Самодельный экономичный радиоприемник

Потребность в низковольтных радиоприемниках возникает, когда напряжение источника питания ограничено всего 1…1,5 В. Источником их напряжения могут быть один- единственный элемент 316 (R6) «Уран М»; 343 (R14) «Юпитер М»; 373 (R20) «Орион М» («Марс») или же самодельные «батарейки», о которых рассказывалось в моей статье «Нет батарейки? Какие проблемы…», опубликованной ранее. Приведенный в той статье для примера простейший приемник имеет следующие данные (схема данного приемника приведена на рис. 1).

Рис. 1. Простейший радиоприемник на одном транзисторе: VT1 – ГТ108Г, ГТ109Г, ГТ309Б (или Г, Е), ГТ310Б (Г, Е), ГТ320В, ГТ321В (Е), П30, П307Б (В), П410А, П416Б или любой другой маломощный германиевый транзистор структуры p-n-p с коэффициентом усиления тока 100 и более

Магнитная антенна намотана на ферритовом стержне марки 400НН или 600НН диаметром 8…10 мм и длиной 100…150 мм. Контурная катушка L1 содержит 70…80 витков (СВ – средние волны) или 200…250 витков (ДВ – длинные волны) провода ПЭВ-1 или ПЭВ-2 диаметром (по меди) 0,25…0,3 мм, а катушка связи L-2 – 5…6 витков (СВ) или 10…15 витков (ДВ) того же провода. Переменный конденсатор С1 – любой с твердым или воздушным диэлектриком. Если настройка в приемнике фиксированная, вместо переменного конденсатора устанавливают постоянный (керамический или слюдяной), емкость которого, а также число витков катушки L1 подбирают по наибольшей слышимости мощной радиовещательной станции. Особенно хорошо этот приемник работает с внешней (наружной) антенной и описанной в предыдущем номере «земляной батареей».

Из других приемников посложнее прежде всего хотелось бы порекомендовать приемник, собранный всего на трех транзисторах. Схема этого радиоприемника разработана специально для начинающих радиолюбителей известным московским мастером радиоприема В.Т. Поляковым. Она не только проста и экономична, но и некритична к напряжению питания и практически не требует налаживания.

Вот что рассказал один начинающий радиолюбитель о сборке этого приемника: «Собрал я его из простейших материалов. Для корпуса взял пластмассовую мыльницу. На листке тетради в клетку нарисовал расположение деталей, потом приложил листок к картону и шилом сделал проколы диаметром около 1 мм в местах установки радиоэлементов. В отверстия вставил детали, а после в соответствии со схемой соединил их тонким луженым проводом. От сломанного радиоприемника использовал конденсатор переменной емкости и обломок ферритового стержня. На стержень намотал два слоя плотной бумаги, проклеил ее, а затем уже намотал две обмотки. И приемник готов».

Этот приемник нагружен на миниатюрный ушной телефонный капсюль или головные телефоны (наушники) и имеет всего один настраиваемый контур (рис. 2). Выключателя питания нет, а приемник выключают, попросту выдергивая штекер (или иной разъем) ХТ1 наушников В-1 из гнезда. Контурная катушка L1 намотана на магнитной (или рамочной) антенне WA1. На частоту принимаемой радиостанции контур настраивают конденсатором переменной емкости С1. Радиочастотный сигнал (РЧ-сигнал) с контура L1C1 через катушку связи L2 поступает на три ступени усиления РЧ-сигнала, выполненные по схеме с непосредственной связью между ступенями на транзисторах VT1…VT3.

Рис. 2. Схема радиоприемника В.Т. Полякова на 3 транзисторах

Усиленный РЧ-сигнал детектируется диодом VD1, причем его высокочастотная составляющая отфильтровывается конденсатором С2, а низкочастотная составляющая через катушку связи L2 (которая представляет собой весьма малое сопротивление для токов звуковой частоты) снова поступает на базу транзистора VT1 для дальнейшего усиления.

