ODBIORNIKI O WZMOCNIENIU BEZPOŚREDNIM

WIADOMOŚCI OGÓLNE

Odbiornikiem o wzmocnieniu bezpośrednim nazywamy taki odbiornik, w którym częstotliwość odbieranego sygnału nie ulega podczas wzmacniania żadnym zmianom, Oznacza to, że częstotliwość wzmocnionego sygnału, podawanego na stopień detekcyjny czyli na demodulator odbiornika, jest identyczna z częstotliwością sygnału wejściowego, indukowanego w obwodzie antenowym odbiornika. Schemat blokowy najprostszego odbiornika pokazano na rysunku 1. Fale elektromagnetyczne indukują w antenie odbiornika napięcie modulowane wielkiej częstotliwości. Sygnał wejściowy zostaje następnie zdetektowany (zdemodulowany) za pomocą lampy elektronowej triody lub pentody. Po detekcji napięcie m.cz. zasila słuchawki lub głośnik.

Na rysunku 2 przedstawiono schemat blokowy odbiornika, który zawiera po detektorze D wzmacniacz małej częstotliwości. Zdemodulowane napięcie wejściowe przechodzi tu ze stopnia detekcyjnego do wzmacniacza m.cz., gdzie ulega odpowiedniemu wzmocnieniu, po czym zostaje doprowadzone do głośnika (lub do słuchawek).


Na rysunku 3 przedstawiono schemat blokowy odbiornika o bezpośrednim wzmocnieniu, ze wzmacniaczem w.cz. Zmodulowane napięcie w.cz. jest podawane z obwodu antenowego na wejście wzmacniacza w.cz. Po wzmocnieniu napięcie to przechodzi do stopnia detekcyjnego a następnie do wzmacniacza m.cz. i głośnika. Dla porównania na rysunku 4 pokazano schemat blokowy odbiornika superheterodynowego, czyli odbiornika z przemianą częstotliwości.

















Sprzężenie zwrotne

Układ sprzężenia zwrotnego.

Sprzężenie zwrotne, zwane również reakcją, polega na tym, że część wzmocnionego napięcia w.cz. doprowadza się z powrotem na siatkę, po czym napięcie ta ulega ponownemu wzmocnieniu. Porównamy teraz układ z rysunku 9 z układem wyposażonym w obwód sprzężenia zwrotnego, przedstawionym na rysunku 11. Prąd anodowy rozgałęzia się w punkcie 1 połączonym z anodą. Prądy m.cz. i niewielka część prądów w.cz. przepływa w kierunku na prawo, przez obwód triody i słuchawek T, a druga część prądów w.cz. kieruje się na lewo. Część napięcia w.cz. można doprowadzać na siatkę w różny sposób. Jedno z możliwych rozwiązań przedstawiono na rysunku. Z obwodem anodowym połączony tu jest kondensator zmienny Cr, zwany kondensatorem reakcyjnym. Przez kondensator ten przepływa prąd wielkiej częstotliwości Iw.cz. w kierunku od anody ku katodzie. Jedna okładzina kondensatora Cr jest bowiem połączona z katodą przez cewkę indukcyjną Lr. Natężenie prądu, płynącego przez obwód LrCr regulujemy, zmieniając pojemność kondensatora obrotowego Cr. Prąd Iw.cz. przepływając przez cewkę L indukuje wokół niej pole elektromagnetyczne. W pobliżu cewki reakcyjnej Lr umieszczona jest cewka siatki Ls. Pole w.cz. powstające wokół cewki Lr i indukuje z kolei w cewce Ls napięcie, które dodaje się do napięcia indukowanego z obwodu antenowego LA. Wartość napięcia w.cz., przedostającego się przez obwód sprzężenia zwrotnego z obwodu anodowego do obwodu siatki triody, można więc regulować bądź przez zmianę pojemności Cr, bądź przez zmianę sprzężenia pomiędzy cewkami Lr i Ls. Cewki te są na ogół nawinięte na wspólnym korpusie, a zmiany sprzężenia dokonuje się przysuwając lub odsuwając jedną cewkę od drugiej.


