Трехламповый трехдиапазонный приемник коротковолновика

Сергей Беленецкий (US5MSQ)                                                   г.Луганск, Украина

 

       Я, как и многие из моих ровесников, пришел в радио во времена массового применения транзисторов и микросхем и с ламповыми конструкциями дела не имел.  Интерес к радиолампам возник сравнительно недавно, несколько лет назад. С головой окунувшись в этот, по сути, совершенно неведомый для меня, мир ламповой связной техники, интереснейших, а порой уникальных конструкторских и схемных решений, я с воодушевлением приобрел в домашнюю коллекцию несколько популярных военных приемников ламповой эпохи (Р-309, Р-311, РПС  и достаточно долго примерялся и прослушивал Р-250М и М2, но от покупки последних отказался). Увы, разработанные изначально под другие цели и задачи, они, несмотря на очень добротную механику и классическую схемотехнику,  плохо приспособлены для радиолюбительских наблюдений  в современном эфире. Причиной тому, прежде всего, были низкий ДД,  избыточное усиление и, соответственно, очень большие, просто оглушающие, собственные шумы приемников и низкая, совершенно недостаточная для современного эфира, селективность по соседнему каналу.

       Но магическое  очарование радиоламп не отпускает, и захотелось с позиций сегодняшнего дня, отбросив некоторые устаревшие каноны, создать  достаточно простой самодельный ламповый приемник, обеспечивающий комфортное прослушивание эфира. 

      Сделать хорошую механику «на коленках» проблематично, по крайней мере, мне, т.к. механик из меня, прямо скажем, никудышний, поэтому при выборе схемы я ориентировался на имеющееся  шасси от старого трехлампового бытового приемника. В приемнике применены лампы 6Ф12П, комбинированные (триод+пентод), имеющие уникальное сочетание  параметров -  высокую крутизну, малые собственные шумы, повышенную линейность ВАХ и при этом довольно экономичные по накалу[1]. Результат этого ностальгического порыва описан ниже.

      Приемник предназначен для приема однополосных и телеграфных сигналов на трех наиболее популярных радиолюбительских диапазонах.

 

Основные технические характеристики:

 

Диапазоны рабочих частот, МГц ........................................................3,5,  7, 14

Полоса пропускания приемного тракта (по уровню –6 дБ), Гц ......... 300...3300*

Чувствительность, мкВ (сигнал/шум 10 дБ), не хуже .......................0,5 (14МГц)

                                                                                          ……… ……….1,0(7МГц)

                                                                                          …… ………..2,0(3,5МГц)

Избирательность по соседнему каналу, дБ, при расстройке от частоты

несущей на +4,9 кГц и -1,5 кГц, не менее .........................................................60*

Коэффициент прямоугольности сквозной АЧХ по уровням 6/60 дБ ..............2,2*

Диапазон регулировки АРУ, дБ, ........................................................................ 38

Максимальная вых. мощность тракта НЧ на нагрузке 8 Ом, Вт, не менее .... 0,3

Мощность, потребляемая  от электросети, Вт, не более................................ 30

 * - определяются параметрами кварцевого фильтра (КФ).


Принципиальная схема приемника приведена на рис.1. Он представляет собой классический супергетеродин с одним преобразованием частоты. На основе первой лампы выполнен преобразователь частоты  (пентод VL1.2) с отдельный гетеродином (триод VL1.1). На второй лампе однокаскадный УПЧ (пентод VL2.1) и смесительный детектор (триод VL2.2). на третьей – однокаскадный УНЧ (пентод VL3.2) и опорный гетеродин (триод VL3.1). Сигнал с антенны поступает на катушку связи L1 первого контура двухконтурного диапазонного  ПДФ (катушки  L1L2 и  L3L4 с переключаемыми диапазонными конденсаторами, переключатель диапазонов показан в положении 40м) и с катушки связи L4  очищенный от внеполосных помех  поступает на нагрузочный резистор R4 и  управляющую сетку смесителя VL1.2.  Трехдиапазонный ПДФ для облегчения повторения выполнен по упрощенной схеме (всего лишь на 2х катушках) с внешней емкостной связью между контурами и индуктивной связью (через катушки связи) с источником и нагрузкой. Подобная структура при достаточно высокой ПЧ (4-9МГц) обеспечивает не только хорошие диапазонную селективность  и подавление зеркального канала, но и повышенное затухание в дальней зоне, что тоже немаловажно, особенно если в вашей местности есть мощные вещательные ДВ, СВ или УКВ передатчики. ПДФ оптимизирован под сопротивления антенны 50(75) ом и нагрузки 1кОм. Его коэф.передачи  изменяется пропорционально частоте, минимум на 80м диапазоне (0,8), а максимум на 20м (2,0), что в определенной степени компенсирует повышения уровня  шумов и помех эфира на НЧ диапазонах. Примененная схема диапазонной коммутации ПДФ с последовательным включением переключающих контактов позволяет уменьшить их количество, и при необходимости дистанционного (электронного) управления ее можно реализовать всего на 2 реле.

