равно максимальному выходному напряжению усилителя. И хотя его мощность мала, но все же достаточна для возбуждения следующего каскада. Сигнал подается на базы этих транзисторов, соединенные резистором К19.
Так как транзисторы имеют разную структуру, то сигнал возбуждения оказывает на них противоположное действие, т. е. при положительной полуволне сигнала на коллекторе транзистора Т6 открывается транзистор Т7, через него проходит ток, а напряжение падает. В тот же момент времени транзистор Тв запирается, ток исчезает, а напряжение возрастает. В течение следующей отрицательной полуволны все происходит наоборот. НЧ напряжения обеих полуволн складываются в общей точке эмиттеров а [4], так что на конденсаторе С15 появляется полное усиленное выходное напряжение.
Усилитель работает в классе В, т. е. в рабочей точке, установленной соответствующим смещением базы, когда каждый транзистор пары усиливает только одну полуволну сигнала, а во время второй полуволны — закрыт. Этим достигается высокий к. п. д. При малом или нулевом сигнале на базе транзистора Т5 ток, потребляемый от источника напряжения питания, минимальный, а при большом сигнале (с амплитудой около 2 В) он возрастает до 50 мА.
Ток покоя, составляющий приблизительно 10 мА, а значит, и рабочая точка устанавливается резистором Я19. Его сопротивление в зависимости от использованных транзисторов и возбудителя колеблется от 30 до 100 Ом (при напряжении питания 9 В).
После предварительной настройки в усилитель вводится ОС. Первая петля ОС по постоянному току охватывает каскад иа транзисторе Т5. Так как весь усилитель имеет связь по постоянному току, то эта ОС оказывает влияние на общую устойчивость усилителя. Вторая цепь отрицательной ОС охватывает весь усилитель. Она включает резистор К14, образующий с резистором Я13 делитель напряжения, с которого снимается часть выходного напряжения и подается в противофазе входному сигналу на эмиттере транзистора Т5.
Эта связь эффективна для постоянного и переменного тока и более глубокая, чем предыдущая. Кроме стабилизации рабочей точки она значительно улучшает все передаточные свойства усилителя [5], т. е. увеличивает его входное сопротивление, уменьшает выходное сопротивление, выравнивает частотную характеристику, а главное снижает нели
256
нейные и интерференционные искажения. Однако по сравнению со схемой без ОС все это приводит к некоторому уменьшению чувствительности. Глубина обратной связи зависит в данном случае от соотношения сопротивлений резисторов Rl4., R13. Чем меньше сопротивление резистора К14, тем глубже ОС, но одновременно и меньше усиление.
В усилителе имеется и положительная ОС. Выходное напряжение через конденсатор С13 и резистор R18 подается на базу транзистора Т7, где действует в фазе с усиливаемым сигналом. Благодаря этому увеличивается возбуждение транзистора Т7 и выходной сигнал возрастает примерно на 10%.
Глубина ОС зависит от коэффициента передачи тока базы в режиме короткого замыкания (А21э) используемых транзисторов. Обратная связь тем глубже, чем больше коэффициенты передачи тока. Поэтому в качестве Т5 и Тб следует выбирать транзисторы с h2l3^ 100. Коэффициент передачи тока составного транзистора тоже должен быть большим, причем коэффициенты передачи тока входящих в него транзисторов не должны отличаться один от другого более чем на 30%.
Так как весь усилитель имеет связь по постоянному току, то необходимо, чтобы первые два каскада были собраны на кремниевых транзисторах, которые своими малыми остаточными токами IKg.o (около единиц мкА) способствовали температурной стабилизации.
Измерительная цепь, выходной делитель. Для измерения амплитуда! выходного сигнала генератор снабжен измерительной цепью (рис. 5). На входе схемы включен резистор R20, а на выходе — пара диодов Д2, Дз- Это так называемая мостовая схема, позволяющая получить сравнительно равномерную шкалу. Равномерность достигается главным образом резисторами К20 и К21 и далее резисторами R22 и К23. Два последних резистора заменяют два диода моста выпрямителя, который обычно состоит из четырех диодов. Такое изменение схемы уменьшает чувствительность, но при этом меньше и отклонения от идеальной линейной шкалы измерительного прибора. Для измерительной цепи следует выбирать диоды с одинаковыми свойствами.
Круглая плата, на которой размещены все элементы измерительной цепи, прикреплена двумя винтами к задней части корпуса измерительного прибора типа DHR на 50 мкА. Расположение элементов и вид печатного монтажа показаны соответственно на рис. 6, я и б.
Для точной установки НЧ напряжения около единиц и десятков милливольт перед выходом генератора включен ступенчатый делитель, ослабляющий НЧ напряжение скачками в —20 дБ, т. е. в 10 раз (с 2,0 до 0,2 В), в 100 раз (до 20 мВ) и в 1000 раз (до 2 мВ). К делителю подключен двухпозиционный переключатель. В одном положении соединение прямое, а в другом — через согласующий резистор К28 (см. рис. 5). Он увеличивает выходное сопротивление усилителя генератора до 300 Ом и одновременно защищает оконечные транзисторы от случайного короткого замыкания (например, при прикосновении неизолированным концом выводного провода). Такую же функцию выполняет резистор Кзащ (но ₽ меньшей степени) при снятии сигнала в первом положении переключателя.
9 Заказ 245 257
Резистор 7?28 при измерении резонанса громкоговорителя и ре-продукторных резонаторов служит в качестве разделительного сопротивления.
На рис. 7 приведена характеристика шкалы измерительной цепи, общей для всех диапазонов напряжения.
Конструкция прибора. Конструкция генератора представляет собой панельный блок размерами 198 х 79 мм, вставленный в простой универсальный корпус. На его передней панели размещены все элементы управления: выключатель и регулятор НЧ напряжения В{ (см. рис. 5), настроечный конденсатор Сн, регулятор нулевых биений С„ переключатель выходного делителя напряжения Д, НЧ вольтметр, двухпозиционный выходной переключатель и два гнезда.
К передней панели четырьмя стержнями, имеющими с обоих концов резьбу М3, прикреплена несущая плата с элементами. Вид печатных соединений показан на рис. 8, размещение элементов — на рис. 9. Передняя панель закрыта органическим стеклом с отверстиями для ручек и надписями. К печатной плате со стороны соединений прикреплен держатель двух плоских батарей, обеспечивающих питание всего генератора, сделанный из дюралюминия толщиной 1 мм. Он прикреплен к плате при помощи двух трубок винтами М3.
Для улучшения внешнего вида устройства используют ручки, выточенные из алюминиевого стержня. На рис. 10 слева по-В казана ручка регулировки амп-
10 литуды и нулевых биений, а
справа — выбора частоты, кото-3 рая для облегчения настройки
с 'хб сделана несколько крупнее. К
А ней сзади тремя винтами М3
прикреплен латунный диск диа-Рис. 7. Шкала измерительной цепи. метром 63 мм, который после
258
градуирования снабжен шкалой, показанной на рис. И (соответствует коэффициенту передачи 1-: 3).
Генератор помещен в корпус из дюралюминия или стали. Его основные размеры приведены на рис. 12. Из рисунка видно, что весь корпус состоит из трех частей, соединенных алюминиевыми заклепками. При использовании стального листа эти части можно соединить-точечной сваркой. Собранный корпус зашпаклеван и покрашен светлосерым лаком.
Передняя панель достаточно велика, и к ней можно прикрепить измеритель амплитуды генерируемого НЧ сигнала. Однако он привинчивается не к самой панели, а к вспомогательной субпанели и поэтому несколько «утоплен» в главной панели. Передняя панель устройства полностью закрывает измеритель, поэтому через непокрытое лаком окошко из плексигласа видна только шкала.
На рис. 13 приведен чертеж передней панели с обозначенным отверстием для утопленного измерителя DHR5 (Метра — Бланско). На рис. 14 показаны размеры стержней. Более полное представление о конструкции дают рис. 15—17.
Включение, подстройка и градуировка прибора. Устройство приводится в действие по этапам. Сначала проверяется работа вспомогательных генераторов при помощи измерителя резонанса, осциллографа, частотомера, а потом работа смесителя с помощью головных телефонов с большим сопротивлением, подключенных к подвижному контакту потенциометра R29- Для облегчения этой работы можно воспользоваться контролем напряжений баз, эмиттеров и коллекторов, которые могут отличаться от указанных на рис. 18 примерно на 10%. При больших расхождениях нужно искать причину, чаще всего лежащую в отклонениях параметров транзисторов или резисторов. Иногда помогает замена одного транзистора другим. Однако транзисторы 7\ и Т\ (см. рис. 5) должны работать сразу. Подстроечным резистором К6 устанавливается рабочая точка составного транзистора.
Несколько больше внимания следует уделить широкополосному усилителю. Напряжение смещения устанавливается перемещением подвиж-
Рис. 8. Вид печатных соединений.
9* 259
Рис. 9. Размещение элементов.
ZS3
Рис. 10. Чертежи ручек регулировки.
него контакта подстроечного резистора 7? 15. В качестве пробного сигнала может быть использован генерируемый сигнал, снимаемый с потенциометра /?29> форма которого (вплоть до ограничения) наблюдается на экране подключенного к выходу осциллографа. При повороте потенциометра в направлении к незаземленному концу в определенном положении должно произойти одновременное ограничение вершин верхней и нижней полуволны сигнала. Если ограничение одной полуволны происходит раньше, то нужно изменить положение подвижного контакта резистора Т?15. Для настройки используем сигнал эталонной частоты 1 кГц.
Рис. 13. Чертеж передней панели.
дюралюми.ни.й.-Цшт,
-----.У
Рис. 14. Стержни каркаса.
При отсутствии осциллографа настроить рабочую точку усилителя поможет напряжение (также измеряемое по отношению к земле) в общей точке эмиттеров обоих оконечных транзисторов (примерно 3,8 В).
Движок переменного резистора /?21 устанавливается в положение, при котором напряжению выходного сигнала 2 В соответствует полное отклонение стрелки прибора. При этом, естественно, нужно использовать другой НЧ милливольтметр, который подключается между конденсатором Ct 5 и корпусом. Для сравнения используется генерируемый НЧ сигнал, однако калибровку измерительной цепи (отдельно от генератора) можно производить и другим генератором.
Остается проградуировать шкалу конденсатора Сн. Если имеется цифровой частотомер, то работа выполняется быстро И без затруднений.
Перед градуировкой полностью выведем ротор конденсатора Сн (максимальный угол поворота подвижной пластины), а ротор конденсатора С, установим в положение, соответствующее половине емкости (около 10 пФ). Затем изолированной отверткой поворачиваем сердечники обеих катушек до тех пор, пока на экране подключенного па-
Материал дюралюминий -2шт. 035
262
Рис. 15. Вид прибора без кожуха.
раллельно осциллографа не появится горизонтальная неподвижная прямая (нулевое биение).
Развертка осциллографа переключена на самый низкий частотный диапазон, как правило, около 25 Гц. Горизонтальная прямая соответствует 0 Гц. (Устройство обладает очень хорошей кратковременной стабильностью, если может удержать нулевое биение.) Теперь нельзя менять емкость конденсатора С„ которым перед началом измерений
Рис. 16. Вид передней панели сзади-
263
Рис. 17. Вид прибора изнутри.
настраиваются нулевые биения. Положение сердечников катушек фиксируем клеем.
При введении ротора конденсатора Сн увеличивается частота НЧ сигнала, а при полностью введенном роторе достигается требуемая граничная частота 20 кГц. В правильной работе можно убедиться на слух, подключив головные телефоны к выходу НЧ генератора. Частота на границе слышимости человеческого уха 16 кГц должна находиться примерно в пятой из шести частей шкалы.
Далее, если имеется частотомер, настроим развертку осциллографа ца 100 Гц. При повороте ротора конденсатора Сн на экране появляется одна синусоида, т. е. положение соответствует 100 Гц. Отметим его карандашом на диске шкалы Си. При дальнейшем узеличении угла поворота пластин конденсаторов появится двойное изображение синусоиды, тройное и т. д. Каждому из этих положений соответствует двойная, тройная и т. д. частота, т. е. 200 Гц, 300 Гц. При частоте 1000 Гц = 1 кГц оставим конденсатор Сн в этом положении и переключим развертку на 1000 Гц, причем ручкой точной настройки (развертки) добиваемся на экране опять одной синусоиды. Продолжаем далее, но теперь отдельные отмеченные позиции будут соответствовать частотам, кратным 1 кГц. Все это производится до частоты 20 кГц. Для исключения неточности полезно весь процесс повторить несколько раз или проверить с другой исходной частотой, например 2 кГц — одна неподвижная синусоида, 4 кГц — две синусоиды, 6 кГц — три синусоиды и т. д. При этом можно произвести коррекцию неточности (при установке промежуточных позиций) и влияния синхронизации осциллографа. Положение, соответствующее 50 и 25 Гц, надежно определяют по частоте сети. Градуирование может производиться при помощи второго генератора и фигур Лиссажу, но наиболее точным является градуирование промышленным цифровым частотомером.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Хиан Я. Настройка и измерение радиолюбительских приемников. Прага, СНТЛ, 1964.
2. Franz J. Differenz — Ton — Generator DTC.—«Radioschau», 1965, Ke 3, S. 132-138.
3. Чермак И., Навратил Л. Обзор транзисторной техники. Приложение к журналу «Аматерске радио», 1964.
4. Хиан Я. Радиолюбительская стереофония. Прага, СНТЛ, 1968.
5. Хиан Я. НЧ генератор — «Радиовы конструктер», 1967, № 5.
УДК 621.317.361.08
ЦИФРОВОЙ ХРОНОМЕТР И ЧАСТОТОМЕР
И. ЗУСКА (ЧССР)
В измерительной технике часто приходится решать, какой метод измерений наиболее целесообразен — аналоговый или цифровой. Решение зависит от разнообразных факторов: требуемой точности измерений, способа дальнейшей обработки, экономичности и т. п. Но самым важным требованием является точность измерения.
Точность аналоговых измерений лежит в пределах 10-2—10~3, а цифровых — 10-4—IO-7. Эти данные позволяют в общих чертах определить область применения отдельных методов измерений. Необходимо подчеркнуть, что данные о точности относятся к обычным типам технических измерительных устройств, так как лабораторные методы
265
аналоговых измерении при помощи мостов или компенсаторов могут успешно соперничать в точности с цифровыми измерительными приборами. Однако эти методы требуют затраты большого времени, дорогостоящего оборудования при очень узкой области их применения (непригодны для использования в ремонтных мастерских).
Использование цифрового измерения особенно выгодно при определении времени или частоты, поскольку цифровые измерительные устройства сравнительно просты. Так, у них может быть исключен блок аналого-цифрового преобразования, являющийся наиболее сложной частью цифрового вольтметра. Поэтому при измерении времени и частоты можно достигнуть большой точности при относительно низких затратах на создание измерительного устройства. Точность измерений цифровых хронометров и частотомеров обусловлена точностью и стабильностью внутреннего эталона времени, в качестве которого почти всегда используется кварцевый генератор. Следовательно, точность измерителя зависит от свойств кварцевого резонатора и качества контуров генератора. Без специальных мер можно получить точность 10-4. Точная настройка частоты генератора (обычно при помощи подстроечного конденсатора, включенного последовательно с кварцевым резонатором), частота последовательного резонанса которого несколько ниже номинальной, позволит при использовании эталонного частотомера достигнуть точности примерно на порядок выше. Точность 10~6—10-8 может быть получена, если поместить резонатор вместе со всеми контурами генератора в термостат и обеспечить надежное возбуждение резонатора, предписанное заводом-изготовителем.
Цифровые измерительные приборы, способные измерять отрезки времени, частоту, отношение двух частот, регистрировать случайные импульсы, обрабатывать при измерении сигналы самого разнообразного вида и уровня (в очень широких пределах), называются универсальными счетчиками. Здесь дана конструкция сравнительно несложного устройства, по своим свойствам приближающегося к универсальному счетчику.
Онисание блоков счетчика. Классическое устройство универсального счетчика состоит из четырех основных блоков: входного блока, обрабатывающего входные сигналы и преобразующего их в логические уровни, централи времени, управляющей логической сетью — мозгом всей схемы, и, наконец, счетчика с необходимым числом разрядов и устройством индикации.
Входной блок предназначен для преобразования входного сигнала, лежащего в области возможного применения, в сигнал, пригодный для обработки последующими блоками, собранными на интегральных микросхемах. При использовании цифровых интегральных микросхем (ЦИС) типа ТТЛ необходимо, чтобы уровень сигнала находился в пределах 0 — 5 В (по отношению к общей точке питания). При этом сигнал, соответствующий логическому 0, может быть в пределах от 0 до 0,8 В, а сигнал, соответствующий —1, в пределах 2,4—5 В. Полоса от 0,8 до 2,4 В — так называемая запретная область, через
266
которую уровень сигнала должен пройти как можно быстрее, поскольку здесь ЦИС типа ТТЛ работают в линейном режиме и особенно восприимчивы к помехам. Поэтому важно, чтобы время включения и выключения сигнала (импульса) было минимальным.
По этой причине в качестве преобразователя аналогового сигнала в сигнал, предназначенный для возбуждения цифровых схем, используются различные виды компараторов (интегральных, гибридных и на дискретных элементах) — усилителей с большим усилением и быстродействием, с определенными входными свойствами (аналогично операционным усилителям), выходы которых совместимы со входами цифровых схем. В отличие от операционного усилителя у компараторов насыщенное состояние является нормальным рабочим режимом. Очень важное, обычно задаваемое, свойство компараторов — способность быстрого восстановления при многократном перевозбуждении — определяет предел их частотной применимости.
В некоторых случаях, если частотные требования не слишком велики, можно в качестве компаратора использовать обычный тип операционного усилителя, однако нужно обеспечить перевод выходного уровня (±15 В) на логический. Простой способ ограничения сигнала заключается в создании падения напряжения на сопротивлении при "помощи стабилизирующего (опорного) диода 5 В, подключенного параллельно входу логической схемы. Значение ограниченного сигнала в этом случае колеблется от —0,5 В до +5 В, что при определенных
условиях вполне приемлемо.
Схема на рис. 1 ограничивает амплитуду на выходе операционного усилителя в цепи обратной связи (ОС). Если и здесь использовать стабилизирующий пятивольтовый диод, то выходное напряжение будет иметь примерно такое же значение, как и в предыдущем случае.
В заключение разбора входного блока рассмотрим упрощенную схему включения входного блока универсального счетчика фирмы Philips, работающего до области УКВ (рис. 2). Ко входу блока подключен переключатель чувствительности, имеющий два положения (большая и малая чувствительность). Коэффициент деления 1: 100. За делителем следует дифференциальный усилитель на полевых транзисторах (для достижения большого входного сопротивления), работающий как преобразователь сопротивлений со сдвигом уровня. На входе
сигнала этого каскада включен защитный который предотвращает повреждение полевых транзисторов от слишком большого входного напряжения. С повторителей сигнал вводится в дифференциальный усилитель напряжения, а с него в формирующий триггер, придающий сигналу вид, требуемый для нормальной работы последующих цепей (в отношении уровня и крутизны переднего и заднего фронтов импульсов).
ограничитель амплитуды,
Рис. 1. Компаратор на операционном усилителе.
267
Рис. 2. Схема входного блока универсального счетчика.
Централь времени — устройство, генерирующее импульсы, длительность и период повторения которых постоянны и равны одной десятой доле секунды. Обычно централь времени состоит из кварцевого генератора, формирователя, преобразующего сигнал генератора в импульсы, пригодные для обработки цифровыми схемами, и из системы последовательно включенных, обычно десятичных, делителей. Формирователь вырабатывает импульсы, имеющие частоту, равную резонансной частоте кварцевого резонатора (на выходах отдельных делителей частота в 10 раз ниже, чем на их входах). Очевидно, что на точность всей централи времени (определяющей точность всего измерителя времени или частоты) не может повлиять ни десятичное деление, ни обработка сигнала формирователем (им может быть, напри-
РЧс. 3. Схема высококачественного кварцевого генератора.
268
мер, триггер Шмитта), и поэтому она определяется только точностью частоты генерируемого сигнала.
Точность частоты генератора обусловлена прежде всего свойствами (т. е. точностью и стабильностью) используемого кристалла. Определенное значение имеет и способ включения генератора, определяющего условия работы резонатора. Эти условия, заданные схемным решением генератора, заключаются прежде всего в значении и устойчивости мощного возбуждения резонатора, что очень важно для его свойств. Существенное значение имеют эффективность стабилизации напряжения питания генератора, качество термостабилизации как самого резонатора, так и всех контуров генератора.
Для обеспечения достаточной точности совершенно непригодны схемы включения генераторов как мультивибраторов на транзисторах й на интегральных микросхемах. На рис. 3 представлена схема генератора на транзисторах, обладающего замечательными свойствами: при использовании хорошего кварцевого резонатора можно получить абсолютную точность, достигающую значения 10-8 (в условиях термостата).
В схеме Клаппа использован резонатор с частотой последовательного резонанса 1 МГц. Генератор работает на пятой гармонике, т. е. на 5 МГц. Сигнал через емкостную связь подается на двухкаскадный усилитель напряжения, после которого в целях уменьшения входного сопротивления включен эмиттерный повторитель. С выхода усилителя напряжения снимается сигнал; им после выпрямления и усиления управляется рабочая точка генератора. Таким образом, эта ОС удерживает амплитуду колебаний постоянной, что обеспечивает и постоянное возбуждение резонатора. Правильная амплитуда колебаний настраивается подстроечным резистором в эмиттерной цепи транзистора Тд. Для настройки частоты генератора на номинальное значение служит подстроечный конденсатор, включенный последовательно с резистором и смещающий частоту его последовательного резонанса в направлений высоких частот. Поэтому необходимо, чтобы частота самого резонатора была несколько ниже номинальной.
Рис. 4. Принцип схемы измерения частоты.
269
Управляющая логическая сеть — устройство, управляющее процессом измерения так, чтобы измеренные (и на индикаторах отображенные) данные точно соответствовали действительности.
На рис. 4 показана работа управляющих логических цепей при измерении частоты. Импульсы, посылаемые централью времени и имеющие точно определенную длительность, через триггер и другие вспомогательные ключевые схемы управляют циклом измерения так, что входной ключ в течение длительности одного цикла всегда открыт (например, 1 с, если частота импульсов 1 Гц). От входного блока в счетчик поступают импульсы, частота которых равна частоте наблюдаемого сигнала. Количество импульсов в определенном коде записывается в счетчик, и эта информация остается в нем и после закрытия ключа. В интервале Ь, следующем сразу же после закрытия ключа (его длительность зависит от сопротивления резистора R и емкости конденсатора Q, информация передается цепям памяти и одновременно отображается индикаторами, которые через дешифраторы подключены к выходам памяти. По окончании длительности импульса, управляющего памятью, произойдет их повторное отключение и во второй половине секунды цикла измерения произойдет сброс счетчика, в результате чего он будет готов к новому измерению. Таким образом, весь измерительный цикл длится 2 с и отдельные его фазы • можно проследить по импульсам, показанным в правой части рисунка.
Последней частью универсального счетчика является собственно счетный блок с индикацией. Его схема включения и работа будут описаны далее.
Конструкция и настройка универсального счетчика. Универсальный счетчик можно отнести к сравнительно простым устройствам. Тем нс менее, с помощью этого прибора можно измерять частоту с точностью, достигающей 10~5. Верхняя предельная измеряемая частота равна 15 МГц. Кроме того можно измерять время (длину интервалов времени) также с точностью до 10—5, причем предельная разрешающая способность составляет 10-з с.
При измерении времени устройством можно управлять вручную или электронным путем. Счетчик также может быть использован для регистрации случайных импульсов. Для обеспечения как можно более широкого использования счетчик снабжен устройством настройки правильной чувствительности к величине и полярности сигнала, переключателем порядка результата, кнопками сброса и управления памяти.
Счетчик собран на самых современных элементах. В качестве активных элементов использованы только интегральные микросхемы (в большинстве случаев средней степени сложности) и новые гибридные интегральные микросхемы.
На входе счетчика (см. рис. 5) имеется выключатель Вх выбора переменного или постоянного сигнала. Его контакт при замыкании шунтирует конденсатор Clt так что компаратор связан со входом по постоянной составляющей. Прямо на входе компаратора включен делитель сигнала, имеющий два положения. При размыкании выключателя В2 счетчик имеет большую чувствительность. В этом положении
270
он обрабатывает сигнал примерно от 10 мВ до 10 В. При более высоком входном напряжении нужно, замыкая выключатель В2 дополнительно разделить сигнал (примерно в 100 раз). Чтобы не происходило излишнее сужение передаваемой полосы, делитель частотно компенсирован. Точность резистивного делителя не имеет значения, однако необходимо использовать безындукционные резисторы (с учетом верхней граничной частоты).
Использованный в устройстве компаратор типа ASH351 имеет следующие параметры:
Минимальное усиление..............1000
Максимальная входная несимметричность напряжения..................2 мВ
Максимальная входная несимметричность тока..................; . . 200 нА
Максимальный дрейф напряжения ... 20 мкВ/°С
Максимальная задержка.............+0 нс
Задержка гарантирована при нагрузке 1 кОм, если вход, возбужденный напряжением 5 В, переключен на напряжение 1 мВ обратной полярности.