Działanie obwodu sprzężenia zwrotnego.

W przypadku gdy napięcie w.cz., doprowadzane z powrotem z obwodu anodowego na siatkę triody, dodaje się do napięcia wejściowego, istniejącego w obwodzie siatki, mówimy o tzw. dodatnim sprzężeniu zwrotnym. Załóżmy, że cewka antenowa LA indukuje w cewce siatki Ls napięcie w.cz. o wartości np. 1 V. Następnie niech obwód sprzężenia zwrotnego LrCr doprowadza z powrotem da obwodu siatki napięcie 0,5 V. W takim przypadku w obwodzie siatki działa napięcie Us = 1 + 0,5 V. Z dodatkowego napięcia 0,5 V na siatce powraca poprzez obwód sprzężenia zwrotnego ponownie połowa tej wartości, tzn. 0,25 V. W następnej chwili napięcie na siatce ma wartość Us = 1 + 0,5 + 0,25 V. Z napięcia dodatkowego o wartości 0,25 V wróci poprzez sprzężenie zwrotne na siatkę znowu 50%, tzn. 0,125 V. Na siatce będzie więc występowało napięcie wypadkowe Us = 1 + 0,5 + 0,25 + 0,125 + ... V. W przybliżeniu możemy przeto przyjąć, że napięcie Us ma wartość około 2 V. Pod działaniem obwodu antenowego powstało, jak pamiętamy, w obwodzie siatki napięcie Us = 1 V. Dodatkowe napięcie o tej samej wartości zostało natomiast dostarczone do tego obwodu przez obwód sprzężenia zwrotnego. Gdybyśmy np. zwiększając pojemność kondensatora reakcyjnego Cr doprowadzili do cewki Lr większe napięcie w.cz., np. 90% pierwotnego napięcia siatki, czyli 0,9 V, to wypadkowe napięcie siatki osiągnęłoby wartość Us = 10 V. Gdyby odbiornik nie był wyposażany w obwód sprzężenia zwrotnego, napięcie na siatce miałoby tylko wartość pierwotną Us = 1 V. Stosując dodatnie sprzężenie zwrotne, można teoretycznie osiągnąć dowolne wzmocnienie - w praktyce to wzmocnienie dodatkowe osiąga wartości od 10 do 15 razy.

Sposoby uzyskania i regulacji sprzężenia zwrotnego


Aby zwiększyć czułość, stosuje się tzw. odtłumianie obwodów strojonych, znajdujących się przed lampą detekcyjną. Każdy obwód strojony wykazuje pewne szkodliwe tłumienie sygnałów do niego przychodzących. Ażeby tłumienie to zmniejszyć, "wlewa" się do tego obwodu z powrotem impulsy już raz wzmocnione przez lampę, wskutek czego pokrywa się straty powstałe w tym obwodzie, a przez to zwiększa czułość detektora. Dalej podane są schematy jednolampowych odbiorników bateryjnych, w których zostały zastosowane różne sposoby odtłumiania obwodów strojonych. Takie odbiorniki naszą ogólnie · nazwę odbiorników reakcyjnych.

Rys. 324 pokazuje schemat połączeń tzw. autodyny. Odtłumianie w aparacie tego typu dokonywane jest przez zmianę odległości cewki reakcyjnej Ll od cewki siatkowej L. Zmiana tej odległości powoduje zmianę sprzężenia między nimi, a co za tym idzie i zmianę wielkości oddziaływania ich na siebie. Cewka reakcyjna znajduje się w obwodzie anodowym lampy detekcyjnej i przez nią przechodzą wzmocnione już prądy elektryczne. Prądy przechodzące przez tę cewkę (Ll) wywołują w niej pewne zmienne pole magnetyczne, które przy jej zbliżaniu do cewki siatkowej oddziałują na tę ostatnią, przekazując jej z powrotem część energii z obwodu anodowego. Ta część energii kompensuje straty w obwodzie strojonym, wywołane tłumieniem tego obwodu. Dzięki temu czułość aparatu znacznie wzrasta, umożliwiając odbiór słabych i daleko położonych stacji radiofonicznych. Odtłumianie obwodów strojonych tego typu uzyskuje się, przez oddziaływanie zwrotne obwodu anodowego na obwód siatkowy i nazywa się popularnie reakcją lub sprzężeniem zwrotnym czasami nawet dodatnim sprzężeniem zwrotnym. Kondensator C2 i opornik R tworzą mostek detekcyjny, kondensator zaś C3 (lub C4) jest bocznikiem do usunięcia zdetektowanych napięć wielkiej częstotliwości z obwodu słuchawek, a równocześnie jest on potrzebny do otrzymania prawidłowego sprzężenia zwrotnego. Opornik OP służy do regulowania napięcia potrzebnego do żarzenia włókna lampy detekcyjnej.


Na rys. 325 pokazany jest schemat odbiornika reakcyjnego z pojemnościową regulacją sprzężenia zwrotnego szeregowym zasilaniem anody. Układ ten jest pewną odmianą autodyny i pozwala na bardziej dokładną regulację wartości sprzężenia zwrotnego. Cewka reakcyjna w tym układzie jest ustawiona nieruchomo blisko cewki siatkowej. Wartość sprzężenia reguluje się przez zmianę oporności obwodu anodowego dla przepływu modulowanych prądów szybkozmiennych. Dokonuje się tego przez zablokowanie słuchawek i baterii anodowej kondensatorem o zmiennej pojemności. Zmieniając pojemność kondensatora CR powoduje się, że część prądów z anody lampy płynie przez cewkę, a część przez ten kondensator, co pozwala na regulowanie oddziaływania cewek na siebie. W wyniku tego uzyskuje się nadzwyczaj łagodną regulację reakcji, przez co łatwo jest dostrajać aparat do odbioru żądanej fali radiowej. Ażeby zmusić prądy szybkozmienne do przepływu przez kondensator zmienny CR, wstawia się bardzo często w obwód anodowy lampy (przed słuchawkami) dławik Dł wielkiej częstotliwości, stanowiący dla tych prądów dużą oporność elektryczną. Dławik ten może być cewką komórkową (w której zwoje nie leżą równolegle obok siebie, lecz krzyżują się pod pewnym kątem, przez co szkodliwa pojemność elektryczna cewki jest mniejsza), mającą od 300 do 500 zwojów, lub cewką ze słuchawki radiowej o oporności od 1000 do 2000 W (bez rdzenia żelaznego), wreszcie - w aparatach zasilanych prądem z sieci (w których nie zależy tak bardzo na spadku napięcia) - opornikiem o oporności od 10 do 20 kW.


Na rysunku 326 pokazany jest schemat odbiornika reakcyjnego, w tzw. układzie trzypunktowym z pojemnościową regulacją sprzężenia zwrotnego. W pierwszym i drugim systemie prądy szybkozmienne i zdetektowane płyną w obwodzie anodowym tą samą drogą co i prąd stały, a więc z baterii anodowej przez słuchawki i cewkę reakcyjną do anody lampy, skąd znów przez włókno lampy wracają do baterii. W układzie trzecim prąd stały, zasilający anodę lampy, płynie przez słuchawki i dławik Dł,. przy czym tą samą dragą płyną zdetekowane prądy małej częstotliwości, gdyż słuchawka i taki dławik stanowią dla nich bardzo małą oporność elektryczną. Prądy szybkozmienne natomiast płyną przez kondensator zmienny CR i osobną cewkę L1, połączoną z zerowym punktem układu, a więc z katodą lampy, gdyż dławik ten przedstawia dla nich bardzo dużą oporność. Pozwala to na lepsze wykorzystanie tych prądów do sprzężenia zwrotnego. Zmiana pojemności kondensatora reakcyjnego CR powoduje zmianę w natężeniu przepływającego prądu wielkiej częstotliwości przez cewkę reakcyjną L1, ustawioną na stałe w pobliżu cewki siatkowej L. W ten sposób reguluje się więc oddziaływanie cewki reakcyjnej na siatkową, a więc i wartość sprzężenia zwrotnego.


Na rys. 327 pokazany jest tzw. układ "trzypunktowy" z regulacją indukcyjną. Układ ten jest identyczny z układem trzecim z tą tylko różnicą, że stopień sprzężenia regulowany jest przez zmianę odległości między cewkami L1 i L (reakcyjną i siatkową), a kondensator reakcyjny CR ma pojemność stałą zwykle o wartości od 180 do 500 pF. Cewka reakcyjna L1 powinna mieć około 1/3 do 1/2 liczby zwojów cewki siatkowej L. W praktyce radioamatorskiej często się zdarza, że mimo dokładnego wykonania wszystkich cewek - reakcji nie można uzyskać, czyli nie można osiągnąć występującego gwizdu lub puknięcia i szumu po przekroczeniu pewnej, krytycznej wartości sprzężenia regulowanego cewkami lub zmianą pojemności kondensatora reakcyjnego. Przyczyną tego może być:

Należy wówczas zamienić miejscami połączenia końcówek cewek reakcyjnych z obwodem lampy detekcyjnej. Jeżeli to nie pomoże, trzeba zwiększyć liczbę zwojów tych cewek, przysunąć je bliżej do cewek siatkowych lub zwiększyć napięcie anodowe przez zmniejszenie oporności opornika redukującego to napięcie (przy zasilaniu sieciowym), pozostawiając tzw. opornik pracy (anodowy) bez zmiany (jeżeli po detekcji jest wzmacniacz oporowy małej częstotliwości), można również przestawć wtyczki na baterii anodowej (jeżeli aparat jest zasilany prądem z baterii).


W odbiornikach zawierających lampę detekcyjną - nie triodę, lecz pentodę wielkiej częstotliwości - spotyka. się jeszcze inne, niż wcześniej opisane sposoby regulacji sprzężenia zwrotnego.

A więc cewki reakcyjne włączone mogą być w przewód katodowy lampy detekcyjnej i spięte regulowanym opornikiem (potencjometrem), za pomacą którego zmienia się natężenie prądu przepływającego przez te cewki, a więc i powstający w nich strumień magnetyczny oddziałujący na cewki siatkowe z nimi sprzężone (rys. 328).

Można także stosować zamianę wysokości napięcia stałego, zasilającego anodę lub siatkę pomocniczą S2 pentody, wskutek czego zmieniają się warunki pracy tej lampy i większa lub mniejsza część prądu przepływa przez cewki reakcyjne, powodując silniejsze lub słabsze oddziaływanie na cewki siatkowe z nimi sprzężone. Tego rodzaju regulacja reakcji jest bardzo przyjemna w obsłudze i nie wymaga stałej kontroli. Zmiany napięcia dokonuje się najczęściej za pomocą regulacji potencjometru R2, włączonego w obwód zasilania siatki pomocniczej pentody (rys. 329).


Rys. 330 i 331 pokazują, jak wygląda schemat aparatu jednolampowego z reakcją w układzie zwykłym lub trzypunktowym z regulacją pojemnościową przy użyciu lampy pentody. Warto zwrócić uwagę, że oporniki R2 (potencjometr), przez które przyłącza się dodatni biegun napięcia anodowego do siatki pomocniczej S2 pentody, spięte są zawsze (zablokowane) do ziemi (czyli do przewodu zerowego), od strony tej siatki, kondensatorem stałym C5 o pojemności rzędu 0,1 do 1mF





ODBIORNIKI JEDNOLAMPOWE

Przystąpimy teraz do opisu praktycznych konstrukcji odbiorników jednolampowych. Podamy tu wartości elementów stosowanych w układach takich odbiorników, jak również omówimy ich budowę.


Odbiornik bateryjny z triodą


W obwodzie m.cz. triody, widocznym w prawej części rysunku, znajduje się opornik Ra = 2kW. Na oporniku tym powstaje napięcie składowej w.cz., które pobieramy następnie z anody przez obwód sprzężenia zwrotnego. Składa się on z kondensatora obrotowego Cr o pojemności maksymalnej 500pF oraz z cewki Lr (na rys. obwód ten został zaznaczony grubszą linią). Prądy w.cz. przepływające przez cewkę Lr powodują indukowanie w cewce Ls napięcia sprzężenia zwrotnego. Cewkę Lr nawija się w kierunku odwrotnym do kierunku uzwojenia Ls , albo też krzyżuje się jej końcówki. Obwód siatki LsC jest sprzężony z cewką antenową LA , dostarczającą napięcia wejściowego. Katoda lampy i dolne końcówki obwodu siatki LsC są uziemione. Jako cewki indukcyjne, pokazane na schemacie, można zastosować zarówno cewki z rdzeniem, jak i cewki powietrzne, wykonane we własnym zakresie. Cewki te nawijamy na wspólnym korpusie o średnicy ok. 4 cm. Cewka Ls ma około 80 zwojów, wykonanych drutem izolowanym a średnicy ok. 0,4 mm. W odległości 0,5 cm nawijamy obok niej cewkę antenową LA , która składa się z 20 zwojów. W takiej samej odległości umieszcza się również cewkę sprzężenia zwrotnego Lr , mającą także 20 zwojów. Kondensator strojeniowy C o pojemności 500 pF jest kondensatorem o izolacji powietrznej. Zastosowanie takiego kondensatora jest niezbędne ze względu na zmniejszenie strat występujących w obwodzie siatki. Kondensator reakcyjny Cr o tej samej pojemności może mieć inną izolację, np. mikową. W przypadku, jeżeli nie mamy kondensatora 500 pF, można zastosować inny kondensator obrotowy, o pojemności nie mniejszej jednak niż 250 pF. Opornik siatki Rs jest w odbiorniku połączony inaczej niż na schemacie ideowym podanym na rysunku 7-?. Punkt 4 znajduje się tu na lewo od kondensatora siatki Cs o pojemności 100 pF. Opornik Rs o wartości 1 MW łączy w obu przypadkach obie okładziny kondensatora. W pierwszym przypadku (rys. 7) następuje to poprzez obwód drgający LsC, a w drugim przypadku (rys. 12) - bezpośrednio. Pomiędzy obu układami nie występują jednak żadne istotne różnice w działaniu. Kondensator blokujący słuchawki telefoniczne CT ma pojemność 500 pF i przeznaczony jest do filtrowania składowej w.cz. prądu anodowego. Pod nieobecność tego kondensatora prądy w.cz. przepływałyby przez doprowadzenia słuchawek i mogłyby być łatwo wypromieniowane w przestrzeń. Powstałoby wówczas niepożądane sprzężenie z wejściem odbiornika i odbiór byłby niestabilny. Trioda zastosowana w odbiorniku jest żarzona prądem stałym dostarczanym przez dwie płaskie bateryjki, połączone równolegle.


Budowa odbiornika

Na rysunku pokazano poglądowy schemat, według którego można zestawić opisany odbiornik.

Zamiast symboli graficznych przedstawiono tu wygląd rzeczywisty poszczególnych elementów. Elementy te należy umieścić we wspólnej obudowie rozmieszczając je tak, aby osiągnąć możliwie krótkie połączenia i odpowiednią stabilność mechaniczną.