Главная
Приборы: усложнение радиоэлектронной аппаратуры
Полупроводниковые приборы
Операционные усилители
Измерительные цепи
Повышение энергетической эффективности
Операционные усилители
Электропривод роботов
Правила техники безопасности
Технология конструкции микросхем
Расчет конденсатора
Лазерная звукозапись
Деление частоты
Проектирование
Создание термоэлектродных сплавов
Радиопомехи
Вспомогательные номограммы
|
Усилители двойного назначенияПри создании любительских портативных радиостанций одна из главных тенденций - стремление к миниатюризации. Для этого применяется современная совершенная элементная база - это само собой разумеется. А вот как с толком распорядиться отечественной, зачастую не очень современной элементной базой, уже широко заполнившей заначки и «долгие ящики» радиолюбителей?Для миниатюризации разрабатываемой радиоаппаратуры самодеятельные конструкторы давно применяют такие приемы как увеличение «коэффициента использования» применяемых в радиостанции компонентов и в режиме приема, и в режиме передачи. Это так называемые трансиверные схемы. В них в различных сочетаниях используются одни и те же узлы как в режиме приема, так и в режиме передачи. Чаще всего такие схемы применяются в каскадах ВЧ и ПЧ, в гетеродинах, но совсем редко - в УНЧ. А ведь очень похожие блоки низкочастотных усилителей используются как на передачу (микрофонный усилитель), так и на прием (УНЧ). Но если усилители более высоких частот довольно легко сделать реверсивными (двунаправленными), и таких схем разработано уже немало, то с усилителями низких частот все не так просто. Во-первых, в УНЧ весьма затруднительно для изменения направления прохождения сигналов использовать трансформаторы (хотя бы по конструктивным соображениям - их сложно изготавливать, кроме того, они имеют большие габариты). К тому же, «вставляют палки в колеса» большие мощности сигналов (в УНЧ уже ватты (!), да еще и при очень высокой чувствительности узла). Если использовать усилительный тракт в одном направлении, то сложной получается коммутация. Ну а если пойти несколько иным путем - использовать не двунаправленные НЧ усилители, а усилители двойного назначения? В этом случае УНЧ не реверсивные (двунаправленные), но при использовании некоторых конструктивных приемов становятся почти таковыми. При этом количество используемых деталей, как на прием, так и на передачу, возрастает. Несколько подобных усилителей низкой частоты, призванных решить именно эту задачу, предлагаются вниманию читателей. На мой взгляд, самое простое решение по миниатюризации низкочастотного тракта портативной радиостанции - использовать одну микросхему, в которой объединены два отдельных усилителя НЧ, но с разными шинами питания. Именно с разными - это резко упрощает коммутацию усилителей при смене режимов Rx-Tx. Такие микросхемы выпускаются - например, К140УД20А, К1408УД2 (они взаимозаменяемы в приводимых схемах). В принципе, у них и цоколевка одинакова. Правда, у К1408УД2 отсутствует «общий провод» у второй «половинки» микросхемы, но, возможно, это ошибка в моем справочнике. Впрочем, данное обстоятельство не имеет никакого значения для схемы, приведенной на рис.1. На одной «половинке» микросхемы собран микрофонный усилитель, на другой - усилитель низкой частоты. Выключатель SA1 используется при тональном вызове - при замыкании его контактов, из-за возникновения закритической положительной обратной связи, микрофонный усилитель начинает генерировать сигнал вызова частотой 1 кГц. В качестве микрофона можно использовать любой динамический микрофон или наушник ТОН-2 (можно и ТА56) с сопротивлением зву-ковой катушки 1,6 кОм. Резистор R5 служит для регули¬ровки громкости в режиме приема. Динамик ВА1 — на 0,1—0,5 Вт с сопротивлением звуковой катушки 4-8 Ом. Переключение усилителей с приема на передачу и обратно осуществляется очень просто - подачей или снятием питающих напряжений с раздельных питающих шин. К конструктивным недостаткам этого варианта миниатюризации следует отнести количество элементов обвязки у каждого из усилителей. На схемах усилителя с несколько меньшим числом используемых компонентов, телефонный капсюль служит и микрофоном. Конечно, капсюль полностью не заменит громкоговоритель, но для портативной радиостанции такое решение является приемлемым, а уменьшение габаритов при этом получается существенным. Работа этой схемы аналогична описанной выше. Существует и несколько иная схема усилителя, предназначенного для использования в «портативке». Во-первых, она выполнена на транзисторах, что позволяет «разгуляться» конструкторской мысли. Во-вторых, здесь используется несколько иной способ коммутации режимов. Так, в режиме приема на затвор транзисторного ключа VT1 через резистор R2 подано положительное напряжение, которое запирает транзистор и отключает микрофон ВМ1. На транзисторы предварительного усилителя VT2 и VT3 питающее напряжение +12 В