Выходной уровень не выше 0,1 В или не ниже 2,5 В, что обеспечивает совместимость компаратора с логическими схемами ТТЛ. Очень важна величина задержки, непосредственно определяющая частотную применимость счетчика. У компаратора имеются два взаимно, дополняющие выхода (если на одном логический сигнал 0, то на другом сигнал 1 и наоборот), которые используются для реализации устройства выбора полярности начального сигнала. При помощи входного подстроечного конденсатора компаратор можно предварительно настроить так, чтобы при нулевом напряжении на входе, на выходе Q был логический сигнал 0. Необходимый для этого уровень, пересчитанный ко входу компаратора, равен максимально —3 мВ. Теперь оказывается, что достаточно подать на вход очень низкое положительное напряжение (около +5 мВ), чтобы на выходе появился логический сигнал 0. После отключения напряжения на входе выход Q мгновенно возвращается на 0.
Подобное состояние имеет место, когда желательно, чтобы компаратор имел на выходе сигнал 1 при подаче на вход отрицательного напряжения. Для этого компаратор предварительно настраиваем напряжением обратной полярности, а выходной сигнал снимаем с зажима «—». Подбором сопротивления резистора компенсируем входной ток покоя компаратора так, чтобы при разомкнутых контактах выключателей Bi и В2 на его входе было нулевое напряжение. Выбор полярности обеспечивают кнопки Кщ и Кн2. Если обе находятся в положении, показанном на рисунке, то включено ручное управление, применяемое при измерении времени при помощи кнопок Кн3 и Кн4. Эти кнопки управляют ^-триггером, составленным из ключей Кг и К2.
272
На работу других контуров устройства оказывает влияние пяти-пакетный девятипозиционный переключатель, определяющий измеряемую величину (время или частоту) и ее порядок. Как видно из рис. 5, при измерении времени в последнем разряде может быть 10°, IO—», Ю-2 или Ю—з с. Аналогично при измерении частоты последних разряд показывает 10°, 101, 102 или 103 Гц. В девятой позиции счетчик любое время считает периодические и случайные импульсы, так что можно выбрать положительные или отрицательные импульсы.
В первых четырех позициях счетчик измеряет время. Ключ К3 непрерывно открыт, продолжительность открытого состояния ключа К4 определена временем наличия сигнала на входе счетчика, в течение которого импульсы генератора централи времени могут проходить в делитель, откуда после соответствующего деления через ключ К3 поступают в счетчик. При этом измерении кнопка памяти включена, так что на индикаторах можно наблюдать нарастание времени. Кнопкой установки нуля можно в любое время произвести сброс показаний счетчика. Одновременно устанавливаются на нуль делители в централи времени, что способствует достижению максимальной точности измерений.
В других четырех позициях переключателя В3 измеряется частота входного напряжения. Непрерывно открыт ключ Кл, а К3 открывается всегда на одинаковые отрезки времени (в зависимости от позиции переключателя); в течение которых через него в счетчик проходят входные импульсы, обработанные компаратором. Их число будет отображено индикаторами сразу же после того, как закроется ключ К3, а затем счетчик снова устанавливается на 0, причем показание индикаторов сохраняется (см. рис. 4). Один пакет переключателя обслуживает зажигание десятичной точки на индикаторе соответствующего разряда.
Централь времени. Основной схемой централи времени (см. рис. 5) является транзисторный кварцевый генератор. Генератор рассчитан так, что можно настроить как уровень возбуждения резонатора, так и точную частоту выходных импульсов. После генератора включен формирователь, работающий в режиме переключений; он преобразует выходное напряжение генератора в прямоугольные импульсы. Из формирующего усилителя сигнал через ключ Кл поступает в делитель централи времени, состоящий из пяти схем МН7490, включенных последовательно как симметричные делители на 10 [1, 2]. Выходы делителей подсоединены к переключателю.
Счетчик с цепями памяти и индикаторами показан на рис. 6. Счетчик пятиразрядный и собран на ЦИС средней сложности. Кроме зажимов питания (земля, +5 В и +180 В) у него выведены соединенные параллельно входы установки нуля и входы управления памятью. Этим обусловлено необычное параллельное соединение двух мощных ключей, управляющих памятью, так как общая суммарная логическая нагрузка па входе, предназначенном для управления памятью, равна 40. Ток счетчика вместе с цепями памяти и дешифраторами составляет
273
Рис. 6. Схема пятиразрядного счетчика с цепями памяти и индикаторами.
0,6 А, ток индикаторов около 10 мА. Схема содержит пять десятичных счетчиков МН7490, пять четырехразрядных накопителей информации МН7475, пять дешифраторов кода ВС (8—4—2 — 1) в код 1:10, предназначенных для прямого возбуждения пяти цифровых индикаторов тлеющего разряда. Индикаторы впаяны в печатную плату, так что весь счетчик представляет собой компактный в механическом и функциональном отношении законченный блок [1, 2].
Установка.
5*МН7Ч75
°--------
Управление памятью
5xMtrmi
Рис. 7. Схема централи времени универсального счетчика.
274
Источники питания. Для работы универсального счетчика необходи-мо: напряжение питания + 5 В, ток 1 А (для питания ЦИС); напряжение + 15 В, ток около 10 мА (для питания компараторов); напряжение + 180 В (по отношению к общей точке заземления), ток около 10 мА (для питания газоразрядных ламп). Для стабилизации напряжения 5 В использован гибридный интегральный стабилизатор ASH914 в корпусе ТО-3; стабилизацию ветви +15 В обеспечивает гибридный интегральный стабилизатор ASH913 в плоском керамическом корпусе. Оба стабилизатора являются новыми изделиями народного предприятия ТЕСЛА Ланшкроун. Цепь питания индикаторов не стабилизирована, поэтому нет необходимости ее (так же как выпрямители остальных ветвей питания) подробно описывать.
Включение устройства. Приведение в действие счетчика заключается в настройке генератора и компаратора. Генератор настраивается (рис. 7) так, чтобы уровень колебаний, наблюдаемых на экране осциллографа, был как можно ниже, а колебания появлялись сразу же после включения устройства. Так настраиваем рабочую точку генератора. Далее, настраиваем частоту выходных импульсов точно на 100 кГц и во время этого подключаем точный контрольный частотомер.
При наладке компаратора между его выходом Q и корпусом подсоединен через разделительный резистор (его сопротивление около 10 кОм) вольтметр с большим внутренним сопротивлением и диапазоном около 3 В. Вход устройства соединен с корпусом.
Включая кнопку Кн1г резистором (см. рис. 5) настраиваем компаратор на появление ограничения сигнала на выходе Q (вольтметр показывает около +2,5 В). Затем переключаем вольтметр на выход Q, включаем кнопку Кнг и настраиваем ограничение на выходе Q. Этим заканчивается наладка всего универсального счетчика, и устройство готово к эксплуатации.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Зуска И. Цифровое измерение времени. — «Аматерске радио», 1973, XXII, № 12, с. 451.
2. Зуска И. Цифровое измерение времени. — «Аматерске радио», 1974, XXIII, № 1, с. 15.
УДК 621.317.755-181.4
ПОРТАТИВНЫЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ ОСЦИЛЛОГРАФ
Ю. БЕЗДЕЛЬЕВ (СССР)
Транзисторный осциллограф ТО-6М можно использовать как самостоятельно для проведения различных измерений и исследований в схемах с непрерывными или импульсными сигналами, так и совместно с другими приборами. Он позволяет наблюдать импульсные и синусоидальные сигналы напряжением от 3 мВ до 250 В (при использо-
275
Вайии выносного делителя — до 1 кВ и более); измерять амплитуды исследуемых напряжений; сравнивать напряжение двух частот по фигурам Лиссажу или, калибруя развертку внешним стабильным генератором [5], измерять длительности наблюдаемых процессов (с внешним генератором, используемым для создания яркостных меток по каналу Z), измерять добротность контуров и коэффициент их взаимосвязи [5] и многое другое.
Основные параметры осциллографа. Усилитель вертикального отклонения Y имеет полосу пропускания на уровне +3 дБ от 5 Гц до 6 МГц, входное сопротивление (на низкой частоте) 3 ДЮм, входную емкость (на частоте 1 МГц) менее 9 пФ, чувствительность 1,5 мВ/мм, диапазон входных напряжений от 3 мВ до 250 В, ступени ослабления входного аттенюатора 1000; 100; 10 и 1 с точностью не ниже + 5%.
Усилитель горизонтального отклонения X имеет полосу пропускания На уровне ±3 дБ от 5 Гц до 1 МГц, входное сопротивление (на низкой частоте) 0,3 МОм, входную емкость (на частоте 500 кГц) менее 15 пФ, чувствительность 1,4 мВ/мм, диапазон входных напряжений от 3 мВ до 250 В, ступени ослабления входного аттенюатора 1000, 100, 10 и 1 с точностью ±10%; коэффициент растяжки развертки не менее 5.
Генератор развертки работает в непрерывном и ждущем режимах. Длительность развертки от 250 мс до 2,5 мкс. Весь диапазон разбит на четыре поддиапазона, перекрытие поддиапазонов по длительности около 50. Предусмотрена возможность дистанционного управления длительностью развертки.
Синхронизация (запуск) может быть как внешней, так и внутренней. Чувствительность усилителя синхронизации не хуже 10 мВ, максимальное входное напряжение 20 В.
Канал яркостных меток имеет чувствительность не хуже 50 мВ, максимальное входное напряжение 20 В.
Дополнительные устройства дают возможность получить пилообразное напряжение развертки обеих полярностей амплитудой около 1 В на нагрузке не менее 5 кОм, прямоугольные импульсы (импульсы обратного хода развертки — ИОХ) обеих полярностей амплитудой не менее 7 В на нагрузке 1 кОм; калиброванные импульсы амплитудой 10; 1; 0,1 В на нагрузке не менее 50 кОм с точностью +2%.
Питание осуществляется от источника постоянного тока напряжением 5 — 6 В, потребляемый ток около 1 А. Масса прибора 0,7 кг.
Структурная схема осциллографа показана на рис. 1. Исследуемый сигнал подают на вход Y широкополосного усилителя вертикального отклонения. После ослабления аттенюатором он поступает на согласующий каскад, который имеет высокое входное сопротивление. Затем сигнал усиливается предварительным усилителем и инвертируется. Равные по амплитуде, но противоположные по фазе сигналы поступают на выходной каскад. С его выхода сигнал подается на вертикально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки 6Л01И. Работа усилителя горизонтального отклонения при синхронизации внешним
276
Рис. 1. Структурная схема осциллографа.
сигналом, подаваемым на вход X, аналогична работе усилителя Y. При работе от собственного генератора развертки напряжение пилообразной формы поступает непосредственно на согласующий каскад усилителя X. Генератор развертки можно синхронизировать (запускать) внешним или исследуемым сигналом. Синхронизирующие импульсы формирует усилитель синхронизации. Сигналы на него поступают либо со входа ВС (внешняя синхронизация), либо с выхода согласующего каскада усилителя Y (внутренняя синхронизация). Чтобы избежать засветки экрана трубки при обратном ходе луча, используют вырабатываемый генератором развертки во время обратного хода гасящий импульс, Последний через усилитель подается в отрицательной полярности на модулятор трубки. Чтобы создать яркостные метки на экране осциллографа, сигнал со входа Z через усилитель подсвета подают на катод трубки; со специальных выходных каскадов на выходные гнезда подается пилообразное напряжение и ИОХ обеих полярностей. Калибровку усилителя Y для измерения амплитуд сигналов производят импульсами, которые снимают с гнезд калибратора напряжения.
Осциллограф имеет два блока электронных преобразователей: один маломощный для питания электронно-лучевой трубки, другой более мощный для питания транзисторов. Это позволило упростить конструкцию трансформаторов преобразователей.
Принципиальная электрическая схема осциллографа (рис. 2). Отдельные узлы схемы объединены для удобства их размещения на печатных платах. При этом потенциометры и переключатели, имеющие-отношение только к данному узлу, но не размещенные на плате, из схем не вынесены, например 2?10, В4, В5. Описания узлов схемы сгруппированы по такому же принципу.
Плата I (рис. 2, а). Усилитель вертикального отклонения. Исследуемый сигнал поступает на гнездо Y, соединенное со входом широкополосного ступенчатого аттенюатора (резисторы — В4, конденсаторы Cj — С4). Управляют аттенюатором с помощью двухкнопочного переключателя. Активное сопротивление аттенюатора около 3 МОм.
При ослаблении аттенюатора, равном 1, сигнал со входа подается непосредственно на базу транзистора 1\ согласующего каскада, собранного на транзисторах Tj — Т3 типа ГТ322Б по схеме каскодного эмит-терного Повторителя с коллекторной компенсацией потерь на входе [1]. Это дает возможность получить высокое входное сопротивление при малой входной емкости и широкой полосе пропускания: входное сопротивление на частоте 50 Гц около 3 МОм; входная емкость на частоте 1 МГц около 1,5 пФ. Для устранения наводок на входные цепи аттенюатор вместе с транзистором Тг помещают в экран, что повышает входную емкость до 5—6 пФ. Каскад передает без искажения напряжения до 1 В.
Нагрузкой каскада служит потенциометр К1о, регулирующий сигнал на входе предварительного усилителя. Стабилизация режима и развязка входного каскада по цепи питания от остальной схемы
278
осуществляется резистором Rllt стабилитроном Д1 (КС168А) и конденсатором С6.
Предварительный усилитель выполнен по каскодной схеме на транзисторах Т4 (КТ315Б) и Т5 (ГТ322Б) разной структуры. Коллектор транзистора Т5 гальванически связан с базой транзистора Тб (КТ315Г) фазоинвертора. Режим обоих каскадов стабилизирован отрицательной обратной связью по постоянному току с коллектора транзистора Т$ на базу транзистора 74 через резисторы 7?15, К19 и конденсатор С12-
Достаточно высокое входное сопротивление усилителя позволяет применить разделительный конденсатор С9 сравнительно небольшой емкости, не ухудшая частотной характеристики в области низких частот. Частотную характеристику каскада на этих частотах выравнивает цепь 7?17С18. Расширение полосы усилителя в области верхних частот достигается включением в коллекторную цепь транзистора дросселя Др2. Частотную характеристику фазоинвертора на высоких частотах корректируют дросселем Др2 и резистором Л21 в коллекторной цепи транзистора Тб, а также включением параллельно его эмиттерной нагрузке конденсатора С13 небольшой емкости. С нагрузок фазоинвертора (Т?18 и Т?2о) сигналы через конденсаторы С14 и С15 поступают на базы транзисторов Т2 и Т8 двухтактного выходного каскада, состоящего из двух одинаковых каскодных усилителей на транзисторах T-j, Т9 и Ts, 7\0. Они построены по тому же принципу, что и предварительный усилитель — на транзисторах с разной структурой (Т2 и Т8 — КТ347А, Т9 и Тю-КТбИ).
Для выходного каскада при заданном питающем напряжении и выбранных типах транзисторов их коллекторные токи определяются сопротивлениями нагрузок. Эти сопротивления зависят от требуемой ширины полосы пропускания каскада, амплитуды сигнала и мощностей рассеивания транзисторов. Чтобы мощности рассеивания транзисторов не превышали допустимых, сопротивления нагрузок должны быть большими. Однако полоса пропускания усилителя на высоких частотах уменьшается, из-за шунтирующего действия емкостей отклоняющих пластин электронно-лучевой трубки. Если в выходном каскаде не применять частотной коррекции, сопротивления нагрузочных резисторов для заданной полосы пропускания должны быть малыми (не более 3 — 5 кОм). В этом случае мощность, рассеиваемая высоковольтным транзистором в каждом плече схемы либо равна предельной, либо значительно ее превышает, что недопустимо. Поэтому сопротивления резисторов К2б и Т?27 выбраны достаточно большими (6,8 кОм), а требуемая ширина полосы пропускания достигнута включением последовательно с ними корректирующих дросселей Др6 и Др2 (параллельная коррекция). В цепь подачи сигнала на отклоняющие пластины включены дроссели Др$ И Др8 (последовательная коррекция). Это приводит к тому, что выходные емкости транзисторов Т9 и Т10 и емкости отклоняющих пластин трубки оказываются разделенными и их влияние на частотную характеристику усилителя уменьшается [6]. Цепи смещения баз выходных транзисторов Т9 и 7i0 зашунтированы конденсаторами малой емкости, они также влияют на частотную характеристику каскада.
279
Ri
Y&
JL0
-4Б
ГТ322Б
Rs
100,0
0,33,
Rw 43k
n7 50fl
И—
—3
R7
1k
г
A Bi
Б
1 Aj A^\kc!sga~6^1 j90 . юмкг
~~3,6к / J, |5#e C14
I 30,0. ' ™n
\ГТ322Б12к
15 T R1BL. ‘iK-tit
Грй "В е=э DOr inn л
Yce Hi1 a X
+
1КТ315Б R17100 15мкГ
Wk 30,0 7^ КТ315Г
+6,2
C1S
+,
1x11
15
Hll
Th
[С^цТООр-^^/к fa5 re?lg2*| 0,12
'2.
--Твн
м т APa ЮмкГ
4&г10мкГ
+ f APg 5мкГ Rzg
-8B"
R43 2,#k|
Тк
ГТ3221
Rm 2,4k
An'
Cd 5C04f-C=>-
8,1 RmIk
2ХД220
R$
1ГТ322Б < +2,1':
к- 3+
K1S as
68k
-oT
Rat
i/l n *-30,0 7 ^28 ’ "0,1-
2xKC347^B01 Др7^ Тю
*R29
R-ц 0,12
9,1k J lAPz T0’01 ___________
~8B Схема работы аттенюаторе
-7 ^S4x100ft — p---^
<01к Us
95,0^^3155 &C415,0,
РчХ Rss J* hHs:J2$, SHV<^hCw 10k<
Tzo КТ315Б
W 7754^^р,4к| i^bkzt;
КД103 c a) 7
Bsff Ж
H
RsbSk
~S* +70B ---0
4
Кнопка Ослабление
1000 100 10 1
A (100) цо о J УВ 20 0 1 !УТ 4CLQ ЗоТо 2^п 7О|О 40 О 3JF8 го О 1 ВТ HQn 7ОТО год 7оТо
Б (Ю) о он 8Тз О 02 ВТ7 О 04 ВТз О 02 JFTBf fiLfi2* ОТОЗ Д_Д2 oTof jjjj2* о|оЗ &U2£ оТо7
-8В0-
2, Z&
В8 „
АЧ5
С95 Г-Н
с22+^ 2x30,0 » +.
^AiO- ТцГТПЗ
10В
Я
1В, 0,1В
0 0
Bbix.zjf-
4 +17В0-С94
Rl2j\ I 0,1 2ХД220 C23t2x30,0
{—Н4Ч^
ГТЮ8 дг А80Г®-
^*0 1к1
R36 Зк
R130 10,1 100 -X-fE
2
R37
Язв
Сге
А9А 2x30,0" 5 10
Д810-А811
910
Язэ 100
5„4\+КТ315Б
1ат Тч^Т
nR120
^г5й л 0,1 И ^5
'50,0 + пв
Ъз
Тцг
Rm', +« 12кХ
Т13 МП35
Аз,
№ ',\1,5к
8275S
30,0
Rl26 0,3
5, -8В0-----
?92 0,5
2XKTS15B
Д810..., Ях^ОмкФ 160В
R34
220
с +1ОВ0-
2Г
5_
А 7 А 8 4ХД9Д
As Ав__ц
Тр1
A is
3
А14
А1ВД220
I--K -
7 8
0+7OB 0+14OB
An А12 4ХД223А
6)
Трг 1
8& JL1000
г
Я* 100
5^ ГТ905
7* Т15ГТ905 г R41
1 A~^ioo. X " _________ СззТ1000
з\
8345,0
R%2 200 ------------0-БВ
АРц
0+5В
Рис. 2. Принципиальная электрическая схема осциллографа.
в-платы I, 3-Y(Ri -К4, Ct-СД B(Ti, Rs, Cs) и Hi (цепочка C36 размещена на плате И); б-плата II; в-платы III, А.-Х
(R9i-R96; С-н-С-А и Пг; плата VII (Сб0-С63; С64-С67) и П3; г-платы IV, V, VI и межплатные соединения.
ХО!614^
3S121MX2
*01д % 22 J. J
I 0001^380 V
Oi6^S‘l3“8. s!1
wwv/a w
7^s«
>WZSW
—Р'010‘02 t&T 3S°
JS121X 9'9+
Ж
5 fiV
И 810
Г яг^
(9
210'0^0 022 368
~; ?s и
И
'4 г1
•2
22'0 W
Л£??М£9 o------о
*—< |—-'fr[_______
0021 zi0 r t 2e0-2'0
“3*" 6011JXZ.
>iSleBd 8S021J
21 u0
+i
0Х
Hes?“1 o'oi яв'гг&Л—^—0 V j—K) ssa
002 №2
Иш¥5
*
1091X X2 Ibi 09+b 09+>
002
LJ WTfSj
86021J, iW хдез6 [Я 96g esgM T 3S121X1
адьк
Obj
ягд
90ltfx1? 981
iri-^ T T
3 '
^*53?
ISJ.
0001
88—
aX 8001+ ‘X
801+ AV
*01 sa8 90ltf SOtf
2
8
~^0'l 093
SSlilXK O£±\z
г^Гу pe!r|5 psyy J6021J ьг±
^£1Г-'К— нкн o'oi aso
Я6‘\зц 10+zsj 01Г у * л
86021J H S9r0^<
^lOOSlst^ *
l‘0O30
НИ
ж
Wz__________
S8y »217^88 V20SVX
°г1Щ0Й}Щ
*
SZ1 T^n
^1--Ц2Гад+
—"-|M00£
________я SS12^^L0gs_
0 220'0 002 Bh8 siTT
Sbo ии
Плата
На вертикально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки напряжение сигнала с усилителя поступает через разделительные конденсаторы С19 и С20 (плата FZ).
Усилитель синхронизации предназначен для усиления и формирования синхронизирующих импульсов с помощью исследуемого сигнала или от внешних источников. Выполнен он на транзисторах Т1б — Т20 и представляет собой широкополосный усилитель-ограничитель. На транзисторе Т1б (ГТ322Б) собран фазоинвертор исследуемого сигнала. База этого транзистора гальванически связана с выходом согласующего каскада усилителя вертикального отклонения. С нагрузок инвертора через переключатель В4 (выбор полярности синхронизации) и переключатель В5 (род синхронизации: внутренняя или внешняя) сигнал подается на вход эмиттерного повторителя. Он выполнен на транзисторе Т17 (КТ315Б). При синхронизации от внешнего источника сигнал подается на гнездо ВС и через конденсатор С3б и резистор Т?48 поступает на диоды Д17 и (Д220), а затем через переключатель В5 — на вход эмиттерного повторителя на транзисторе Ti7. Цепочка С36К48Д17Д18 ограничивает входной сигнал на уровне прямого падения напряжения на диодах, т. е. до 0,5—1 В, предохраняя тем самым усилитель от перегрузки. Хотя максимальный средний ток через диоды Д220 составляет 50 мА, при сопротивлении резистора Д48 = 1 кОм и мощности 0,5 Вт ограничение возможно при амплитуде сигнала до 30 В. Если при работе возможны напряжения большей амплитуды, мощность или сопротивление резистора Л48 следует увеличить. С выхода эмиттерного повторителя сигнал подается на трехкаскадный усилитель. Транзисторы Ti8 и Т20 типа КТ315Б, а Тетина КТ337А. На выходе усилителя сигнал имеет прямоугольную форму с достаточно крутыми фронтом и срезом. Через переключатель В^ он поступает на потенциометр /?58, с которого подается на базу транзистора Т24 фантастронного генератора. Для синхронизации развертки в непрерывном режиме не требуется импульсов с крутыми фронтами и поэтому их снимают с коллектора транзистора Т19. Для запуска ждущей развертки наоборот требуется большая крутизна фронтов импульсов и их снимают с нагрузки следующего каскада — транзистора Т2о- Переключение осуществляется одновременно с изменением режима работы развертки переключателем В6.
Плата III (рис. 2,е). Генератор развертки выполнен по схеме фантастронного генератора [2] на транзисторах Т24 — Т2б. При его работе в непрерывном режиме после включения питания все три транзистора открыты отрицательным смещением на их базах и в схеме действуют две цепи положительной обратной связи (ПОС). Одна цепь: с коллектора транзистора Т2б через транзистор Г24, далее через конденсатор С60 (или Сб1 — Сбз), транзистор Т25, вновь на коллектор транзистора Т2б. Вторая цепь: с базы транзистора Т25 на его коллектор, далее через конденсатор С64 (пли Сб5 — С67), транзистор Т27 и базу транзистора Т2б па коллектор последнего. Действие этих ПОС приводит к развитию скачка отрицательного напряжения на коллекторе транзистора Т2б (на эмиттере транзистора Т24),
284
благодаря чему транзистор Т24 закрывается, разрывая цепи ПОС, и с этого момента в схеме действует только отрицательная обратная связь (ООС) с коллектора транзистора Т2б через транзистор Т25, конденсатор Сб4, транзистор Т22 на базу транзистора ?2б. Ее действие препятствует быстрому изменению потенциала коллектора 7^6, что стабилизирует скорость заряда конденсатора Сб4. Происходит формирование прямого хода развертки. Оно продолжается до момента насыщения транзистора Г25, когда действие ООС прекращается и коллектор транзистора Т2б быстро меняет свой потенциал. Транзистор 724 открывается и положительный скачок на его коллекторе через конденсатор С60 выводит транзистор Т25 из состояния насыщения. При этом замыкается цепь ПОС, в результате чего развивается новый скачок напряжения, который закрывает транзистор Т25 и с этого момента начинается мультивибраторный цикл, формирующий обратный ход развертки. Перезаряд конденсатора Cgo во время этого цикла удерживает транзистор в закрытом состоянии. Длительность перезаряда конденсатора С6о выбирают такой, чтобы конденсатор Сб4 успел разрядиться через резистор R&6 и переходы база — эмиттер транзисторов Т^б, Т22. Обратный ход развертки заканчивается в момент открывания транзистора Т2$, когда восстанавливается действие ПОС и процесс начинается сначала.
