[Из песочницы] Низковольтный ламповый сверхрегенеративный FM-приемник без выходного трансформатора
Здравствуйте.
В конце статьи есть два видеоролика, которые примерно дублируют содержимое статьи и демонстрируют работу устройства.
Могу предположить, что многих здешних обитателей привлекают электронные устройства, основанные на электронных лампах (лично меня радует теплота, приятный свет и монументальность ламповых конструкций), но при этом желание сконструировать что-то теплое и ламповое своими руками часто ломается о боязнь связываться с высокими напряжениями или проблемы с поиском специфических трансформаторов. И этой статьей я хочу попытаться помочь страждущим, т.е. описать ламповую конструкцию с низким анодным напряжением, очень простой схемой, распространенными элементами и отсутствуем потребности в выходном трансформаторе. При этом это не очередной усилитель для наушников или какой-нибудь овердрайв для гитары, а намного более интересное устройство.
«Что же это за конструкция?» — спросите вы. А ответ мой прост:»Сверхрегенератор!».
Сверхрегенераторы — это очень интересная разновидность радиоприемников, которая отличается простотой схем и неплохими характеристиками, сравнимыми с простыми супергетеродинами. Сабжи были крайне популярны в середине прошлого века (особенно в портативной электронике) и предназначены они в первую очередь для приема станций с частотной модуляцией в УКВ диапазоне (т.е. для приема тех самых обычных FM-станций).
Основным элементом данного типа приемников является сверхрегенеративный детектор, который является одновременно как частотным детектором, так и усилителем радиочастоты. Такой эффект достигается за счет применения регулируемой положительной обратной связи. Подробно описывать теорию процесса не вижу смысла, так как «все написано до нас» и без проблем осваивается по этой ссылке.
Далее в данном наборе букофф будет сделан акцент на описание постройки проверенной конструкции, ибо встреченные в литературе схемы часто сложнее и требуют более высокого анодного напряжения, что нам не подходит.
Начал я поиск схемы, удовлетворяющей поставленной требованиям, с книги товарища Туторского «Простейшие любительские передатчики и приемники УКВ» образца 1952 года. Там нашлась схема сверхрегенератора, но лампу, которую было предложено использовать я не нашел, а с аналогом схема у меня так нормально и не завелась, так что поиски были продолжены.
Затем была найдена вот эта статья. Она уже подходила мне лучше, но в ней присутствовала зарубежная лампа, которую найти еще сложнее. В итоге было принято решение начать эксперименты с использованием распространенного примерного аналога, а именно, лампы 6н23п, которая прекрасно себя чувствует в УКВ и может работать при не слишком большом анодном напряжении.
Взяв за основу эту схему:
И проведя ряд экспериментов была сформирована следующая схема на лампе 6н23п:
Данная конструкция работает сразу (при правильном монтаже и живой лампе), причем выдает неплохие результаты даже на обычные наушники-вкладыши.
Теперь подробнее пройдемся по элементам схемы и начнем с лампы 6н23п (двойной триод):
Чтобы понять правильное расположение ног лампы (информация для тех, кто раньше с лампами дел не имел), нужно повернуть ее ножками к себе и ключом вниз (сектор без ножек), тогда представший перед вами прекрасный вид будет соответствовать картинке с распиновкой лампы (работает и для большинства других ламп). Как видно по рисунку, в лампе целых два триода, но нам нужен всего один. Вы можете использовать любой, никакой разницы нет.
Теперь пойдем по схема слева на право. Катушки индуктивности L1 и L2 лучше всего мотать на общем круглом основании (оправке), идеально для этого подходит медицинский шприц диаметром 15 мм, причем L1 желательно мотать поверх картонной трубки, которая с небольшим усилием движется по корпусу шприца, чем обеспечивает регулировки связи между катушками. В качестве антенны к крайнему выводу L1 можно припаять кусок провода или же припаять антенное гнездо и использовать что-то более серьезное.
L1 и L2 желательно мотать толстым проводом для повышения добротности, например, проводом 1 мм и больше с шагом 2 мм (особая точность тут не нужна, так что можете особо не заморачиваться с каждым витком). Для L1 нужно намотать 2 витка, а для L2 — 4–5 витков.
Далее идут конденсаторы C1 и C2, которые представляют собой двухсекционный конденсатор переменной емкости (КПЕ) с воздушным диэлектриком, он является идеальный решением для подобных схем, КПЕ с твердым диэлектриком использоваться нежелательно. Наверное, КПЕ является самым редким элементом данной схемы, но его довольно легко найти в любой старой радиоаппаратуре или на барахолках, хотя его можно заметить и двумя обычным конденсаторами (обязательно керамическими), но тогда придется обеспечивать подстройку с помощью импровизированного вариометра (прибора для плавного изменения индуктивности). Пример КПЕ:
Нам нужно всего две секции КПЕ и они обязательно должны быть симметричны, т.е. иметь одинаковую емкость в любом положении регулировки. Их общей точной будет служить контакт подвижной части КПЕ.