        Смеситель выполнен по односеточной схеме (с подачей сигнала ГПД в катод) на малошумящем пентоде VL1.2.  Величина катодного резистора R7 выбрана таким образом, чтобы рабочая точка сместилась на нижний изгиб анодно-сеточной ВАХ (примерно 1,7+-0,2В). Для получения максимальной крутизны преобразования (примерно ¼ Smax) амплитуда напряжения ГПД должна быть равна напряжению катодного смещения, а действующее напряжение (то, что измеряем вольтметром) соответственно в 1,41 раза меньше, т.е. примерно 1,2-+0,15Вэфф.  Уровень собственных шумов первого преобразователя примерно 0,3мкВ (это сумма примерно равного вклада шумов самого смесителя и ГПД, выполненного на малошумящем триоде), что соответствует чувствительности 0,9мкВ (при с/шум=10дБ). Для получения заданной величины – не менее 0,5мкВ с антенного входа, чего более чем достаточно даже для 20 м диапазона, коэф.передачи ПДФ выбран порядка 2 раз, больше не стОит, иначе заметно потеряем в помехоустойчивости. Например, если применим полное включение выходного контура ПДФ, выиграем в чувствительности примерно в 2 раза(6дБ), но потеряем ДД2 примерно в 4(12дБ), а ДДЗ в 8 раз(18дБ)[2,3], что для современных перегруженных НЧ диапазонов крайне не желательно.

УВЕЛИЧИТЬ
рис.1
Увеличить

 ГПД на триоде VL1.1 выполнен по схеме индуктивной трехточки на основе высокостабильной катушки L5.  Благодаря высокой крутизне лампы, оказалось возможным применить не полное подключение сетки в контур, а к отводу катушки L5, что уменьшает дестабилизирующее влияние лампы и благоприятно для повышения стабильности частоты.   Перестройка по частоте  производится конденсатором переменной емкости С13 (КПЕ), диапазон изменения емкости которого ограничен и задается диапазонными растягивающими конденсаторами (на 20м диапазоне С6,С18, на 40м – С1,С17 и на 80м – С2,С3).  Выбранная мной схема коммутации растягивающих конденсаторов несколько непривычна для глаза (на схеме  синим цветом указаны диапазоны, за укладку которых они отвечают), но позволяет уменьшить выбег и улучшить стабильность частоты, т.к. при переключении диапазонов существенная часть контурной емкости остается подключенной постоянно.

       Нагрузкой преобразователя служит резонансный трансформатор Tr1С25, выполняющий несколько функций – предварительной селекции полезного сигнала, гальванической развязки и согласования  большого выходного сопротивления преобразователя на пентоде с кварцевым фильтром (КФ).  Выход КФ согласован с относительно большим входным сопротивлением УПЧ VL2.1 посредством резонансного  трансформатора Tr2С28. Благодаря этому в нашем приемнике возможно применение и оптимальное согласование практически любого кварцевого фильтра, самодельного или промышленного.

       Рассмотрим подробнее этот момент.  Для обеспечения устойчивой работы (усиления) УВЧ/УПЧ резонансные сопротивления в анодного и сеточного контуров не должны превышать определенного значения, зависящего прежде всего от соотношения величин проходной емкости к крутизне в рабочей точке ВАХ конкретной лампы. Подробнее теория устойчивости и методы проектирования каскадов УВЧ/УПЧ описаны в многочисленных справочниках и учебниках по радиоприемникам, с которыми при желании можно ознакомиться самостоятельно, мы же воспользуемся готовой таблицей (см. приложение), где указаны допустимые сопротивления нагрузки для популярных ламп и рабочих частот.

Как видим, для  пентода 6Ф12П на частоте 5Мгц сопротивление в сеточной и анодных цепях не должно превышать 3,7кОм. Мы выбираем с запасом  - 3кОм.

УВЕЛИЧИТЬ

Для преобразователя резонансные частоты сеточного и анодного контура, как правило, существенно отличаются, поэтому величину анодной нагрузки можно выбрать в разы, а то и на порядок, больше.  Мы выберем 12кОм и вот по какой причине.  Конструктивная добротность катушки в зависимости от каркаса и качества сердечника может быть в пределах от 60 до 160,  и, соответственно, резонансное сопротивление контура заранее непредсказуемо и может сильно (в разы) отличаться от расчетного. Например, при индуктивности 6,4мкГн и ПЧ 5,047Мгц резонансное сопротивление может быть от 12 до 32кОм – это и будет выходное сопротивление преобразователя (выходное сопротивление пентода составляет сотни кОм и в наших расчетах  его можно не учитывать). Так  с какой же величиной согласовывать КФ, если величина этого сопротивления непредсказуема? Вот для обеспечения хорошей повторяемости конструкции мы для расчета цепи согласования КФ и выбираем выходное сопротивление преобразователя (фактически - резонансное сопротивление анодного контура) минимальным возможным в изготовлении, а если катушка получится с большей добротностью - в схеме предусмотрим шунтирующий контур Tr1C25 резистор R32, которым при необходимости можно устранить разброс и оптимизировать согласование КФ. Ту же функцию (приведения сопротивления сеточного контура Tr2 и отвода анодногоTr3 к расчетным 3кОм, что, напомню, обеспечивает устойчивую работу нашего УПЧ) выполняет  R31 и R33. В качестве Tr1,2,3 я использовал одинаковые по конструкции трансформаторы ПЧ, намотанные на СБ-12а - контурные катушки по 16 витков ПЭВ 0,17-0,25, размещенные в двух секциях трехсекционного штатного каркаса, катушка связи -8 витков ПЭЛШО, намотанной в третьей секции (это все для надежной изоляции от высоковольтных анодный цепей).

    В этой схеме можно применять любые КФ самодельные или промышленные, на частоты от 4 до 10-12Мгц с характеристически сопротивлением от десятков ом до нескольких Ком. Для этого надо произвести пересчет контуров ПЧ под свою частоту и определить степень включения (число витков катушки связи) вашего КФ в анодный контур смесителя Tr1 и сеточный контур УПЧ Tr2.