В ждущем режиме резистор 7?83 подключается к коллектору транзистора Т24, а конденсатор С60 служит для ускорения процесса. Теперь после закрывания транзистора Т25 перезарядки конденсатора Cgo не происходит, а потенциал коллектора транзистора 7^ оказывается недостаточным для его открывания и это состояние становится устойчивым. Поступающий с усилителя синхронизации на базу транзистора Т24 положительный перепад напряжений вызывает отрицательный бросок напряжения на его коллекторе и открывает транзистор Тгз; происходит процесс однократного формирования прямого хода развертки.
На входе токостабилизирующего усилителя используется составной транзистор (72б, Т22). Управление длительностью развертки электронное — в качестве зарядного сопротивления используется кремниевый транзистор Т2& (КТ315Б), включенный по схеме с общей базой. Он служит стабилизатором тока. Коллекторный ток транзистора в этой схеме мало зависит от сопротивления в цепи коллектора и определяется напряжением на его.базе, которое устанавливают потенциометром Включение в эту цепь кремниевого транзистора дает возможность получить очень большое перекрытие по частоте (до 100). В схеме осциллографа установлено перекрытие по частоте около 50 за счет включения последовательно с потенциометром резисторов Т?90 и -^92- Эта схема позволяет управлять частотой развертки дистанционно, для чего предусмотрен специальный вход —гнездо ДУ. Весь диапазон длительностей развертки разбит па четыре поддиапазона. С одного поддиапазона на другой, переходят путем переключения конденсаторов в группах Сб0 — Сб3 и Сб4 — Сб7 (плата VII) переключателем By Синхронизация развертки в непрерывном и запуск ее
285
в ждущем режимах производится подачей синхронизирующих импульсов на базу транзистора Т^. Режим работы генератора (непрерывный или ждущий) определяется положением переключателя В& который изменяет смещение на базе транзистора T^s-
Кремниевые диоды Д3» — Д40 фиксируют амплитуду пилообразного напряжения, генерируемого фонтастроном, на уровне около 1 В. С помощью диодов Д41 — Д43 происходит изменение постоянной составляющей пилообразного напряжения до —3,5 В, что необходимо для непосредственной подачи его на базу входного транзистора усилителя горизонтального отклонения.
Усилитель горизонтального отклонения выполнен на транзисторах Т33 — Т41 и предназначен для подачи на горизонтально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки либо пилообразного напряжения от внутреннего генератора, либо сигналов от внешних источников. Внешние сигналы ослабляются до требуемого значения широкополосным ступенчатым аттенюатором, собранным на резисторах Л93 — В9б и конденсаторах С71 — С74 по той же схеме, что и аттенюатор усилителя вертикального отклонения, и имеющим такие же ступени ослабления, коммутируемые двухкнопочным переключателем Вг-Входное сопротивление аттенюатора на низких частотах около 300 кОм. Входная емкость менее 15 пФ (на частоте 500 кГц). С аттенюатора внешние сигналы через конденсатор С70 поступают на переключатель В7а. Сюда же подается и пилообразное напряжение с выхода фантастрои-ного генератора (R&i). При работе от внешних источников сигнала внутренний генератор пилообразного напряжения не работает. Для этого переключателем В76 с него снимается питание (—8 В). С переключателя В7а сигналы подаются на базу транзистора Тзз (ГТ309Г), на котором собран входной эмиттерный повторитель. Для увеличения его входного сопротивления использован метод компенсации тока утечки сигнала путем подачи напряжения с эмиттера через конденсатор С75 в точку соединения резисторов /?97—В99. Благодаря этому входное сопротивление каскада на низких частотах более 300 кОм. Нагрузкой транзистора Т33 служит потенциометр B10i. Им регулируют сигналы, подаваемые на вход предварительного усилителя на транзисторах Тз4 — Т36.
Схема его аналогична используемой в предварительном усилителе канала вертикального отклонения. Верхняя граничная частота этого усилителя не требуется очень высокой, и надобность в корректирующем дросселе отпадает. В то же время большие длительности разверток требуют расширения полосы в сторону низких частот, для чего необходимы большие постоянные времени переходных цепочек. Применение конденсаторов больших емкостей в малогабаритных приборах весьма затруднительно. Следовательно, необходимо получение возможно больших входных сопротивлений каскадов при использовании конденсаторов с максимально возможными по конструктивным соображениям емкостями. Для этой цели на входе предварительного усилителя используется составной транзистор (Г34, Т35 — КТ315Б). Дальнейшая часть схемы усилителя горизонтального отклонения (фазоинвертор и выходной
286
каскад) аналогична усилителю вертикального Отклонения. Отличие состоит в отсутствии высокочастотной коррекции в выходном каскаде.
Усилитель гасящего импульса. Засветка экрана осциллографа во время обратного хода развертки устранена за счет подачи отрицательного импульса на управляющий электрод трубки. Для этого использован прямоугольный положительный импульс, возникающий на коллекторе транзистора 7^ фантастронного генератора при обратном ходе развертки. Снятый с части (Я75) коллекторной нагрузки этого транзистора, он подается на базу усилителя гасящего импульса, выполненного на транзисторе T2j, (КТ315В). Для получения большей амплитуды транзистор включен между двумя источниками: —8 и +17 В. Усиленный импульс амплитудой более 20 В отрицательной полярности подается с коллектора транзистора через конденсатор на модулятор трубки.
Вспомогательные устройства. Для запуска или синхронизации внешних устройств, работающих совместно с осциллографом, в схеме предусмотрено несколько специальных каскадов. Импульсы обратного хода развертки подаются на выход через эмиттерные повторители. С эмиттера транзистора (ГТ109) на выход поступает импульс отрицательной полярности, который снимается с усилителя гасящего импульса (T2i). Импульс положительной полярности поступает на выход с эмиттера транзистора Тзо (КТ315Б), база которого соединена с коллектором транзистора фантастронного генератора. Пилообразное напряжение обеих полярностей поступает на выход с нагрузок фазоинверторного каскада, выполненного на транзисторах Т31 и Т32 (ГТ109). Транзистор фазоинвертора — составной; это уменьшает его влияние на выходное напряжение фантастрона. Пилообразное напряжение на этот каскад снимается с диодной цепочки Д39 — Д42.
Плата II (рис. 2,6). Усилитель подсвета. Яркостные метки на экране осциллографа получаются путем подачи на катод электроннолучевой трубки импульсов подсвета от внешнего источника через усилитель. Он выполнен на транзисторах Т42 — Т44 (КТ315) и представляет собой (как и усилитель синхронизации) широкополосный усилитель-ограничитель. Сигнал подается на гнездо Z и через переключатель В8, конденсатор С95 и резистор /?127 поступает на диоды Д44 и Д45 (Д220). Функции этой цепочки те же, что и в усилителе синхронизации (Я48, Д17 и Д18). С диодов сигнал через конденсатор С94 проходит на базу транзистора (входной эмиттерный повторитель). Затем сигнал усиливается транзистором T4i и подается на базу транзистора Г42. На этом транзисторе собран выходной эмиттерный повторитель. Он необходим, потому что катод трубки имеет достаточно большую входную емкость и непосредственное его подключение к коллекторной нагрузке транзистора T4i привело бы к сильному снижению усиления на высоких частотах. Для получения достаточной амплитуды сигналов транзисторы Т42 и Т43 питаются от двух источников: -8 и +17 В.
• Блок питания транзисторов состоит из электронного преобразователя, трех выпрямителей и двух электронных стабилиза-
287
Торой напряжения. Электронный преобразователь выполнен па трансформаторах Тр{, Тр2 и транзисторах Г14, Т15 (ГТ905) по двухтактной двухтрансформаторной схеме [3]. Преимущество этой схемы заключается в высокой частоте преобразования, определяемой данными коммутирующего трансформатора Тр2, легком возбуждении при полной нагрузке и высоком к. п. д. благодаря отсутствию потерь на насыщение в магнитопроводе трансформатора Трь работающего при достаточно низкой индукции. Преобразователь работает на частоте около 8 кГц. Это позволяет использовать в фильтрах выпрямителей конденсаторы малой емкости и значительно уменьшить размеры трансформатора Тру. Отрицательное напряжение для питания снимается с выпрямителя, выполненного на диодах Д13 и Д14, которые подключены к концам первичной обмотки трансформатора Тр\. В этом случае он выполняет роль повышающего автотрансформатора. Полученное напряжение (примерно равное удвоенному напряжению батареи) поступает на электронный стабилизатор, выполненный на транзисторах Тц (ГТ403) и Г12 (ГТ108) и стабилитроне Д2 (Д808). Стабилизированное напряжение —8 В подается через развязывающие фильтры, выполненные на дросселях Др9, Др ю, Др и и Др15 и конденсаторах Сц)> ^22> С44 И CgQ.
Выпрямитель для напряжений +10 и +17 В собран по мостовой схеме на диодах Д5 — Д8 (Д9Д). Напряжение на него поступает с обмотки II трансформатора Тр{. Напряжение +10 В стабилизировано электронным стабилизатором, выполненным на транзисторе Г,3 (МП35) и стабилитроне Д3 (Д810). Развязывающими фильтрами служат цепочки ДРаРп и Д/’14^69-
Напряжения +70 и +140 В для питания выходных каскадов усилителей вертикального и горизонтального отклонений снимаются с мостового выпрямителя, выполненного на диодах Д9 — Д12 (Д223А). Питается он от обмотки III трансформатора Трх. Выпрямленные напряжения сглаживаются фильтрами С28, Р34, С29 и Сзо, Р35, С31 и подаются на транзисторы выходных каскадов.
Калиброванные по амплитуде импульсы формируются из напряжения, снимаемого с обмотки IV трансформатора Тр^. Оно ограничивается стабилитроном Д15 (Д810) до напряжения стабилизации (не менее 10,1 В) и затем на делителе /?130, Ri7, /?38 и А39 делится до 10; 1; 0,1 В. Сопротивления резисторов делителя подбирают с точностью ±1%. Все три напряжения подают на выходные гнезда.
Плата IV (рис. 2, г). Блок питания электродов трубки состоит из преобразователя напряжения, выполненного на транзисторах 7"21, Т22 (МП42Б), трансформаторе Тр3, и трех выпрямителей, собранных по схеме удвоения на диодах Д2\ Д32 (Д223Б) и конденсаторах С47—С52. Каждый из выпрямителей питается от самостоятельной повышающей обмотки трансформатора Тр3: выпрямитель 1 (Д2\ — Д24 и С47, С48) от обмотки II, выпрямитель 2 (Д25 — Д28 и С49, С50) от обмотки III и выпрямитель 3 (Д29 — Д32 и С51, Д52) от обмотки IV. Выпрямители дают следующие напряжения: 1 и 3 — каждый по 300 В, 2 — от 200 до 500 В (в зависимости от подключенного к выпрями
288
телю отвода обмотки III). Все три выпрямителя соединены последовательно, что да^т возможность получить на выходе напряжение от 800 до 1100 В. Высокая частота преобразования (около 8 кГц) и малая нагрузка позволяют использовать в выпрямителях конденсаторы небольшой емкости с малыми (160 и 250 В) рабочими напряжениями.
Конструкция. Осциллограф собран в основном из малогабаритных деталей. Постоянные резисторы типа ВС-0,125 групп а и б или МЛТ-0,125. В отдельных цепях, где требуется сравнительно большая мощность, установлены резисторы МЛТ-0,25 и МЛТ-0,5. В качестве переменных резисторов применены дисковые (ТР170 «Тесла»), но могут быть использованы и отечественные (СПД-0,05 и СПД-0,06). Электролитические конденсаторы типа К50-6, имеющие высоту корпуса 13 и 15 мм. Исключение составляют конденсаторы 100 мкФ х 15 В (С18) и высоковольтные (С28 — Сц и С82). Конденсаторы емкостью до 0,1 мкФ керамические (КМ-5, КЛС-1 и др.). Выходные конденсаторы (С5 и С20) усилителей вертикального и горизонтального отклонений имеют емкость по 0,2—0,3 мкФ; их набирают из двух или трех керамических конденсаторов емкостью 0,1 — 0,15 мкФ. Входные конденсаторы усилителей синхронизации и подсвета (С36 и С95) можно взять меньшей емкости, например КЛС-1 0,033 мкФ, но это сузит полосу пропускания усилителей со стороны низких частот. Конденсаторы С19, С20, С80, С81, С91 и С47 — С52 металлобумажные типа МБМ, причем конденсаторы С19, С20, С49, С50, С8о и С81 имеют переделанный корпус [7]. Дроссели Дрь Др2 и Др5 — Др& типов Д-1,2 и Д-0,6 индуктивностью 5 и 10 мкГ. Данные всех остальных моточных деталей приведены в таблице 1. Дроссели Др$ и ДР1б намотаны на каркасах от приемника «Орбита-2» с ферритовыми подстроечными сердечниками диаметром 2,8 мм и высотой 9 мм. Для уменьшения индуктивности рассеяния трансформаторов преобразователей обе половины коллекторных и базовых обмоток каждого из них наматывают одновременно в два провода [3]. Обмотки изолируют одну от другой лентой из лакоткани: в трансформаторе Тр{ — одним слоем, а в транс-Таблица 1
Обозначение по схеме Число ВИТКОВ Марка и диаметр провода, мм Каркас, сердечник
ДРз 39 ПЭЛШО 0,1 Феррит 100НН d = 2,8 мм
ДРи> 180 ПЭВ-1 0,08 Феррит 600НН h = 9 мм
Дрф Дрд-Дрц 25 ПЭВ-2 0,35 Ферритовое кольцо D = 8 мм,
d = 4 мм, h = 2 мм, ц, = 600
TPl: I 47 + 47 ПЭВ-2 0,35 Ферритовое кольцо D = 20 мм,
II 150 ПЭВ-2 0,12 d = 10 мм, h = 5 мм, ц, = 1000
III 650 + 650 ПЭВ-2 0,12
IV 150 ПЭВ-2 0,12 Ферритовое кольцо D = 10 мм,
Тр2: I 100 + 100 ПЭВ-2 0,12 d = 6 мм, h = 2,5 мм, и, = 1000
II 40 + 40 ПЭВ-2 0,12 Ферритовое кольцо D = 23 мм,
ТРз: I 45+15 + 15+45 ПЭВ-2 0,12 d = 16 мм, h = 4 мм, ц, = 1000
II 1500 ПЭВ-1 0,05 или два кольца D = 20 мм,
III 1000 + 750+750 ПЭВ-1 0,05 d - 16 мм, h = 3 мм, ц, = 1000
IV 1500 ПЭВ-1 0,05
10 Заказ 245
289
форматоре Тр$ — двумя слоями. Вторичные обмотки этого трансформатора наматывают по секциям. Выводы первичной обмотки должны располагаться на границах секций, как показано на рис. 3, я. Для удобства монтажа выводы трансформаторов помещают в отрезки трубок разных цветов (кусочки изоляции тонких проводов). Трубки служат изоляцией, а их разные цвета — маркировкой выводов. Трубку прочно крепят на трансформаторе. Для эгого на одном из ее концов делают разрез длиной 5—6 мм. Разрезанные концы трубки закрепляют несколькими витками тонких шелковых ниток (рис. 3, б), а затем лентой лакоткани. Концы обмоток из тонкого провода можно выводить наружу непосредственно намоточным проводом. Для этого его скручивают с несколькими отрезками провода того же диаметра, укрепленными на изоляционной трубке, а намоточный провод несколько ослабляют (рис. 3, б). Трансформатор 7р3 помещают в короткозамкнутый (для полей рассеивания) корпус, состоящий из двух плоских крышек из латуни или меди толщиной 0,3—0,5 мм, соединенных между собой стойками из медной проволоки диаметром 0,8—1 мм. Их располагают в каждом из восьми углов крышек и спаивают. Трансформатор крепят винтом М2 через отверстие в его центре, причем винт не должен замыкать обе крышки.
Мощные транзисторы (Т14 и 7\$) преобразователя напряжения закрепляют на плате скобами-радиаторами (рис. 3, в), которые сгибают из алюминия толщиной 0,8—1 мм.
Весь осциллограф смонтирован на десяти платах с печатным монтажом. Монтаж основных плат (I, II и III) двусторонний. Печатные проводники выполнены методом вычерчивания по трафаретам [4, 7]. В основу метода положен один из принципов печатного монтажа: места пайки деталей (контактные площадки 1) должны быть расположены в узлах координатной сетки, выполненной с определенным шагом (рис. 3, г). Это дает возможность применять для вычерчивания рисунка монтажа простые трафареты. Рисунок наносят кислотоупорной краской непосредственно на фольгу заготовки. Пером 7 служит укороченная игла от медицинского шприца; краской — смесь асфальтобитумного (печатного) лака (70—90%) и типографской краски (10 — 30%). Все трафареты сделаны из органического стекла толщиной 1 мм. Соосность контактных площадок при двусторонней печати достигается [7] одновременным переворачиванием платы IV и трафарета I (рис. 3, д, е), который фиксируется на ней несимметрично расположенными штифтами 3 (рис. 4, а). Контактные площадки «1( и в, (рис. 3, 0), вычерченные на первой стороне платы IV через отверстия А, Б и В трафарета 1, после переворачивания платы и трафарета будут располагаться точно против площадок а2, б2 и в2 (рис. 3, ё), нанесенных через те же отверстия трафарета 1 на вторую сторону платы IV. Предохраняют рисунок от смазывания опорные планки 2 (на трафарете), 5 и б (на чертежном приборе). На трафаретах для двусторонней печати (рис. 4, а) эти планки наклеивают вдоль длинных сторон. Отверстия под фиксирующие штифты трафаретов в платах сверлят через кондуктор (рис. 5, б).
290
Рис. 3. Способы крепления выводов и выполнения печатного монтажа, я — трансформатор 7р3; б - крепление изоляционной трубки; в — скоба крепления транзистора ГТ905; г — пример выполнения печатного монтажа; д, е — способы выполнения двусторонней печати; ж, з — положение трафаретов.
10*
291
Рис. 4. Конструкция трафаретов.
я —г —для двусторонней печати; д — ж — для односторонней печати; з, и —линейные трафареты.
292
Рисунок на односторонние платы можно наносить по трафаретам для двусторонней печати. Однако необходимости фиксировать трафареты на этих платах нет, и они могут быть выполнены проще (рис. 4, д—ж). При этом отпадает необходимость сверлить отверстия в плате для штифтов, а трафарет можно сделать шире (до 90 мм). При нанесении рисунка он опирается на неподвижный упор 8 и подвижные зажимы 9 (рис. 3, ж). Обе разновидности трафаретов имеют одинаковую координатную сетку с шагом 2,5 мм, в узлах которой сверлят отверстия. Для обычных контактных площадок их диаметр 1,9 мм, для увеличенных — 2,1 мм; для точек перегиба — 0,7 мм. Точки перегиба 3 (рис. 3, г) наносят в местах, где проводник 2 меняет свое направление. Жесткая привязка проводников к координатной сетке при двусторонней печати исключает также возможность их замыкания с выводами деталей. Отмеченные заранее точки перегиба облегчают вычерчивание по трафаретам продольных (рис. 4, з), поперечных и наклонных (рис. 4, и) линий. При двустороннем монтаже проводники 4 лицевой стороны соединяют с проводниками 2 другой стороны пайкой перемычек на специальные площадки 5 либо на площадки б совместно с выводами деталей (рис. 3, г).
Рисунок на платы по трафаретам наносят в чертежном приборе (рис. 5, а), который состоит из основания 1, зажимного устройства (неподвижный упор 11 и подвижные зажимы 12) для установки плат, подвижного держателя пера 9 (кронштейн 2, рычаги б и 8, скрепленные шарнирами 3, 5 и 7, упор 4 и рукоятка 10) и вспомогательных устройств (подвижного упора 13, платы для проб 14 и др.). Упор 4 обеспечивает параллельность рычагов б и 8 основанию 1, что позволяет перу 9 сохранять нормальное положение по отношению к плате по всей ее площади. Для обеспечения плавности движения пера шарниры 5 и 7 и рукоятка 10 сделаны из шарикоподшипников 15. Шарнир 3 обеспечивает поворот рычагов при подъеме пера 9. Резервуаром для краски служит конусный наконечник иглы (пера 9). Консистенцию смеси подбирают опытным путем: очень густую разбавляют скипидаром, в жидкую добавляют типографской краски. Смесь, налитая в наконечник иглы, не должна вытекать — в отверстие иглы ее вводят мандреном. Нормальной считают густоту, при которой прочерчивается непрерывная линия любой длины, а на конце пера не образуется капли. При вычерчивании контактной площадки в ее центре должен оставаться не залитый краской кружок диаметром 0,4—0,6 мм. Если он заливается краской, то ее густоту надо немного увеличить.
Перед травлением краску с залитых центров площадок (она к этому моменту достаточно загустела) удаляют торцом заточенной спички, используя для центровки трафарет точек перегиба (рис. 3, ж). После травления на этом месте получается углубление (химическое кернение), по которому и производят сверление. Для шага 2,5 мм диаметр иглы берут 0,5-0,65 мм. Фольгу платы перед нанесением рисунка обезжиривают бензином и протирают спиртом (удалять с фольги оксидный слой не обязательно). Платы без сушки травят в растворе хлорного железа плотностью 1,3. Раствор можно подогреть до 40 .
293
С вытравленной платы краску удаляют бензином, а фольгу зачищают мелкой шкуркой. В обычных площадках (1,9 мм) для выводов сверлят отверстия диаметром 0,6—0,8 мм. Для толстых выводов или для размещения двух-трех обычных выводов [7] делают увеличенные контактные площадки (2,1 мм); в них сверлят отверстия до 1-1,1 мм.
294
Разводка печатных проводников и размещение деталей на платах показаны на рис. 6—10. На них приняты следующие условные обозначения (рис. 6, а): / — координатная сетка; 2 — обычная контактная площадка; 3 — увеличенная контактная площадка; 4 и 5 — штырек (или заклепка) и торцевой контакт для пайки внешнего монтажа; б — адрес внешнего монтажа (куда подключается); 7—места пайки выводов транзисторов (К — коллектор, Б — база, Э — эмиттер, М — корпус транзистора типа ГТ322); 8 — проводники со стороны пайки; 9 — проводники лицевой стороны платы (стороны размещения деталей); 10 — переход с одной стороны платы на другую; // — места пайки и полярность выводов электролитических конденсаторов.
В те\ местах, где подводятся большие напряжения, для увеличения расстояния между контактными площадками используют их смещение (рис. 7). Так же поступают в местах, где одновременная пайка деталей невозможна. Вычерчивание смещенных контактных площадок производят по трафарету для односторонней печати. При этом его отверстия ориентируют по вычерченным площадкам. Полученные неточности существенного значения не имеют, так как смещенные площадки используют только- с одной стороны плат.
Провода межплатных соединений со стороны передней панели подпаивают к специальным штырькам или заклепкам, установленным со стороны расположения деталей (рис. //, а—в). Их устанавливают на плату и со стороны фольги слегка расклепывают и пропаивают с контактной площадкой. Соединения с тыльной стороны плат, где в основном разводят питание, делают жесткими перемычками. Их располагают параллельно и припаивают к контактам, которые (рис. 11, г)
Рис. 5. Приспособления для вычерчивания плат.
а — чертежный прибор; б — кондуктор для сверления отверстий под фиксирующие штифты трафаретов.
295
96Z
Рис. 6. Плата Z.
с — условные обозначения; б - размещение деталей на плате; «-печатные проводники платы.
51+в>5
1^37
Рис. 7. Плата II.
л - печатные проводники платы; б - размещение деталей на плате.
Рис. 8. Плата III.
а - печатные проводники платы; К — размещение деталей на плате.
навивают из тонкой проволоки (диаметр 0,1—0,12 мм) через отверстия в контактной площадке и полукруглый пропил в торце платы. Навитый провод и контактную площадку пропаивают. Вместо перемычек использованы также элементы развязки: резистор jR10q и дроссели Дрл и Др9. Все остальные соединения в осциллографе выполнены проводом марки МГТФ, сечением 0,07—0,1 мм.
Платы А-Y, В и А-Х устанавливают на переключателях В{ и В2, которые затем крепят на платах 1 и III. Для этого используют выступы на платах переключателей, входящие в пазы плат I и ///. Входной аттенюатор и первый транзистор согласующего каскада, платы А-Y и В вместе с переключателем В; помещают в экран, частью которого служит фольга платы со стороны пайки деталей (см. рис. 6, б). Границы этого участка отмечают через трафарет для точек перегиба и обводят сплошными линиями. Всю площадь экрана заливают асфальтобитумным лаком. Для устранения возможных наводок на усилители со стороны трансформатора питания с обеих сторон преобразователя на плате II устанавливают магнитные экраны. Их изготовляют из пластин пермаллоя толщиной 0,3—0,4 мм.
Напряжение с калибратора к выходным гнездам (на которых монтируют делитель) подводят тонким экранированным проводом типа МГТФЭ. Один из конденсаторов (С49, С50) помещают в окне на плате IV для получения одинаковой с другими конденсаторами высоты (рис. 11, Э). Платы V и VI устанавливают на плате IV согласно рис. 9, б. Крепят их металлическими угольниками с резьбой под винты Ml,4. Верхние угольники припаивают к каркасу. Расположение плат V и VI показано на рис. 11, е.
Для подключения электронно-лучевой трубки используют лепестки от панелей для пальчиковых ламп. Хвостовую часть лепестка обрезают, как показано на рис. И, ж (штриховой линией показана прежняя форма лепестка). Лепесток подпаивают к концу провода и на него надевают отрезки хлорвиниловых трубок (рис. 11, з). На трубке, надеваемой на цангу лепестка, пишут номер штырька цоколя, к которому он подключается.