Затем следуется цепочка гашения выполненная на резисторе R1 (2.2МОм) и конденсаторе C3 (10 пФ). Их значения можно менять в небольших пределах.
Катушка L3 выполняет роль анодного дросселя, т.е. не позволяется высокой частоте пройти дальше. Подойдет любой дроссель (только не на железном магнитопроводе) с индуктивностью 100–200 мкГн, но проще намотать на корпус сточенного мощного резистора 100–200 витков тонкого медного эмалированного провода.
Конденсатор C4 служит для отделения постоянной составляющей на выходе приемника. Наушники или усилитель можно подключать непосредственно к нему. Емкость его может варьироваться в довольно больших пределах. Желательно, чтобы C4 был пленочный или бумажный, но с керамическим тоже будет работать.
Резистор R3 представляет собой обычный потенциометр на 33кОм, который служит для регулирования анодного напряжения, чем позволяет менять режим лампы. Это необходимо для для более точной подстройки режима под конкретную радиостанцию. Можно заменить на постоянный резистор, но это нежелательно.
На этом элементы закончились. Как видите схема очень простая.
И теперь немного по поводу питания и монтажа приемника.
Анодное питание можно смело использовать от 10В до 30В (можно и больше, но там уже немного опасно подключать низкоомную аппаратуру). Ток там совсем небольшой и для питания подойдет БП любой мощности с необходимым напряжением, но желательно, чтоб он был стабилизирован и имел минимум шумов.
И еще обязательным условием является питание накала лампы (на картинке с распиновкой он обозначен как нагреватели), так как без него она работать не будет. Тут уже токи нужны поболее (300–400 мА), но напряжение всего 6.3В. Подойдет как переменное 50Гц, так и постоянное напряжение, причем оно может быть от 5 и до 7В, но лучше использовать каноничное 6.3В. Лично я не пробовал использовать 5В на накале, но скорее всего все будет нормально работать. Накал подается на ножки 4 и 5.
Теперь про монтаж. Идеальным является расположение всех элементов схемы в металлическом корпусе с подключенной к нему в одной точке землей, но будет работать и вообще без корпуса. Так как схема работает в УКВ диапазоне, все соединения в высокочастотной части схемы должны быть максимального короткими для обеспечения большей стабильности и качества работы устройства. Вот пример первого прототипа:
При таком монтаже все работало. Но с металлическим корпусом-шасси немного стабильнее:
Для таких схем идеальным является навесной монтаж, так как он дает хорошие электрические характеристики и позволяет без особых затруднений вносить поправки в схемы, что с платой уже не так просто и аккуратно получается. Хотя и мой монтаж аккуратным назвать нельзя.
Теперь по поводу наладки.
После того как вы на 100% убедились в правильности монтажа, подали напряжение и ничего не взорвалась и не загорелось — это значит, что скорее всего схема работает, если использованы правильные номиналы элементов. И вы скорее всего услышите в наушниках шумы. Если во всех положениях КПЕ вы не слишите станции, и вы точно уверены, что у вас принимаются вещательные станции на других устройствах, то попробуйте изменить количество витков катушки L2, этим вы перестроите частоту резонанса контура и возможно попадете на нужный диапазон. И пробуйте крутить ручку переменного резистора — это тоже может помочь. Если совсем ничего не помогает, то можно поэкспериментировать с антенной. На этом наладка завершается.
На этом этапе все самое основное уже сказано, а представленное выше неумелое повествование можно дополнить следующими роликами, которые иллюстрируют приемник на разных этапах разработки и демонстрируются качество его работы.
Чисто ламповый вариант (на макетном уровне):
Вариант с добавлением УНЧ на ИМС (уже с шасси):
В последнем варианте ламповость немного потеряна, ибо применена ИМС. Это оказалось единственным решением, так как при анодном 20В в режиме УНЧ второй триод так и не заработал у меня, хотя может подходящий режим и есть, но я найти его не смог.
В качестве УНЧ был использован усилитель PAM8403, который питается от линейного стабилизатора напряжения L7805 (в народе зовется кренкой, по названию советского аналога).
В планах по развитию данного проекта имеется создание еще одного сверхрегенератора на лампе 6с6 б, но уже портивного, так как очень соблазнительно иметь ламповый портативный приемник.
Спасибо за внимание. Готов ответить на вопросы по теме.
PS: Данное устройство генерирует собственные колебания во время работы и излучает их через приемную антенну, т.е. сверхрегенератор может создавать помехи, учитывайте это.
Источники:
1. Сверхрегенерация
2. Сверхрегенеративный приемник
3. Документация на лампу 6н23п
4. Туторский «Простейшие любительские передатчики и приемники УКВ» 1952