    Еще раз подчеркну, что определяющим для каскадов УВЧ/УПЧ является условие обеспечения устойчивого усиления, поэтому резонансные сопротивления анодной и сеточной цепей УПЧ выбираем из таблички, в зависимости от значения ПЧ, а для смесителя порядка 10-12кОм. Это и будут исходные данные.  Характеристическое сопротивление контуров ПЧ (это индуктивное или емкостное сопротивление контурных катушки и конденсатора на частоте резонанса) желательно выбирать близким к 200ом, для чего величины контурных емкости и индуктивности, указанные на схеме для ПЧ 5,047Мгц, надо изменить обратно пропорционально вашей частоте ПЧ. Степень включения КФ в контур, т.е. соотношение числа витков контурной катушки к катушке связи, равна корню квадратному из соотношения расчетного сопротивления контура к характеристическому сопротивлению КФ. Очень простая арифметика . Несколько практических примеров,

1. В моем случае применен готовый промышленный КФ на 5,047МГц, который имеет характеристическое сопротивление 3кОм. Приняв сопротивление анодного контура смесителя 12кОм, определим, что соотношение числа витков катушки связи равно ½. Контурная катушка 6,4мкГн имеет 16 витков (сердечник СБ12а), т.о. катушка связи должна иметь 8 витков. Сеточный контур, имеющий 3кОм, можно подключить к КФ напрямую, без катушки связи.

2. Пересчитаем контуры на популярную ПАЛовскую частоту (8865кГц), будем ориентироваться на КФ производства АВЕРС (у самодельных порядок сопротивлений тот же). У 8-кристального КФ входное/выходное сопротивление примерно 240 ом.  По таблице определяем, что для ПЧ 9МГц сопротивление сеточного и анодного контуров УПЧ не может превышать 2,8кОм. Примем с небольшим запасом 2,5кОм, а анодную нагрузку смесителя -10кОм. Контурные емкость и индуктивность нужно уменьшить в 8,865МГц/5,047МГц=1,75 раза, т.о.   на ПЧ=8865кГц индуктивность катушки должна =3,6мкГ (13витков на СБ-12а), при этом конденсатор 82 пФ (остальное добавят  монтажные емкости и выходная емкость лампы). Теперь рассчитаем катушки связи трансформаторов: для Tr1 корень (10кОм/240 Ом)=6,5, т.о. катушки связи должны иметь 13/6,5= 2 витка, а для Tr2 корень (2,5кОм/240 Ом)=3,2, т.о. катушки связи должны иметь 13/3,2= 4 витка.

3,Имеем самодельный четырехкристальный КФ на частоту 5,25Мгц, имеющий Rф=490 ом, подобный примененному в [4]. В этом случае значения контурных элементов остаются те же, а соотношение числа витков катушек связи  для 1го ПЧ трансформатора равно корень(12кОм/490)=5 раз,  а для второго ПЧ трансформатора равно корень (3кОм/490)=2,5 раза.

        Отфильтрованный сигнал с выхода КФ через согласующий сеточный контур-трансформатор Tr2С28 поступает на первую сетку УПЧ, выполненного на пентоде VL2.1 по стандартной схеме с ОК. Режим по постоянному току задается автоматически за счет падения напряжения на катодном резисторе R13 (катодное автосмещение), величина которого выбрана т.о., чтобы обеспечить анодный ток порядка 11-13мА.  В качестве анодной нагрузки применен повышающий (в 2 раза по напряжению) резонансный трансформатор Tr3С36, что позволило при ограниченном на уровне 3кОм сопротивлении анодной нагрузки повысить в те же 2 раза напряжение сигнала на входе детектора.

 Детектор на триоде VL2.2 выполнен также по схеме односеточного смесителя с подачей в катод переменного напряжения опорного генератора. Подается сигнал генератора через параллельно включенные конденсаторы С37 и С38. Вызвано это тем, что в цепи смесительного детектора действуют не только ПЧ сигналы, но и НЧ. Для последних катодный резистор R19 образует ООС, снижающее усиление на НЧ в 2-3раза, поэтому на НЧ R19 шунтирован электролитическим конденсатором достаточно большой емкости (через дроссель L6,  который желательно намотать на колечке диаметром 7-10мм проницаемостью 1000-2000,  для ПЧ 5МГц достаточно 15-20 витков, для 500кГц - в 2-3 раза больше).

        Кварцевый генератор опорной частоты  выполнен на триоде VL3.1 по стандартной схеме емкостной трехточки. Вид реактивности (конденсатор или индуктивность), включаемой последовательно с кварцем выбирается под конкретный кварц для достижения требуемой частоты генерации. Для моего экземпляра кварца (который я подточил до частоты порядка 5046кГц) для перемещения на нижний скат АЧХ КФ потребовалась емкость порядка 80пФ. 
Собственно, куда и как включать подстроечный элемент не критично - это может быть и последовательно с кварцем, но и параллельно либо ему либо одному из конденсаторов емкостного делителя. При последовательном включении конденсатора напряжение на кварце будет больше пропорционально коэф. деления емкостного делителя (как правило, в 3-5 раз, но может быть и больше, т.е. на кварце ВЧ напряжение может достигать 5-7Вэфф), не каждый кварц выдержит (особенно критичны в этом плане современные малогабаритные импортные) и сохранит стабильность, поэтому я предпочел второй вариант.