Для уменьшения количества перепаек на печатных платах целесообразно предварительно произвести сборку конструкции навесным монтажом. Ее собирают из деталей, которые должны устанавливаться ' на плату, и производят регулировку режимов и предварительную наладку. При сборке платы в местах пайки подбираемых элементов на время окончательной наладки впаивают отрезки луженого провода диаметром 0,5—0,6 мм, к которым и подпаивают подбираемые детали. После наладки эти отрезки провода удаляют, а подобранную деталь устанавливают на плату.
В осциллографе имеются три различных типа кнопочных переключателей, конструкция контактной системы которых одинакова (рис. 12, а).
Рис. 9. Платы IV и VII.
а — печатные проводники платы IV; о — размещение деталей на плате IV; « — печатные проводники платы VII; г — размещение деталей иа плате VII.
303
На платах / и 2 имеются по два соосных контакта 3 и 4. Контакты 3 замыкаются фигурной пружиной 5, закрепленной на движке 6. При перемещении движка 6 вправо (по стрелке) пружина 5 перейдет на соседнюю пару соосных контактов 4. После возвращения движка влево вновь будут замкнуты контакты 3. Расстояние между внутренними сторонами плат 5 — 5,5 мм. Расстояние от места закрепления фигурной пружины на движке до точек касания на контактах 5 мм. Движок изготовляют из полоски гетинакса толщиной 0,8 — 1 мм и шириной 4,5 — 6 мм (рис. 12, б). Фигурные пружины (рис. 12, в) делают из бериллиевой бронзы толщиной 0,08 — 0,1 мм, причем внешнюю их сторону следует посеребрить. Для закрепления их на движке служат поперечные прорези. Необходимую форму пружинам придают после установки их на движок при помощи круглогубцев или специального приспособления (рис. 12, г).
Контакты на платах переключателя изготовляют методом печати на фольгированном пластике. Контакты переключателя вычерчивают
304
на фольге платы по трафарету, изображенному на рис. 12, д. Для соединения контактов с внешним монтажом в трафарете сделаны отверстия для контактных площадок диаметром 1,6 мм. Если подпаивать необходимо снаружи (после сборки переключателя), то в нужные контактные площадки устанавливают заклепки, как это делают на платах. Соединения внутри переключателя можно делать как с помощью печатных проводников, так и проволочными перемычками (с наружной стороны платы). Пример выполнения контактов печатным способом показан на рис. 12, е.
Для уменьшения паразитных емкостей в переключателях аттенюаторов (рис. 10, е, ж) контактные группы разнесены. Для этого используют тот же трафарет: вторую контактную группу наносят, пропустив один контакт (расстояние между центрами составит 8 мм), а большой зазор между контактами (2 мм) уменьшают, сдвигая трафарет на 1 мм.
Устройство движка с клавишей показано на рис. 13, а. Клавишу 1 изготовляют из какого-либо пластика (например, полистирола), лучше
Рис. 10. Платы V и VI.
я - печатные проводники платы V; б - печатные проводники платы Г7; в - размещение деталей па платах V и VI и соединение с электродами трубки; г - печатные проводники платы А; д — размещение деталей на плате А; е, ж — платы переключателей аттенюаторов; з-печатные проводники платы В; и — размещение деталей на плате В.
305
всего белого цвета. Клавиша на движке 2 фиксируется выступом 3, который входит в отверстие 6, и крепится одной заклепкой 4. Перед сборкой в прорезь 5 вводят какой-либо клей. Фиксация кнопки во включенном положении происходит выпиленным на движке зубцом 7, который заходит за стопор 8. Стопор в данном переключателе
Рис. 11. Элементы монтажа.
« — монтажный штырек; б, в — установка штырька и заклепки на печатной плате: г — контакты для торцевой подпайки; <) —установка конденсаторов С49, на плате /И; с — установка плат V и VI на плате /И; ж — доработка лепестка от ламповой панели;
з — собранный лепесток.
306
жестко закреплен, а движок с клавишей поворачиваются вокруг направляющего шгифта 9. Он представляет собой отрезок проволоки диаметром 1 мм, впаянный в полую заклепку 10 на движке 2.
Переключатель аттенюаторов в собранном виде изображен на рис. 13, б, а на рис. 13, в дан вид сбоку собранного аттенюатора канала вертикального отклонения с платами А и В. Нумерация деталей на рис. 13, б, в одинаковая. Платы 1 и 2 переключателя соединены между собой стойками 13, впаянными в полые заклепки 18. Для стоек применена проволока диаметром 0,8 мм. Между платами
Рис. 12. Конструкция деталей переключателя.
а — контактная система; б — движок; в — фигурная пружина; г — приспособление для гибки пружин; д — схема построения трафарета для контактов; е — пример выполнения переключателя печатным способом.
307
1 и 2 установлены два движка'4 с закрепленными на них клавишами 3, фигурными пружинами 5 и направляющими штифтами 11. Последние входят в пазы 22, пропиленные в обеих платах. Длина пазов определяет ход кнопок. Обычно расстояние между центрами отверстий, которые сверлят в начале и конце паза, равняется 4—4,2 мм; диаметр отверстий — 1,2 мм (они и определяют ширину паза). Ход кнопок при этом около 4,5 мм. Каждый движок 4 имеет возможность поворачиваться вокруг направляющего штифта 11. Их поворот ограничивается
Рис. 13. Переключатель аттенюаторов.
а — движок с клавишей; б — собранный переключатель; в — переключатель аттенюатора У с платами А и В.
308
с одной стороны стопорами 8, к которым их прижимает Р-образная пружина б, с другой — ограничителем 9. Угол поворота движков регулируют подбором необходимого диаметра хлорвиниловой трубки 20, которую надевают на ограничитель 9. Пружина 6, изготовленная из полоски бериллиевой бронзы размером 25 х 3 мм и толщиной 0,3 мм, припаяна к держателю 21. При нажатии на кнопку 3 (рис. 13, б) в осевом направлении (по стрелке В) пологий срез зубца 7 будет скользить по стопору 8, поворачивая движок 4 вокруг штифта 11. Движение кнопки происходит до тех пор, пока штифт 11 не упрется в противоположный конец паза 22. В этом положении движка 4 зубец 7 под действием пружины 6 окажется за стопором 8, предотвращая обратное движение кнопки. Возврат кнопки происходит при нажатии на нее сбоку (по стрелке Г), при этом зубец 7 выйдет из-за стопора 8 и движок под действием возвратной пружины 10 займет исходное положение. Возвратную пружину, имеющую 9—11 витков, делают из стальной проволоки диаметром 0,25 — 0,3 мм. Она свободно надевается на держатель 15. Концы пружины 10 упираются в направляющие штифты 11. Ее положение на держателе 75 фиксируется шайбами 16. Штифт 9 и держатели 14, 15 и 21 имеют диаметр 1 мм. Закрепляют их пайкой в полых заклепках 18 на плате 2. Для сохранения клавиши 3 среднего положения между платами 7 и 2 к последним приклеивают гетинаксовые планки 72 толщиной 0,7 —0,8 мм и шириной 4—5 мм. Хвостовая часть движков фиксируется в среднем положении отрезками хлорвиниловой трубки 77, надетыми на направляющие штифты 77. Передний и задний выступы (« и б) на платах переключателя служат для крепления его на платах осциллографа, в которых имеются продольные пазы (см. рис. 6, 8). Расположение платы осциллографа показано на рис. 13, б пунктиром 19. Плату А (23) аттенюатора и плату В (24) с входным транзистором 7\ согласующего каскада закрепляют на платах 7 и 2 переключателя. Платы 1 и 23, 2 и 24 разделены изолирующими стойками 25, 26; 27 — неподвижный контакт на плате А. Выход аттенюатора с платой В соединяют изолированным проводом, который пропускают сквозь платы 7—2 через отверстие. Провод, соединяющий плату А со входом, пропускают в отверстие 5 для пропилов (см. рис. 10, е, ж). Для устранения внешних паводок на входные цепи весь узел помещают в экран, расположение которого показано штриховой линией 30. Передняя и нижняя стороны защищены панелью и уголками каркаса. Внешний монтаж к плате В осуществляют пайкой проводов к заклепкам 28.
Резисторы Р2 и jR3 на плате А соединены перемычкой 31 (корпус). Переключатели В4~В& выполнены в виде единого блока. Каждая из пяти кнопок управляет одним переключателем и имеет независимую фиксацию. Для получения возможно меньшей глубины блока с движков кнопок исключены фиксирующий зубец и направляющий штифт. Эти детали перенесены на платы блока.
На рис. 14, в, г показаны обе разновидности кнопок. Платы блока выполнены также печатным способом (рис. 14, а, б). Расстояние между кнопками переключателей составляет 7 мм, и поэтому при их
309
38
Рис. 14. Детали блока переключателей.
а, б — платы блока; в, г — кнопки переключателей; д — плата держателей пружин; е — возвратная пружина; ж, з — пружины подъема; и — м — детали крепления блока переключателей.
17,5
изготовлении необходимо сдвигать плату под трафаретом для начертания следующего ряда на 2 мм (на трафарете расстояние между кнопками 9 мм — для В\ — Вт). В местах расположения направляющих штифтов устанавливают полые заклепки. Для фиксации кнопок во включенном состоянии на платах блока делают фигурные пропилы А. На рис. 14, д—м даны остальные детали переключателей. Собранный блок переключателей показан на рис. 15. Нумерация деталей на рис. 14 и 15 одинаковая.
Переключатель В3 поддиапазонов длительностей развертки имеет четыре кнопки с зависимой фиксацией. Устройство их аналогично кнопкам аттенюатора и показано на рис. 16, в. Новая деталь в данном переключателе — подвижный стопор (рис. 16, г). Он представляет собдй латунную планку 1 с припаянными к ней штифтами 6 из стальной проволоки диаметром 1 — 1,2 мм. Концы крайних штифтов выступают с другой стороны планки на 2 — 2,5 мм и служат направляющими.
Рис. 15. Собранный блок переключателей.
1 — движок; 2 —клавиша; 3 — стопор; 4 — направляющий паз; 5 — фигурная пружина; 6 — левая плата переключателей; 7 — печатные контакты; 8 — правая плата переключателей.; 9 — планка держателей пружины; 10 — возвратная пружина; II — длинная пружина подъема; 12, 13 — передний и задний держатели длинной пружины; 14 — короткая пружина подъема; 15 ~ держатель короткой пружины; 16 — угольник; /7--скоба крепления; 18 — латунная напайка; 19 — yi ельник крепления; 20 — задний угольник крепления; 2/— держатель пружины; 22 — стойка; 23 — заклепка; 24 — бандаж из проволоки.
312
Платы переключателя выполнены печатным способом (рис. 16, а, б). Подвижный стопор 1 (рис. 16, <")) располагают между нижней платой 2 и накладкой 5 платы 4 (плата VII, рис. 9, «). Штифты 6 стопора 1 проходят в пазы 7 платы 2 и накладки 8 платы 3. При нажатии на кнопку 9 зубец 10, выпиленный на движке 11, отодвигает штифт 6 подвижного стопора 1. Когда кнопка достигнет упора (штифт 12 дойдет до конца паза 13), штифт 6 под действием пружины 14 возвратится в исходное положение и кнопка фиксируется во включенном состоянии. Если теперь будет нажата какая-либо другая кнопка, это вновь вызовет смещение подвижного стопора 1 со штифтами 6 и зубец 10 нажатой кнопки будет освобожден. Под действием возвратной пружины 20 ранее нажатая кнопка займет выключенное положение, а продолжающееся движение нажимной кнопки приведет к фиксации ее в этом положении. Перемещению кнопок в боковом направлении под действием пружины 14 подвижного стопора препятствуют стойки 17 и упоры 18, на которые надеты отрезки хлорвиниловой трубки 19 для получения требуемого размера. Два упора 18 служат для соединения контактов верхней платы с платой VII, а конец правого упора 18 четвертой кнопки используют как держатель пружины 14 подвижного стопора 1. Пружину 14 делают из стальной проволоки диаметром 0,3 мм (5 — 7 витков). Возвратные пружины 20 аналогичны пружинам переключателей аттенюаторов: они прикреплены к плате с помощью стоек 21. Накладка 15 служит для ограничения перемещения клавиши 2 по вертикали. Стопор 1 отделен от накладки 5 шайбой 16.
Печатный монтаж платы VII осуществлен на ее наружной стороне. Для пайки конденсаторов и внешне! о монтажа необходимо использовать штырьки или заклепки (см. рис. 11, а—в).
Блоки потенциометров и входные гнезда. Восемь потенциометров, управляющих работой осциллографа, размещены в двух блоках — левом и правом. В левый блок входят потенциометры А66, Л68, Л9] и Ящ], а в правый — /?К|, /?58, Т?64 и R^. Такая компоновка органов управления возможна только при применении дисковых переменных резисторов типа СП Д-0,06 (СП Д-0,05) или аналогичных им резисторов типа ТР170 фирмы «Тесла», которые и использованы в приборе. Детали для сборки блоков показаны на рис. 17. В резисторах Rw (1,5 кОм), RM (1 МОм), R66 и R6y (по 2,2 МОм) и Л68 (3 30 или 470 кОм) установлены подковки от малогабаритных подстроечных резисторов СПП-П или от резисторов ТР180 (ТР181) фирмы «Тесла». Новую подковку приклепывают на оправке медными заклепками (рис. 17, в). С внешней стороны под заклепку подкладывают лепесток (рис. 17, г). Потенциометр собирают, проверяют его работу и устанавливают в блок (рис. 17, а). Его собирают на шпильке 1 изолированной прокладкой 2 от выводов движков (центральная втулка) резисторов 3. Прокладку 2 делают из фторопластовой ленты (она должна выдерживать напряжение около 1 кВ). Отводы 4 от движков потенциометров делают из полоски латунной фольги толщиной 0,08 — 0,1 мм и шириной 1 мм. Ее закладывают между втулкой вывода движка и прокладкой 2. Между потенциометрами устанавливают изоляционные шайбы 5 с радиальными
313
проточками (рис. 17, е) под отвод 4. На выводы потенциометров ТР170 подпаивают планки с полыми заклепками (рис. 17, и, к). Собранные блоки потенциометров устанавливают в каркас прибора. Их диски, включая высоту зубцов, должны выступать над каркасом на 4—4,5 мм.
Для облегчения работы с прибором на диски потенциометров наносят градуированные метки в виде небольших углублений, залитых
314
светлой краской (рис. 17, ,«) Метки наносят таким образом, что на видимой части диска находится только одна из них. Левый край окна в передней панели служит началом отсчета. Расстояние от него той или иной метки в числе зубцов (или их половин) служит для ориентировочной оценки положения движка потенциометра.
Гнезда для подключения к внешним приборам изготовляют из лепестков панели для пальчиковой лампы. Лепестки (см. рис. 11, ж) помещают в отверстия блока гнезд 1 (рис. 18, а). От выпадания их удерживают планки 2 и 3. Для уменьшения наводок штыри 4, 5 соединяют с шасси. Корпус блока 1 изготовлен из гетинакса толщиной 6,2 —6,5 мм.
Каркас. Осциллограф размещен в каркасе из жестяных уголков размером 5 х 5 х 0,4 мм (рис. 19, а). Все детали каркаса соединены между собой пайкой. Примеры соединений показаны на рис. 19, б—г. Печатные платы в каркасе устанавливают в направляющих П-образной формы, также согнутых из белой жести. Левая часть каркаса, в которой устанавливают электронно-лучевую трубку, отделена стальной перегородкой от правой, где размещены усилители. Перегородку закрепляют пайкой на вертикально расположенной продольной раме 1 из уголка 3 х 3 х 0,4 мм (рис. 19, <-)). В левой части передней рамы
Рис. 16. Переключатель /73.
а, б — платы переключателя; в — движок с клавишей; г — подвижный стопор; д — иереклю-чагель в собранном виде*
315
9‘Z£
каркаса устанавливают перекладину 2 из уголка 5 х 5 х 0,4 мм. Она замыкает опорную раму для экрана электронно-лучевой трубки. С нижней стороны к этой перекладине припаивают латунные накладки 3 размером 5x4x1 мм. В них нарезают резьбу Ml,4 для крепления переключателя Z?3. Перекладину 2 припаивают так, что внешняя полка ее уголка лежит в одной плоскости с углами каркаса (узел II). Для крепления тыльной стороны переключателя Z?3 и платы IV в левой части каркаса устанавливают П-образную скобу. 4 из уголка 3 х 3 х 0.4 мм. В местах установки винтов на нее напаяны накладки 5 размером 9x3x1 мм. Второй конец платы IV крепят на уголках 6 и 7, припаянных к уголкам задней рамы каркаса и рамы I. Верхние концы плат V и VI привинчивают к уголкам 8 и 9, припаянным к верхнему уголку задней рамы каркаса. Трубку крепят пружинами (рис. 20, а). Для их закрепления на горловину трубки надето кольцо из полоски латуни с припаянными к нему четырьмя ушками. Вторые концы пружин крепят к каркасу крючками К) (номера позиций на рис. 19 и 20 одинаковы). С внутренней стороны опорной рамы трубки подклеивают узкие полоски толстою картона, на которые опираются края экрана трубки.
Рнс. 17. Блок потенциометров.
а — блок в сб/рс (правый): б — шпилька /; в — гаклепка: г — лепесток; д — верхняя планка б: е— изоляционная шайба 5; w — нижняя планка (левая); л — нижняя планка (правая) 7; и — планка для выводов левою блока; к — планка для выводов правого блока 5;
л — плата резисторов R6i, .« — градуировочные метки на потенциометрах.
317
Рис. 18. Блок гнезд, блока; в — передняя планка д — угольник крепления.
(клеится); г — задняя планка;
a — общий вид; б — корпус
318
Рис. 19. Каркас осциллографа.
а — каркас (заготовка); б — г — элементы соединений каркаса — каркас в собранном виде; е — нижняя съемная направляющая и ее крепление.
322
Вид A
Рис. 20. Элементы конструкции осциллографа..
а — крепление трубки и размещение переключателя 773; г> — размещение в. каркасе блоков потенциометров; переключателей в гнезд; в,— крепление платы III; г — размещение экрана аттенюатора У; д — пайка полоски и крепление жгута.
В правой части каркаса для крепления передних концов направляющих установлены поперечные перекладины 11 и 12 Из уголка 3 х 3 х 0,4 мм. Монтаж платы I размещается «внутри» уголков правой стенки каркаса, которые препятствуют ее установке на место. Поэтому плату устанавливают сбоку при снятом аттенюаторе и правом блоке потенциометров. Для этой цели ее нижняя направляющая сделана съемной. Ее крепление показано на рис. 19, е. Передний конец направляющей привинчивают к поперечной перекладине 11, а задний — к опоре 19, которая припаяна к нижнему уголку задней рамы каркаса. Фиксация платы Ш показана на рис. 20, в. Крепление к передней раме каркаса блоков потенциометров и переключателей, а также блока гнезд показано на рис. 20,6. Под все винты, завинчиваемые в уголки рамы с ее внутренней стороны, напаивают латунные пластины (14, 15 и 16 на рис. 19, д и 13 на рис. 20, в). Провода межблочного монтажа на элементах каркаса крепят полосками 17 (рис. 20, 0) из мягкой латуни. Эти полоски припаяны одним концом к каркасу, а их свободным концом обжимают провода монтажа, собранные в жгут. Примерные места установки полос 17 на рис. 19, д отмечены короткими стрелками. Отверстия 18 с резьбой Ml,4 служат для крепления передней панели.
Передняя панель. Кроме чисто декоративных, передняя панель в осциллографе выполняет и некоторые конструктивные функции. К ней прикреплена масштабная сетка со светозащитным козырьком и изоляционные втулки. При работе в ярко освещенном помещении для увеличения контрастности изображения перед экраном устанавливают зеленый светофильтр. Переднюю панель делают из алюминия толщиной 0,8 — 1 мм по способу фотохимического травления [8]. Чертеж панели приведен на рис. 21, а. На ней приняты следующие условные обозначения. Для потенциометров: Д — длительность развертки; /Г—яркость; «-> — смещение по горизонтали; X — усиление канала горизонтального отклонения; С — синхронизация; Ф — фокус; । — смещение по вертикали; У—усиление канала вертикального отклонения. Для кнопок: 1, 2, 3, 4 — поддиапазоны длительностей развертки; CH-синхрониза-
ция положительным импульсом (фрон том); Ж Р — ждущая развертка; В X — переключение усилителя горизонтально! о отклонения на внешний вход; ВС — переключение усилителя синхронизации на внешний вход; ZZ — включение усилителя подсвета; 100 и 10 — ступени ослабления аттенюаторов X и У. Для гнезд: V и А — выходы отрицательного и положительного пилообразного напряжения; ДУ — вход дистанционного управления; V и Л. — выходы отрицательного и положительного импульсов обратного' хода развертки; X — вход усилителя горизонтального отклонения; Z — вход усилителя подсвета; 0,1; 1; 10 — выходы калиброванного напряжения в вольтах; Е—вход усилителя вертикального отклонения; ± — корпус.
Масштабную сетку для экрана осциллографа наносят на органическое стекло толщиной 3 мм на обращенной к трубке стороне. Сетку можно наносить методом прочерчивания или фотопечати. Расстояние между линиями 2 мм (более густые сетки мешают наблюдению
324
и не увеличивают точности измерений). Осевые линии и линии, кратные 10 мм, делают достаточно четкими, остальные — по возможности тоньше.
Размеры сетки приведены на рис. 21,6. К ее боковым граням четырьмя винтами крепят светозащитный козырек. Его делают из того же материала, что и панель. В козырьке и сетке сверлят по два дополнительных отверстия диаметром 1,2 мм. На рис. 21, г изображены козырек и сетка в собранном виде. В эти отверстия входят штыри 5 зеленого светофильтра 4, изображенного на рис. 21, в. Делают его из органического стекла зеленого цвета. Перед окончательной сборкой внутреннюю поверхность козырька закрашивают черной краской. Сетку к передней панели крепят четырьмя винтами (рис. 21, б, г).
Изоляционные втулки (рис. 21, е) изготовлены из эбонита. На переднюю панель их приклеивают эпоксидным или другим клеем. Переднюю панель к корпусу крепят шестью винтами.
Настройка осциллографа. Плотный монтаж осциллографа затрудняет проведение всей регулировки на смонтированных платах, поэтому налаживать каскады и предварительно регулировать работу узлов следует на макетах, а окончательно — после монтажа плат. Макет собирают из тех деталей, которые будут установлены в прибор. Их исправность проверяют перед сборкой макета. Параметры транзисторов должны соответствовать указанной группе. Для пар транзисторов выходных каскадов необходима малая разница коэффициентов усиления (не более 10°/').
Наладку осциллографа начинают с блока питания трубки. Это даст возможность в дальнейшем производить визуальную проверку узлов непосредственно по экрану прибора. Затем налаживают блок питания транзисторов. При наладке осциллографа и его узлов необходимо пользоваться следующими приборами: электронным вольтметром ВК7-6; универсальным электроизмерительным прибором с пределом измерения токов от 1 мА до 1,5—2 А; осциллографом С1-5А; генераторами Г5-8; ГЗ-2 и Г4-18А.
Налаживание преобразователей напряжения и стабилизаторов. Эти узлы полностью налаживают на развернутых схемах. Если базовые отводы обмогки I трансформатора Трз (см. рис. 2, г) подключены правильно, то преобразователь сразу возбудится. Сопротивление резистора R-J2 подбирают так, чтобы происходил уверенный запуск преобразователя. Налаживание схемы питания трубки начинают с подбора питающего напряжения на втором аноде путем подключения разных отводов обмотки III. Во время этой операции на одну из нар пластин необходимо подать сигнал от генератора низкой частоты, чтобы видеть линию развертки. Напряжение на трубке первоначально следует установить наименьшим, при котором получится удовлетворительная фокусировка при желаемой яркости развертки. Пределы регулировки яркости устанавливают подбором резисторов Л69 и Т?7Ц. Окончательно эги резне юры подбирают после наладки всего осцилло! рафа.
325
326
Узел II
Рис. 21. Передняя панель осциллографа.
а — передняя панель 1 и выкройка C6CIO3K-шитного козырька 2; 6 — масштабная сетка 5: в — зеленый светофильтр 4; г — крепление козырька 2 к масштабной сетке 3 и их крепление на передней панели 1; д — последовательность установки светофильтра 4; е — изоляционная втулка.
Налаживание блока питания транзисторов начинают с проверки правильности включения базовой обмотки трансформатора Тр2 (см. рис. 2,6). Работу выпрямителей и стабилизаторов проверяют на эквивалентах нагрузки. При этом они должны обеспечивать: +140 +15 В при токе 4,5 мА (нагрузка — резистор сопротивлением 30 кОм, мощностью 1 Вт, включенный параллельно с конденсатором емкостью 1 мкФ); + 70 + 8 В при токе 12 мА (нагрузка — резистор сопротивлением 5,6 кОм, мощностью 2 Вт); +17+2 В при токе 6 мА (нагрузка — резистор сопротивлением 2,7 кОм, мощностью 0,25 Вг); + 10+0,5 В при токе 12 мА (нагрузка — резистор сопротивлением 820 Ом, мощностью 25 Вт, включенный параллельно с конденсатором емкостью 30 мкФ); —8 ±0,2 В при токе 60 мА (нагрузка — резистор сопротивлением 130 Ом, мощностью 1 Вт, включенный параллельно с конденсаторами емкостью 50 и 500 мкФ через резистор сопротивлением 100 Ом). Подбором сопротивления резистора R42 добиваются легкого запуска преобразователя под полной нагрузкой и проводят двухчасовой прогон. При напряжении питания 5 В выходные напряжения стабилизаторов не должны резко падать. В противном случае необходимо уменьшить сопротивление резисторов Ri2 и 7?33. Перенесенную на печатную плату схему подвергают тем же испытаниям (при вертикальном положении платы).
