BC Попіч, м. Рівне

Пропонується схема радіоприймача прямого посилення, що працює в діапазоні довгих хвиль, з дуже низьким напругою живлення (0,4-0,2 В) і дуже малим споживанням струму (від 200 до кількох десятків мікроампер).

Останнім часом радіоаматори приділяють увагу розробці економічних радіомовних приймачів прямого посилення з низькою напругою живлення (1,5-0,9 В) і малим споживанням струму (Одиниці міліампер) [1,2]. Такі радіоприймачі можуть харчуватися від одного гальванічного елемента типу 316,343,373 або від саморобного джерела струму [3]. Вдосконалюють і детекторні приймачі, взагалі не потребують джерел живлення, але потребують в гарній антені і заземленні.

На рис.1 показана схема радіоприймача з живленням від одного фотодіода або від малопотужного фотоелемента сонячної батареї мікрокалькулятора. Незважаючи на дуже низьку напругу живлення (0,4-0,2 В) і дуже мале споживання струму (200-70 мкА) такий приймач здатний приймати в діапазоні довгих хвиль на магнітну або зовнішню антену радіостанції в радіусі до 400 км.

Приймач зібраний за схемою 3-V-1 і працює таким чином. Сигнал з зовнішньої антени WA1 (яка може бути відсутня) через розділовий конденсатор С1 надходить на вхідний контур, утворений котушкою L1 і конденсатором С2. Виділений вхідним контуром сигнал через котушку зв'язку L2 і конденсатор СЗ надходить на трьох-каскадний підсилювач радіочастоти (УРЧ). Перші два транзистора VT1 і VT2 з різним типом провідності включені за каскодной схемою, а транзистор VT3 – за схемою з загальним емітером. Початкове зміщення транзисторів VT1-VT3 задається резисторами R1-R3. Колекторними навантаженнями транзисторів є котушки L3, L4, L5 із змінною індуктивністю. Така схема дозволяє отримати максимально можливе стійке посилення радіосигналу.

Резистори R5, R6, R7 служать для запобігання самозбудження УРЧ. Демодуляція сигналу здійснюється детектором на діод VD1, а огинаюча виділяється на конденсаторі СБ

Для підвищення коефіцієнта передачі детектора на діод VD1 подається невелика напруга зсуву за допомогою резистора R8. Через розділовий конденсатор С7 сигнал надходить на однокаскадний УЗЧ на транзисторі VT4, колекторної навантаженням якого є високоі-ні телефони ТОН-2 з опором звукової котушки 1,2 кОм. Замість високоомних телефонів можна використовувати і низькоомних з опором 32 Ом і більше, але які мають високу чутливість, наприклад, стереонавушники "Вега Н-23С-1", ??"Електроніка ТДС-13-1", "Sony", "Tecsun". Однак у цьому випадку прийом можливий тільки на зовнішню антену довжиною від 3 до 15 м (при напрузі живлення від 0,37 до 0,2 В).

Конденсатор С8 служить для фільтрування високочастотних складових сигналу. Конденсатори С9, СЮ – для запобігання самозбудження приймача. Як джерело живлення використовується фотодіод ФД-7К.

Особливістю фотодіодів, що працюють в фотогенераторном режимі (як і інших фотоелементів), є сильна залежність внутрішнього опору (здатності навантаження) від інтенсивності світлового потоку. Так, фотодіод ФД-7К при великій інтенсивності світлового потоку (пряме сонячне освітлення або освітлення від лампи розжарювання потужністю 100 Вт на відстані 30 см) здатний забезпечити напруга 0,3 В при струмі навантаження 770 мкА. При середній інтенсивності світлового потоку (в літній час в середині дня при ясній погоді на відстані декількох десятків сантиметрів від вікна) цей фотодіод забезпечує напругу 0,3 В при струмі навантаження 150 мкА. При малої інтенсивності світлового потоку (рано вранці і в кінці світлового дня) фотодіод забезпечує напругу 0,2 В при струмі навантаження 20-40 мкА.

Резистори початкового зсуву R1-R4 транзисторів VT1-VT4 вибрані так, що стійка робота приймача забезпечується при середній і малої інтенсивності світлового потоку.