Так обычно делается в рефлексных приемниках, где одни и те же ступени усиливают токи как радиочастоты, так и звуковой частоты. Однако этот приемник можно считать рефлексным весьма условно. Дело в том, что через детекторный диод VD1 замыкается цепь стопроцентной ООС (отрицательной обратной связи), которая действует на постоянном токе и звуковых частотах, но никак не сказывается на РЧ-сигнале. В результате этого режим всех трех транзисторов оказывается жестко стабилизированным, причем при отсутствии сигнала напряжение на коллекторе транзистора VT3 равно сумме напряжений открывания транзистора VT1 (порядка 0,5 В) и диода VD1 (также около 0,5 В). При этом ток смещения базы транзистора VT1 будет таким, что диод начнет работать на участке вольт-амперной характеристики с максимальной кривизной. А это как раз и требуется для хорошего детектирования.

При наличии РЧ-сигнала диод VD1 детектирует его положительные полуволны, сильнее открывая транзистор VT1. Вслед за ним больше открываются и транзисторы VT2 и VT3. Таким образом, среднее (за период РЧ-сигнала) напряжение на коллекторе VT3 падает, а потребляемый ток увеличивается. Именно этим объясняется редкостная экономичность данного приемника. Ведь большой ток приемник потребляет лишь тогда, когда есть полезный сигнал, причем потребление энергии прямо пропорционально силе сигнала. Когда же последнего нет, потребление энергии приемником – минимальное.

Благодаря действию ООС детектирование получается линейным. Если же уровень сигнала слишком высок и используемые тут отрицательные полуволны достигают нулевой отметки (напряжения насыщения транзистора VT3), огибающая колебаний (с амплитудной модуляцией) неизбежно станет ограничиваться и приемник начнет работать с заметными на слух искажениями. Устранить их легко, ослабив РЧ-сигнал некоторой расстройкой входного контура или же простым поворотом антенны, то есть корпуса приемника. Если же подобные действия покажутся вам не очень удобными, то следует в эмиттерную цепь транзистора VT1 установить постоянный резистор сопротивлением 20…100 Ом. Разумеется, чувствительность приемника при этом уменьшится. Чтобы его сделать «всеядным», с равным успехом работающим и в городе, и вне его, вместо постоянного придется установить переменный резистор. Подбирая сопротивление последнего (в пределах до 200…220 Ом), легко задавать приемнику оптимальную чувствительность.

Поскольку для колебаний звуковой частоты все три транзистора являются «токовыми» усилителями, а их коллекторные токи складываются в общем проводе питания, в последний же включен и телефон BF-1, причем приемник начинает работать сразу же, как только вилка телефона вставлена в розетку разъема ХТ1. Конденсатор С3 препятствует попаданию токов радиочастоты в цепь телефона BF1 и батареи GB1.

О деталях приемника. Транзисторы VT1 и VT3 серий КТ315 или КТ312 с любыми буквенными индексами. Это же относится и к транзистору VT2 (серии КТ361). Можно попробовать применить и транзисторы КТ3102 (VT1 и VT3) и КТ3107 (VT2). Подбор транзисторов по коэффициенту передачи тока здесь не потребуется. Просто транзисторы с большим коэффициентом обеспечат несколько большую чувствительность приемника, а режим их работы все равно окажется жестко стабилизирован. Как бороться с избыточной чувствительностью, мы уже знаем.

Диод VD1 – любой маломощный высокочастотный, но непременно кремниевый.

Функции конденсатора настройки выполнит любой подходящий конденсатор переменной емкости с воздушным (лучше!) или твердым диэлектриком. Подойдет, например, конденсатор переменной емкости КП-180, входящий в комплект наборов для детского технического творчества, либо одна секция блока конденсаторов от любого транзисторного приемника. Максимальная емкость конденсатора переменной емкости не менее 180 пФ.

Катушки L1 и L2 наматывают на круглом или прямоугольном ферритовом стержне марки от 400НН до 1000НН. Длина стержня не менее 50 мм. Для приема станций СВ-диапазона служит катушка L1, содержащая 55…70 витков провода диаметром 0,25…0,35 мм (марки ПЭЛ или ПЭВ), а катушка связи L2 состоит из 5…7 витков такого же провода. Намотку ведут в один слой виток к витку, расстояние между катушками 5…7 мм. Чтобы повысить добротность катушки L1, а следовательно, и селективность (избирательность) приемника, лучше всего использовать провод «литцендрат». Такой провод (готовый или самодельный) состоит из трех-пяти проводов ПЭЛ диаметром 0,07…0,15 мм, сложенных вместе и слегка скрученных.

