КВ приемник мирового уровня – это очень просто

         

Реле, оптроны, блоки питания


“Спец”: Поговорим об очень ответственных компонентах нашего, ещё не построенного, приемника. А именно — о реле!

“Аматор”: Об электромагнитных реле? Но для чего они в нашем приёмнике?

“С”: А как вы, милостивый государь, собираетесь реализовывать переключение диапазонов?

“А”: С помощью переключателя, естественно. Правда, если исходить из современных тенденций, можно попробовать использовать специальные переключающие диоды, например.

“Незнайкин”: Или панельку, как у калькулятора или у цифрового телефона.

“А”: Да, в конце-концов, поставить хороший герметизированный барабанный переключатель? Я знаю подходящие.

“С”: Это всё понятно! Иными словами, вы предлагаете в высококачественном приемнике, значительное количество слаботочных проводников вытянуть из-под экрана, дотянуть до переключателя, а затем тянуть обратно?

“А”: Я же говорил о переключающих диодах! Тогда всё можно решить тихо-мирно!

“С”: Это в высококачественном приемнике-то!? Какая милая шутка! То есть ввести в состав входных контуров заведомо нелинейные элементы, которые ещё и ухудшают развязку? Ну, уж нет!

“А”: А что ещё можно предложить?

“С”: Ничего, кроме коммутации входных цепей с помощью специа-лизированых малогабаритных электромагнитных реле. На сегодняшний день они для этих применений зарекомендовали себя отлично!

“Н”: Один приятель принес как-то в класс электромагнитное реле. Здоровущее такое!...

“С”: Я говорил о специализированных! Напомню, что электромагнитные реле предназначены для коммутации электрических цепей в системах автоматики, сигнализации и связи. Вообще слово “реле” — французского происхождения и имеет многовековую историю. Раньше оно означало почтовые станции, на которых происходила перепряжка лошадей. В нашем случае реле выглядит несколько иначе. Оно состоит из корпуса, сердечника, катушки и контактной группы. Или даже нескольких контактных групп. Всё это смонтировано на общем основании и закрыто чехлом.

“А”: Я слышал, что есть и так называемые ГЕРКОНОВЫЕ реле.

“С”: Да, есть.
Вообще ГЕРКОН — это герметизированный контакт. Он помещается в стеклянную колбочку, заполненную инертным газом. Контакты геркона, находящиеся внутри колбочки, представляют из себя контактные ферромагнитные пружины. Они, одновременно, являются и элементом магнитной цепи. Если магнитное поле имеет достаточную напряженность, эти контактные пружины притягиваются. При этом они, обратимо деформируясь, замыкают или размыкают контакты.
“Н”: А в обычных реле не используются герконы?
“А”: В обычных — нет! Но меня смущает тот факт, что контактные группы обычных реле рассчитаны на значительные токи и напряжения. Они справятся с коммутацией очень малых сигналов?
“С”: Обычные реле НЕТ, не справятся! Но есть несколько типов реле, которые предназначены самим провидением для коммутации радиочастотных цепей. Это, например, герконовые реле типа РЭС-42; РЭС-43; РЭС-44; РЭС-64 и т.д. Но ... все они достаточно великоваты, а учитывая их потребное количество, со вздохом, правда, но мы вынуждены будем по этой причине отказаться от их применения в нашей конструкции (рис. 20.1).


“Н”: Ну, а есть какие-нибудь ну очень миниатюрные реле, способные успешно коммутировать слабые высокочастотные сигналы?
“С”: К нашему общему удовольствию — да! Причем несколько типов. Например: РЭС-49; РЭС- 60; РЭС-80 и т.д. Герконов они НЕ СОДЕРЖАТ! Из них самые подходящие и доступные — это РЭС-49. Они имеют одну контактную группу на переключающих контактах с серебряным или платиновым покрытием. Гарантированное количество срабатываний для нашего режима коммутации — до миллиона! Их габаритные размеры — площадь, занимаемая на плате —5x10 мм. Высота — 15 мм.
“Н”: Совсем крохотные!
“С”: И тем не менее великолепно зарекомендовавшие себя в радиотехнических цепях.
“А”: А какой у них ток срабатывания?
“С”: Существенный вопрос. Я предполагаю, что наиболее оптимальными для нас будут РЭС-49, имеющие номер технического паспорта 428. У них ток срабатывания — 7 мА; напряжение срабатывания — 11 вольт. Специфику их схемотехнического применения дадим тогда, когда перейдем к рассмотрению конкретных схем.


