История о возвращении в детство с помощью старинного радиоприёмника "ВЭФ-202" и машинки перемещения предметов в пространстве и времени, называемой Avito, была рассказана в прошлый раз.
А сегодня речь пойдёт о сборке очень простого, но столь же полезного прибора, позволяющего не только проверить узлы данного радиоприёмника на прохождение сигналов, но и, с некоторыми оговорками, произвести и их настройку. Об оговорках при настройке поговорим подробнее в следующей части статьи, после полной сборки конструкции.
Итак. Простой генератор-пробник, собранный на двух транзисторах. Выдаёт на выходе синусоидальные колебания с фиксированными частотами 1 кГц, 465 кГц, 455 кГц, или модулированный сигнал 1 кГц + 465 кГц (455 кГц).
Пригодится при проверке и настройке усилителей низкой частоты (УНЧ) и усилителей промежуточной частоты (УПЧ) и не только для данного конкретного радио, но и для других аппаратов или узлов схожей схемотехники, отечественного или зарубежного производства, промышленных или собранных самостоятельно.
1. Схема и первоисточники.
Когда мне впервые понадобилась эта схема, я нашёл её здесь:
Простой генератор ― пробник НЧ/ПЧ 465 кГц
Позже выяснилось, что автор данной схемы ― Беленецкий Сергей Эдуардович ― известный и опытный радиолюбитель, разработчик многих конструкций, неоднократно публиковавшийся, в том числе на страницах журналов "Радио" и "Радиоежегодник".
А схема оказалась довольно распространённой и встречается в сети на многих сайтах.
Например здесь: Генератор-пробник на керамическом резонаторе 1 + 465 кГц
или здесь: Простой генератор ― пробник НЧ/ПЧ 465 кГц
А первоисточник, по всей видимости, на странице самого разработчика:
US5MSQ | Радио ― это очень просто!
Простота и популярность схемы объясняют и распространение её в виде радиоконструкторов для сборки начинающими радиолюбителями.
Например: РАДИО для ВСЕХ (UR3IQH) или
Генератор 465 кГц + 1 кГц ― Паяем Вместе с Жорой Минским ! КИТ для Самостоятельной сборки !
2. Непривычные радиодетали и особенности работы схемы.
Самая экзотическая деталь в этой схеме ― малогабаритный пьезокерамический фильтр ФП1П1-61-02.
При самостоятельной сборке генератора приобрести эти фильтры можно в "ЧИП и ДИП" минимальной партией из 8-ми штук либо поштучно.
У меня таких фильтров в наличии не было, поэтому я попробовал заменить их на пьезокерамические полосовые фильтры SFU465B и SFU455B, приобретенные на AliExpress. И с ними схема тоже работает.
Одна хитрость ― если при вводе ссылки на товар AliExpress выдаётся сообщение "Такой страницы нет...", попробуйте в местоположении на сайте выбрать иную локацию, например вместо своего города в России указать какой-либо город в Казахстане. Иногда это помогает найти и заказать якобы отсутствующий товар.
Использование в схеме генератора-пробника сразу двух фильтров, работающих на частотах 465 кГц и 455 кГц, с переключением между ними, позволит настраивать тракты ПЧ не только для радиоприёмников, производимых когда-то в СССР, но и импортных тоже.
На случай, если ссылки конкретного продавца уже устареют, можно воспользоваться поиском подобных радиодеталей, как для AliExpress, так и для "ЧИП и ДИП".
При относительно небольшой стоимости приобретать такие фильтры имеет смысл сразу по несколько штук. В таком случае из десятка купленных вполне можно отобрать два-три, имеющих наименьшее отклонение от нужной частоты и позволяющих получить максимальную амплитуду сигнала на выходе генератора.
Кроме замены фильтров также для питания данной схемы вместо одноразовой батарейки "Крона" с напряжением 9 вольт попробовал использовать литий-ионный аккумулятор на 3.7 вольта. При таком пониженном напряжении питания схема тоже работает стабильно, но стоит учитывать и соответствующее снижение уровня выходного сигнала.
Для настройки тракта ПЧ радиоприёмника амплитуда выходного сигнала генератора должна измеряться микровольтами (например в радиоприёмнике "ВЭФ-202" от 2.5-6 мкВ на базе первого транзистора на входе тракта ПЧ и до 400-1200 мкВ на базе выходного транзистора тракта ПЧ).