В.Т. Поляковым была испытана и рамочная антенна квадратного сечения размером 55x55 мм, выполненная из 60 витков провода ПЭЛ диаметром 0,25 мм, намотанного «внавал». Каркасом антенны служит корпус приемника. Катушку связи из 5 витков того же провода наматывают поверх контурной. Как известно, никакого магнитопровода рамочная антенна не требует, нужно лишь корпус приемника установить на попа. Впрочем, так обычно и держат приемник в нагрудном кармане. Чувствительность аппарата с такой антенной оказалась вполне достаточной для приема центральных радиостанций в Москве и области. Для приема в ДВ-диапазоне число витков обеих катушек следует увеличить приблизительно втрое.

Телефоном BF1 служит миниатюрный капсюль ТМ-2А или любой другой телефон с сопротивлением катушки около 50 Ом. С таким телефоном приемник способен работать при напряжении питания 1,2 В и выше. Потребляемый им ток составляет 1,2 мА при питании от одного дискового аккумулятора и 1,8 мА при питании от одного элемента 316. Если использовать более высокоомный телефон ТМ-6 с сопротивлением 180 Ом, напряжение питания лучше увеличить до 2,4…3 В (два дисковых аккумулятора или два элемента 316). Потребляемый ток при этом возрастает до 3…5 мА.

Отличные результаты получены при использовании стереофонических наушников ТДС-1, телефоны которых соединены параллельно. Громкое и качественное звучание обеспечивается тогда при напряжении питания 3 В и потребляемом токе 5 мА. С приемником допустимо использовать и очень высокоомные телефоны, скажем, ТА-4 с сопротивлением постоянному току 4,4 кОм. Правда, тогда напряжение питания придется увеличить до 4,5…9 В (одна-две батареи 3336 или одна батарейка «Крона», «Корунд» либо «Орион-1»). А потребляемый приемником ток составит 1…2 мА. Вообще же данный приемник допускает широкие вариации сопротивления нагрузки и напряжения питания без ухудшения качества работы и, главное, без подбора элементов. Поскольку через телефон проходят токи не только звуковой частоты, но и постоянная составляющая тока транзисторов, при подключении телефона, в особенности со слабым постоянным магнитом, желательно соблюдать определенную полярность. Так, вывод телефона, обозначенный знаком «+» должен быть соединен с «+» батареи питания. Если же маркировки на корпусе телефона нет, нужную полярность определяют экспериментально по наилучшему звучанию телефона.

Конструктивное оформление приемника – самое разнообразное. Обычно это небольшая коробочка с ручкой настройки и разъемом для подключения телефона. Второй ручкой, как уже упоминалось, может быть ручка подбора оптимальной чувствительности. Монтаж деталей на плате как печатный, так и навесной. Правда, при неудачной компоновке деталей возможно самовозбуждение, которое проявляется в виде постороннего шума. Причина такого явления, скорее всего, заключается в том, что коллекторная цепь транзистора VT3 расположена слишком близко к контурной катушке L1 или конденсатору С1. Тогда между ними возникает паразитная емкостная связь. Устраняют самовозбуждение разнесением в стороны указанных элементов. Если это не помогает, рекомендуется коллекторную цепь транзистора VT3 окружить (экранировать) изолированной полоской медной фольги, которую «заземляют», то есть соединяют электрически с общим проводом (условным корпусом). Иногда бывает полезно и просто поменять местами выводы контурной катушки или катушки связи.

Если в вашей местности не так уж много радиостанций либо вы желаете настроить приемник на одну любимую программу, приемник выполняют с фиксированной настройкой. Переменный конденсатор С1 в этом случае заменяют постоянным, емкость которого находится в пределах 50…200 пФ, а число витков катушки L1 подбирают так, чтобы обеспечивалась точная настройка на полюбившуюся станцию. Тогда и вторая ручка регулятора чувствительности вам вряд ли понадобится, то есть на приемнике вообще исчезнут органы управления.

