Юный техник, 2010 № 01

Название «радиотехника» теперь заменили слова «электроника», «радиоэлектроника» и т. д. Все меньше радиолюбителей занимаются конструированием именно радиоприемников — их внимание отвлечено различными электронными игрушками, устройствами автоматики, компьютерами и вычислительной техникой.

Занятия ими очень интересны и полезны. Но этой вводной заметкой хотелось привлечь внимание к изначальной, «исконной» теме радиолюбительства — радиоприему.

Часто говорят, что нет смысла самому конструировать радиоприемник, если его можно недорого купить на любом углу. Уверяю, вы сможете сделать приемник гораздо лучше, чем китайско-малайский ширпотреб, обещающий рекламными наклейками немыслимые параметры при карманных размерах и питании от двух пальчиковых батареек. А громкоговорящий приемник без источника питания и вовсе не найти в продаже, его можно сделать только самостоятельно.

Еще один довод в пользу самодельных приемников и звуковых комплексов — качество звука. Даже по чисто физическим причинам нельзя ожидать хорошего звука из пластмассового корпуса размером с мыльницу, пусть и красиво оформленного. В дальнейшем мы расскажем, как получить хороший звук, почти не затрачивая средств, но приложив руки и разумные соображения.

Вряд ли сразу удастся построить аппарат, полностью удовлетворяющий вашим требованиям. Однако в процессе работы появится ни с чем не сравнимый спортивный азарт и стремление к дальнейшим достижениям.

Обсуждая планы редакции на 2010 год, мы хотели дать цикл статей, посвященных элементарной теории радио. Но решили, что интереснее будет публиковать разные конструкции для повторения, а по ходу их описания рассказывать и теорию, чтобы радиолюбители понимали, что они делают.

Обычно начинают с постройки простейшего детекторного радиоприемника.

Распространилось мнение, что ему нужны большая антенна и заземление, а для начинающих любителей, живущих в многоквартирных домах городов и поселков, установка внешней антенны выливается в трудноразрешимую проблему. Однако можно осуществить детекторный прием и в городских условиях, не вылезая на крышу.

А потому предлагаем начать с постройки очень простого приемника с магнитной антенной, позволяющего почувствовать «вкус» самостоятельного изготовления работающего аппарата. Магнитная антенна требует усиления принятого сигнала, а это как раз и делают транзисторы.

На рисунке 1 изображена схема включения биполярного n-p-n транзистора.

Он имеет базу — полупроводниковую пластинку с p-проводимостью (носители заряда положительные) и два контакта с n-проводимостью — эмиттер и коллектор. На коллектор подают напряжение питания положительной полярности. Но ток из эмиттера пойдет лишь тогда, когда на базу подано положительное напряжение смещения U_b, для распространенных кремниевых транзисторов около 0,5 В (рис. 2).

Почти все испускаемые эмиттером носители (электроны) захватываются сильным полем коллектора, и его ток I_с лишь немного меньше тока эмиттера. Остаток тока идет в базу. Отношение В = I_c/I_b называют коэффициентом передачи тока. Он может быть от 20…30 до нескольких сотен.

Так что, изменяя малый ток базы, мы получаем большие изменения тока коллектора. Включив в цепь коллектора сопротивление нагрузки R2, получим усиленный сигнал на выходе. Простейший способ вывода транзистора на рабочий режим — включить между коллектором и базой резистор смещения R1. Его подбирают так, чтобы постоянное напряжение на коллекторе относительно общего провода (земли) равнялось примерно половине напряжения питания U_пит/2. Искажения сигнала при этом минимальны. Легко сообразить, что если ток базы I_b в В раз меньше тока коллектора I_с, то R2 = B•R1.

Если, скажем, R1 = 1 кОм, то сопротивление резистора R2 может быть от 20 кОм до 1 МОм. Теперь о схеме нашего радиоприемника, изображенной на рисунке 3.

Он работает в диапазонах длинных волн (ДВ), частоты 150…450 кГц, или средних волн (СВ), частоты 500… 1600 кГц, где радиовещательные станции работают с амплитудной модуляцией (AM). Выход приемника рассчитан на подключение высокоомных головных телефонов (наушников). Питание — от одного гальванического элемента любого типа, с напряжением 1,5 В. Потребляемый ток — не более 0,25 мА, что примерно в 100 раз меньше, чем у большинства промышленно выпускаемых приемников! Соответственно, во столько же раз дольше прослужит и элемент питания.

Электромагнитные волны от принимаемой радиостанции наводят колебания в катушке магнитной антенны L1. Для выделения сигнала нужной станции антенна настраивается в резонанс с помощью конденсатора переменной емкости (КПЕ) С1.

В колебательном контуре L1C1C2 амплитуда колебаний на резонансной частоте возрастает в Q раз, где Q — добротность контура.

Этого не происходит для сигналов станций на других частотах, что и позволяет слушать только одну, желаемую станцию. Конденсатор С2 в работе контура практически не участвует из-за большой емкости, он лишь замыкает его цепь по переменному току, позволяя, в то же время, проходить току смещения от резистора R1 через катушку L1 к базе транзистора VT1.

Два транзистора использованы в приемнике для того, чтобы увеличить общий коэффициент передачи тока, он равен произведению В1-В2. Коллекторный ток первого транзистора служит током базы транзистора VT2. Но этот транзистор имеет другой тип проводимости (p-n-p) и использован в схеме эмиттерного повторителя, когда нагрузка (телефоны) включена не в коллекторную, а в эмиттерную цепь.

В таком включении он не усиливает напряжение (на эмиттере оно примерно повторяет напряжение на базе, откуда и название), но зато увеличивает ток в нагрузке. Единственный резистор смещения R1 охватывает оба усилительных каскада, стабилизируя их работу.

Первый транзистор при этом работает в режиме микротоков, что значительно увеличивает его входное сопротивление и позволяет подключить его вход ко всему контуру, безо всяких отводов и катушек связи.

Детектирование радиочастотного АМ-сигнала и выделение сигнала звуковых частот получается благодаря нелинейности характеристики первого транзистора (рис. 2) — положительные полуволны колебаний усиливаются им лучше, чем отрицательные. Конденсатор СЗ замыкает оставшиеся высокочастотные колебания, не пропуская их к телефонам. Выключателя питания в приемнике нет — при отключении телефонов питание снимается автоматически.

Деталей в приемнике всего 7, и их можно использовать самые разные.

Магнитная антенна (МА) и КПЕ — от старого ненужного транзисторного приемника. Желательно брать ферритовый стержень максимальных размеров, например диаметром 10 и длиной 200 мм из феррита 400НН (от приемников «Альпинист», ВЭФ, «Ленинград» и т. д.). Чуть слабее принимает стержень диаметром 8 и длиной 160 мм (400НН, 600НН, 1000НН или НМ).

Маленькие стерженьки или пластинки импортных приемников работают плохо. Если на стержне уже есть две катушки для ДВ и СВ, то, добавив переключатель, можно сделать приемник и двухдиапазонным. Число витков СВ-катушки 50… 70, ДВ-катушки — 200…230. Провод — любой доступный. Две секции КПЕ