“А”: Какие еще элементы остались без рассмотрения?
“С”: Да вот, например. Что мы решаем по поводу регулирующего устройства для системы АРУ?
“А”: Пожалуй, можно подумать о применении в качестве таковой, системы, включающей в себя полевой транзистор. Мне как-то пришлось читать, что регулирующие устройства для аттенюаторов цепей АРУ бывают однозвенными, а также дву-звенными. С продольным и по перечным включением регулируемого элемента (резистора). Я зарисовал это (рис. 20.2).

Здесь на рис. 20.2, а и б изображены аттенюаторы с продольным расположением регулирующего резистора, а на рис. 20.2, в и г — с поперечным расположением.
“Н”: А в качестве регулирующего резистора ты и предлагаешь взять “полевик”?
“А”: Ну естественно!
“С”: Поздравляю, дорогой Аматор! Это очень неплохое решение, особенно если использовать варианты с поперечным расположением. У них нелинейность заведомо меньше, чем у продольных.
“А”: Тогда, может, приступим к выбору типа полевого транзистора для этой цели?
“С”: Мы бы немедленно приступили к этой работе, случись нам говорить на эту тему лет двадцать назад! Но мы говорим об этом именно сегодня. Поэтому я просто обязан заметить, что наиболее высокую степень линейности регулирования достигают не с помощью jFET или MOSFET, а с помощью совершенно иных приборов - ОПТРОНОВ и ХОЛЛОТРОНОВ!
“А”: О холлотронах я слышу вообще в первый раз!
“С”: Холлотрон — это преобразователь, основанный на эффекте Холла, управляемый магнитным полем. У этого прибора есть немало сторонников, но я не из их числа. Иное дело — ОПТРОН! Вообще оптическая электроника — это бескрайний Океан! В нем можно утонуть с головой!
“Н”: Если перед этим акулы не съедят!
“С”: А их, поверь, хватает! Оптоэлектроника — это стремительно развивающаяся область электроники, оптики и еще Бог знает чего! Я листал недавно ведомственный справочник, так оптоэлектронные приборы занимают уже отдельные тома! Каких там только нет!? Так вот, из всего этого великолепия я выбрал один прибор, который существует, можно сказать, именно для нашего случая.


“А”: Ну, Спец, не томите душу...
“С”: Не стану. Вот я изобразил этот прибор схематически (рис. 20.3).

“Н”: Только и всего?
“А”: Как сказал муравей, увидав слона...
“С”: Дорогой Незнайкин, а разве этого мало? Все гениальное сперва может и не казаться таковым. Очевидно, ты просто не вдумался в то, что видишь?
“Н”: Ну, я так понимаю, что внизу изображен светодиод. А вверху, очевидно, фоторезистор. Когда светит светодиод — сопротивление фоторезистора RФ МИНИМАЛЬНОЕ, а когда он не светит, то МАКСИМАЛЬНОЕ !
“С”: Все правильно, но не совсем. Дело в том, что излучающий светодиод имеет ЛИНЕЙНУЮ характеристику интенсивности излучения от величины тока, проходящего через него. Следовательно, фоторезистор R будет также ЛИНЕЙНО и плавно изменять свое сопротивление!
“А”: Это действительно здорово! Во-первых, у сигнальной цепи НИКАКОЙ гальванической связи с управляющей цепью НЕТ! Даже у полевых транзисторов реальная АССИМЕТРИЯ характеристик, если поменять местами сток и исток все равно существует! А здесь ее просто нет! А как называется это чудо?
“С”: С удовольствием сообщаю. Это АОР-124. Его данные мы помещаем в наш с вами справочник. Но мы связались с высокими частотами, однако ещё не решили вопрос, какими марками кабелей и разъемов мы с вами будем осуществлять коммутацию высокочастотных блоков? Поскольку обычные проводники длинною 7—10 см для передачи ВЧ-сигналов совершенно не пригодны. Они и сами “излучают” и “принимают” на себя высокочастотные электромагнитные поля.
“Н”: Я раньше думал, что кабель используется только для подачи сигнала от коллективной антенны к телевизору!
“А”: Полагаю, что теперь уже ты так не думаешь! Но я бы попросил рассказать о кабелях вас, Спец!
“С”: Линии передачи сигнала играют ответственную роль в радиочастотных цепях, где они используются в качестве путевода для сигналов от одного участка схемы к другому. Интересно, что линии передачи сигнала являются как бы исключением из того принципа, согласно которому полное сопротивление источника сигнала, в идеале, должно быть малым по сравнению с сопротивлением нагрузки, создаваемым возбуждаемой целью; а нагрузка должна иметь входное сопротивление, которое превышает сопротивление источника, к которому она (нагрузка) подключена.


