- Ну, мы же не радиолюбители, мы только физику учим, - скажут некоторые из вас. Однако помимо того, что многие радиотехнические устройства самым очевидным образом демонстрируют законы физики, овладение этими навыками позволит вам сделать возможности домашней физической лаборатории просто фантастическими. Вы сможете ловить невидимые и неслышимые излучения, вплоть до радиоактивных, измерять частоты в десятки миллионов колебаний в секунду и интервалы времени в миллионные доли секунды. И многое другое. Но начнем с чего-то более простого.
Помните, как мы с помощью одного транзистора усилили исключительно слабый сигнал от динамика, играющего роль микрофона, до того, что он стал слышен в наушниках? Вот только очень негромко. Сейчас мы сделаем усилитель, содержащий 2 каскада и обеспечивающий намного большее усиление. С его помощью вы сможете проверять наличие очень слабых электрических сигналов. Вы сможете, например, подключить его к детектору простенького приемника и услышать с хорошей громкостью довольно слабые радиосигналы. Найдутся и другие его полезные применения, о которых мы сейчас расскажем.
Понятно, что достаточно сложные схемы уже нерационально собирать на клеммах, зажимах и проводах с наконечниками. Здесь уже будем действовать одной только пайкой. А для этого приготовим себе удобную макетную плату. Прикупите себе в любом радиомагазине следующие вещи:
- кусочек одностороннего (то есть покрытого медной фольгой только с одной стороны) стеклотекстолита размерами примерно 8х12 см.
- реактив хлорное железо. Это порошок буроватого цвета растворимый в воде.
Также у вас должна найтись кисточка и немного водостойкой эмалевой краски. Можно использовать просто лак для ногтей.
Насверлите отверстий большей частью около 3 мм диаметром примерно по этому рисунку. Единственный совет: между отверстиями в нижней части платы делайте расстояния в круглых числах - 15 или там 20 мм. Тогда есть вероятность, что они удобно совпадут с разными другими деталями. Затем, там где на нашем эскизе есть красные полоски, нарисуйте лаком или краской будущие токопроводящие дорожки шириной не более сантиметра. Подождите пару часов до полного высыхания краски, чтобы она не слезла во время травления. Раствор хлорного железа удалит фольгу в незащищенных краской местах, так что на плате останутся только намеченные нами дорожки и контактные площадки. Раствор должен быть достаточно крепким и темным. Полезно делать его на теплой воде - в промышленности этот процесс ведут при температуре около 55 градусов. Сейчас многие продукты продаются в легких пластиковых ванночках, так что вы без труда найдете подходящего размера. Только проверьте, что она нигде не треснула и не протекает. К плате привяжите за одно из отверстий нитку. Так вам будет удобнее шевелить плату и доставать ее для осмотра. Сам по себе стеклотекстолит полупрозрачен, так что вам будет хорошо видно, где медь уже стравилась. Полезно поставить ванночку на теплую батарею. Подогрев и конвекционные потоки в жидкости ускорят процесс. Ориентировочно он займет 2-3 часа, а при частом перемешивании - и меньше.
Вытравленную плату ополосните водой. Удалите лак любым удобным способом - соскабливанием ножом или тампоном с растворителем. Окончательно зачистите дорожки мелкой шкуркой, чтобы они были чистыми и блестящими, и облудите дорожки паяльником.
П-образная дорожка - общий провод. Или, как еще говорят, "земля", так как иногда его соединяют не только с металлическим шасси или корпусом устройства, но и с заземлением. В схемах на pnp транзисторах или на полевиках с p-каналом он обычно соединен с плюсом питания, а во всех остальных случаях - с минусом. Дорожка сверху - шина второго полюса питания. Когда она соединяется с землей блокирующими конденсаторами, то получается своеобразный экран, защищающий схему от внешних наводок. Остальные площадки предназначены для входов, выходов и промежуточных точек схемы. Некоторые из узлов можно паять прямо в воздухе "паутинкой". Заделка проводов питания, чтобы они не переломились вблизи точек пайки, показана на рисунке. Помните, что общий провод принято обозначать черным цветом.
А вот и схема двухкаскадного усилителя. Поскольку схема с минусом на общем проводе наиболее распространена, то сделаем усилитель именно по ней на транзисторах обратной проводимости. Схемные решения выходного каскада вам уже знакомы, за исключением того, что мы применим здесь n-p-n транзистор BD135. Поскольку в данной схеме мощность, выделяющаяся на транзисторе невелика, то ставить его на радиатор нет нужды. Еще меньше мощность во входном каскаде, так что там не стоит применять такой относительно дорогой и громоздкий прибор. Используем там распространенный транзистор типа BC547B. Кстати, к нему выпускается комплиментарная пара - транзистор BC557B прямой проводимости. Расположение выводов этих транзисторов приведено на рисунке. Ориентируйтесь на срезанную сторону его цилиндрического корпуса, на которой и нанесена его маркировка.