Если предполагается использовать данный генератор для настройки усилителей низкой частоты, то схема должна выдавать на выходе от 250 милливольт (линейный вход типового УНЧ) до 0.75 вольт или даже до 1 вольта (входное напряжение некоторых отдельных схем усилителей мощности). УНЧ радиоприёмника "ВЭФ-202" настраивается при уровне входного сигнала не более 18 милливольт.
Регулировать уровень выходного сигнала генератора можно с помощью переменного резистора R9, а установить нужный конкретно вам режим можно подбором резистора R7.
Как указано на схеме автора, при 9-ти вольтовом напряжении питания и установленном резисторе R7 сопротивлением в 2.2 кОм выходное напряжение генератора на частоте 1 кГц составляет 20 мВ, на частоте 465 кГц ― 50 мВ.
Я заменял резистор R7 на сопротивление в 100 Ом (отказавшись от R8), при этом при питающем напряжении 3.7 вольт максимальная амплитуда выходного напряжения генератора составила 904 милливольта на частоте 1 кГц, 976 милливольт на частоте 465 кГц, 512 милливольт на частоте 455 кГц и 2.18 (1.58) вольт с модулированным сигналом 1 кГц ― 465 (455) кГц на выходе.
Подстроить в некоторых пределах частоту выходного сигнала 1 кГц проще всего можно с помощью подбора резистора R1. Или изменением ёмкости конденсаторов C1, C2, C3.
Частоту выходного сигнала 465 (455) кГц тоже можно немного подстраивать, изменяя ёмкость конденсаторов C7 и C8. Увеличение ёмкости этих конденсаторов примерно на 1000 пФ позволяет уменьшить частоту на 400-500 Гц.
Вместо указанных в оригинальной схеме транзисторов 2N3904 также использовал кремниевые биполярные NPN-транзисторы S9014 (SS9014), с коэффициентом усиления по току около 400. Как сказано в исходном описании, в схеме также могут быть использованы любые ВЧ транзисторы (КТ315, КТ3102, BC847, 2N2222 и т. п.).
С учётом перечисленных косметических изменений схема простого генератора-пробника стала выглядеть так.
[Скачать схему электрическую принципиальную в формате .PDF или в формате .JPG]
3. Перечень радиодеталей, используемых при сборке.
Для сборки платы генератора-пробника понадобятся следующие радиодетали.
1. Транзисторы S9014 ― 2 штуки.
2. SMD-резисторы форм-фактора 1206 с сопротивлениями 100 Ом, 1.2 кОм, 2.2 кОм, 4.3 кОм, 10 кОм (2 шт.), 22 кОм, 330 кОм.
3. Керамические монолитные конденсаторы ёмкостью 2.2n (2 шт.), 10n (3 шт.), 47n (2 шт.), 100n ― из набора.
4. Электролитический конденсатор 100 мкФ х 16V ― 1 штука. Особенность ― высота 7 мм, ограниченная размерами корпуса.
5. Пьезокерамические полосовые фильтры SFU465B и SFU455B ― по 1 штуке (подобрать из нескольких).
6. Подстроечные многооборотные резисторы 3296 1-2 кОм ― 1 штука, 5 кОм ― 1 штука ― из набора.
7. Выключатель KLS7-SS-12F19-G5 ― 2 штуки.
8. Переключатель SK23D29G на 3 фиксированных положения ― 1 штука.
9. RCA разъём ― штекер RP-405 на кабель, зелёный и синий ― 2 штуки.
10. RCA разъём ― гнездо RS-104 на панель ― 1 штука.
11. Однорядные SIL-разъёмы с шагом между контактами 2.54 мм ― гнезда PBS-03 (1 шт.), PBS-02 (1 шт.), штекеры PLS-03 (1 шт.), PLS-02 (1 шт.)
Несколько однорядных разъёмов (штекеры-гребёнки) вполне можно заменить одним, на 40 контактов PLS-40, отламывая от него нужное количество контактов по мере необходимости. Также можно по мере необходимости отрезать частями на нужное количество контактов и от гнездового 40-контактного разъёма PBS-40, подравнивая места отреза с помощью напильника.