А теперь познакомимся с радиоприемником с низковольтным питанием, разработанным известным курским радиолюбителем Игорем Александровичем Нечаевым, который (как и предыдущие приемники, и этот приемник работает «втихомолку»).

Данный приемник (рис. 3) содержит 5 транзисторов. Три из них (VT1…VT3) используются в усилителе радиочастоты, а два (VT4 и VT5) – в усилителе звуковой частоты. Прием радиостанций ведется на внутреннюю магнитную антенну WA1. Источником литания служит любой гальванический элемент, аккумуляторы Д-0,06; Д-0,1; Д-0,25; Д-0,55 или два-три самодельных элемента питания. При напряжении 1,5 В средний ток, потребляемый приемником, не превышает 5…6 мА, а его работоспособность сохраняется при снижении напряжения питания вплоть до 0,8…0,9 В. Это означает, что данный приемник сможет непрерывно работать от одного источника очень долго – в течение нескольких суток.

Рис. 3. Схема радиоприемника И.А. Нечаева на 5 транзисторах

Функционирует он так. Амплитудно-модулированный сигнал радиостанции, на частоту которой настроен контур L1-C1 магнитной антенны, через катушку связи и конденсатор С2 поступает на вход усилителя радиочастоты. Усиленный сигнал детектируется диодом VD1 и фильтруется низкочастотным фильтром C5-R5-C7. Затем продетектированный сигнал поступает на вход усилителя звуковой частоты. А далее через гнездо Х1 – на ушной телефон (на схеме не показан), где и преобразуется в звук.

При низком напряжении источника питания каждый из транзисторов усилителя радиочастоты потребляет крайне малый ток – доли мА. Именно поэтому для обеспечения необходимого усиления принятого сигнала применен усилитель РЧ-сигнала, содержащий целых три ступени. Введение глубокой ООС (цепь R6-C4-R1) приводит к тому, что режим работы всех трех ступеней усиления радиочастоты устанавливается автоматически. Через диод VD1 постоянно протекает ток в несколько микроампер. В таком режиме диод начинает детектировать сигналы напряжения, начиная с десятков мВ, что повышает чувствительность приемника.

Режим работы усилителя звуковой частоты по постоянному току тоже стабилизирован обратной связью (через делитель напряжения на резисторах R8 и R7).

Чертеж печатной платы, выполненной из фольгированного стеклотекстолита, и схема размещения на ней деталей приемника показаны на рис. 4 и 5.

Рис. 4. Печатная плата приемника на 5 транзисторах (увеличено)

О деталях приемника. Транзисторы VT1…VT4 могут быть серии КТ315 или КТ312 с буквенными индексами А или Б, a VT5 – КТ361А…КТ361Е, а также КТ203А…КТ203В. Диод VD1 – любой точечный германиевый. Оксидные конденсаторы С4 и С6 типа К50-6, остальные – типа КЛС или КМ. Конденсатор переменной емкости С1, под который рассчитана печатная плата, типа КП-180.

Рис. 5. Схема размещения деталей на печатной плате на 5 транзисторах (увеличено)

Контурная катушка L1 и катушка связи L2 намотаны на бумажных гильзах, размещенных на ферритовом стержне марки 400НН диаметром 8 мм и длиной 50 мм. Первая содержит 220 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,1 мм намотанного четырьмя секциями, вторая – 40 витков того же провода. С указанным конденсатором переменной емкости и такими катушками приемник перекрывает диапазон длинных волн.

Налаживание приемника сводится к подбору резистора R7. Для этого настройтесь на любую станцию и добейтесь наиболее громкого и чистого звука в телефоне. Если прием мощных радиостанций идет с искажениями, сократите число витков в катушке L2. Если же и это не помогает, печатный проводник, соединяющий коллектор транзистора VT1 с базой VT2, замените резистором 3…5,1 кОм. Сопротивление резистора R7 не должно быть меньше 2 Ом. В противном случае придется заменить транзистор VT4 другим, с коэффициентом усиления тока побольше.