Настройка генератора развертки, усилителя горизонтального отклонения и усилителя гасящего импульса (см. рис. 2, <?). Предварительные проверку и регулировку режимов по постоянному току и настройку этих и всех последующих узлов и блоков производят на развернутых макетах. Настройку генератора ведут в режиме непрерывной генерации. Проверяют устойчивость генерации во всех поддиапазонах и устанавливают в них перекрытие подбором резисторов Т?90 и R92- Одновременно уточняют соотношение емкостей конденсаторов Сдо — С63 и С64 — С67. Оно должно лежать в пределах 8—12. Начинают регулировку с четвертого поддиапазона установкой минимальной длительности прямого хода развертки при допустимом уменьшении амплитуды. Окончательно регулировку на этом поддиапазоне производят на полностью собранном канале горизонтального отклонения по видимой длине развертки. После наладки генератора в непрерывном режиме его переключают в ждущий режим и на базу транзистора 7'24 подают импульсы длительностью 1—2 мкс амплитудой 2 — 5 В. При запуске его импульсом большей амплитуды следует подобрать резисторы /?77 и R&i-
Настройку усилителя горизонтального отклонения начинают с входного эмиттерного повторителя. Подбором резистора R99 уравнивают напряжения на эмиттерной нагрузке (7? 1(1(1) и выходе генератора развертки (точка соединения диода Д43 и резистора /?й4). Настройку ведут при работе генератора в автоколебательном режиме в средней части второго или третьего поддиапазона. Предварительный усилитель и фазоинвертор регулируют одновременно. Подбором резисторов /?к)4 и Т?И7 устанавливают режим усилителя. Указанные на схеме напряжения измерены при амплитуде сигналов на выходах инвертора около
32S
2 В в средней части второго поддиапазона. Максимальная амплитуда неискаженного сигнала на выходах инвертора должна быть около 5 В. Емкость конденсатора С87, шунтирующего эмиттерную нагрузку инвертора, и индуктивность дросселя Др 16 устанавливают по наименьшим искажениям на прямом ходе развертки во второй половине четвертого поддиапазона на полностью смонтированной плате III. Регулировку выходного каскада начинают с установки режима по постоянному току подбором резисторов Рн0 и /{щ. После предварительного их подбора проверяют форму напряжений на выходе усилителя. Равенства амплитуд выходных напряжений усилителя добиваются путем подбора сопротивления резистора Л114, а на высоких частотах — емкостей конденсаторов С83, С84, С87 и индуктивности дросселя Др\г,- Ограничение сигнала в плечах выходного каскада должно наступать одновременно и быть симметричным, для чего уточняют режим по постоянному току. К усилителю подключают горизонтально отклоняющие пластины трубки осциллографа и проверяют длину развертки на экране. Если ограничение пилы в выходном каскаде наступает в пределах экрана и поднять усиление каскада больше невозможно, то необходимо снизить напряжение второго анода трубки переключением концов обмотки III трансформатора Тру
Для проверки работы усилителя гасящего импульса на вертикально отклоняющие пластины подают сигнал от генератора низкой частоты. При нормальной яркости (в затемненном помещении) обратный ход развертки на экране трубки не должен быть виден. Завершают налаживание усилителя горизонтального отклонения определением нелинейности развертки и коэффициента растяжки. Нелинейность развертки характеризуется коэффициентом, который определяют по формуле
KHJ] = 100(WH-O/2ZVL, %,
где N — число периодов, приходящееся на равные отрезки развертки в ее начале (н), конце (к) и середине (с).
Измерение производят при длине развертки не менее 40 мм. На вертикально отклоняющие пластины подают переменное напряжение от внешнего генератора и частоту его устанавливают такой, чтобы на четыре деления (8 мм) в центре приходилось 10 периодов. После этого подсчитывают, сколько периодов приходится на те же четыре деления в начале и конце развертки. При хорошей линейности КШ1 $ 5/'. Допустимое значение Ки, = 10 4- 20%.
Коэффициент растяжки развертки находят по формуле
КР = NJNp,
где N,. — число периодов при длине развертки 40 мм; Np — число периодов сигнала гой же частоты, умещающихся на 40 мм, при полной длине разверки. Обычно этот коэффициент лежит в пределах 5 — 10.
После определения коэффициентов снимают частотную характеристику усилителя. Контроль амплитуды сигнала ведут непосредственно
329
по экрану трубки, размах изображения должен быть 20 мм. Входной аттенюатор усилителя горизонтального отклонения собирают из резисторов с допуском 5%, что позволяет получить точность деления не ниже 12—15%. Компенсацию делителя на высокой частоте проверяют по делению импульсных напряжений с помощью осциллографа [5].
Настройка усилителя вертикального отклонения (см. рис. 2, а). Этот усилитель настраивают в том же порядке, что и усилитель горизонтального отклонения. Однако требования к этому усилителю более жесткие, так как его качество во многом определяет и качество прибора в целом. Поэтому настраивать его нужно очень тщательно. Настройку выполняют в несколько циклов, при каждом следующем цикле уточняют результаты предыдущей настройки.
Настройку согласующего каскада начинают с проверки его режима. Устанавливают его резистором R9. Входное сопротивление каскада должно составлять 2 — 3 МОм. Для устранения наводок входные цепи (транзистор Тъ .конденсатор С5 и резистор К5) помещают в экран. На развернутом макете для этой цели можно использовать металлический корпус от батареи «Крона». Входное сопротивление измеряют на частоте 50 — 100 Гц. Соединять измерительный генератор со входом согласующего каскада следует только экранированным проводом. В качестве индикатора используют осциллограф, подключаемый к выходу каскада. Сначала определяют амплитуду сигнала, передаваемого без искажения (она должна быть не менее 2 — 3 В).
Упрощенная схема входного сопротивления каскада показана на рис. 22, а. На низкой частоте 1/о>Свх > гвх, поэтому измеренное входное сопротивление будет с достаточной точностью близко к гвх. Измерение проводят одним прибором (рис. 22,6). Первоначально при замкнутом ключе К на вход каскада подается напряжение U, которое на экране осциллографа имеет амплитуду ау. После размыкания ключа К на входном сопротивлении гвх создается падение напряжения С,вх, которое будет меньше С и на экране осциллографа будет иметь амплитуду а2. Оно определится следующим образом:
V,BX = = rexU/(R + rBX) = r^aJ(R Г гвх) или rBX = Ra2/(al - а2),
где R — сопротивление резистора, включенного в измерительную цепь.
Как видно из формулы, при уменьшении амплитуды сигнала вдвое от первоначальной R = гвх. Для измерения берут резистор с допуском 5% и сопротивлением 2 — 2,7 МОм. Амплитуда входного сигнала не должна быть более половины от передаваемой без искажения. Транзистор 7] с конденсатором С5 и резистором Rs монтируют на печатной плате В и помещают в тот же экран, проложив с боков прокладки по 1,5 мм. Плату нужно расположить в середине широкой стороны корпуса «Крона». В этом случае входная емкость платы с экраном примерно соответствует той, что будет при размещении платы в каркасе прибора. Входную емкость каскада измеряют на частоте 1—2 МГц. Так как при этом гвх > 1/сэСвх, измерения могут вестись по схеме, показанной
330
на рис. 22, в. Методика измерений такая же, как и для входного сопротивления. Входную емкость находят по формуле
Свх = C(aj — а2)/а2,
где С — известная емкость включаемого в цепь конденсатора; а, и а2 — амплитуды сигнала на экране осциллографа при замкнутом и разомкнутом ключе К.
Для измерения конденсатор берут керамический емкостью 8,2 — 12 пФ с допуском не ниже 5%. Ключ К заменяют подпаиваемой перемычкой. Все соединения должны быть пр возможности короткими, так как при
Рис. 22. Схемы для измерения входных сопротивлений и емкое!ей.
а — упрошенная эквивалентная схема входного сопротивления каскада; б — схема измерения входного сопротивления каскада на низкой частоте; а — схема измерения входной емкости на высокой частоте; г — схема измерения входной емкости на средней частоте; д — упрошенная схема аттенюатора на низкой частоте; е — то же на высокой частоте; ж — схема формирования прямоугольных импульсов; з — частотная характеристика усилителя вертикального отклонения.
331
малой емкости Свх емкость монтажа может внести значительные погрешности. При наличии наволок всю схему помещают в экран достаточных размеров.
Входную емкость можно измерить и на более низких частотах (tOO — 200 кГц). В этом случае необходимо пользоваться схемой, показанной на рис. 22, г. Здесь значения 1/соСвх и гвх соизмеримы и для получения более точного результата необходимо, чтобы R = гвх. Затем при подборе конденсатора С добиваются уменьшения амплитуды вдвое. Тогда полное сопротивление внешней цепи будет равно полному входному сопротивлению каскада, следовательно, С = Свх. При этом следует учесть, что все приведенные выше рассуждения верны при малых выходных сопротивлениях используемых генераторов.
Настройка предварительного каскада с инвертором и выходного каскада по постоянному току и на низкой частоте аналогична описанной для усилителя горизонтального отклонения. Ее ведут на частоте 1000 Гц. После настройки усилитель подключают к трубке регулируемого осциллографа и всю дальнейшую наладку ведут уже по изображению на его экране. На вход прибора подают импульсное напряжение прямоугольной формы частотой 50 Гц. Его формируют из синусоидального напряжения, снимаемого с трансформатора Тр и ограниченного стабилитроном Д2 (рис. 22, ж). Подбирая емкость конденсатора С18 (см. рис. 2, а), добиваются наиболее правильного воспроизведения плоской вершины прямоугольных импульсов. Подбор ведут сменой отдельных конденсаторов, из которых составлена емкость С18. Отклонение действительной емкости от номинальной у этих конденсаторов составляет — 20 4- +80%, и их суммарная емкость может достигать 600—700 мкФ. В этом случае необходимо увеличить емкость одного или двух конденсаторов. Полосу пропускания усилителя со стороны верхних частот регулируют подбором параметров корректирующих элементов: индуктивностей дросселей Др2, Др3, Др5 — Др6, емкостей конденсаторов Си, С13, С1б, С21 и сопротивлением резистора Л2р При этом следует учесть, что емкости конденсаторов С1Ь С16 и С21 влияют также на воспроизведение плоской вершины коротких прямоугольных импульсов. Начать регулировку следует с подбора емкостей конденсаторов С11г С16 и С2i по воспроизведению вершин импульсов длительностью 5 — 10 мкс, подаваемых на вход усилителя от генератора. Размер изображения импульсов на экране, как и сигналов при дальнейших измерениях, не должен быть более 12 — 16 мм. После этого снимают частотную характеристику усилителя и уточняют параметры остальных корректирующих элементов. Настройку целесообразно повторить два — три раза до получения желаемого результата. Частотная характеристика усилителя показана на рис. 22, з. Штриховой линией показана характеристика при большом сигнале.
Входной аттенюатор усилителя вертикального отклонения должен иметь точность деления не ниже 5%, поэтому входящие в него элементы следует подбирать с точностью 1—2%. Для низкочастотного сигнала упрощенная схема аттенюатора изображена на рис. 22, д. На ней Ra — входной резистор аттенюатора, — резистор, определяющий
332
коэффициент деления К. Входное сопротивление каскада гвх шунтирует резистор RK, сопротивление которого находят по формуле
К = КЛк/[гвх(К - 1) - Ra]
или
RK л Ra/(K - 2).
Вторым выражением пользуются при разнице между 7?а и гвх менее 20%.
Упрощенная схема аттенюатора при работе на высокой частоте показана на рис. 22, е. Штриховой линией показаны паразитные емкости СП1 11 Сп2. Паразитная емкость СП1 на коэффициент деления влияния не оказывает, она увеличивает входную емкость осциллографа. Емкость Сп2 подключена параллельно входной емкости Свх и, следовательно, может оказывать влияние на коэффициент деления и должна учитываться. Емкость конденсатора Ск находят из выражения Ск = «= Са (К — 1) — СБХ — Сп2. При малой емкости конденсатора Са может оказаться, что емкость Сп2 близка ей по значению и при К = 10 будет вносить ошибку до 10%. Для уменьшения влияния этой паразитной емкости ее следует измерить в положении переключателя, при котором К = 10. Если для Ск используют конденсаторы типа КТ-1, то внешнюю их обкладку (помеченную цветной точкой) припаивают к шине «корпус». При правильном монтаже и тщательном подборе элементов аттенюатор не требует дальнейшей подгонки для пределов ослабления 100 и 1000. Для предела К = 10 емкость конденсатора Ск берут на 1—2 пФ меньше расчетной и производят проверку деления по аттенюатору измерительного генератора.
Налаживание усилителей синхронизации и подсвета. Эти усилители настраивают в обычном порядке. После проверки режимов по постоянному току на вход подают сигнал генератора частотой 1 кГц и амплитудой 50—100 мВ. Подбором- резисторов К51, R52 и Rss (см., рис. 2, а) добиваются максимального усиления транзистора Т18 и симметричного ограничения сигнала транзисторами Т19 и Т20- На их коллекторах сигнал должен иметь прямоугольную форму при входном напряжении менее 10 мВ.
Режим усилителя подсвета устанавливают резистором К124. Напряжение па эмиттере транзистора 742 должно быть около половины напряжения питания. Снимаемые с него импульсы напряжения должны создавать на развертке яркостные метки. Для проверки усилителя на вход У и Z подают синусоидальное напряжение частотой 1 кГц. Полученное на экране изображение должно состоять из ярких положительных и затемненных отрицательных полуволн. Подсвет изображения должен начинаться при напряжении менее 50 мВ.
Работа с прибором. При работе с транзисторным осциллографом следует помнить, что усилители вертикального и горизонтального отклонений специальной защиты от перегрузки не имеют (она ухудшает частотные параметры входных цепей). Поэтому нельзя приступать
333
к измерениям при ослаблении аттенюаторов, равном 1, а также переходить к следующим ступеням ослабления, не убедившись, что усиление канала максимально (при наличии градуировочных меток это делается визуально). Ослабление 1 можно применять только в действительно необходимых случаях и после проведения измерений немедленно вводить большее ослабление (10, 100 или 1000). При работе с напряжениями более 100 В необходимо пользоваться выносным делителем. Его схема и конструкция даны на рис. 23, а, б. Соединяют прибор с исследуемыми схемами проводом МГШВ-0,14. Контакты для подключения берут от штепсельного разъема или делают из медной проволоки диаметром 1 мм. Конструкция такого контакта показана на рис. 23, в.
Питание осциллографа можно осуществлять от четырех-пяти банок щелочных или от четырех банок серебряно-цинковых аккумуляторов. Питать прибор можно и от сети через выпрямитель (рис. 24, а). Для трансформатора Тр берут сердечник и первичную обмотку выходного кадрового трансформатора ТВК-ПО-ЛМ. Обмотки II и III содержат по 85 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,62 мм. Транзисторы 7] и Т2 (П4БЭ) стабилизатора ставят на ребристые радиаторы с поверхностью не менее 100 см2. Выпрямитель монтируют на печатных платах размером 51 х 139 х 1,5 мм и устанавливают в таком же каркасе, как и осциллограф. При работе сетевой блок не следует располагать вблизи прибора, так как трубка осциллографа магнитного экрана не имеет и поле рассеивания трансформатора может вызвать искажения изображения на экране.
Дополнительные возможности прибора. К ним следует отнести дистанционное управление разверткой, очень удобное при работе с большой развернутой схемой, в разных точках которой сигналы могут иметь разную длительность и частоту. Управление разверткой осуществляют укрепленным на щупе потенциометром сопротивлением 10 — 20 кОм, включенным, как показано на рис. 24,6.
Возможности прибора значительно расширяются за счет того, что с осциллографа можно снять импульсы обратного хода развертки и пилообразного напряжения.
В качестве примера рассмотрим измерение добротности, полосы пропускания и резонансного сопротивления колебательного контура [5]. Схема подключения контура к осциллографу показана на рис. 24, в. На контур LC через конденсатор небольшой емкости подают импульсы обратного хода отрицательной полярности, которые возбуждают контур. Наблюдение ведут при непрерывной развертке и отключенной синхронизации. Напряжение с контура подают на вход У. Возбуждение контура происходит при каждом обратном ходе, и на экране видно неподвижное изображение затухающих колебаний в контуре, как показано на рис. 24, г. Скорость затухания характеризует добротность контура. Если теперь подсчитать, за сколько периодов (IV) амплитуда сигнала уменьшится вдвое, то можно определить добротность контура по формуле Q = 1V/O,22 (шунтирующим действием осциллографа на контур пренебрегаем). Для контуров с большой добротностью подсчитывают число периодов при уменьшении амплитуды до 0,8 от начальной,
334
Входное гнездо Печатная плата
На вход Y
Рис. 23. Дополнительные устройства.
а — схема выносного делителя; б — конструкция выносного делителя; в — конструкция контакта.
335
-6В
Рис. 24. Усовершенствование осциллографа.
д — схема сетевого блока питания; 6 — схема дистанционного управления разверткой; в — схема подключения контура для измерения добротноеш; г — осциллограмма напряжения при измерении; д — схема входною каскада на нолевом транзисторе.
336
а расчет ведут по формуле Q = N/0,071. Зная частоту, на которую настроен контур, и измерив его добротность, можно подсчитать ширину полосы пропускания А/=f0 0,22/N. Зная индуктивность катушки L или емкость конденсаторов С, -определяют резонансное сопротивление
Дрез = coLN/0,22 = N/0,22соС.
Совершенствование прибора. Некоторые параметры осциллографа можно улучшить. Применив, например, во входном каскаде полевой транзистор (рис. 24, <)), можно увеличить входное сопротивление прибора в десятки раз. При указанных на схеме параметрах оно составляет на частоте 500 Г.ц более 50 МОм при входной емкости (на частоте 1 МГц) около 1 пФ. Можно в несколько раз увеличить и чувствительность прибора: для этого сигнал надо снимать с коллектора Т3 (показано штриховой линией). Входной каскад с полевым транзистором можно оформить в виде выносного щупа в дополнение к уже имеющейся конструкции. Напряжение питания —8 В для него выводят на одно из гнезд «Корпус». В таком оформлении легко реализовать малую входную емкость и получить полное входное сопротивление в диапазоне звуковых частот более 10 МОм. Если радиолюбитель ставит перед собой задачу создания осциллографа с большими возможностями (расширение частотного диапазона, применение калиброванных разверток и др.), то следует отказаться от привычной схемы и перейти к блочной конструкции. В описанном осциллографе к этому уже сделаны первые шаги: схема и трубка питаются от самостоятельных преобразователей, размещенных в разных отсеках корпуса.
СПИСОК Л ИТ Е Р А Т УР Ы
1. Ложников А. П., Сонин Е. К. Каскодные схемы на транзисторах. М., «Энергия», 1969. 144 с. с ил.
2. Фролкин В. Т. Импульсные устройства. М., «Машиностроение», 1966. 448 с. с ил.
3. Журавлев А. А., Мазель К. Б. Преобразователи постоянного напряжения на транзисторах. М., «Энергия», 1974. 88 с. с пл.
4. КЫгпе Н. Hilfsgerat zuni Zeichen gedriickler Schallungen.— «Funkamateur», 1966, № 7, S. 318 — 320.
5. Чех ГЕ Осциллографы в измерительной технике. М., «Энергия», 1965. 784 с. с ил.
6. Бриллиантов Д. П. Портативные транзисторные телевизоры. М., «Связь», 1969. 336 с. с ил.
7. Бездельев Ю. В. Малогабаритные любительские электроизмерительные приборы. М., «Энергия», 1972. 176 с. с ил.
8. Ерлыкин Л. А. Практические советы радиолюбителю. М., Воен-издаг, 1965. 240 с. с ил.
337
УДК 621.317.7-115
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР
И. ЗУ СКА (ЧССР)
В последние годы быстро развивается цифровая измерительная техника. Границы применения цифровых измерений и обработки информации непрерывно расширяются. Цифровое (дискретное) измерение имеет перед аналоговым (непрерывным) ряд преимуществ. Основное из них — большая точность измерений, возможность передачи измеренной информации на расстояние и обработки ее цифровой вычислительной машиной или быстрой регистрации печатанием. Однако все эти выгоды связаны со сложностью оборудования, а значит, и со значительными затратами на его производство. Поэтому и сейчас везде, где не могут быть использованы преимущества цифрового измерения, применяют аналоговые измерительные устройства.
Производство цифровых измерительных устройств было ускорено широким развитием интегральных микросхем, причем некоторые из них специально создавались для использования в измерительных приборах (например, микросхемы, содержащие в одном корпусе полную логическую сеть цифрового вольтметра). Одновременное развитие производства линейных интегральных микросхем позволило использовать последние при конструировании аналоговых измерительных приборов. Для этой цели особенно подходят операционные усилители, представляющие собой активные элементы, предназначавшиеся первоначально для аналоговых вычислительных машин, где они в соединении с соответствующей сетью обратных связей выполняют действие, подобное (аналоговое) определенной математической операции (например, сложение,- умножение, интегрирование, логарифмирование ит. п.). Однако поскольку их свойства приближаются к свойствам идеального усилителя, операционные усилители можно использовать в качестве основных элементов при создании самых разнообразных схем.
В измерительных приборах операционные усилители могут выполнять самые разнообразные функции. Наиболее частое их применение отражено в названии, т. е. в большинстве случаев они должны усиливать (напряжение, ток) так, как это необходимо для схемы конструируемого измерительного прибора, причем необходимо подчеркнуть, что операционные усилители позволяют при правильном применении создать такую конструкцию измерительного прибора, которая при использовании дискретных элементов оказалась бы значительно сложнее, а значит, и дороже.
В качестве примера можно привести конструкцию дифференциального вольтметра с логарифмической шкалой, который на интегральных операционных усилителях реализуется значительно проше, чем устройство с аналогичными параметрами, сконструированное с использованием транзисторов. Кроме того, существуют такие области измерений (например, высокочастотные), где из-за недостатка подходящих операционных усилителей преобладают транзисторные конструкции или кон
338
струкции с использованием дифференциальных высокочастотных усилителей.
Однако область применения операционных усилителей не ограничивается только измерительными устройствами. Такие же выгоды они приносят при конструировании стабилизированных источников напряжения тока или при создании генераторов переменной частоты с синусоидальным, прямоугольным или пилообразным выходным напряжением и т. п.
Характер работы операционного усилителя определен используемой сетью обратных связей (ОС). От ее качества и от качества используемых элементов в значительной мере зависит качество работы всей схемы. Выбор пассивных элементов для данной схемы должен производиться с учетом функции, которую в устройстве будет выполнять элемент, и требуемой точности, с которой данное устройство должно работать. Выбор типа операционного усилителя зависит от характера собираемого устройства. При почти идеальных свойствах операционных усилителей нужно учитывать некоторые их несовершенства и производить выбор так, чтобы их свойства удовлетворяли требованиям рассматриваемой схемы.
Операционные усилители по своим параметрам приближаются к идеальному усилителю. К основным параметрам операционного усилителя относятся усиление, ширина передаваемой полосы, а также входное и выходное сопротивления. Определенный интерес представляют входное остаточное напряжение, входные токи покоя, входной остаточный ток и температурные коэффициенты всех трех перечисленных входных параметров. Другими важными параметрами являются: коэффициент подавления суммарного сигнала, скорость перехода, время установления и чувствительность к изменениям напряжения питания.
Входное остаточное напряжение представляет собой такое напряжение, которое должно быть подано между входами операционного усилителя, чтобы на его выходе напряжение равнялось нулю. Входное остаточное напряжение колеблется в пределах 10 2 — 10“5 В. Большинство выпускаемых усилителей имеют выводы, к которым подключается потенциометр, позволяющий скомпенсировать входное остаточное напряжение на 0. Температурный коэффициент входного остаточного напряжения (дрейф) характеризует его зависимость от температуры; значение его лежит в области 10“ 4 — 10“ 7 В/°С.
Входные токи покоя — токи, поступающие на входы (в базы входных транзисторов операционного усилителя), их значение составляет 10“ 6 — 10“12 А. Разность этих токов является входным остаточным током, раврым 10“7 — 10“13 А. Температурный коэффициент входных токов покоя связан со спадом усиления входных транзисторов операционного усилителя при понижении температуры. При понижении температуры на ГС входные токи покоя возрастут примерно на 1% (у усилителей на биполярных транзисторах). Температурный коэффициент остаточного тока составляет около 10“8 — 10“12 А/°С.
Входные параметры и их температурный коэффициент являются решающими при выборе усилителя для измерения и усиления постоян-
339
него напряжения или тока. Под усилением операционного усилителя подразумевается его усиление при открытой (разомкнутой) петле обратной связи, обычно оно бывает 104 — 106, у высококачественных усилителей до 109 (для постоянного сигнала).
Коэффициент подавления совпадающего сигнала определен как отношение усилений для дифференциального и совпадающего сигнала. Определяют его измерением усиления при подаче сигнала на один вход и на оба входа. Коэффициент подавления совпадающего сигнала характеризует устойчивость усилителя к передаче нежелательных сигналов помех, подаваемых на входы усилителей (как напряжения, совпадающие с дифференциальным напряжением сигнала).
Основными параметрами, характеризующими динамические свойства операционных усилителей, являются ширина полосы пропускания, скорость перехода и время установления.
Ширина полосы определяется частотой, при которой усиление упадет при разомкнутой обратной связи до 1.