12. Для питания схемы в собранной конструкции потребуется аккумулятор. Я использовал литий-полимерный форм-фактора 323450 и энергоёмкостью 500 мАч.
13. Для его зарядки также понадобится модуль зарядного устройства на микросхеме TP4056 с цепями защиты.
4. Печатная плата.
Печатную плату для конструкции рисовал под размеры конкретного корпуса, а также с учётом имеющихся в наличии радиодеталей, в частности SMD-резисторов типоразмера 1206 и керамических монолитных конденсаторов.
Размер самой печатной платы 35 x 40 мм.
[Скачать монтажную схему расположения деталей в формате .PDF или в формате .JPG]
[Скачать рисунок печатной платы в формате .PDF или в формате .JPG]
Рисунок печатной платы, распечатав его в нужном размере на бумаге лазерным принтером в Microsoft Word, переносил на заготовку двухстороннего фольгированного стеклотекстолита FR4-2 толщиной 1 мм методом ЛУТ (лазерно-утюжной технологией). Фольгу на заготовке перед нанесением рисунка предварительно зачищал ученическим ластиком.
Сторону платы, где расположены радиодетали (кроме SMD-резисторов), от фольги не освобождал. Перед травлением покрыл её полностью защитной маской тонера лазерного принтера. После травления, предварительно промыв и залудив, использовал эту сторону в качестве общего провода.
Также для изготовления печатной платы вполне можно использовать и односторонний фольгированный стеклотекстолит.
Травил плату в растворе хлорного железа.
После травления и снятия защитного слоя тонера при помощи тряпочки, смоченной в ацетоне, залудил печатные проводники и лицевую сторону платы.
Затем сверлом диаметром 0.7 мм высверлил отверстия для выводов радиодеталей, а также, сверлом диаметром 3.0 мм, лунки изолирующих углублений в фольге на лицевой стороне платы.
После распайки радиодеталей, для удаления остатков канифоли на плате, почистил её старой зубной щёткой, обильно смоченной в изопропиловом спирте .
Теперь плата стала выглядеть следующим образом.
При подборе наиболее подходящего пьезокерамического фильтра впаивать его каждый раз в плату совсем необязательно.
Для временного подключения вполне можно использовать трёхконтактный односторонний гнездовой SIL-разъём с шагом между контактами 2.54 мм.
После выявления экземпляра фильтра с наиболее точной частотой и с максимальной амплитудой сигнала на выходе генератора разъём можно убрать, а сам фильтр впаять уже окончательно. Пайку следует производить максимально быстро, стараясь не перегревать слишком сильно выводы фильтра.
5. Тестовый стенд.
При исправных радиодеталях и правильной сборке скорее всего схема заработает сразу. А для более точной настройки её параметров понадобится осциллограф и (или) частотомер.
Настройка параметров генератора производится подбором фильтров, резисторов и конденсаторов.
Точные значения частоты выходных сигналов удобно контролировать с помощью частотомера.
А осциллограф также пригодится для проверки формы выходного сигнала и его амплитуды.
Тестовый стенд при этом может выглядеть так.
Или так.
6. Дополнения схемы, не поместившиеся на исходной плате.
В процессе настройки схемы пришлось дополнить её ещё несколькими радиодеталями.
После смены аккумулятора на новый, полностью заряженный, ранее подобранная постоянным резистором R1 частота сигнала генератора 1000 Гц изменилась на 30 Гц. Трёхпроцентное отклонение частоты в зависимости от питающего напряжения, хоть и не критичный для наших целей, но всё-таки не очень хороший показатель. Чтобы каждый раз не подбирать и не впаивать постоянные резисторы заменил R1 на подстроечный, сопротивлением 5 кОм.
Также, чтобы каждый раз не перепаивать резистор R7 в зависимости от необходимого напряжения на выходе генератора (милливольты для настройки тракта ПЧ радиоприёмника, сотни милливольт для настройки усилителей низкой частоты) дополнил схему ещё одним трёхконтактным разъёмом с установленным на нём "блуждающим" резистором сопротивлением 100 Ом. Вместо резистора R7 при этом впаял постоянное сопротивление 1.2 кОм.