         Выделенный в анодной нагрузке R22 полезный сигнал  через подчисточный двухзвенный ФНЧ C40R25C41 с частотой среза порядка 3кГц поступает на вход однокаскадного УНЧ, выполненного на пентоде  VL3.2 по типовой схеме трансформаторного усилителя мощности.

В качестве выходного трансформатора можно применить практически любой выходной трансформатор от бытовых ламповых приемников и телевизоров, имеющие, как правило, коэф. трансформации порядка 30-40 раз, и динамик сопротивлением не менее 8 ом (лучше 16 ом). В пользу динамика с бОльшим сопротивлением выступают три важных момента - 
1. Коэффициент усиления по напряжению УНЧ Кус=S*Ктр*Rн, т.е. увеличивается прямо пропорционально сопротивлению нагрузки.

2.Неискаженная амплитуда напряжения на аноде пентода порядка 100В при амплитуде тока порядка 12-13мА, т.е. при реализации максимального ДД УНЧ сопротивление анодной нагрузки должно быть не менее 8кОм. 
3. Нижний срез АЧХ бытовых выходных трансформаторов при номинальной нагрузке (со штатными динамиками, имеющими, как правило, сопротивление 4-6 ом) порядка 63-80гц, увеличение сопротивления нагрузки (динамика) в 2-4 раза от номинального поднимает частоту среза до 160-300Гц, что для связного приемника можно только приветствовать.

 Выходной обмотке трансформатора Tr4 подключены параллельно включенные  низкоомный (допустимо в пределах 100-500 ом) переменный резистор регулятора громкости и резистор  R27, стабилизирующий нагрузку трансформатора по верхнему значению не более 25 ом, что необходимо для сохранения нижней частоты среза трансформатора на при приемлемом уровне при нижнем (по схеме) положении движка R28.

  АРУ выполнена по простейшей схеме на основе диодного детектора VD1,VD2 с удвоением управляющего напряжения отрицательной полярности, которое через верхний по схеме вывод резонансного трансформатора Tr2 подается  на первую сетку УПЧ VL2.1. Несмотря на то, что это пентод с короткой характеристикой, глубина регулировки получилась порядка 38-40дБ (немного, но уши спасает hi!), начало срабатывания - примерно 25мкВ(S8). При 3мВ ан антенном входе УПЧ практически полностью закрыт, но видимых искажений сигнала нет до уровней входного сигнала примерно 10-15мВ, т.о. ДД сигнала внутри полосы пропускания получился примерно 90дБ - очень неплохой результат.

Блок питания. Напряжения питания приемника (анодное и накальное) желательно стабилизировать. Это позволит получить хорошую стабильность частоты ГПД, кардинально решить проблему  фона, но, и это тоже важно, обеспечить стабильные режимы ламп, а значит их нормальную работу и долговечность, при изменении напряжения электросети в широких пределах, что в наших условиях отнюдь не редкость, особенно в зимнее время.  Современные компоненты позволяют создать эффективные, надежные и при этом  достаточно простые схемные и компактные конструктивно решения анодного и накального стабилизаторов.

          Схема блок питания приведена на рис.2. Анодный стабилизатор выполнен на высоковольтных полевых транзисторах  VT2,VT3. Регулирующий транзистор  включен по схеме с ОИ, что обеспечивает не только большое усиление в петле регулирования, и, следовательно,  достаточно большой коэффициент стабилизации (порядка 150), но и очень малое допустимое падение напряжение на регулирующем транзисторе (порядка 0,5В), что обусловило его довольно высокую эффективность и экономичность. 

Резистор R31 подает отрицательное открывающее напряжение в затвор VT3, осуществляя в момент включения запуск стабилизатора в рабочий режим. В начальный момент стабилитрон VD8 закрыт, а шунтирующее влияние цепей нагрузки отсечено диодом VD7, что и  обеспечивает надежный запуск стабилизатора при довольно большом сопротивлении резистора R1 (1Мом) и при этом практически не ухудшает параметров стабилизатора, поскольку в рабочем режиме ток через этот резистор эффективно замыкается  малым дифференциальным сопротивлением открытого стабилитрона VD8.

Предусмотрены защиты  транзисторов от перегрузки как по напряжению на затворе (для VT2 – VD9R38, для VT3 – VD10R33 ) , так и по току ( цепь VD9R38VT2 совместно с R35 образуют классический стабилизатор тока, при указанных на схеме элементах ограничение по току задано порядка 200мА - определяется как Iк.з[A].=4,5в/ R35[ом] и может быть легко изменено под свои нужды, например при 47 омах ограничение по току будет порядка 100мА), благодаря чему этот стабилизатор обладает очень высокой надежностью и при этом, разумеется, защищены от перегрузки по току и к.з. и выпрямитель с сетевым трансформатором.  Максимальный выходной ток стабилизатора определяется только допустимой мощностью рассеяния VT2 и для сохранения надежности нужно выбирать таким, чтобы средняя рассеиваемая мощность не превышала половины (лучше трети) максимально допустимой. К примеру, для IRF710 Pmax=36Вт, в нашей схеме напряжение выпрямителя будет порядка +175В, при выходном +140В падение напряжение на транзисторе 35В, т.о. максимальный выходной ток можно задать не более 0,5А. если нужно больше, ставим другой транзистор, так при IRF740 (125Вт) ток можно увеличить 1,5А (подразумевается, что выпрямитель способен выдавать такой ток).