 

 

Оскільки всі транзистори приймача працюють в режимі мікрострумів, то вони повинні мати достатньо великий коефіцієнт посилення струму h21 е. і малий зворотний струм колектора. У приймальнику використані транзистори типів П416Б і 1Т311Л, у яких коефіцієнт h21 е. не менше 90 (довідкове значення). У каскаді УЗЧ (VT4) можна використовувати і низькочастотні германієві транзистори типів МП39, МП39Б, МП41, МП41А з коефіцієнтом посилення струму h21 е. не менше 60. Однак такий каскад має гіршої термостабильностью через значно більшого значення зворотного струму колектора. Застосування ж емітерний стабілізації режиму призвело б до звуження динамічного діапазону напруги живлення каскаду.

Зі зменшенням інтенсивності світлового потоку зменшуються напруга на фотодіоді, струм споживання приймача і його чутливість. Так, коли напруга на фотодіоді стає рівним 0,22 В і менше, прийом на магнітну антену WA2 стає скрутним і здійснюється на зовнішню антену WA1 (відрізок дроту довжиною 10-15 м).

Експлуатаційні характеристики приймача при роботі на телефони ТОН-2 наведені в таблиці.

Якщо для живлення приймача використовувати не один, а два фотодіода ФД-7К, включених паралельно, то прийом на магнітну антену можливий практично протягом усього світлового дня. Такий же результат дає використання в якості джерела живлення одного фотоелемента сонячної батареї СБ1 -2,5 (джерело живлення мікрокалькулятора МК-71). Такий фотоелемент розміром 6х24 мм при середній інтенсивності світлового потоку забезпечує напругу 0,3 В при струмі навантаження 250 мкА. При одній і тій же інтенсивності світлового потоку при живленні від фотоелемента (11П = 0,37 B, 1пот = 200 мкА) приймач має більшу чув-ствітельостью, ніж при живленні від одного фотодіода ФД-7К (11П = 0,3 В, 1пот = 140 мкА).

Економічність приймача можна ще підвищити (за рахунок зниження його чутливості), якщо резистор початкового зсуву R1 транзистора VT1 і (або) резистори початкового зсуву R2-R4 транзисторів VT2-VT4 виключити зі схеми. У цьому випадку транзистори VT1-VT4 (або VT2-VT4) будуть працювати при нульових струмах бази, і робочим струмом колектора кожного транзистора буде зворотний струм колектор-емітер 1кео. У довідниках з транзисторам не вказують ток 1кео. Експериментальні вимірювання показують, що для різних примірників транзисторів П416Б, 1Т311Л при зміні напруги колектор-емітер від 0,2 до 0,4 В при температурі навколишнього середовища 18-20 ° С струм 1кео змінюється від 4 до 8 мкА.

Чутливість приймача без резисторів R1-R4 знижується приблизно в 15 разів, і прийом радіостанцій в радіусі до 400 км можливий тільки на зовнішню антену значної довжини (до 15 м). Однак такий приймач споживає

 

 

 

 

всього від 16 до 30 мкА (див. таблицю) і може харчуватися від одного фотодіода ще меншої потужності, ніж ФД-7К (наприклад, ФД-2, ФД-3) або від іншого малопотужного фотоелемента. Якщо резистор R1 не виключати зі схеми, то чутливість приймача буде вище, а споживаний струм зросте приблизно на 20 мкА.

Цікаво відзначити, якщо в якості джерела живлення приймача використовують фотодіод ФД-7К, то при малої інтенсивності світлового потоку, коли напруга на фотодіоді нижче 0,2 В (0,15-0,2 В), приймач без резисторів початкового зсуву має більшу чутливість, ніж приймач з резисторами початкового зсуву (через більш високої напруги живлення).

Як джерело живлення приймача можна використовувати деякі цифрові й аналогові мікросхеми. Автор досліджував можливість застосування як фотоелементів мікросхему К505РФ4 (ППЗУ з ультрафіолетовим стиранням інформації ємністю 256х8 біт) і операційний підсилювач К140УД2 (зі спиляної кришкою). При висвітленні МС (рис.2, а). К505РФ4 прямим сонячним світлом або від лампи розжарювання потужністю 100 Вт з відстані 30 см між висновками 14 і 22 виникає фотоЕДС 0,4 В. Однак потужність такого фотоелемента набагато менше, ніж фотодіода ФД-7К. Так, при напрузі 0,12 у ток навантаження всього 16 мкА. Проте при розміщенні МС на відстані 15 см від лампи забезпечується працездатність приймача (Un = 0,37 B, 1пот = 30 мкА). На зовнішню антену (коаксіальний кабель від індивідуальної телевізійної антени метрового діапазону довжиною 10 м з закороченими центральної житлової та оплеткой) у м. Рівному приймаються 1-я програма українського радіо, дві програми польського радіо, 1-я програма білоруського радіо і 1-я програма румунського радіо. При паралельному з'єднанні двох мікросхем К505РФ4 працездатність приймача забезпечується при освітлення мікросхем з відстані 30 см.