Упомянутых 4 типов приборов (+ уже использовавшийся нами BD136) нам хватит на очень-очень много самых разных схем, так что вы можете заказать на Али по пакетику с десятком-другим каждого из этих типов. Будет недорого и хватит на много самых разных работ. Но вернемся к схеме.
Резисторы можно брать самые миниатюрные, дешевые и маломощные - мощностью 0,125 или 0,25 Вт. И только R5 желательно взять 0,25 или 0,5 Вт. Вы можете подать входной сигнал либо непосредственно на левый вывод С1, либо оборудовать усилитель регулятором громкости R1. Для него используем уже имеющийся у нас переменный резистор.
Вы, наверное, уже заметили, что резистор R2, подающий смещение на транзистор VT1 включен иначе - не к источнику питания, а к коллектору этого же самого транзистора. Так осуществляется отрицательная обратная связь в этом каскаде. Что это дает? Предположим, по каким-то причинам (например, изменение температуры или напряжения питания) коллекторный ток транзистора VT1 увеличился. Это приведет к уменьшению напряжения на его коллекторе, которое станет сильно ниже половины напряжения питания. Это увеличит искажения, а если напряжение совсем "прижмется" к нулю, то усилитель и вовсе перестанет передавать какие-либо сигналы. Но в данной схеме уменьшение этого напряжения приведет к снижению открывающего транзистор тока базы, и транзистор отчасти вернется в положенный режим. Нам особенно важно, что эта схема окажется более устойчивой также и к разбросу параметров разных экземпляров и типов транзисторов, которые могут оказаться у читателей. Правда, отрицательная обратная связь уменьшает также и усиление каскада, но и искажения тоже уменьшаются. Так что радиотехники охотно используют такое включение.
Обратите также внимание на конденсатор С2. Его емкость указана не в микрофарадах, а в миллион раз более мелких единицах - пикофарадах. Он блокирует высокочастотные наводки на вход усилителя.
С5 подключен параллельно источнику питания. Он, например, улучшает работу устройства от подсевшей батарейки. Когда усилитель потребляет ток поменьше - он заряжается, когда ток потребления возрастает - отдает свой заряд. Уменьшая колебания напряжения питания, он предотвращает паразитные связи между каскадами через цепи питания. В любом электронном устройстве, хоть цифровом, хоть аналоговом, вы встретите конденсаторы, включенные подобным образом.
Будем не просто следовать схеме, а еще и понимать, почему она такая, а не иная. Вот, к примеру, почему полярность электролитического конденсатора С3 именно такова? Переходы база-эмиттер транзисторов, как вы уже знаете, обычно открыты, так как на них напряжение прямой полярности. Следовательно, на правой по схеме обкладке С3 напряжение примерно такое же, как на отрицательном полюсе питания, то есть близко к нулю относительно общего провода. А на левой - коллекторное напряжение VT1, близкое к половине положительного питающего напряжения. Значит, там и должен быть плюс.
Итак, собирайте схему, проверяйте правильность монтажа и включайте. Думаем, теперь поводов для жалоб на недостаточную громкость будет поменьше.
Кстати, эта схема может найти и сугубо практическое применение. Если вы имеете возможность провести провод к соседям по даче или по подъезду, с которыми часто общаетесь, то на базе этого усилителя можно сделать вполне годное к делу переговорное устройство. Для этого сделайте по этой схеме 2 одинаковых аппарата. Соедините их одноименные клеммы друг с другом длинным проводом.
Устройство содержит кнопку S1 с двумя группами контактов без фиксации, то есть такую, которая после ее отпускания сама возвращается в исходное положение. Можно использовать кнопки типов КМ2-1 или П2К. Последние выпускаются (точнее, выпускались) также и с фиксацией. Нужные нам кнопки без фиксации можно определить по характерному пластмассовому цилиндрику ограничителя хода.
В режиме приема (при отпущенной кнопке) контакты 4 и 5 разомкнуты и ваш аппарат ничего не потребляет от батареи питания. Но динамик постоянно готов воспроизвести сигнал, пришедший с другого аппарата. Для упрощения схемы переключателя динамик в режиме приема не отключается от входа усилителя. Чтобы уменьшить паразитный ток по этой цепи использован резистор R1.
Для передачи нажмите и удерживайте кнопку. При этом динамик будет отключен от линии связи и будет исполнять роль микрофона. А к линии подключится выход усилителя. Одновременно вторая группа контактов кнопки подаст питание на схему усилителя в вашем аппарате.
Если вас заинтересует, как сделать такому устройству по-настоящему громкоговорящий выходной каскад, а также удобную и компактную настоящую печатную плату - напишите об этом в комментариях.