Выходное напряжение определяется суммой напряжений стабилитронов VD8,VD11, точнее Uстаб=Uvd8+Uvd11 – 1...2в (напряжение открывания BSP254a). Для получения +140в допустимы любые наборы стабилитронов, обеспечивающие требуемую сумму напряжений. Если их несколько, то их надо разбить на группы, обеспечивающие примерно равные значения стабилизации (70в+-30в). Группу с меньшим значением напряжения стабилизации использовать в качестве VD8, а с бОльшим – VD11.
Величина токозадающих резисторов выбирается с целью снижения рассеиваемой мощности из расчета обеспечить протекание через стабилитрон тока на 1-2мА больше минимального тока стабилизации, при этом R32=Uvd11/(IminVD8+1..2мА), а R39=Uvd8/(IminVD11+1..2мА). 
 Здесь можно применить широко распространенные стабилитроны серий Д816, Д817, например для 140В Д817Г+Д816Г, но если планируется расположить основную часть элементов блока питания на печатной плате, стОит приобрести малогабаритные стабилитроны серии КС (или аналогичные импортные)  - они более удобны для печатного монтажа, чем серии Д816,Д817. Для 140В кроме указанного на схеме еще один хороший вариант КС568+КС582, но это  могут быть и цепочки из нескольких других подобных КС539,547,551,591,596, дающие в сумме требуемые 140В, например КС568в(VD8) и КС568в + малый стабилитрон типа Д814Д, КС515а(VD11).

 Подбором этих стабилитронов стабилизатор может быть перестроен практически на любое напряжение в пределах от +12 до +200 и даже больше (максимальное напряжение с выпрямителя, которое можно подать на этот стабилизатор определяется допустимым для транзистора VT3 и при сохранении высокой надежности для указанного на схеме BSP254 не должно превышать +250В. Минимальное падение напряжения на регулирующем транзисторе 0,5В + амплитуда напряжения пульсаций, составляющая, как правило, несколько вольт, т.о. при стабильном сетевом напряжении верхний предел выходного напряжения может достигать +240В). Почти равноценный вариант замены высоковольтного полевого транзистора с p-каналом BSP254 в анодном стабилизаторе - биполярные BF421,BF423 (недорогие - по 8 центов).

    В качестве VT2 можно применять любые IRF7xx, IRF8xx. При меньшем напряжении выпрямителя (не более 200в) IRF6хх. Сток регулирующего транзистора VT2 подключен к общему проводу, поэтому ему не требуется отдельный изолированный радиатор и можно  использовать в качестве радиатора металлическое шасси.

УВЕЛИЧИТЬ
рис.2
УВЕЛИЧИТЬ
печатная плата БП

  Стабилизатор накального напряжения +6.3в также выполнен на полевых транзисторах VT1,VT4 по такой же структуре. Но схема получилась существенно проще предыдущей благодаря тому, что здесь нет опасных для затвора напряжений и нет необходимости в соответствующих элементах защиты, а применение в качестве управляющего полевого транзистора с p-n переходном и ненулевым начальным током исключило необходимость в цепи запуска. Несмотря на исключительную схемную простоту этот стабилизатор обладает вполне достойными параметрами: коэффициент стабилизации - примерно 150, температурная и временная стабильность - не хуже 0,1% (может и лучше - за 3часа наблюдений под нагрузкой 1,5А - больше не позволяет мой лабораторный БП - напряжение практически неизменно - только периодически мигает в пределах +-3...5мВ последний (четвертый ) разряд моего В7-16 ), весьма малое выходное сопротивление (не более 0,05 ома - это с IRF510, а с IRF540 будет еще меньше), но главное - максимальный выходной ток этого стабилизатора ограничен только мощностью источника питания и возможностями регулирующего транзистора. К примеру, если поставить IRF540 ( или аналогичный, типа IRFZ44, IRFZ48 и т.п.) можно легко запитать стабилизированным накалом легендарный UW3DI-1. При этом для регулирующего транзистора также не нужно отдельного радиатора (разумеется, что корпус или шасси металлические). Я поставил IRF540. С таким транзистором накальный стабилизатор, несмотря на отсутствие защиты по току, вообще неубиваемый – это нечаянно  проверено на практике (hi!) - при испытаниях случайно посадил каплю припоя между общим проводом и  +6,3В, полное к.з. Минуту все работало в таком виде - пока сообразил, что произошло и отчего анодные напряжения вдруг стали низкие (порядка +30в). Все живое , транзистор еле теплый, только трансформатор немного нагрелся.

Выходное напряжение определяется суммой напряжений Uвых=Uvd12+Uvd13+Uvt1 (напряжение отсечки VT1). Настройка его заключается в установке требуемого выходного напряжения - грубо подбором стабилитрона на требуемое напряжение ( можно из нескольких - так у меня не нашлось стабилитрона 5,1В и я поставил последовательно с КС147А диод в прямом включении) и точно ( в пределах десятых долей вольта) подстроечным резистором R4. В качестве VT1  можно применить КП103 с любой буквой и напряжением отсечки не более 2,5В, из импортных - J(SST)177. Минимальное падение напряжение на регулирующем транзисторе VT4 в режиме стабилизации примерно 0,5В (1,5А, IRF510), но что примечательно - при дальнейшем снижении входного напряжения стабилизатор не отключается, остается в работе, только выходное напряжение чуть меньше входного ( на напряжение насыщение полевика, примерно на 0,1-0,2В) - т.е лампы будут нормально функционировать  и при входном напряжении меньше номинального. При этом как только входное напряжение повысится до +6,8В - стабилизатор автоматически примется за свою работу. В качестве VD3,VD4 для снижения потерь желательно применять диоды Шоттки, рассчитанные на максимальный ток в 3-5раз больший рабочего (например, 1N5820-22. SR5100  и т.п.) – это уменьшит потери напряжения на диодах выпрямителя. Т.к. запас напряжения выпрямителя (при стандартной накальной обмотке) небольшой, имеет смысл здесь побороться даже за десятые доли вольта, это обеспечит нормальную работу стабилизатора при меньшем напряжении сети, что в зимнее время отнюдь не редкость.
 На диодах VD5,VD6 и конденсаторе С52 собран выпрямитель +14В для питания вспомогательных цепей (питания реле, цифровой шкалы и т.п.).