Скорость перехода — это скорость изменения напряжения на выходе усилителя при скачкообразном изменении напряжения на входе (для каждого входа это может быть свое значение).
Время установления представляет собой время, в течение которого выходное напряжение после возбуждения усилителя скачкообразным изменением напряжения на входе установится на соответствующем уровне (с допустимым отклонением).
Динамические свойства операционных усилителей важны прежде всего при использовании их в быстродействующих сетях, различных преобразователях, импульсных схемах и т. п.. Кроме основных параметров, иногда в каталогах определенных типов усилителей даются другие параметры, как, например, максимальная потребляемая мощность или уровень сигналов шума, пересчитанный на вход.
Схемы операционных усилителей для измерения напряжения и тока. Основная схема операционного усилителя, предназначенного для измерения постоянного напряжения, показана на рис. 1. Это так называемое инверсное включение усилителя. Оно означает, что усиленное напряжение на выходе имеет полярность (по отношению к общей точке заземления), обратную входному напряжению.
Предположим, что усиление операционного усилителя бесконечно большое, на вход не поступает ток и в состоянии покоя (если напряжение Ut равно 0) на выходе будет нулевое напряжение.
Теперь можно сделать вывод, важный для большинства расчетов: на входе операционного усилителя постоянно поддерживается пулевой уровень напряжения. Если известно необходимое напряжение на выходе операционного усилителя Uo (например, по чувствительности стрелочного измерительного прибора, подключенного к
Рис. 1. Основная схема инверсного операционного усилителя, предназначенного для измерения напряжения.
340
выходу) и соответствующее ему входное напряжение (которое характеризуется полным отклонением измерительного прибора на выходе), то справедливо выражение
где Кг — внутреннее сопротивление источника напряжения 1Ц.
Для того чтобы понять принцип действия операционного усилителя, надо представить, что вызванному напряжением l/j току /г (протекающему через резисторы R, и Rt) па входе операционного усилителя противодействует такой же по значению, но обратный по знаку ток 10, поступающий в узел через резистор Ro с выхода. Только при этом условии справедливо приведенное уравнение и схема находится в равновесии. По уравнению легко рассчитать необходимые величины сопротивления резисторов в цепи ОС усилителя. В идеальном случае важно только отношение _R0 :(/<?!+ /<!0). Однако при практических расчетах следует учитывать и другие моменты. Если задана требуемая точность измерений, то надо обеспечить, чтобы сумма всех ошибок, имеющихся в схеме, не превысила значение заданной точности. Прежде всего это касается влияния входного остаточного напряжения, тока и их температурной зависимости в рассматриваемом диапазоне температур, влияния внутреннего сопротивления Rr источника сигнала Ui (которое иногда может меняться), влияния колебания напряжения питания, стабильности используемых пассивных элементов и т. д.
Рассмотрим последовательно каждый источник погрешности и покажем, как можно рассчитать основную схему на операционных усилителях с учетом отклонения этих источников от идеального усилителя. Параметр, который влияет на точность передачи, — входное остаточное напряжение. Оно суммируется с напряжения сигнала и вместе с ним усиливается. Поэтому необходимо следить, чтобы отношение напряжения сигнала к входному остаточному напряжению было достаточным, а также контролировать ошибку, вызванную температурной зависимостью входного остаточного напряжения (в заданном диапазоне температур, в котором устройство будет работать).
Входное остаточное напряжение всегда можно скомпенсировать, температурная же зависимость его остается ограничивающим фактором при измерении очень малых постоянных напряжений (наряду с шумом). Входные токи покоя текут в направлении к земле по цепи, замыкаемой в схеме на рис. 1 через резистор Rt и сопротивление источника сигнала R,.’ Падение напряжения (возникшее на этих сопротивлениях) складывается с напряжением сигнала.
Так же как входное избыточное напряжение, можно скомпенсировать и входной остаточный ток, однако его температурная зависимость остается. Таким образом, значение входных остаточных токов (или токов покоя) ограничивает сопротивление резистора Е, сверху. Внутреннее сопротивление R, источника напряжения сигнала l/j в схеме па рис. 1 прибавляется к сопротивлению резистора Rt и влияет согласно уравнению (1) на усиление, а значит, и на точность измерения. Учитывать
341
Рис. 2. Неинвертирующий усилителе напряжения.
Рис. 3. Операционный усилитель с /-звеном в обратной связи.
влияние сопротивления Rr (или влияние изменения сопротивления Rr) следует ограничением сопротивления резистора Кх снизу. Исходя из этих условий, можно выбрать сопротивление резистора Rt и, подставив его в уравнение (1), рассчитать сопротивление RT.
Погрешности, вызванные колебаниями напряжения питания операционного усилителя, устраняются стабилизацией источников питания; однако об этом будет сказано далее. Для простоты будем считать напряжение питания и параметры всех используемых пассивных элементов постоянными. О выборе типов резисторов и конденсаторов, которые в цепях обратных связей используются наиболее часто, рассказывается в [1]. Общие требования можно выразить двумя словами: точность и стабильность.
На рис. 2 представлена неинвертирующая схема усилителя напряжения на операционном усилителе. Поведение такой схемы отражает уравнение:
U0 = Ut
. J
Были представлены основные схемы усилителей, предназначенных для измерений напряжения. Так как на практике очень часто сталкиваются с необходимостью измерения напряжения, то приведем еще одну схему, иногда больше подходящую для этой цели, чем основные схемы.
Дело в том, что при измерении очень малых напряжений, сопротивление резистора Ro должно достигать астрономического значения. Применяя схему на рис. 3, можно получить большое усиление операционного усилителя, используя доступные резисторы.
Для расчета выходного напряжения усилителя, имеющего цепь ОС, справедливо выражение
Uo = - и,
Rq
Ri
342
При выборе сопротивлений резисторов R2 и R3 необходимо учесть, что они включены как нагрузка выхода и поэтому их сумма должна быть достаточно большой во избежание перегрузки усилителя.
Измерение тока. При измерении тока операционным усилителем можно использовать схему, приведенную на рис. 4. Принцип действия подобен усилителю напряжения. Измеряемый ток, поступающий в узел, к которому подключен вход операционного усилителя, должен быть компенсирован током обратного знака, поступающим с выхода усилителя. Отсюда вытекает, что для выходного напряжения усилителя тока справедливо: U 0 = — ЛКо.
При практическом расчете необходимо учитывать свойства реального операционного усилителя. Входной ток покоя прибавляется к измеряемому, поэтому нужно выбирать такой тип усилителя, входной ток покоя которого имеет низкое значение (чаще всего в этих случаях используются операционные усилители, на входах которых включены полевые транзисторы). В этом случае можно компенсировать входной ток покоя, а затем учитывать только температурную зависимость. Входными остаточными напряжениями можно в большинстве случаев пренебречь, так как у усилителей тока обычно > Ко, поэтому входное остаточное напряжение не усиливается.
Измерение сопротивления и проводимости. Наиболее простая схема операционного усилителя, предназначенного для измерения сопротивления, показана на рис. 5. Преимущество схемы — линейность шкалы измерительного прибора на выходе. Измеренное сопротивление определяется после измерения напряжения на выходе операционного усилителя U0 из выражения
и 2?э
оп
Для обеспечения достаточно точного считывания показателей необходимо, чтобы сопротивления эталонных резисторов отличались на декаду или меньше. Минимальное значение измеренного напряжения ограничено максимальным допустимым выходным током операционного усилителя. Если учесть, что на входе усилителя поддерживается ну-
Рис. 4. Основная схема операционного усилителя, предназначенного для измерения тока.
Рис. 5. Основная схема операционного усилителя, предназначенного для измерения сопротивления.
343
левое напряжение, то измеряемое сопротивление Rx нагружает непосредственно выход усилителя (вместе с измерительным прибором). Точность измерения прямо пропорциональна точности сопротивления эталонного резистора R3 и точности опорного напряжения Uon. Для выбора типа операционного усилителя справедливы те же условия, что и для схем измерения напряжения. При выборе сопротивления резистора R3 необходимо снова учитывать вредное влияние, оказываемое входным остаточным током и входным остаточным напряжением используемого операционного усилителя.
Схема измерения проводимости подобна предыдущей, только сопротивления резисторов Кэ и Rx (Rx — сопротивление объекта, проводимость которого определяется) меняются местами. Подобны п точки зрения на установление ограничительных условии по отношению к точности измерения, а также к свойствам и возможностям используемого операционного усилителя.
Точные выпрямители на операционных усилителях. Для индикации, измеренного значения при определении переменных напряжений или. токов обычно используются магнитоэлектрические стрелочные измерительные приборы. Так как отклонение стрелки прямо пропорционально постоянному току, протекающему в катушке измерителя, то измеряемое напряжение перед подачей на измерительный прибор должно быть выпрямлено. Обычно используемые выпрямительные элементы (дноды, селеновые или меднозакисные вентили и т. п.) имеют нелинейные вольт-амперные характеристики. Это означает, что результирующая характеристика измерительного устройства, по оси абсцисс которой отложено напряжение, а по оси ординат — отклонение, не линейна. Изготовители измерительных приборов используют шкалы с нелинейным распределением делений, что дает погрешности, так как характеристики отдельных выпрямительных элементов всегда отличаются одна от другой.
В радиолюбительских условиях изготовить шкалу трудно. Поэтому целесообразнее использовать готовый измеритель вместе со шкалой. Применяется схема операционного усилителя, которая линеаризует характеристику выпрямителей включением их в цепь обратной связи. Такие схемы называются точными или линейными выпрямителями. В принципе они могут быть однополупериодными и двухполупериодными.
На рис. 6 представлена схема однополупериодного линейного выпрямителя с использованием инверсного операционного усилителя. Рассмотрим его работу. Предположим, что напряжение U\ положительное. В этом случае диод Д2 открыт, а, следовательно, на выходе будет отрицательное напряжение, равное напряжению в точке изгиба характеристики используемого диода (на входе усилителя виртуальная земля), т. е. — 0,6 В. Если же напряжение отрицательное, то диод Д, закрыт, диод /Д открыт и усилитель работает как инвертор с единичным усилением.
В результате на выходе появится положительное напряжение, равное мгновенному значению отрицательной полуволны переменного напряжения U1. Чтобы попять сущность линеаризации характеристики
344
выпрямителя, условимся, что напряжение очень низкое. Тогда оба диода закрыты и сопротивление в цепи обратной связи велико. Но в таком состоянии усиление операционного усилителя велико и поэтому постоянно открыт хотя бы один из двух диодов (кроме момента, когда напряжение на входе нулевое). Представленный линейный выпрямитель имеет несимметричный выход напряжений.
В заключение ознакомимся- со схемой, имеющей выход по току и поэтому часто используемой в соединении со стрелочным измерителем (рис. 7). В этом устройстве выпрямляются положительные и отрицательные полуволны переменного напряжения. При положительном напряжении Ut на выходе появляется тоже положительное напряжение, обусловливающее прохождение тока Ц через диод Дь измерительный прибор п резистор Kj на землю. Если напряжение Ut отрицательное, то открываются диоды Д2 и Д4, ток проходит через измерительный прибор в одном направлении и вызывает отклонение стрелки. Для мгновенного значения тока, протекающего через измерительный прибор, справедливо выражение = UJRi, исходящее из основного условия, справедливого для дифференциального операционного усилителя: разность напряжений между входами постоянно равна 0. Для более серьезного знакомства с измерением различных электрических величин операционными усилителями в настоящее время имеется достаточное количество литературы [1 — 4J, содержащей теоретический разбор и практические примеры.
Усилители мощности. Выходные параметры операционного усилителя характеризуются максимальной амплитудой выходного напряжения (при определенной нагрузке и частоте) и максимальным выходным током пли максимальной мощностью, отдаваемой в нагрузку.
В большинстве случаев в измерительных приборах используют операционные усилители с параметрами их обычных типов. Однако иногда возникает необходимость включить в цепь ОС операционного усилителя электродвигатель, сопротивление обогрева и т. п. В данном случае, добавляя новые элементы, нужно так изменить выходные параметры усилителя, чтобы они удовлетворяли этим требованиям.
Самый простой усилитель тока получается добавлением составных транзисторов (рис. 8). Таким образом, при использовании высоко
Рис. 6. Однополупериодный точный выпрямитель на операционном усилителе.
Рис. 7. Линейный преобразователь переменного напряжения в постоянный ток.
345
качественных транзисторов удается увеличить выходной ток операционного усилителя в 100 раз. Такая схема скорее подойдет для импульсной работы, управления микродвигателями и т. п., но непригодна для линейного режима.
Более жестким требованиям отвечает схема усилителя на рис. 9, предназначенная специально для использования с усилителями серии МАА500. Ее можно считать универсальной. Подключение выхода операционного усилителя и входа усилителя мощности прямое, ОС идет с выхода усилителя мощности на вход операционного усилителя [8].
Усилители мощности позволяют использовать операционные усилители даже в такой отдаленной области, как низкочастотные усилители Hi-Fi. Соединяя операционный усилитель с усилителем мощности, получаем схему усилителя с выходной мощностью 20 Вт. Благодаря глубокой отрицательной ОС искажения усилителя пренебрежимо малы (около 0,1%), частотная характеристика имеет хороший вид, а сама схема довольно проста. Нужно подчеркнуть, что при использовании в этой схеме усилителей серии МАА500 заметно ухудшаются параметры усилителя и прежде всего значительно увеличиваются искажения (рис. 10).
Другие схемы различных типов усилителей мощности приведены В [4].
Особые схемы операционных усилителей. В абсолютном большинстве схем операционных усилителей усиленный сигнал для дальнейшей обработки снимается с выхода усилителя. Приведем несколько необычных схем, в которых сигнал возбуждения других контуров снимается со входа усилителя.
В схеме на рис. 11 операционный усилитель дополнен усилителем мощности, усиливающим как ток, так и напряжение. Передачу сигналов операционного усилителя в усилитель мощности обеспечивает связь по току через сопротивление во входных цепях. Оконечные транзисторы, включенные по схеме с общим эмиттером, работают прямо на нагрузку. Если нагрузка имеет малое сопротивление (непосредственно
Рис. 9. Универсальный быстродействующий усилитель тока.
346
Рис. 10. Схема высококачественного НЧ усилителя.
определяет необходимую выходную мощность всей схемы), то нужно, чтобы у дополняющих транзисторов усилителя мощности были большие коэффициенты передачи. В этом случае выход самого операционного усилителя заземляется прямо или через небольшое сопротивление.
Схема включения трех операционных усилителей, вместе составляющих так называемый приборный усилитель, показана на рис. 12. Два первых работают как непнвертирующие усилители с общим потенцио
+30В
Рис. 12. Приборный операционный усилитель.
Рис. 11. Усилитель мощности.
о
347
метрическим делителем, но так как их выходы подключены ко входам следующего дифференциального усилителя, то неинвертирующие входы по отношению ко всей схеме ведут себя как инвертирующий (у верхнего) и неинвертирующий входы (у нижнего) одного операционного усилителя. Большое входное сопротивление неинвертирующего входа остается постоянным у обоих усилителей, и это, кроме большого подавления суммарного сигнала, является главным преимуществом схемы, причем усиление всей схемы можно менять изменением сопротивления только одного резистора Л. Для того чтобы большой коэффициент подавления суммарного сигнала остался постоянным, необходимо, чтобы резисторы с одинаковыми индексами имели одинаковые сопротивления. Для расчета выходного напряжения справедливо:
Ко \ /
Универсальный измерительный прибор (рис. 13) заменяет чаще всего применяемый обычный тип электронного вольтметра. Он имеет преимущества: значительно более высокую чувствительность по сравнению, например, с вольтметром ВМ289, малую массу. Кроме того, универсальный измерительный прибор отличается простотой измерения переменных напряжений (без щупа), а при измерении постоянных напряжений не возникает необходимости следить за соблюдением полярности входного напряжения.
При измерении напряжения (постоянного и переменного) необходимая чувствительность устанавливается двумя группами кнопок. Это — кнопки Кн4 — Ки6, устанавливающие определенное усиление предварительного усилителя, и кнопки Kill — Кн3 для настройки необходимого коэффициента деления входного делителя (1:1, 100:1, 10 000:1). Усиление предварительного усилителя равно 33,3; 10; 3,33 или 1.
Измеритель на выходе отградуирован в двух шкалах: у одной полное отклонение стрелки составляет десять делений (0 — 10), у второй — деления 0,1; 2; 3. Чувствительность линейного выпрямителя равна 100 мВ при полном отклонении. Из вышесказанного очевидно, что при помощи входного делителя и предварительного усилителя чувствительность прибора можно установить от 3 мВ до 1000 В при полном отклонении стрелки прибора.
Чтобы измеритель на выходе показывал действующее значение измеряемого напряжения, следует при измерении переменных напряжений увеличить чувствительность лилейного выпрямителя, включая кнопку Кн10. Необходимо это в связи с тем, что данная схема определяет среднее значение переменного напряжения, выпрямленного по двум полупериодам, причем отношение действующего значения к среднему составляет у синусоидального напряжения 1,11. Полярность входного сигнала не нужно учитывать, что обусловлено схемой линейного усилителя, преобразующего вводимое напряжение в его абсолютное значение. Поэтому измеритель всегда имеет положительное отклонение вне зависимости от того, подается ли па вход положительное, отрицательное или переменное напряжение.
348
Индикация полярности входного напряжения производится автоматически миниатюрными лампами накаливания, управляемыми другим операционным усилителем. В зависимости от того, какая полярность на входном зажиме, горит одна из двух ламп, при измерении переменного напряжения горят (конечно, слабее) обе. Если кнопками Кнд выбирается функция измерения сопротивления, то о готовности прибора к работе сигнализирует третья лампа. В случае, когда индикация не требуется, все связанные с ней цепи можно из схемы исключить.
Входное сопротивление при измерении напряжения на всех диапазонах составляет около 1 МОм. Это значение (в связи с максимальной чувствительностью, необходимой для уменьшения входных токов операционного усилителя) требует включения эмиттерных повторителей. Если достаточен основной диапазон чувствительностью 300 мВ, то транзисторы 7\ и Т2 можно исключить вместе с их эмиттерными цепями. Для обеспечения температурной стабильности транзисторы 7j и Т2 температурпо тесно связаны при помощи панельки из медной ленты. Потенциометр в эмиттерных цепях служит для установки на нуль измерительного прибора (установка нуля предварительного усилителя).
349
Шкалу для измерительного прибора получим, сфотографировав шкалу вольтметра ВМ289. Чтобы можно было использовать и шкалу сопротивлений, в приборе для измерения сопротивлений применен тот же принцип, что и у ВМ289. Этот способ основан на измерении напряжения в точке между эталонным и измеряемым сопротивлениями. При полностью нарушенном соединении между зажимом Rx и нулевым зажимом (если измеряемое сопротивление бесконечно велико) стрелка измерительного прибора имеет полное отклонение, при закорачивании — нулевое, так как и напряжение, подаваемое на усилитель, равно 0. Входным сопротивлением измерителя пренебрегаем при измерении сопротивлений около 10 МОм. Шкала сопротивлений нелинейна, а номинальное сопротивление (так же, как R3) лежит посредине шкалы. Это происходит потому, что при равенстве Rx = R3 на усилитель подается точно половина напряжения (по сравнению с отключенным зажимом Rx).
При измерении сопротивлений на входе включен делитель 1000:1. При этом усилитель настроен на усиление, соответствующее 3 мВ при полном отклонении стрелки прибора. Поэтому измерительное напряжение должно быть равно 3 В. Используем опорный диод KZ 140. Напряжение 3 В будет при токе 8 мА, динамическое сопротивление около 50 Ом.
Погрешности при измерении'сопротивлений возникают в диапазоне 50 кОм (Кн8) прежде всего под влиянием входного сопротивления усилителя, однако эта погрешность составляет всего 0,5%. Более чувствительно влияние изменения тока, протекающего через опорный диод при измерении в диапазоне 500 Ом (Кн7). При вышеуказанном динамическом сопротивлении диода KZ 140 эта погрешность достигает 2,5%.
.Включенный за резистором сопротивлением 10 МОм конденсатор 0,1 мкФ препятствует проникновению в усилитель переменных напряжений помех, поскольку эти напряжения увеличивали бы отклонение измерителя и ухудшали бы точность измерения сопротивлений.
Нелинейный характер шкалы сопротивлений имеет то преимущество, что при наличии всего двух диапазонов можно производить измерения сопротивлений в диапазоне от 10 Ом до 1 МОм с точностью, вполне достаточной для любительских условий.
Для питания устройства можно использовать источник, схема которого представлена па рис. 7 или 8.
Габариты описанного прибора 240x84x160 мм, масса составляет около 1,2 кг.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Достал Й. Применение операционного усилителя.—«Сделоваци техника XVIII», 1970, № 3 — 4, с. 76.
2. Аналоговые и гибридные вычислительные машины. Прага, СНТЛ, 1971.
3. Миртес В., Сикора 3. Цифровые измерения и обработка аналоговых величин. Прага, СНТЛ, 1971.
4. Достал Й. Операционный усилитель: источники, ограничители, усилители мощности. — «Сделоваци техника XVII», 1969, № 12, с. 366.
350
УДК 681.325.65.001.4
ПРИБОР ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ
Я. ХИ АН (ЧССР)
При конструировании устройств на цифровых интегральных микросхемах Типа ДТЛ (диодно-транзисторные логические схемы) или ТТЛ (транзисторно-транзисторные логические схемы) целесообразно осуществлять контроль напряжений на входах и выходах-. Для этой цели могут использоваться испытательные приборы, которые светом лампочек или светодиодов реагируют на работу логических схем.
Определение сигналов логических интегральных микросхем ДТЛ и ТТЛ. Цифровые интегральные микросхемы представляют собой логические схемы, которые в зависимости от принципа их работы подразделяются на комбинационные и последовательные. В комбинационных схемах состояние выхода определяется независимо от времени только состоянием входов, а в последовательностных — состояние выхода зависит не только от мгновенных состояний входов, но и от характера изменения этих состояний во времени. Оба вида логических схем в различных системах подчиняются законам так называемой логики утверждений (двузначной алгебры Буля).
Сигналы в логических схемах несут информацию только двух возможных логических значений. Сигнал 1 — информацию о логической 1, т. е. об истинном утверждении, в то время как сигнал 0 — информацию о логическом 0, т. е. о ложном утверждении. В настоящее время большинство логических схем работают в так называемой «положительной логике». Это значит, что сигнал 1 здесь представляет более положительный уровень напряжения, чем уровень напряжения сигнала 0. В данном случае логическую 1 часто обозначают как сигнал В (высокий), а логический 0 как сигнал Н (низкий). Комбинацию сигналов на входе (выходе) логического элемента или схемы называют входным (выходным) состоянием.
Для схем ТТЛ серии МН74 с напряжением питания 5,0 В ±5% сигнал 0 является уровнем напряжения на входах, равном 0,2 В (типичный), однако он может колебаться в пределах 0,0—0,8 В. Для сигнала 1 уровень напряжения составляет 3,0 В (типичный), но может быть от 2,0 до 5,5 В. От 0,8 до 2,0 В — запретная (неопределенная) область.
Способы индикации. Логические состояния на входах и выходах логических элементов можно контролировать вольтметром или осциллографом. Вольтметр может быть использован только в тех случаях, когда изменения уровней на входе или выходе логического элемента не происходят слишком быстро, т. е. если на них успевает реагировать стрелка вольтметра. При более высокой частоте изменения вольтметр показывает какое-то среднее значение, которое может оказаться в запретной области и, следовательно, о работе интегральной микросхемы много не расскажет. В этом случае нужно использовать осциллограф, позволяющий фиксировать очень быстрые изменения состояний выхода,
151
однако осциллограф в данном случае должен обладать достаточной широкополосностыо, а его временная развертка позволять наблюдение выходных процессов с частотами несколько мегагерц.
Более удобны сравнительно простые тестеры на интегральных микросхемах, которые в статическом режиме намного превосходят вольтметры, а в динамическом — полностью заменяют дорогие осциллографы. Тестеры содержат одну или несколько цепей задержки, преобразующих быструю последовательность снимаемых импульсов в значительно более медленное изменение свечения светодиодов, которое может зарегистрировать глаз наблюдателя.
Тестер с оптической индикацией. Схема и печатная плата этого испытательного устройства показаны на рис. 1. Индикация наличия на входе (точка А) сигнала 0 производится белым свечением свето-
+5В
-ц- мп/ч-ии
Вид печатных соединений (элементы показаны пунктиром)
100мм
б)
Рис. 1. Схема испытательного прибора с оптической индикацией (а), печатная плата (о).
352
1/2MH7W0
Рис. 2. Схема испытательного прибора с акустической индикацией.
диода Lo. В диапазоне напряжений 0,8—2,0 В не светится ни один из двух используемых диодов, и только после превышения уровня 2,0 В (сигнал 1) светодиод Lt начинает излучать красный свет. Таким образом, оба уровня различаются по цвету свечения.
Сигнал 0 через диод Д] устанавливает нулевой потенциал на входе 1 инвертора И1г выход которого устанавливает выходной сигнал элемента И-НЕ G2 в значение 1, в результате чего через светодиод Lo течет ток и он начинает светиться. Если на входе положительный импульс с длительностью менее 100 мс, то на время (около 0,2 с) гаснет светодиод Lo, однако Lt не начинает светиться. Это произойдет только тогда, когда длительность положительного импульса более 10 мс, а амплитуда более 2 В. Его воздействие обеспечивают инверторы И1} И2 и логический элемент G±. В этом состоянии открывается транзистор 7], коллекторная цепь которого замыкается светящимся светодиодом Lt. Когда на входе А напряжение отсутствует, то транзистор 7) закрывается и Lt гаснет.