Вот как раз для линий передачи оказывается, что нагрузка должна иметь сопротивление, РАВНОЕ волновому сопротивлению линии.
“А”: В этом случае говорят, что “линия согласована”?
“С”: Именно так! При этом сами линии передачи сигнала бывают, в основном, двух видов: ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ПРОВОДНИКИ и КОАКСИАЛЬНЫЕ ЛИНИИ. Именно коаксиальные линии используются в виде коротких отрезков с разъемами типа BNC (байонетными) для передачи сигналов между приборами, или блоками, или даже отдельными узлами. Коаксиальные линии, будучи полностью экранированными, исключают влияние излучения и наводок от внешних сигналов.
“А”: Я встречался с определениями, что такой-то кабель обладает “волновым сопротивлением — 75 Ом”. Или 50 Ом. Что имеется в виду?
“С”: Это значит, что волна, бегущая по линии, имеет отношение напряжение/ток, равное Z0. Это Z0 обычно равно или 75 или 50 Ом. При работе с ВЧ сигналами ОЧЕНЬ ВАЖНО “согласовать” нагрузку с волновым сопротивлением линии.
“А”: В связи с тем, что “согласованная” нагрузка может передать импульс в оконечное устройство без искажений?
“С”: Верно! Причем именно в этом случае вся мощность сигнала попадает в нагрузку. Поэтому при конструировании узлов мы будем пользоваться коаксиальными линиями. Следовательно, входы и выходы ВЧ блоков будут выполняться с использованием ВЧ-разъемов.
“А”: Разъемы типа BNC (байонет) очень распространены. Их насчитывается десятки видов! Какие модификации найдут непосредственное применение в нашей разработке?
“С”: Вообще самые распространенные — это пара: СР-50-74 ПВ и СР-50-73 ФВ, рассчитанные на применение кабелей с внешним диаметром 3,5 мм. Но для нас наиболее предпочтительными являются такие пары, как: СР-50-104 ФВ и СР-50-103 ФВ или подобные им. Они рассчитаны на кабели с внешним диаметром 2,5 мм.
Ну вот, пожалуй и все по общим вопросам! “Н”: Теперь можно перейти к схемотехнике?
“С”: Да, если бы не одна “мелочь”. А именно, чем вы, друзья мои, собираетесь запитывать макет, а затем и конструктивно оформленные блоки радиоприемника?