Конструкция и детали. Авторский вариант приемника, фото которого выложены на форуме [5], выполнен навесным монтажем на шасси от старого трехлампового бытового приемника, а бОльшая часть деталей блока питания размещена на печатной плате размером 80х80мм, чертеж которой со стороны деталей приведен на рис.3, а со стороны печатных проводников на рис.4.  Благодаря небольшому усилению в трактах ВЧ/ПЧ приемник не склонен к самовозбуждению, достаточно расположить каскады в линейку и исключиться излишне протяженные ВЧ соединения. Поэтому в конструктивном исполнении возможна большая степень свободы и несколько коллег, повторивших приемник, творчески подошли в этому вопросу. Красиво и очень стильно выглядит приемник в исполнении Николая Щербака (г. Лёррах Германия), фото которого приведено на рис.5.

      В ПДФ применены каркасы от широко распространенных контуров ПЧ (блоков цветности) цветных телевизоров 3(4) поколения диаметром 7,5-8,5мм с карбонильным подстроечным сердечником типа СЦР. L2,L3 намотаны виток к витку и содержат 18 витков ПЭВ 0,17-0,25. Верхний конец контурной катушки заземлен и к нему вплотную в навал намотаны катушки связи - L1 содержит 3 витка, L4 - 9 витков провода любого типа диаметром те же 0,17-0,25. При отсутствии таковых  подойдут любые каркасы от катушек КВ диапазона или контуров ПЧ 10,7Мгц, разумеется, потребуется корректировка числа витков для получения индуктивности порядка 2,3мкГн. В ГПД применена готовая катушка L1-18 от военной радиостанции Р-123 индуктивностью порядка 1,6 мкГн. Она содержит 12 витков на керамическом каркасе диаметром 18мм и заключена в латунный экран диаметром  39мм. Отводы сделаны от 3 и 9 витков. Собственно, величина индуктивности не критична и может быть в диапазоне 1-3мкГн. Для получения хорошей стабильности частоты более важно качество исполнения катушки, поэтому по возможности желательно применить что-либо подобное военпрома - на керамике. А конкретные значения растягивающих конденсаторов для имеющегося КПЕ и конкретной индуктивности катушки можно рассчитать при помощи простой таблички Контур3С [5].
        Помехоподавляющий  фильтр С48,L7,С49 (от компьютерных блоков питания). При самостоятельном изготовлении помехоподавляющего  фильтра конденсаторы С48,С49 могут металлобумажными, пленочными, металлопленочными (из отечественных это, к примеру серии К40-хх, К7х-хх, импортные MKT,MKP и пр.) емкостью 10-22нФ на рабочее напряжение не менее 400в. Катушка выполняется на ферритовом кольце диаметром 16-20мм с проницаемостью на менее 2000 сдвоенным проводом в хорошей изоляции (тонкий МГТФ, телефонная или "компьютерная" витая пара и пр.) – 20-30витков.

          Вместо ТАН1 возможно применение любого унифицированного или от другого трансформатора, обеспечивающего требуемые напряжения по переменному току (125-150в при токе не менее 80мА и 2х6,3 при токе не менее 0,8А).  Диодный мостик Br1 может быть любой, допускающий обратное напряжение не менее 300В при токе более 100мА, например отечественные КД402-405, импортные 2W10 и пр.,  на плате предусмотрена возможность установки вместо мостика отдельных диодов типа 1N4007  и т.п.

        Постоянные резисторы малогабаритные серий МЛТ, МТ или аналогичные импортные, рассчитанные на мощность рассеяния не меньше указанной на схеме. Высоковольтные блокировочные конденсаторы - слюдяные КСО или СГМ, для ПЧ 500 кГц можно смело применять современные пленочные, металлопленочные из серий К7х-хх или аналогичные импортные МКТ, МКР и пр., а вот как они поведут себя на частотах 5-9Мгц - не знаю, надо пробовать - хотя встречалось пару конструкций, где применялись для блокировки высоковольтных ВЧ цепей именно такие. Керамические контурные конденсаторы  обязательно термостабильные (с малым температурным коэффициентом емкости (ТКЕ) — групп ПЗЗ, М47 или М75) КД, КТ, КМ, КЛГ, КЛС, К10-7 или аналогичные импортные (дисковые оранжевые с черной точкой или многослойные с нулевым ТКЕ - МР0). Электролитические конденсаторы любого типа импортные малогабаритные на рабочее напряжение не менее указанного на схеме. Конденсатор настройки С13 — желательно с воздушным диэлектриком с максимальной емкостью не менее 240пФ. Его полезно оснастить хотя бы простейшим верньером с замедлением 1:3... 1:10.

 Остальные требования приведены в описании.