Если в точке измерения с уровнем 1 на короткое время появятся отрицательные импульсы, длительность которых менее 100 мс, то диод Lj на мгновение гаснет, а диод Lo не загорается. Кроме того, когда на входе тестера частота следования импульсов превышает 10 Гц, оба диода* будут попеременно мигать с частотой около 5 Гц. Это мигание и является индикацией следования импульсов в точке контроля (до частоты 5 МГц), причем соответствующую задержку обеспечивает пара ждущих мультивибраторов и М2. В состоянии покоя тестер потребляет примерно 40 мА, во время индикации — около 60 мА. На его вход нагружена проверяемая логическая схема (элемент), так что при сигнале 1 он потребляет 0,5 мА, а при сигнале 0 —
12 Заказ 245
353
1,7 мА. Поэтому тестер сам может оказать влияние на состояние логического элемента с открытым (т. е. неподключенным) входом.
Тестер с акустической индикацией (рис. 2) может быть применен при отсутствии необходимых светодиодов. Так как в его схеме не содержатся ждущие мультивибраторы, обеспечивающие задержку, то
Рис. 3. Компоновка элементов.
Рис. 4. Вид печатных соединений.
354
Рис. 5. Плата с элементами.
она предназначена прежде всего для индикации состояний МС, работающих в статическом режиме, причем до частоты изменений сигналов, равной 20 кГц.
Тестер содержит одну интегральную микросхему МН7400, шесть транзисторов, пять диодов, пять конденсаторов, четырнадцать резисторов и миниатюрный телефон.
Интегральная микросхема имеет четыре двухвходовых логических элемента И-НЕ, реализующих отрицание логического умножения. Два из них работают как низкочастотный генератор, управляемый ключевой логической схемой в зависимости от уровня входного сигнала (зажим А), г. е. сигнала в проверяемой точке. Частота каждого из двух генераторов определена постоянной времени КС-звеньев связи, т. е. в первом случае К7С2, К8С); а во втором — К9С4, К10С3. Так как в обоих вариантах емкости конденсаторов разные, то отличаются и их частоты: у МС1а частота составляет 4,5 кГц (индикация сигнала 1), у МС1б — 330 Гц (индикация сигнала 0).
Контур на входе управляет в зависимости от уровня и наличия входного сигнала запуском одного из двух генераторов. Контур содержит транзисторы 7\ — Т4. В состоянии покоя Тt открыт благодаря напряжению смещения на резисторе Kt и диоде Д2. Поэтому напряжение на его коллекторе близко к 0 и МС1б не генерирует. Транзисторы Т2 и Т3 закрыты, а через Т4 выключен и второй генератор МС1а.
Если в точке А имеется сигнал с уровнем, меньшим или равным 0,7 В, то закрывается транзистор 1\ и колебания генератора МС1б отсутствуют (низкий тон). При входном уровне, превышающем 0,7 В, открывается транзистор Тъ в результате чего заземляется
12*
355
A
вход Л1С1б и эта интегральная микросхема перестает вырабатывать колебания. Если входной уровень достигает значения 2,0 В, то открываются оба транзистора Т2 и Т3 и вследствие этого закрывается транзистор Т4, и напряжение на его коллекторе блокирует управляемый генератор МС1а (высокий тон).
Рис. 7. Корпус контактного щупа.
356
Разная высота тона позволяет надежно различить на слух логические состояния в интересующем участке схемы. Напряжение питания, как и в предыдущем случае, снимается с испытываемого прибора. В этом случае индикатор одновременно заземлен через отрицательный полюс.
•Выходы генераторов через разделительные диоды выведены на связанную по постоянному току пару транзисторов, представляющих собой простой НЧ усилитель для электромагнитного телефона с большим сопротивлением. Громкость индикации настраивается подстроечным сопротивлением К14.
Конструкция прибора. Все элементы индикатора устанавливаются на пластину из фольгированного стеклотекстолита. Расположение элементов показано на рис. 3. На рис. 4 дан вид печатных соединений, на рис. 5 — вид платы с установленными элементами.
Несущая плата имеет размеры 24 х 120 мм. В точке, обозначенной буквой А (рис. 3), приклепан латунный угольник с отверстием для резьбы М4. В него (после помещения готовой платы в защитный корпус) ввинчивается контактный щуп, которым несущая плата одновременно закрепляется в корпусе. Форма контактного щупа, выточенного из стального прута, а также части защитного корпуса показаны на рис. 6.
Корпус изготовлен из стеклотекстолита. Отдельные части склеены эпоксидным клеем, а просушки, углы закруглены (рис. 7) посредством шлифовки.
Ток индикатора при напряжении питания 5 В (без сигнала) составляет 65 мА, а при индикации только 45 мА.
Во время контроля вход тестера является потребителем, нагружающим испытываемую интегральную микросхему. При входном сигнале 0 входной ток равен 0,4 мА, а при 1 — только 20 мкА. Иными словами, нагрузка проверяемой логической схемы меньше, чем в случае тестера с оптической индикацией. Однако акустическое испытательное устройство может быть использовано при измерении импульсов только до частоты около 20 кГц, поэтому на практике лучше использовать оба типа или одно комбинированное устройство.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Bargen С. G. Selbstgebauter Logik — Piiifstift. — «Elektronik», 1971, № 10, S. 362.
2. Хиан Я. Тестер цифровых схем. — «Аутоматизаце», 1972, № 4, с. 106.
3. Зима ЙГ Цифровая техника.—«Радиовы конструктер», 1971, № 6, с. 47.
4. Хаан Я. Новое в интегральных схемах. — «Аутоматизаце», 1973, № 6, с. 167.
5. Логический щуп с квазиоптической индикацией. —«Сделоваци техника», 1973, № 3, с. 87.
6. Поуха Ф. Оптический индикатор логических состояний. — «Сделоваци техника», 1973, № 3, с. 107—108.
357
7. Kunz W. Ein akustischer Digital — Tester. — «Funkschau», 1973, № 4, S. 132-133.
8. Ulmann G. TTL — Logik — Priifstift zum Selbstbau.—«Elektronik», 1972, № 7, S. 255-256.
9. Berger R. L —H —Anzeiger fur digitale Schaltungen.— «Funktech-nik», 1974, № 6, S. 211-212.
УДК 621.317.725.029.4
НИЗКОЧАСТОТНЫЙ МИЛЛИВОЛЬТМЕТР
я. хи АН (ЧССР)
Основными достоинствами электронных вольтметров являются: высокое входное сопротивление, позволяющее производить измерения при незначительной нагрузке измеряемой системы, большая чувствительность и устойчивость к перегрузкам.
Наиболее распространены низкочастотные милливольтметры. Различают два типа. Первый обладает большим входным сопротивлением. На входе имеется секционный частотнокомпепснрованный делитель, за которым следует устойчивый усилитель с выходным измерителем и диодным выпрямителем. Входной делитель предназначен для пониже? ния измеряемых напряжений до рабочего входного уровня. После усиления до соответствующего уровня и выпрямления сигнал поступает на чувствительный измерительный прибор, отклонение стрелки которого пропорционально входному напряжению. Недостатком этого типа милливольтметров является необходимость тщательной частотной компенсации входного делителя, что может представлять .для радиолюбителя значительные затруднения.
Более простой вариант схем измерительных приборов имеет два делителя: один на входе (двухступенчатый), а второй (многоступенчатый) за предварительным усилителем. Входной делитель проще компенсировать. Внутренний делитель, имеющий малое сопротивление, компенсировать не нужно. Делители не зависят один от другого, и их переключатели позволяют реализовать любые коэффипиенты деления. В данной статье приведено описание НЧ транзисторного милливольтметра с двумя делителями, имеющего универсальное применение (может быть использован и в качестве измерительного усилителя с постоянным коэффициентом усиления).
Технические данные милливольтметра
Диапазоны измерения .... 0—3 мВ, 0—30 мВ, 0—300 мВ;
0-3 В, 0-30 В, 0-300 В (при " использовании входного дели-
теля 1:1000)
358
Частотные диапазоны . • . .
Напряжение питания . . . .
Ток.........................
Входное сопротивление . . . Входное сопротивление измерительного усилителя . . . .
Максимальное выходное напряжение измерительного усилителя .......................
Габариты ...................
Масса.......................
10 Гц-20 кГц (+0,3 дБ), 10 Гц-70 кГц (-0,3 дБ + + 0,4 дБ)
10 Гц- 300 кГц (-3,0 дБ + + 0,5 дБ)
4,5 В
2,5 мА
3,3 МОм (на всех диапазонах)
300 Ом
0,45 В
132 Л 200 х 46 мм
1 кг
Принципиальная схема милливольтметра показана на рис. 1. Измеряемый Лгнал поступает в прибор через входной разъем, входной делитель с переключателем В2 на предварительный усилитель Тъ включенный как эмиттерный повторитель.
Второй трехступенчатый делитель и переключатель В 3 лежат в цепи электрода питания S полевого транзистора Тъ за которым следует трехкаскадпый, связанный по постоянной составляющей усилитель на транзисторах Т2 — Т4. Выпрямитель состоит из четырех диодов Дх — Д4, соединенных в мост, в диагональ которого включен измерительный прибор. Шкала прибора градуирована в эффективных значениях. Отклонение стрелки прибора показывает уровень измеренного сигнала.
Третий переключатель В4 предназначен для контроля рабочего напряжения и (в том же положении) для работы усилителя Т2 — Т4 с заданным усилением и малым выходным сопротивлением (например, для одновременного наблюдения формы измеряемого сигнала на экране параллельно подключенного осциллографа и т. п.).
Измеряемый сигнал поступает на коллектор G транзистора 7\ непосредственно или через делитель Ro — Rlt который может обеспечить ослабление в 1000 раз (т. е. — 60 дБ). Конденсатор Cj разделительный. С электрода питания S транзистора Т± измеряемый сигнал поступает на второй, нескомпенсированный делитель, состоящий из резисторов К3 — Rs. Переключателем В3 устанавливают деление в отношении 1:1 (0 дБ), 1:10 (—20 дБ) и 1:100 (—40 дБ), т. е. основные диапазоны измерений: 3, 30 и 300 мВ. Естественно, что переключатель В2 должен быть в положении, соответствующем непосредственной подаче НЧ сигнала на управляющий электрод G транзистора Тх. При наличии входного делителя эти диапазоны изменяются на 60 дБ (в 1000 раз) и будут соответственно 3, 30, 300 В. Таким образом, измерительный прибор может регистрировать НЧ напряжение от 0,3 мВ (первый диапазон) до 300 В (последний диапазон).
За переключателем В3 следует разделительный резистор R6 и электролитический конденсатор связи С3, параллельно которому присоединен керамический конденсатор С4,. препятствующий нежелательному затуханию измеряемого сигнала на высоких частотах. За конденсатором
359
Ui — ЗмВ^гЗООВ Bi =3,3 МОм
+3,75 В —п ъ с,+1 ,1 (KFS21) т’° Н НгЯнв; —* 1 Х10°° ? r '+1,4-5В „ х fl Rn *мВ —о«в *5|рь 15 Т 2,2к\\ . , п X ?/? 1 О Я/П R1 П CZ2— А 4—и o,oi r2 [J flfy 2>Zl< * " 3,3 у 22Q 300 I 11 П*, Т2Ц Rj 680 13 Bf 4,5В 2,5mA =4 '4 si I °1 30н\] M 1+л [W 3 T. LI щи Ц¥7я 14 If $ 200>01 J” 2? S-| (gj KCW8\+2,05B У^--1+-^И ±oi—Й — a/^i м с’г^ i - ...— Вч Rig o+-0,7B LI R77 °’047 °>39 270 n, A ИМ g--c=3-o У W2 Rrn\\ riru r^" Вь1ход 1 S/<T T г° r- —X_— +1 5 «О <t F ft \mA20S aJ T C5 i [W M | U680 5,Bhu кжа иЛт rrfrw вйае crass иая иежя 8
Рис. 1. Схема низкочастотного милливольтметра.
связи расположен основной трехкаскадный усилитель на кремниевых транзисторах, имеющий связь по постоянному току, что благоприятно влияет на передаточные свойства (минимальные частотные искажения, выравненная частотная характеристика начиная с 10 Гц).
Сигнал НЧ усиливается транзистором Т2 и поступает на базу следующего транзистора Т3. Оба транзистора включены по схеме с общим эмиттером, в то время как последний транзистор Т4 включен по схеме с общим коллектором. С эмиттером Т4 через конденсатор связи С7 и двухпозиционный переключатель В4 сигнал попадает в выпрямитель и оттуда на измерительный прибор.
Так как прибор и выпрямитель находятся в пассивной части цепи обратной связи (с эмиттера транзистора Т4 на эмиттер транзистора Т2), то отрицательная связь способствует линеаризации шкалы измерителя. Одновременно она стабилизирует усиление усилителя, увеличивает его входное сопротивление и уменьшает частотные искажения и искажения формы. Входное сопротивление трехкаскадного усилителя около десятков килоом, что благоприятно отражается на минимальной нагрузке выхода предварительного усилителя, поэтому переключение отдельных диапазонов не проявится как изменение нагрузки транзистора Т2.
Входное сопротивление главного усилителя для переменного напряжения подключено параллельно к одной или нескольким секциям делителя R3 — Rs. Если оно значительно больше, чем сопротивление всего делителя, то при его параллельном подключении происходит лишь незначительное уменьшение результирующего сопротивления данной пары, а значит, и несоответствия коэффициентов деления.
Основная чувствительность измерителя (т. е. диапазон 3 мВ) регулируется глубиной обратной связи, зависящей от сопротивления резистора R12 и соотношения К12/-К18. В данном случае Ri2 = 24 Ом, однако надо иметь в виду, что это сопротивление зависит от коэффициентов передачи тока базы 1г2{Э используемых транзисторов. Основной усилитель имеет температурную стабилизацию. Этому способствует гальваническое соединение транзисторов Т2 — Т4 (статическая обратная связь). Если почему-либо возрастет коллекторный ток транзистора Т2, то уменьшится в связи с увеличением падения напряжения на резисторе Re ток базы транзистора Т3. Однако при этом уменьшается падение напряжения на его эмиттерном резисторе В14 и соответственно напряжения смещения базы транзистора Т2, а следовательно, уменьшается примерно до первоначального значения и коллекторный ток транзистора Т2.
Уровень стабилизации определен соотношением сопротивлений резисторов К10 и /?14.
Подстроечным резистором Л10 устанавливается оптимальная рабочая точка транзисторов (по симметричному ограничению). Стабилизации усилителя способствуют и эмиттерные резисторы R21 и R12 транзистора Т2, так же как и резисторы Rls и Д1б транзистора Т4. Рабочую точку транзисторов Т3 и Т4 можно установить также
36 J
изменением сопротивления резистора Rg (например, в случае иного напряжения питания).
Измеритель служит и для контроля напряжения вставленной батареи. В другом положении переключателя Вд цепь измерения подключена через резистор К2о к положительному полюсу батареи. В этом случае в цепь обратной связи включен другой частотнонезависимый элемент — резистор Riv, в результате чего и в этом, положении переключателя цепь обратной связи замкнута и трехкаскадный усилитель сохраняет свои свойства (остается широкополосным).
При работе прибора в качестве измерительного усилителя используется переключатель В\, позиции которого обозначены буквами И и У В положении И подключен измерительный прибор, производящий индикацию уровня измеряемого сигнала. В положении У (усилитель) контролируется рабочее напряжение батареи (см. выше). Кроме того, НЧ вольтметр может работать как измерительный усилитель. Его выходное напряжение снимается после резистора К17 (по отношению к корпусу). Rtl защищает оконечный транзистор от последствий возможного короткого замыкания за выходными зажимами. Выходное сопротивление усилителя равно 300 Ом, максимальное выходное напряжение — 0,45 В. Подключая осциллограф (вертикальный усилитель) к выходным зажимам, можно одновременно наблюдать форму НЧ сигнала.
За НЧ сигналом можно наблюдать при положении И переключателя В4. Однако в этом случае сигнал несколько деформирован из-за нелинейности характеристик выпрямительного звена Дл — Д4. (Деформации не будет, если вместо измерительного контура в цепь обратной связи включен резистор К19.)
Функция измерительного усилителя заключается в том, что с его помощью (без необходимости определять уровень НЧ сигнала) можно снимать НЧ сигнал в диапазоне от 0,3 мВ до 300 В и одновременно транспонировать на значительно более узкий диапазон 0,05— 0,45 В, в котором будет заключен выходной уровень транспонированного НЧ сигнала, несмотря на его входной уровень.
Для ограничения частотных искажений конденсатор С7 должен иметь малое реактивное сопротивление (т. е. большую емкость). Его постоянная времени г = C7RL должна соответствовать нижней граничной частоте 10 Гц с затуханием —3 дБ; при RL=(Rl~Rls +Rai^R^. То же самое можно сказать и о конденсаторах С1г С3 и С5, емкости которых могут быть большими, чем по расчету. Их т ~ (С5 + С6)К14 — = (С4 + Сз)ДГз = C[RiTi.
Конструкции НЧ милливольтметра. Основой механической конструкции НЧ милливольтметра является несущая передняя панель размером 130 х 198 мм, на которой размещены и закреплены все детали (рис. 2). Панель изготовлена из дюралюминия толщиной 2 мм. Сам измеритель утоплен в панели таким образом, что после обработки кожуха лежит в одной плоскости с панелью. Это позволяет закрыть всю панель органическим стеклом, которое с нижней стороны покрыто синтетической краской; оставлено лишь окошко для шкалы прибора. Таким образом, поверхность устройства совершенно ровная, из нее выступают
362
16отверстий 03мм для Винтов с потайной головной М3
Рис. 2. Несущая панель милливольтметра.
только ручки переключателей. Необходимые надписи наносятся на стекле, прикрепленном к несущей панели двумя винтами М2.
На рис. 3 показаны размеры субпанели, к которой крепится измерительный прибор DHR 8/100 мкА. На рис. 4 изображен готовый корпус прибора без плексигласа.
В каждом углу несущей панели привинчены четыре стержня, закрепляющих устройство в защитном металлическом корпусе. Оба прибора в корпусах даны на рис. 5. Внутренние размеры равны 198 х 130 х 47 мм.
Транзисторы и пассивные элементы размещены на небольшой печатной плате (рис. 6).
Включение и настройка прибора. При использовании печатной платы и при правильной сборке схемы на элементах, параметры которых не отличаются более чем на 10% от предписанных значений, устройство работает при первом же включении. Нужно только так подобрать сопротивление резистора _R10 (рис. 1), чтобы при подаче НЧ сигнала, имеющего уровень около 3 мВ, происходило (при его увеличении в 2 раза) двустороннее симметричное ограничение его вершин на выходе.
Настройка чувствительности основного диапазона 3 мВ производится следующим образом: вместо резистора R12 используется проволочный потенциометр 50 Ом, подвижный контакт которого устанавливается в положение, при котором измеритель на входной сигнал 3 мВ/I кГц реагировал бы полным отклонением стрелки (до послед-
363
ней отметки шкалы). Затем потенциометр отключается и при помощи точного моста измеряется установленное значение сопротивления. Оно может быть, например, 30 Ом. Такое значение в данном случае получается из нескольких других (например, 24 + 5,6 Ом) — выпускаемые резисторы имеют разброс, достигающий 10%, и всегда удается составить необходимое значение.
Теперь остается отградуировать шкалу в основном диапазоне. Градуировка производится так: параллельно входу подключается другой НЧ милливольтметр, который переключается на тот же диапазон, т. е. на 3 мВ. Уровень сигнала НЧ генератора снижается скачками 0,1 мВ, при этом положение стрелки градуируемого прибора тщательно регистрируется. В результате деления в левой части шкалы отличаются
364
ОТ исходной линейной шкалы. Поэтому по полученным отметкам нужно нанести белым лаком на закрашенной старой новую шкалу или сфотографировать, соответственно уменьшив, старую [1]. Полученная шкала может быть использована для всех других диапазонов при условии, что сопротивления делителей Ro — Rs имеют допуск 1%.
Последняя доработка заключается в выборе компенсирующих конденсаторов входного делителя CZ1 и Сг2. Исходим из того, что RqCZi = (Ri II R't) CZ2- Это означает, что для компенсации влияния паразитный емкостей при конденсаторе CZ2 = 10 000 пФ необходимо иметь емкость CZi равную 10 пФ. Учитывая емкость переключаемых контактов и соединений, используем подстроечный конденсатор, имеющий переменную емкость в пределах 2 — 15 пФ. Эти элементы размещаются прямо на кнопочном переключателе.
Правильность емкости конденсаторов проверяется на частоте 20 кГц. Когда переключатель В2 находится в нижнем положении, а В3 в положении «5 мВ» НЧ милливольтметр возбуждается сигналом с уровнем 3 В. Если емкости выбраны и установлены правильно, то при изменении частоты с 1 на 20 кГц и неизменном выходном напряжении НЧ генератора должно иметь место такое же отклонение
Рис. 4. Каркас прибора со снятой маской.
365
Рис. 5. Генератор и милливольтметр.
Вид на. элементы (показаны и печатные соединения)
Рис. 6. Плата для элементов.
366
стрелки измерителя. Если на частоте 20 кГц отклонение меньше, то емкость С слишком мала и нужно уменьшить угол поворота подстроечного конденсатора или емкость CZ2 слишком велика и к ней добавляется входная емкость каскада предварительного усиления на транзисторе Т\. Если же на частоте 20 кГц по сравнению с частотой 1 кГц отклонение возрастет, то емкость CZ1 слишком велика и угол поворота подстроечного конденсатора необходимо несколько увеличить.
При включении НЧ вольтметра стрелка измерителя несколько раз отклоняется от исходного (нулевого) положения до конца шкалы. Это явление связано с зарядкой блокирующих конденсаторов и конденсаторов связи. Однако примерно через 20 с заряды выравни-
Рис. 7. Держатель плоской батареи.
ваются и стрелка опять занимает нулевое положение. Теперь прибор может быть использован для измерений. Аналогично при переключении диа-
пазонов внутренним делителем имеют место начальные отклонения стрелки. В этом случае выравнивание наступает уже через 5 с, после чего можно производить измерения.
Описанное выравнивание зарядов электролитических конденсаторов при включении и переключении определено постоянными времени соответствующих пар. Поэтому в некоторых приборах могут встретиться отключаемые параллельные конденсаторы, присоединяемые только при измерении на самых низких частотах [2].
Большим преимуществом измерения при помощи описанного прибора является независимость от сети. При сравнительно небольшом токе от одной плоской батареи (около 2,5 мА) прибор может работать не менее 30 ч. На рис. 7 представлен аксонометрический вид простого держателя плоской батареи, выполненного из дюралюминия толщиной 1 мм. Контактная плата изготовлена из полосы фольгированного стеклотекстолита размерами 21 х 60 мм.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Хиан Я. Nf — Millivoltmeter mit Feldeffekttransistor.— «Funkschau», 1973, № 10, S. 369-372.
2. Хиан Я. Практические измерительные приборы. — «Радиовы конструктер», 1969, № 5.
3. Хиан Я. Измерение и настройка радиолюбительских приемников, Прага, СНТЛ, 1964.
367
УДК 621.311.6 УНИВЕРСАЛЬНЫЙ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ
ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ
Г; И. ЗУСКА (ЧССР)
Универсальный источник питания — незаменимый помощник каждого, кто занимается разработкой электронных устройств.
Перед началом разработки источника питания необходимо сформулировать требования, которым он должен отвечать. Основные свойства учитывают следующее: диапазон регулирования выходного напряжения или тока, максимальный ток нагрузки (у источников напряжения) или максимальное напряжение (у источников тока), постоянство регулируемой величины при изменении нагрузки, входного напряжения или температуры, пульсации или шума на выходе и т. д.
Стабильность источника при изменении нагрузки характеризуют данные о выходном сопротивлении, которое у источников напряжения должно быть близко к нулю, а у источников тока — очень велико (до тысяч мегаом).
Коэффициент стабилизации показывает, как изменение напряжения на входе влияет на напряжение на выходе. Если стабилизатор напряжения имеет коэффициент стабилизации 1000, то это означает, что при изменении напряжения на входе на 1 В напряжение на выходе изменяется на 1 мВ.
Пульсации напряжения на выходе источника могут быть вызваны, во-первых, составляющими 50 или 100 Гц (от сети), а, во-вторых, медленными составляющими шума.
Классический образец стабилизированного источника состоит из двух основных частей. Первая, обеспечивающая подачу электрической энергии, включает силовой трансформатор, выпрямители и фильтры. Вторая часть — собственно стабилизатор, состоящий, в свою очередь, из трех частей: источника опорного напряжения, усилителя ошибки регулирования и мощного элемента регулирования или усилителя мощности.
Свойства источника опорного напряжения непосредственно оказывают влияние на параметры стабилизатора, прежде всего на точность и на температурную и временную зависимости выходной величины. Усилитель ошибки регулирования также оказывает некоторое влияние на стабильность, но главным образом определяет значение коэффициента стабилизации и выходное сопротивление, которое является функцией усиления в цепи обратной связи. Если усилитель стабилизатора напряжения имеет большое усиление, то можно уменьшить выходное сопротивление до нескольких миллиом.
Выходной усилитель мощности определяет значения выходного напряжения или тока. Верхний предел напряжения при использовании обычного типа стабилизатора (с последовательным или параллельным включением элемента регулирования) составляет около 5000 В. Кроме того, выходное напряжение можно повысить, соединяя последовательно
368
несколько элементов регулирования либо используя стабилизаторы, работающие на принципе преобразователя с обратной связью [1].
Предельное значение тока нагрузки, которое может быть получено без особых затруднений, колеблется (при применении современных мощных транзисторов) около 10—20 мА.