"Блуждающий" резистор с помощью переключения на разъёме подключается параллельно резистору R7 или параллельно потенциометру RV1. В первом случае имеем максимальную, до нескольких вольт, амплитуду сигнала на выходе генератора, во втором ― плавность регулировки его выходного напряжения в пределах всего в несколько десятков милливольт.
Для большего удобства такое подключение с помощью разъёма или дополнительного переключателя можно было бы вынести и на внешнюю панель корпуса, но я решил оставить его внутри на плате, так как пользоваться этим переключателем планирую не часто.
Эти дополнения совсем не обязательны, но повышают удобство работы с генератором-пробником.
Итоговая схема при этом выглядит так. Вносимые изменения отмечены на ней красным цветом.
7. Осциллограммы и частоты выходного сигнала.
При подключении "блуждающего" резистора параллельно резистору R7 в режиме максимального уровня получим выходной сигнал примерно с такими характеристиками:
В исходном описании упоминается, что глубина амплитудной модуляции данной схемы составляет около 30%. Попробуем её рассчитать для нашего собранного генератора-пробника.
Коэффициент амплитудной модуляции (глубину модуляции) можно рассчитать по формуле
, где Amax ― максимальное значение амплитуды сигнала
Amin ― минимальное значение амплитуды сигнала
В данном случае он равен
100% * (1.34 - 0.84)/(1.34 + 0.84) = 100% * 0.5 / 2.18 = 22.93% (Это неправильно! См. дополнения.)
Коэффициент амплитудной модуляции для данного сигнала
100% * (1.02 - 0.66)/(1.02 + 0.66) = 100% * 0.36 / 1.68 = 21.42% (Это неправильно! См. дополнения.)
При подключении "блуждающего" резистора параллельно потенциометру RV1 в режиме плавной регулировки для настройки тракта ПЧ сигнал на выходе генератора-пробника выглядит так.
Коэффициент амплитудной модуляции
100% * (92 - 64)/(92 + 64) = 100% * 28 / 156 = 17.95% (Это неправильно! См. дополнения.)
Коэффициент амплитудной модуляции
100% * (72.8 - 48)/(72.8 + 48) = 100% * 24.8 / 120.8 = 20.52% (Это неправильно! См. дополнения.)
Надеюсь, что смог рассчитать коэффициенты амплитудной модуляции правильно (На самом деле нет!) , и что их отклонение от заявленного изначально значения в 30% окажется не слишком критичным для дальнейшего использования прибора.
На осциллограммах показаны максимальные уровни выходного сигнала. Минимальные уровни выставляются с помощью регулировки потенциометра RV1.
Осциллографом удалось замерить минимальный уровень модулированного сигнала около 2-х милливольт ― это предел измерения моего прибора.
В данном случае частотомер не использовался, так как его чувствительности (примерно в 0.5 вольта) по уровню входного сигнала уже также недостаточно.
Даже в виде такой распаянной платы генератор-пробник уже можно использовать для настройки ПЧ-НЧ-трактов радиоприёмников.
А чтобы он занял достойное место в домашней радиолаборатории, лучше придать ему вид законченной конструкции, разместив в соответствующем корпусе. Об этом будет рассказано в следующей части нашей истории.
12 сентября 2024 года.
Дополнения.
Данные для расчёта коэффициента модуляции выше мной были определены неверно, поэтому и результаты его расчётов тоже неправильные.
Помог разобраться в этом Сергей Гайдук.
Подробности этих обсуждений:
— в статье на канале Сергея Гайдука "АМПЛИТУДНАЯ МОДУЛЯЦИЯ. КАК ЖЕ ИЗМЕРИТЬ КОЭФФИЦИЕНТ МОДУЛЯЦИИ?"
— в комментариях под его статьёй
— а также в статье "Простой генератор-пробник для настройки ПЧ-НЧ-трактов радиоприёмников. Коэффициент модуляции. Дополнения и работа над ошибками".
26 октября 2024 года.
С уважением, Ваш @mp42b.
<-- Предыдущая статья | Содержание 2019-2024 | Следующая статья -->
Ещё статьи из прошлого на эту тему:
1. Наш домашний радиоприёмник "ВЭФ-202". Полвека назад и сегодня.
#простые вещи #сделай сам
#mp42b #mp42b_радио #измерения
#ВЭФ-202 #VEF-202 #восстановление