 

УВЕЛИЧИТЬ
Печатная плата приемника

Налаживание приемника начинают  с блока питания. Проверив правильность монтажа, первое включение проводим без нагрузки.  Если выходные напряжения на холостом ходу существенно отличаются от требуемых, точнее подбирают напряжения стабилитроны, как указано выше. Проверяют нагрузочную способность стабилизаторов. Кратковременно подключив к цепи +140в резистор 1,5кОм рассеиваемой мощностью не менее 2Вт , убеждаемся, что выходное напряжение уменьшилось не более, чем 2-3В. К выходу накального стабилизатора подключаем проволочный  резистор 5,1 ом мощностью не менее 5Вт и триммером R34 выставляем выходное напряжение 6,25-6,3В.  

   Затем к нему подключаем приемник и проверяем режимы ламп по постоянному и переменному току на соответствие указанным на схеме.  Здесь обратите внимание на важный момент. По сегодняшним временам найти новые лампы 6Ф12П не просто. Они массово применялись в цветных телевизорах 700й серии, которая эксплуатировались десятилетиями и хотя на наших "блошиных" рынках 6Ф12П есть в изобилии, как правило они с очень сильной потерей эмиссии катода. Отбор кондиционных ламп 6Ф12П удобно производить непосредственно в собранном приемнике, устанавливая их в панельку VL3 и контролируя падение постоянного напряжения на катодном резисторе пентода VL3.2 (я даже вывел этот контакт в виде отдельного разъема наружу -на фото шасси [5] его видно - синий провод, в этой точке нет переменных напряжений, посему нет опасности наводок). Кондиционными можно считать лампы, если это напряжение не менее 0,75В.

Смесители приемника работают без сеточных токов. Величина постоянного напряжения на катодах обоих смесителей измеряется при отключенных конденсаторах связи с гетеродинами и подбирается при необходимости катодным резистором, а переменное оптимально - 1Вэфф (подбирается в ГПД подбором отвода катушки или соотношением емкостей в опорнике и при необходимости, если нет такой возможности (например, конструкция катушки герметично закрыта экраном)  в небольших пределах можно подстроить подбором анодных резисторов) но вполне допустимо 0,6 -1,2Вэфф.

Режимы смесителей в моем приемнике таковы - постоянное на катоде VL1.2 +1,6В, напряжение ГПД в этой точке на 40м (1,05Эфф), 20м (0,72Вэфф) и 80м (0,65Вэфф)
постоянное на катоде VL2.2 +1,0В, напряжение опорника 0,8Вэфф (многовато конечно, детектор работает с небольшим сеточным током (на осциллограмме видно небольшое уплощение в нижней части синуса), но в данном случае не критично).
Постоянные напряжения измерялись цифровым мультиметром с отключенными гетеродинами, а переменные - ламповым вольтметром ВК7-9. При отсутствии промышленного вольтметра для контроля переменного напряжения можно применить простейший детектор на германиевом диоде[6]. Далнейшее налаживание достаточно традиционно и хорошо описано в радиолюбительской литературе. Поэтому опишем вкратце основные этапы.

При исправном УНЧ прикосновение руки к сетке (выводу 6) VL3.2  должно вызывать появление в динамике громкого, рычащего звука. Прикосновение руки к сетке (выводу 1) VL2.2  приводит к существенном росту шумов , а зачастую и к громкому приему  наиболее мощной местной радиовещательной станции (АМ,ФМ) – значит опорный генератор и смесительный детектор исправны. В работоспособности первого смесителя и ГПД убеждаемся, прикоснувшись рукой к сетке (выводу 6) VL1.2  – это должно привести к резкому увеличению уровня шумов с явными признаками присутствия радиосигналов.

         Во избежание погрешности измерения частоты гетеродинов частотомер лучше подключать к ним посредством вспомогательного буферного усилителя (рис.6) на транзисторе КП307 (можно заменить на любой из серий КП303,КП307 , BF245  и т.п.), размещенного  вблизи гетеродинов, там же на шасси. Подключив вход буферного усилителя на катод (вывод2) VL3.1,  частоту опорного гетеродина устанавливаем на 300 Гц ниже нижней граница полосы пропускания КФ. Если пределов изменения емкости триммера С30 окажется недостаточно нужно будет точнее подобрать емкости С33,С34 и, возможно, включить последовательно с кварцем небольшую индуктивность.

         Затем, переключив вход буферного усилителя на катод (вывод2)VL1.1, приступаем к укладке диапазонов перестройки ГПД. Сначала определим расчетные (ориентировочные) значения растягивающих конденсаторов для каждого диапазона посредством программки Контур 3С[5], для чего в ее таблицу надо внести значения индуктивности катушки контура ГПД, пределы изменения емкости КПЕ  и частотные границы диапазонов.