Схемы стабилизированных источников с использованием операционных усилителей. Операционный усилитель является идеальным элементом для усилителя ошибки регулирования в стабилизаторе напряжения или тока, так как отвечает всем требованиям, предъявляемым к усилителю регулятора (большое усиление, небольшой температурный дрейф и т. д.).
На рис. 1 представлена основная схема стабилизатора напряжения на операционном усилителе. Выходное напряжение имеет обратную полярность по сравнению с опорным напряжением Uon, а его значение зависит от сопротивлений Ro, и от Uon следующим образом:
Основное условие: усилитель мощности, включенный между усилителем и нагрузкой RH, не должен инвертировать фазу. Схема источника постоянного напряжения с использованием дифференциального операционного усилителя показана на рис. 2. Выходное напряжение источников определяется выражением
и0 = иоа
R0 + Ri Ri
Для входного усилителя справедливы те же условия, что и в предыдущем примере.
Источник постоянного тока (рис. 3) аналогичен усилителю тока. Условие равновесия схемы в этом случае выполняется, если
u on
rT
Для более высоких значений рекомендовать схему на рис. 4.
стабилизированного тока можно
Ее преимущество по сравнению
Рис. 1. Основная схема стабилизатора напряжения с инверсным операционным усилителем.
Рис. 2. Стабилизированный источник напряжения с дифференциальным операционным усилителем.
369
Рис. 3. Стабилизированный источник тока.
ный источник тока.
с предыдущей схемой состоит главным образом в том, что источник опорного напряжения обеспечивает только часть тока, протекающего через нагрузку. Для расчета этой схемы используется уравнение
R2 / 1 1
Ri \R3 + R2
Представленные схемы позволяют получить самое общее представление о данной проблеме.
В заключение приведем встречающиеся в практике две схемы источников питания. Первая — схема лабораторного источника напряжения 0 — 30 В с максимальным током нагрузки 3 А. Напряжение операционного усилителя стабилизировано полупроводниковыми стабилитронами (опорными диодами).
Стабилизатор (рис. 5) состоит из усилителя ошибки регулирования (на операционном усилителе МАА741), усилителя мощности
Рис. 5. Схема стабилизированного источника напряжения от 0 до 30 В.
370
с предохранителем и источника опорного напряжения, использующего диоды с низким температурным коэффициентом KZZ71 (см. рис. 2).
На входах операционного усилителя производится сравнение части опорного напряжения с ответвленной частью выходного напряжения с таким расчетом, чтобы разность напряжений между входами была все время равна 0. Если в уравнение для определения выходного напряжения схемы на рис. 2 подставить минимальное (0 В) и максимальное (6 В) значения опорного напряжения, снимаемого с опорного диода через потенциометр, то при коэффициенте деления делителя в цепи обратной связи (ОС) 5:1 получим диапазон регулировки выходного напряжения 0 — 30 В.
Напряжение на выходе операционного усилителя сдвинуто на половину периода в положительном направлении опорным диодом, по которому от источника постоянного тока (транзистор Т t) протекает ток около 5 мА. Последовательный усилитель тока обеспечивает требуемый диапазон тока источника.
Электронный предохранитель ограничивает максимальный выходной ток до 30 мА, 300 мА или 3 А. Отдельные диапазоны переключаются одновременно с соответствующими диапазонами выходного амперметра. Показания амперметра не соответствуют току нагрузки, поскольку он фиксирует показания, большие па значение тока, протекающего через делитель в цепи ОС и выходной вольтметр. Эта погрешность особенно сказывается в диапазоне 30 мА (3% при полном отклонении), на остальных диапазонах погрешность пропорционально уменьшается.
Вместо усилителя типа МАА741 можно использовать МАА501 — МАА504, если схему дополнить цепями компенсации и резистором сопротивлением около 1 кОм, подключенным между опорным диодом Д2 и выходом усилителя. Если имеется точный десятиоборотный потенциометр, то измеритель выходного напряжения можно заменить шкалой потенциометра.
Следующий пример — источник высокого напряжения, изображенный на рис. 6. Источник может обеспечивать напряжение от 0 до 400 В с током нагрузки 120 мА. Операционный усилитель должен бытй дополнен усилителем тока (транзисторы и Т2) и усилителем напряжения (Т3 и электронная лампа, включенная как параллельный стабилизатор). Принцип действия аналогичен предыдущей схеме. Для простоты изображены только цепи самого стабилизатора.
Более подробно вопросы проектирования стабилизированных источников питания и практические схемы приведены в журналах [2].
Стабилизированные источники для питания операционных усилителей. Для обычных операционных усилителей чаще всего требуется источник симметричного стабилизированного напряжения +15 В. Ток нагрузки зависит от числа усилителей, питаемых от одного источника, и величины их нагрузки. Для питания 1 — 5 операционных усилителей обычного типа можно использовать несколько источников. Приведем схемы двух из них. Первую составляют два самостоятельных стабилизированных источника — один для положительной, другой для отрицательной«ретви.
371
Рис. 6. Схема стабилизированного источника напряжения от 0 до 4000 В.
Выходное напряжение обеих ветвей может регулироваться в диапазоне 8-20 В.
Принцип действия стабилизатора рассмотрим на примере положительной ветви (рис. 7). Отрицательная ветвь включена так же, необ-
ходимо только изменить полярность всех электролитических конденса-
торов и диодов; транзисторы имеют другую проводимость.
После двухполупериодного выпрямления напряжение фильтруется
и через резистор подается на эмиттер последовательного регулирующего транзистора Т Резистор Kj вместе с диодами Д2 и Д2
составляет электронный предохранитель, ограничивающий выходной
ток примерно до 70 мА. Все три транзистора (Тг, Т2, ТД включен-
ные в цепь ОС, работают по схеме с общим эмиттером, что обеспечивает стабилизатору очень хорошие показатели (прежде всего
маленькое выходное сопротивление). Источник опорного напряжения
Рис. 7. Источник питания операционных усилителей (положительная ветвь).
(опорный диод в эмиттерной цепи Т4) имеет малый положительный температурный коэффициент, компенсирующийся отрицательным коэффициентом перехода база — эмиттер транзистора Т4. Для того чтобы температурная стабильность источника была как можно лучше, необходимо у них согласовать температурные коэффициенты. На опорный диод подается напряжение со стороны выхода стабилизатора.
Такое решение в значительной мере способствует
улучшению качества стабилизатора.
372
Схема должна быть дополнена цепью запуска, состоящей из резистора R2 и диода Д3. После подачи напряжения на выходе будет нулевое напряжение (транзистор 7\ сначала закрыт), поэтому диод Д3 заперт и транзистор Т2 открывается под действием тока, поступающего через резистор R2. В результате этого открывается транзистор Т3 и стабилизатор переходит в нормальный рабочий режим. В активном состоянии диод Д3 открыт и на транзистор Т2 оказывает влияние только ток, поступающий с выхода стабилизатора через диод Д3 и резистор R3, сопротивление которого по сравнению с сопротивлением резистора R2 мало и препятствует проникновению помех со входа на выход источника.
Рабочая точка, а значит, и выходное напряжение стабилизатора устанавливается изменением отношения сопротивлений резисторов К4, Rs, настройкой сопротивления Rs. Входное напряжение может достигать 30 В. Транзистор Tj должен иметь радиатор (при высоком напряжении и токе). Коэффициент стабилизации источника составляет около 1200, выходное сопротивление около 20 мОм.
Другой тип двойного стабилизатора показан па рис. 8. От предыдущего он отличается прежде всего тем. что имеет для обеих ветвей (положительной и отрицательной) общий источник опорного напряжения, включенный в стабилизатор положительного напряжения. Выход этого стабилизатора служит в качестве источгпка опорного напряжения
373
отрицательной ветви. Такой способ включения называется следящим регулированием. Выходное напряжение может регулироваться в пределах 6 —16 В, максимальный ток — 100 мА, ток короткого замыкания — 140 мА. Коэффициент стабилизации примерно 1000, выходное сопротивление 0,05 Ом.
Другие схемы качественных стабилизированных источников, предназначенных для питания операционных усилителей, приведены в [2]. Схема стабилизатора, пригодного для питания операционных усилителей от батарей (в переносных устройствах), представлена в [4].
Источники опорного напряжения представляют собой источники точного напряжения, мало изменяющегося под влиянием внешних факторов (например, температуры). Классический пример такого источника — элемент Вестона, представляющий собой химический источник электрической энергии с напряжением 1,018 В. Его температурный коэффициент равен примерно —40 мкВ/°С. Основной недостаток элемента Вестона заключается в его малой нагрузочной способности (несколько микроампер).
В последнее время почти во всех источниках опорного напряжения стали применяться опорные диоды [5], задачей которых является максимальная компенсация температурной зависимости. Температурный коэффициент колеблется в пределах К)-4— 10 7/‘С. Оригинальна схема, представляющая собой комбинацию полупроводниковых стабилитронов и транзистора (рис. 9), так как здесь компенсация положительного температурного коэффициента стабилитрона производится отрицательным коэффициентом перехода эмиттер — база. Температурный коэффициент следует изменить перемещением рабочей точки так, чтобы, подбирая сопротивление резистора добиться нулевого температурного коэффициента всего устройства [6]. Подобная схема источника опорного напряжения содержится в структуре интегрального монолитного стабилизатора МАА723.
Специальные интегральные микросхемы, предназначенные для источников питания. В настоящее время выпускается большое количество интегральных (монолитных и гибридных) микросхем, предназначенных для источников питания. Одни из них имеют специальное назначение, другие — универсальный ха-О рактер. В настоящем параграфе речь пойдет о двух гибридных интегральных микросхемах для питания устройств на линейных и цифровых интегральных микросхемах.
Первая из них — схема ASH913, предназначенная главным образом для питания операционных усилителей. Источник содержит стабилизатор напряжения + 15 В. Регулировка выходного напря-
Рис. 9. Источник жения и увеличение токовой нагрузочной способ-опорного напряже- цости могут быть осуществлены двумя подключенными извне мощными транзисторами. Электронный предохранитель защищает источник от перегрузки. Все контуры источника размещены в пло
6
мым температурным коэффициентом.
374
ском керамическом корпусе с выводами по бокам или в круглом металлическом корпусе.
Гибридный стабилизатор ASH914 — источник с тремя выводами (вход, выход и земля), имеет напряжение +5 В, настроен с точностью более 2% и обеспечивает ток до 1 А. Допустимый диапазон входного напряжения 7 — 18 В. Его практически нельзя вывести из строя, так как кроме обычного предохранителя, срабатывающего от тока, он имеет еще и термопредохранитель, отключающий источник при перегреве. Показатели гибридного стабилизатора ASH-914 полностью отвечают требованиям цифровых интегральных микросхем ТТЛ.
Кроме двух описанных специальных источников, в Чехословакии выпускаются универсальные монолитные интегральные микросхемы МАА723 для конструирования источников питания. При помощи этих схем, дополненных внешними элементами, можно реализовать широкую шкалу источников питания самых разнообразных параметров, обзор которых можно найти в [7 — 9].
Конструкция универсального источника питания. В отличие от схем, предлагаемых заводом-изготовителем, схема интегрального стабилизатора МАА723 (см. рис. 10) позволяет сконструировать универсальный источник, регулируемый в широком диапазоне. Он использует преиму-
Рис. 10. Универсальный стабилизированный источник.
375
щества монолитного интегрального стабилизатора МАА723. При использовании схемы основные части стабилизированного источника (источник опорного напряжения, усилитель ошибки регулирования, цепи электронного предохранителя) оказываются сосредоточенными в одном корпусе.
Приведем основные параметры источника. Выходное напряжение регулируется при помощи двух элементов в пределах от 0 до 100 В, выходной ток достигает 2 А, ограничение тока (электронным предохранителем) регулируется. Ограничивающим фактором служит максимально допустимая потеря мощности на оконечном транзисторе, которая при настройке предохранителя на ток 2 А и при выходном напряжении, большем 60 В (в случае короткого замыкания на выходе), будет превышена. Этот момент должен быть учтен при эксплуатации источника.
Обеспечение широких пределов регулирования выходного напряжения обусловлено питанием самого стабилизатора МАА723. Поэтому вторичная обмотка трансформатора питания имеет две части. На первой обмотке напряжение около 20 В, нагрузочная способность до 50 мА. Таким напряжением после выпрямления, фильтрации и стабилизации опорным диодом (Зенера) питается интегральная микросхема МАА723. Вторую обмотку составляют десять последовательно включенных секций, каждая имеет напряжение 10 В.
Переключателем В]а переключается напряжение, которое затем выпрямляется и фильтруется. Так как эта часть устройства питает нагрузку, то от нее зависит и нагрузочная способность по току (до 2 А). Данное решение позволяет снизить мощность, выделяющуюся в виде тепла в оконечном транзисторе источника. Трансформатор питания можно изготовить, если перемотать вторичную обмотку трансформатора питания телевизора «Рубин-106», имеющего сердечник типа С и по сравнению с обычными типами трансформаторных сердечников при одинаковой мощности значительно меньшие габариты и массу.
Стабилизатор состоит из интегральной микросхемы МАА723, дополненной усилителем тока, цепями электронного предохранителя и цепями настройки выходного напряжения. Усилитель тока на транзисторах 1\ и Т2 (Т2 размещен на радиаторе) обеспечивает указанную выше нагрузочную способность источника по току. Электронный предохранитель может быть переключен на одно из трех значений тока, при которых происходит ограничение.
Одновременно с переключением предохранителя переключаются и соответствующие диапазоны измерительного прибора, регистрирующего выходной ток (20 мА, 200 мА, 2 А). Для правильной работы стабилизатора необходимо, чтобы напряжение питания микросхемы МАА723 было всегда более положительно (в данном случае на 15 В), чем выходное напряжение всего источника. Поэтому отрицательный полюс «плавающего» источника питания интегральной микросхемы соединен с положительным выходным зажимом стабилизатора.
Рассмотрим работу схемы. Представим, что переключатель В16 находится в положении, показанном на рис. 10, а потенциометр Pi4 — в положении, соответствующем минимальному (нулевому) сопротивлению. В состоянии равновесия между обоими входами усилителя
376
ошибки регулирования микросхемы МАА723 будет нулевая разность напряжений. На этом условии основано предположение, что через сопротивления, включенные между выводом схемы МАА723, обозначенным [7ОП, и клеммой заземления всего источника течет ток постоянного значения.
При данном положении переключателей и потенциометров условие равновесия выполняется (если сопротивления резисторов Rt —R^ одинаковы) только при нулевом напряжении между выходными клеммами стабилизатора. Если же увеличивать сопротивление потенциометра Т?14, то (для сохранения постоянства тока между выводом Uo„ и выходной клеммой заземления) напряжение между выходными клеммами при показанной полярности должно возрастать на значение падения напряжения на потенциометре, вызванное постоянным током — в нашем случае 1 мА.
Аналогичное явление происходит при подключении переключателем В1б других сопротивлений. Одновременно с этим- первая секция переключателя В]а переключает соответствующие отводы обмотки силового трансформатора, т. е. переключателем устанавливают десятки вольт, а потенциометром Д14 добавляют к нему напряжение, плавно регулируемое от 0 до 10 В.
Потенциометр В14 — точный спиральный потенциометр с 10 оборотами, имеет шкалу, позволяющую определить положение подвижного контакта. При таком решении и точных значениях сопротивлений резисторов Rs — R13 можно исключить измеритель выходного напряжения, ибо его значение определено положением потенциометра .К14 и переключателя Bt. В случае необходимости измеритель выходного тока подключают в точке, обозначенной на рис. 10 крестиком (за эмиттером транзистора Т2).
Рассмотренная схема представляет собой только основную функциональную схему включения. Ее можно дополнить сигнализацией перегрузки по току или устройством, отключающим питание при превышении приемлемого значения температуры радиатора оконечного транзистора.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ержабек Й. Петля регулирования источника высокого напряжения,— «Сделоваци техника XXII», 1974, № 1, с. 37.
2. Достал Й. Операционный усилитель: источники, ограничители, усилители мощности. — «Сделоваци техника XVII», 1969, № 12, с. 366.
3. Аналоговые и гибридные вычислительные машины. Прага, СНТЛ, 1971.
4. Витамовас 3. Стабилизированный источник питания операционных усилителей с питанием от батарей, —«Сделоваци техника XXI», 1973, № 1, с. 31.
5. Матулик Ф., Маериик Й. Новые опорные диоды KZZ45, KZZ46, K.ZZ47 TESLA и примеры их применения. — «Сделоваци техника XXI», 1973, № 1, 3.
377
6. Обзор источников опорного напряжения, —«Сделоваци техника XX», 1972, № 4, с. 153.
7. Грубы Ф. Свойства стабилизаторов напряжения МАА723, МАА723Н,—«Сделоваци техника XXI», 1973, № 9, с. 329.
8. Грубы Ф. Применение интегрального стабилизатора напряжения МАА723.—«Сделоваци техника XXII», 1974, № 2, с. 43.
9. Грубы Ф. Применение интегрального стабилизатора напряжения МАА723,—«Сделоваци техника XXII», 1974, № 3, с. 85.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Аналоги чехословацких и советских транзисторов и интегральных микросхем
Типы транзисторов и интегральных микросхем
чехословацких советских
КС508 КТ315, КТ342, ГТ309, ГТ311, ГТ313
KF507 КТ315В, КТ315Г, ГТ404
KF521 КП101.Е
KSY71 КТ608А, КТ608Б
GF505 ГТ313А, ГТ313Б
AF126 ГТ328А
МН74Ю К1ЛБ554
МН7420 К1ЛБ552
МН7430 К1ЛБ551
МН7453 К1ЛР551
МН7472 К1ЛБ551
МН7474 К1ТК552
МА0Ч03
Рис. 1. Линейный усилитель с выходной мощностью 3,5 Вт.
МВА810
Рис. 2. Выходной усилитель с мощностью 5 Вт.
379
Рис. 3. Операционный усилитель с большим коэффициентом усиления.
Рис. 4. Стабилизатор напряжения.
380
УДК 681.332.2
Электронная логарифмическая линейка. П. Пер у тик,—«Конструкции советских и чехословацких радиолюбителей», 1977. с. 5—34.
Рассматривается устройство, позволяющее производить большое количество математических операций; приводятся схемы и даются рекомендации по конструированию.
УДК 681.11-123.8
Электронные цифровые часы. Я. Хи а н.—«Конструкции советских и чехословацких радиолюбителей», 1977. с. 34—43.
Приведена схема и конструкция устройства для индикации времени с помощью электронного цифрового блока.
УДК 681.846.7.087.7
Стереофонический магнитофон «Селигер-2». В. Колосов. — «Конструкции советских и чехословацких радиолюбителей», 1977. с. 43—96.
Описывается высококачественный стереофонический магнитофон; приведены его параметры, схемы, даются рекомендации по конструированию.
УДК 681.846.7.081
Стереофонический микшерный пульт, И. Свобода,— «Конструкции советских и чехословацких радиолюбителей», 1977. с. 96 — 120.
Предлагается конструкция стереофонического микшерного пульта, параметры которого сравнимы с параметрами полупрофессиональных устройств. Приводятся технические данные, расчеты усилителей, принципиальная схема.
УДК 681.84.08:534.83
Система Dolby В. М. Л а б. — «Конструкции советских и чехословацких радиолюбителей», 1977. с. 120 — 141.
Приводится схема, конструкция, параметры системы Dolby В; даются сведения о устройствах DNL — Philips SD — Sony.
УДК 621.396.62:681.84.087.7
Стереофонический приемник высшего класса для радиокомплекса. В. Хмар-ц е в. — «Конструкции советских и чехословацких радиолюбителей», 1977. с. 142-166.
Приводится описание и конструкция радиовещательного приемника по основным электрическим параметрам соответствующим ГОС!' 5651-64 на ламповые радиовещательные приемники высшего класса.
УДК 621.395.62:631.884
Трехдиапазоииый приемник-пеленгатор для «охоты на лис». В. Верхотуров, В. Калачев. — «Конструкции советских и чехословацких радиолюбителей», 1977. с. 166 — 194.
Высокие требования, предъявляемые к приемникам-пеленгаторам для «охоты на лис»: надежность, малая масса, минимальное количество органов управления, влагозащищенность и ряд других учтены авторами в предлагаемой конструкции. Приведены технические характеристики, структурная и принципиальная схемы приемника.
УДК 621.397.62-181.4.
Портативный транзисторный телевизор «Искра». А. Крючков. — «Конструкции советских и чехословацких радиолюбителей», 1977. с. 194—246.
Приведены схемы блоков конструктивных узлов портативного телевизора, рассчитанного на прием черно-белого изображения на любом канале метрового и дециметрового диапазонов волн.
381
УДК 621.317.7.084
Низкочастотный генератор биений. Я. Хи ан. —«Конструкции советских и чехословацких радиолюбителей», 1977. с. 246—265.
Рассматривается измерительный прибор, вырабатывающий синусоидальный сигнал в полосе частот от 20 Гц до 20 кГп. Приводятся структурная и принципиальная схемы генератора, дается расчет параметров колебательного контура.
УДК 621.317.361.08
Цифровой хронометр и частотомер. И. Зуска.—«Конструкции советских и чехословацких радиолюбителей», 1977. с. 265 — 275.
Дается описание схемных решений блоков и конструкция универсального счетчика, измеряющего отрезок времени, частоту, отношение частот, регистрирующего случайные импульсы.
УДК 621.317.755-181.4
Портативный транзисторный осциллограф. Ю. Б езде л ьев. — «Конструкции советских и чехословацких радиолюбителей», 1977. с. 275—337.
Приводятся основные параметры, принципиальная схема и конструкция портативного осциллографа, позволяющего наблюдать импульсные и синусоидальные сигналы напряжением от 3 мВ до 250 В, измерять амплитуды напряжений, длительности импульсов, добротность контуров.
УДК 621.317.7-115
Универсальный измерительный прибор. И. 3 у с к а. — «Конструкции советских и чехословацких радиолюбителей», 1977. с. 338—350.
Рассматриваются схемы операционных усилителей, предназначенных для измерения напряжения тока, сопротивлений и проводимости. Приведены описание и схема универсального измерительного прибора, отличающегося высокой чувствительностью по сравнению с обычным электронным вольтметром.
УДК 681.325.65.001.4
Прибор для испытания логических схем. Я. X и а н. — «Конструкции советских и чехословацких радиолюбителей», 1977. с. 351—358.
Приводятся схемы испытательных приборов: тестеров с оптической и акустической индикацией, реагирующие светом лампочек или светодиодов иа работу логических схем.
УДК 621.317.725.029.4
Низкочастотный милливольтметр. Я. X и а н. — «Конструкции советских и чехословацких радиолюбителей», 1977. с. 358 — 367.
Представлено описание НЧ транзисторного милливольтметра с двумя делителями, имеющего универсальное применение, поскольку может использоваться в качестве измерительного усилителя с постоянным коэффициентом усиления.
УДК 621.311.6
Универсальный стабилизированный источник питания. И. Зуска.—«Конструкции советских и чехословацких радиолюбителей», 1977. с. 368 — 378.
Рассматриваются основные принципы проектирования стабилизированных источников, примеры практических схем, учитывающих конкретные требования, даются сведения о современных монолитных и гибридных микросхемах, специально предназначенных для источников питания, приводится конструкция универсального источника питания.
382
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие ................................................. 3
Предисловие к чехословацкому изданию......................... 4
П. Перутик (ЧССР). Электронная логарифмическая линейка . . . 5
Я. Хиан (ЧССР). Электронные цифровые часы................... 34
В. Колосов (СССР). Стереофонический магнитофон «Селигер-2» 43
II. Свобода (ЧССР). Стереофонический микшерный пульт ... 96
М. Лаб (ЧССР). Система Dolby В..........................120
В. Хмарцев (СССР). Стереофонический приемник высшего класса для радиокомплекса.....................................142
В. Верхотуров, В. Калачев (СССР). Трехдпапазонный приемник-пеленгатор для «охоты на лис»..........................166
А. Крючков (СССР). Портативный транзисторный телевизор «Искра»................................................194
Я. Хиан (ЧССР). Низкочастотный генератор биений .... 246
II. Зуска (ЧССР). Цифровой хронометр и частотомер .... 265
Ю. Везде леев (СССР). Портативный транзисторный осциллограф 275
II. Зуска (ЧССР). Универсальный измерительный прибор . . . 338
Я. Хиан (ЧССР). Прибор для испытания логических схем . . . 351
Я. Хиан (ЧССР). Низкочастотный милливольтметр.............358
II. Зуска (ЧССР). Универсальный стабилизированный источник питания................................................368
Приложение..................................................379
КОНСТРУКЦИИ СОВЕТСКИХ
И ЧЕХОСЛОВАЦКИХ РАДИОЛЮБИТЕЛЕЙ
Редактор А. П. Алешкин
Редакторы издательства И. В. Ефимова и А. Г. Козлова Переплет художника А. А. Иванова Художественный редактор Д. И. Чернышев Технический редактор Г. Г. Самсонова Корректор И. А. Володяева
И. Б. 1395
Сдано в набор 14.02.77. Подписано к печати 17.10.78. Т-16407. Формат 60х907И). Бумага типографская № 1. Гарн. шрифта тайме. Печать высокая. Усл. печ. л. 24,0 Уч.-изд. л. 26,15 Доп. тираж 60000 экз. Зак. 245 Цена 2 р. 30 к.
Издательство «Энергия», Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10.
Ордена Октябрьской Революции, ордена Трудового Красного Знамени Ленинградское производственно-техническое объединение «Печатный Двор» имени А. М. Горького «Союзполи-графпрома» при Государственном комитете СССР по делам-издательств, полиграфии и книжной торговли. 197136, Ленинград, П-136, Гатчинская, 26.