Мікросхема К140УД2 (рис.2, б) є фотоелементом ще меншої потужності, ніж К505РФ4. Так, ЕРС 0,4 В виникає або при прямому сонячному освітленні, або при освітленні від лампи розжарювання потужністю 100 Вт з відстані 15 см, а при напрузі 0,12 у забезпечується струм навантаження 12 мкА. На відстані від тієї ж лампи 10-12 см забезпечується напруга 0,2 В при струмі навантаження 20 мкА, чого достатньо для живлення приймача.

Настройка. Перед початком настройки приймача фотодіод необхідно навантажити опором 2 кОм і вибрати такий стан перед вікном (у денний час) або таку відстань від лампи розжарювання потужністю 60100 Вт (у вечірній час), щоб напруга на фотодіоді було приблизно 0,3 В. Потім до приймача підключають фотодіод, зовнішню антену (відрізок дроту довжиною 1-2 м) і на слух перевіряють наявність (або відсутність) самозбудження при зміні ємності конденсатора С2. Якщо самозбудження є, то сердечники котушок L3, L4, L5 підлаштовують таким чином, щоб його усунути.

За допомогою вимірювального приладу перевіряють режими роботи всіх транзисторів по постійному струму. Колекторні струми транзисторів повинні бути: 1к1 = 40 мкА; 1К2 = 30 мкА; 1К3 = 50мкА; 1К4 = 20 мкА. Якщо струми значно відрізняються від зазначених, то підбором опору резисторів R1-R4 домагаються їх відповідності.

Обертаючи ротор конденсатора С2, переконуються в наявності прийому всіх найбільш потужних станцій діапазону. Якщо діапазон зміщений в якусь сторону, то переміщують котушку L1 по феритових стрижнях так, щоб приймалися всі найбільш потужні станції. Потім, налаштувавшись на найпотужнішу станцію, підлаштовують сердечники котушок L3-L5 так, щоб добитися максимальної гучності при відсутності спотворень. Відключивши зовнішню антену, переконуються в наявності прийому станцій на магнітну антену. На цьому налаштування завершено.

Деталі. Як VT1, VT3, VT4 можна використовувати транзистори типів П417А, ГТ322Б, ГТ308В. Як VT2 можна використовувати транзистори типів 1Т311Д, К, ГТ311І, ГТ341 А, Б, В (з коефіцієнтом 1п21е> 100). Діод VD1 – будь точковий германієвий. Оксидні конденсатори С7, С10 типів К50-16, К50-35. С1 – краще слюдяної, але можна і типів КМ, КЛС. Решта конденсатори типів КМ, КЛС. Конденсатор змінної ємності С2 типу КП-180, але можна застосувати будь КПЕ від промислового приймача. Контурна котушка L1 і котушка зв'язку L2 (з додаванням 20 витків) – від радіоприймача "Альпініст-417" і розміщені на феритовому стрижні типу 600НН діаметром 8 мм і довжиною 11 см. Котушки L3, L4, L5 – від мережевого трехпро-грамного приймача "Раздан-205". При самостійному виготовленні їх намотують на 4-секційних каркасах від контурів ПЧ будь-якого транзисторного приймача (приблизно по 800 витків дроту ПЕВ-2-0, 1 або ПЕВ-2-0, 08).

Література

1. Александров І. Економічний приймач з низьковольтним харчуванням / / Радіо. – 1993. – № 7, С.28, 29.

2. Поляков В. Кишеньковий приймач для риболовлі / / Радіо. -1994. – № 6, С. 24, 25.

3. Нечаєв І. Радіоприймач для дачі / / Радіо. – 1995. – № 6, С. 30, 31.

4. Федоров А. Приймач без джерела живлення / Радіо. -1993. – № 11, С. 14.

5. Довідник з схематику для радіоаматорів / Под ред. В.П. Боровського. – К.: Техика, 1987.

6. Напівпровідникові прилади: транзистори. Справ. / За заг. ред. М.М. Горюнова. – М.: Вища школа, 1985.К