подано постоянно в обоих режимах, а на транзисторы оконечного УНЧ - только в режиме приема Выключатель SA1 служит для включения тонального вызова. Номиналы элементов С4 и R4 рассчитаны на генерацию вызывного сигнала частотой 1 кГц. Настраивается предварительный усилитель (при отсутствии сигнала на входе) подбором сопротивления резистора R6 до получения напряжения +6 В (половины напряжения питания) на коллекторе транзистора VT3. Резистором R8 осуществляется регулировка громкости в режиме приема. Настройка оконечного УНЧ производится при отсутствии сигнала на входе подбором сопротивления резистора R9 до получения тока покоя 2-3 мА и подбором сопротивления резистора R10 до получения на эмиттерах транзисторов VT5 и VT6 напряжения +6 В (половины напряжения питания). В режиме передачи, кроме указанных выше коммутаций, надо еще подать питающее напряжение на высокочастотные каскады передатчика. Несмотря на то, что данная схема реализована на дискретных элементах, она получилась весьма миниатюрной и с неплохим соотношением (необходимой достаточностью) одновременного использования одних и тех же элементов как на прием так и на передачу. Схема усилителя двойного назначения, выполненная с использованием как микросхемы, так и транзисторов. В ней основное усиление, как в режиме приема, так и в режиме передачи, осуществляется микросхемой, а транзисторные усилительные каскады являются отдельными для каждого из режимов, а также выполняют функцию их переключателя. Кроме того, компоненты С6, R9 и С8 работают в режимах приема и передачи, выполняя, по сути, двойную работу. В результате, схема получается вполне миниатюрной. Делитель напряжения R6-R7 в базовой цепи транзистора VT1 одновременно можно использовать и как делитель для входного транзистора (полевого или биполярного) усилителя мощности (модулятора при амплитудной модуляции) в режиме передачи. При этом экономится и разделительный конденсатор - за счет использования конденсатора С5. Для этого верхний (по схеме) вывод резистора R6 отсоединяют от коллектора VT1 и соединяют с общей плюсовой питающей шиной. При снятии напряжения с коллектора VT1 в режиме передачи, но при наличии напряжения на базовом делителе R6-R7 транзистор надежно отключается (проверено на практике!). Таким образом, схема позволяет еще больше увеличить коэффициент использования одних и тех же радиоэлементов в обоих режимах - приема и передачи. В режиме приема сигнал с детектора приемной части радиостанции подается через цепочку C1-R1-C2 на вход микросхемы DA1 (вывод 3). Переменный резистор используется для регулировки громкости. С выхода микросхемы (вывода 6) сигнал подается на базу транзистора VT1, который включен по схеме с общим коллектором, т.е. является эмиттерным повторителем. Такой каскад не обеспечивает усиление по напряжению, но дает усиление по току, согласовывая довольно высокое выходное сопротивление микросхемы (несколько килоом) с низким сопротивлением громкоговорителя ВА1, что позволяет по питающим цепям осуществлять коммутацию режимов прием-передача Такой усилитель обеспечивает выходную мощность примерно 100 мВт, что вполне достаточно для портативной радиостанции. Компоненты С6, R9 и С8 в режиме приема обеспечивают установку необходимого коэффициента усиления и корректируют АЧХ тракта. При замыкании выключателя SA1 цепочка C3-R5 приводит к возникновению генерации микросхемой сигнала частотой 1 кГц, необходимого для режима «Вызов». В режиме передачи напряжение питания снимается с коллектора транзистора VT1 и подается на коллектор VT2. Каскад на этом транзисторе выполнен по схеме с общей базой и является предварительным усилителем микрофонного сигнала, хорошо согласующим низкое сопротивление микрофона, в качестве которого используется сам динамик (опять двойное использование элемента!) с высокоомным входом микросхемы. Компоненты С6, R9 и С8 исполняют уже свои «прямые» функции - разделительного конденсатора, нагрузочного резистора и блокировочного конденсатора соответственно. Усиленный сигнал, поступивший с микрофона, с выхода микросхемы (вывода 6) подается на модулирующий каскад передатчика через разделительный конденсатор С4. Нетрудно заметить, что многие элементы этой схемы имеют двойное назначение, в том числе, и громкоговоритель (самый габаритный элемент этой схемы). К тому же, схема получилась довольно простой, с небольшим количеством использованных компонентов. Схема усилителя НЧ двойного назначения, подобная описанной выше, но в ней вместо эмиттерного повторителя используется полноценный оконечный УНЧ на трех транзисторах (так называемая последовательно-параллельная схема). Схема позволяет заметно увеличить выходную мощность, но это несколько увеличило габариты узла. Впрочем, оно того стоило - восприятие звукового сигнала приемника стало более комфортным. Работа этой схемы аналогична работе описанной выше схемы. В. П. РУБЦОВ, UN7BV, г. Астана, Казахстан. |
|