“Н”: То есть необходим некий блок питания? А какое выходное напряжение он должен выдавать?
“А”: Полагаю, Незнайкин, что НИКАКИМ одним выходным напряжением мы не обойдемся!
“С”: Правильная мысль! Давайте прикинем: для питания ОУ, а они у нас явно найдут применение, необходимо симметричное (как “+”, так и “-”) напряжение 15 вольт. Или, по меньшей мере, симметричное напряжение 10 вольт! Затем напряжение для ЦОУ. Его величина составляет + 7,5 вольт. Затем, относительно высокое напряжение для варикапов +30 вольт. Для питания усилителей, гетеродинов, преобразователей и наконец, УНЧ (усилителя низкой частоты) — тоже необходимо симметричное напряжение 15 вольт
“А”: То есть необходимы, как минимум, ТРИ напряжения относительно мощных, способных отдать ток до 300 мА. И одно напряжение (для запитки варикапов), имеющее крайне незначительную токовую нагрузку.
“С”: Действительно, сами варикапы тока, практически, не потребляют! Но стабилизатор, запитывающий варикапы, некоторый ток все же потребляет. А поскольку напряжение на варикапы подается с движка многооборотного переменного резистора ППМЛ-1И, то важен номинал этого резистора. Наиболее предпочтителен номинал 22 кОм. Следовательно, ток потребляемый этим резистором, — около 2 мА. И внутреннее потребление стабилизатора — тоже, примерно, 2—3 мА. Вот из этого и будем исходить.
“Н”: Но ведь батарейки нас не спасут?
“А”: Ну конечно не спасут! Так что некий “лабораторный блок” сетевого питания строить все равно придется.
“С”: Это не проблема. Тем более, что это далеко не напрасный труд! Или этот же лабораторный блок, или такой же подобный, все равно должен войти в состав радиоприемника.
“Н”: Ну и отлично! Делать, так делать!
“С”: А еще говорят, что весь энтузиазм остался в прошлом!.. Ну, в таком случае, начнем рассмотрение схемотехнических вопросов именно с блока питания!
“Н”: Это, наверное, достаточно просто! Вот я сейчас зарисую “принци-пиалочку”. Значит так... Трансформатор, выпрямители, а затем — на стабилитроны. Вот так, готово! А что, разве неправильно (рис. 20.4)?...



“А”: Твоими устами, Незнайкин, да мед бы пить!... Представь себе, что идея у тебя правильная. Но, к сожалению, только в принципе! А любой прибор, Незнайкин, запомни это, должен работать НЕ В ПРИНЦИПЕ, А В КОРПУСЕ !
“Н”: А в чем ОНА — моя ошибка?
“А”: Если строить стабилизатор по предложенной тобой схеме, Незнайкин, учитывая тот факт, что сквозной ток стабилитрона СРАВНИМ ПО ВЕЛИЧИНЕ с током нагрузки, то плата за электроэнергию будет несколько выше оптимальной! А самое главное — стабилизатор этот все равно будет НИКУДА НЕ ГОДЕН! Потому что НЕСТАБИЛЬНОСТЬ выходного напряжения будет не менее нескольких ДЕСЯТКОВ МИЛЛИВОЛЬТ!
“Н”: Ну, а что с этим можно поделать?
“С”: Очень даже можно! Ты нарисовал так называемый ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ. То есть такой, степень стабилизации которого зависит от параметров примененных стабилитронов. Но в современной электронике подобные стабилизаторы давно не применяются!
А имеют место только, так называемые, КОМПЕНСАЦИОННЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ. Ты ведь имел с ними дело, дружище Аматор?
“А”: Да, это великолепная вещь! Принцип действия компенсационного стабилизатора (иначе КС) сводится к автоматическому регулированию выходного напряжения. Компенсационные стабилизаторы напряжения являются АВТОРЕГУЛИРУЕМЫМИ УСТРОЙСТВАМИ с замкнутой системой автоматического регулирования. Принцип действия показан на приведенном рис. 20.5.

“Н”: Получается, что делитель напряжения на резисторах R2 и R3 позволяет получать в точке “а” напряжение, пропорциональное выходному Uвых
А”: Да, если меняется Uвых , скажем, увеличивается, то увеличивается и потенциал точки “а”. А если Uвых уменьшается, то это происходит и в названной точке тоже. Ну, рассуждай дальше...
“Н”: Я не знаю, как получается опорное напряжение в точке “б”, ног оно НЕ ИЗМЕНЯЕТСЯ при изменении UВЫХ! Но тогда между точками “а” и “б” возникает некоторое напряжение, величина и знак которого зависят от UBЫХ.?..
“С”: Смелее, Незнайкин! Далее это РАЗНОСТНОЕ напряжение заводится на входы УСИЛИТЕЛЯ РАССОГЛАСОВАНИЯ, на выходе которого вырабатывается сигнал, величина которого пропорциональна модулю напряжения рассогласования.А полярность такова, что управляемое им РЕГУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО компенсирует ВСЕ изменения выходного напряжения.
Таким образом, СТАБИЛИЗАЦИЯ СВОДИТСЯ К УСТРАНЕНИЮ РАЗНОСТИ между эталонным (или опорным) напряжением и той частью выходного напряжения, которая поступает в точку “а”. Ну вот, а теперь можно переходить к РЕАЛЬНЫМ принципиальным схемам!

Содержание раздела