На диапазонах 80и 40м частота ГПД будет выше частоты сигнала на частоту ПЧ, а на 20м диапазоне – ниже. Так, для авторского варианта с ПЧ 5047кГц, частоты перестройки ГПД (с небольшим запасом на краях) по диапазонам будут  8530-8867 кГц(80м), 12030-12260 кГц (40м) и 8940-9320 кГц. Подставив эти значения в таблицу, получим расчетные значения емкостей растягивающих конденсаторов. Величины С17,С18 будут равны расчетным, а  С3,С6 должны быть меньше расчетных на величину  емкости постоянно включенного в контур конденсатора С17 и соответственно, С1,С2 должны быть меньше расчетных на величину  емкости постоянно включенного в контур конденсатора С18.  Установив в ГПД конденсаторы расчетных значений, проверяем диапазоны перестройки ГПД и при необходимости  подбираем точнее емкость растягивающих конденсаторов. После первичной укладки диапазонов, проводим проверку и регулировку стабильности частоты ГПД. Это наиболее сложная и ответственная часть настройки. От тщательности ее выполнения зависит стабильность частоты приемника.  Следует начать с диапазона 40 м (емкость контура ГПД этого диапазона остается включенной и на остальных диапазонах). Подождав 5...10 мин после включения приемника, надо начать равномерно прогревать детали ГПД, повышая их температуру от комнатной до -50...60°С за время 10...30 мин. Эту операцию удобно проводить, нагревая удаленный от ГПД участок шасси с помощью медицинского рефлектора. После прогрева частота на выходе ГПД может измениться на единицы или даже десятки килогерц, что вызвано отсутствием термокомпенсации деталей контура генератора. Если частота после прогрева увеличилась, температурный коэффициент конденсаторов узла 7 отрицательный и слишком велик по абсолютной величине, а если уменьшилась - этот коэффициент или положителен или отрицателен, но мал по абсолютному значению. Дав узлу полностью остыть, заменяют конденсаторы, составляющие С17, изменив их температурный коэффициент в нужную сторону и сохранив суммарную емкость (не забыть проверить установку начала диапазона). Повторяя эти операции, необходимо добиться ухода частоты ГПД после повышения температуры его деталей на 30...40°С не более чем на 1 кГц. В этом случае уход частоты приемника в процессе нормальной работы не будет превышать 100- Гц за 10 ... 15 мин, что можно считать удовлетворительным. Если удалось добиться стабильности частоты ГПД на 40-метровом диапазоне, то термокомпенсация на остальных диапазонах, безусловно, достижима, но всю работу по подбору температурных коэффициентов конденсаторов вероятно придется повторить на каждом из них. В авторском варианте в качестве растягивающих конденсаторов КСО хорошая стабильность частоты на всех диапазонах получилась при установке всего лишь одно термокомпенсирующего конденсатора в составе С17, т.е. он состоит из двух конденсаторов КТК-1 6,8пФ М700 + КСО 82пФ.

     Настройка тракта ПЧ. Подав верхний вывод катушки связи L4 сигнал ГСС с частотой, равной середине полосы пропускания КФ, настраиваем трансформаторы Tr1-Tr3 в резонанс по максимуму сигнала на выходе УНЧ. Дабы АРУ не влияла на точность измерений, уровень сигнала ГСС следует поддерживать таким, чтобы напряжение на выходе УНЧ на превышало 0,3-0,4 Вэфф. 

       И переходим к настройке ПДФ. Если индуктивность Ваших катушек соответствует указанной на схеме (при установленных экранах и среднем положении сердечников), то не должно быть существенных отличий в емкостях. Проверить индуктивность можно при помощи простой приставки [8] прямо в приемнике, не выпаивая катушки. Второй важный момент - катушки должны быть хорошо экранированы, чтобы исключить индуктивную связь между ними.
Настраивать ПДФ можно прямо в схеме (естественно обесточенной), подключив 50-омный источник сигнала (ГКЧ, ГСС) на вход, а диодный пробник (детектор) на германиевом диоде к катушке связи L4. Начинать нужно в 80м диапазона, требуемой АЧХ добиваемся подстроечниками катушек и больше катушки не трогаем - для настройки на 20 и 40м диапазоне используем триммеры С12С16 и С7С14 соответственно.  Но вполне допустимо сделать настройку контуров ДПФ по упрощенной методике, приведенной в [7].  При достаточно большой антенне настройку ПДФ по приведенной выше методике можно сделать  непосредственно по шумам (сигналам) эфира, памятуя, что лучшее прохождение, а значит, более сильные сигналы,  на диапазонах 80 и 40м будут в темное время суток, а на 20м – в светлое.

      Для нормальной работы приемника (особенно на диапазоне 80м) желательно подключить наружную антенну длиной не менее10-15м. при питании приемника от батарей полезно подключить заземление или провод противовес такой же длины.

Хорошие результаты дает использование в качестве заземления металлических труб водоснабжения, отопления или арматуры балконного ограждения в панельных железобетонных зданиях. 

 

Литература

1.Новые широкополосные лампы. - Радио, 1969г,№2, стр. 30-34

2.В.Сидоренко. Входные цепи связного приемника. - Радио, 1973г.,№4, стр.24-26

3.В.Поляков. О реальной селективности КВ приемников. - Радио, 1981г., №3, с.18,№4,с..21
4.Беленецкий С. Двухдиапазонный КВ приемник «Малыш». — Радио, 2008, №4, с.51, №5, с.72.

5. Материалы форума «Трехламповый трехдиапазонный приемник на 6Ф12П» http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?t=16373

6.Степанов Б. ВЧ головка к цифровому мультиметру. – Радио, 2006, №8, с.58,59.

7.Беленецкий С. Любительские приемники на двухзатворных полевых транзисторах. –Радио, 2012, №2,с.60-63

8. Беленецкий С. Приставка для измерения индуктивности в практике радиолюбителя. - Радио, 2005, №5, с.26 

Оставить комментарий

Комментарии: 2
  • #1

    CAHEK (Понедельник, 13 Июль 2015 05:46)

    Есть такие лампочки, но хотелось бы и АМ приёмник на них, слушать свободных на 1.6-3.2 МГц. Может есть схема или простой метод переделки этой схемы на АМ?

  • #2

    Admin (Понедельник, 13 Июль 2015 21:41)

    Обратите внимание на "Любительские приемники нижних КВ диапазонов" или Вы хотите именно ламповый?

Если Вам понравилась страница - поделитесь с друзьями: