В первой статье я описал генератор на туннельном диоде и упомянул схему приемника, который планировал собрать. Повторять схему один к одному я не стал, собрал на более современных элементах, но сейчас не об этом.
Сразу скажу, что приемник у меня не заработал. После пары дней бесплодных попыток заставить его заработать, я временно оставил эту затею. Понял, что слабо представляю себе принципы работы схем на туннельных диодах. Точнее, теорию понимаю, а вот практики работы с ними нет совсем. Поэтому решил я начать с более простых схем, для того, чтобы получить практический опыт. В книге, которую я упоминал в первой части («Туннельные диоды в приемно-усилительной аппаратуре» МРБ №628) приводятся практические схемы усилителей на разные частоты.
Для опытов я выбрал резонансный усилитель с параллельным включением диода.
Для упрощения работы решил не лезть на СВЧ, а выбрать частоту на порядок ниже, порядка сотни МГц. Катушка имеет 3,5 витка, диаметр 6 мм, намотана проводом диаметром 1мм.
Для измерения параметров был использован анализатор АЧХ NWT-500.
Чтобы заставить диод работать в качестве усилителя, его рабочая точка выбирается в окрестности точки 1 на графике.
При движении вверх по графику усиление схемы возрастает, вплоть до перехода усилителя в режим генерации. Мне для опытов понадобится участок характеристики, ограниченный на графике красными линиями. Для этого нужно подобрать диапазон изменения напряжения питания в нужных пределах. Расскажу, как сделал это я. В схему был добавлен еще один переменный резистор для точной установки. Установив этот резистор в положение минимального сопротивления, резистором R2 плавно увеличивал напряжение. При некотором напряжении в схеме возникает генерация. Значит, мы достигли точки, в которой диод имеет достаточное усиление, для компенсации потерь в контуре. Продолжая увеличивать напряжение, добиваемся прекращения генерации, т.е смещаясь в нижнюю точку графика. Теперь с помощью резистора точной регулировки R4 можно смещать рабочую точку вниз и вверх по спадающей ветви характеристики, регулируя усиление схемы.
Учитывая, что рабочий режим диода достигается при напряжениях на нем порядка 0.2 - 0.4 вольт, высокий уровень входного сигнала может сильно характеристики усилителя. Поэтому при измерениях необходимо использовать сигналы небольшого уровня, для этого внутренний аттенюатор NWT был установлен на значение -50 дБ.
В своих экспериментах я опробовал различные схемы включения диода и нагрузки.
Вариант 1
Собираем все в кучу, подключаем к прибору и начинаем крутить ручки. Для начала на диод подается напряжение величиной U2(см. график выше) и плавно начинаем его уменьшать, перемещаясь по графику к точке U1. При этом усиление схемы должно увеличиваться. Результат виден на рисунках, приведенных ниже.
Как видно, при определенных значения тока диода, схема обладает некоторым усилением. С увеличением коэффициента усиления уменьшается полоса пропускания усилителя и возрастает добротность. Максимальное усиление, которое удалось получить от этого варианта схемы около 8 дБ и полосу пропускания 1,645 МГц, но это состояние очень нестабильно и усилитель норовит превратиться в генератор.
Вариант 2
Проверил я и еще один вариант включения, когда диод подключен к отводу катушки, а усиленный сигнал снимается с верхнего по схеме вывода катушки. В этом варианте результаты получились немного хуже, т.к. выход сильно нагружен низкоомным входом прибора.
Максимальное усиление получилось около 6 дБ, полоса по уровню -3дБ при этом составила 5,8 МГц
Измерения с помощью приборов это конечно хорошо, но хотелось бы более наглядных экспериментов. Так как рабочий диапазон частот моего усилителя совпал с вещательным УКВ диапазоном, логично испытать усилитель с приемником на эти частоты. Для наглядности я использовал SDR приемник.
В качестве антенны был использован случайный провод, длиной около 10 см. В приемнике необходимо отключить систему АРУ (AGC), а регулировку усиления производить вручную.
Результаты испытаний ниже.
На другом участке диапазона
Увеличение уровня сигнала радиостанций хорошо заметно как визуально, так и на слух.
Таким образом, можно сделать вывод, что схема усилителя на туннельном диоде вполне рабочая, хотя имеет кучу недостатков, капризна и неудобна в применении. Усилители на современных транзисторах и микросхемах с легкостью уделывают их по характеристикам и простоте применения. Но и область применения туннельных диодов лежит в совершенно другом диапазоне частот и не совсем бытовой аппаратуре.
Теперь можно собрать в кучу все знания, которые я получил, практический опыт, произвести работу над ошибками и двигаться дальше.
Продолжение следует...
