Громкоговорящий ППП на германиевых транзисторах


Пресытившись конструкциями на лампах и современных компонентах в последнее время в ностальгическом порыве маюсь конструкциями на германиевых транзисторах.

Начитавшись на форумах, что, дескать, из-за несовершенства технологии производства их параметры со временем сильно деградируют, для проверки своих запасов  даже приобрёл промышленный измеритель параметров транзисторов и маломощных диодов Л2-54.

Мой Л2_54_US5MSQ

Протестировал более сотни разных экземпляров транзисторов и могу с удовлетворением отметить, что ни один не забраковал – все как минимум с полуторакратным (а чаще всего с 2-3 кратным) запасом соответствуют справочным данным. Так что совсем не грех их трудоустроить, тем паче, что в мою юность многие из них были столь же желанны, как и недоступны.

И начинаем традиционно – с постройки УНЧ.

Целый ряд популярных и по сей день радиолюбительских приемников, например [1,2],  выполнены на германиевых транзисторах и рассчитаны на работу на дефицитные ныне высокоомные наушники. Рекомендуемые там же для повышения выходной мощности простые эмиттерные повторители способны обеспечить более-менее пристойное звучание лишь на связные низкоомные наушники (100- 600 Ом) или низкоомную нагрузку (4-16 Ом  современные наушники или динамик), подключаемую через трансформатор с Ктр не менее 1/5 (1/25 по сопротивлению) и всё равно при малых уровнях сильно сказывается искажения типа ступенька. Можно, конечно, попробовать притулить туда современные УНЧ на ИМС, но они требуют плюсовое питание. Можно пойти еще дальше и перевести конструкции на современные транзисторы, но… теряется «изюминка», вкус времени  — «ностальжи», так что это не наш путь.

Существенно улучшить качество звучания на низкоомную нагрузку и обеспечить громкоговорящий прием поможет усилитель мощности с глубокой ООС (рис.1 обведён синей рамкой), подключаемый вместо высокоомных наушников.

Рис.1 УНЧ ППП мощностью 0,5 Вт US5MSQ

Как видим, его схема почти классика 60-70гг. Отличительной чертой является глубокая (более 32 дБ) ООС по постоянному и переменному току (через резистор R7), что и обеспечивает высокую линейность усиления (при  средних уровнях Кг менее 0,5%, при малой (менее 5 мВт) и максимальной мощности (0,5 Вт) Кг достигает 2%). Несколько непривычное включение регулятора громкости обеспечивает повышение глубины ООС при уменьшении громкости, благодаря этому оказалось возможным сделать УНЧ более экономичным (ток покоя всего УНЧ ППП не более 7 мА) практически при полном отсутствии искажений типа «ступенька». Конденсатор С6 ограничивает полосу пропускания на уровне примерно 3,5 кГц (без него она превышает 40 кГц!), что также снижает уровень собственных шумов – УНЧ очень тихий. Уровень собственных шумов на выходе примерно 1,2 мВ! (при заземлённом левом выводе С1). Общий Кус со входа (с левого вывода С1) примерно 8 тыс. Т.о. уровень собственных шумов приведенных ко входу — примерно 0,15 мкВ. При подключении к реальному источнику сигнала (ФНЧ) за счет токовой составляющей уровень собственных шумов, приведенных ко входу, возрастает до 0,3-0,4 мкВ.

Испытание мощного УНЧ ППП_US5MSQ

 

В выходном каскаде применены недорогие и надежные ГТ403. УНЧ способен выдать «на гора» и большую мощность (до 2,5 Вт на нагрузке 4 Ома), но тогда потребуется установить транзисторы на радиаторы и/или применить более мощный (П213, П214 и т.п.), но, на мой взгляд,  0,5 Вт и современном чувствительном динамике «за глаза» хватает даже при прослушивании музыки. Для усилителя НЧ пригодны практически любые германиевые низкочастотные транзисторы соответствующей структуры и Н21э транзисторов не менее 40 (Т2, T3, Т4 –МП13-16, МП39-42, а Т5- МП9-11, МП35-38). Если планируется применение этого УНЧ в ППП, то нужно, чтобы Т1 был малошумящим (П27А, П28, МП39Б). Для выходного каскада пары Т4,Т5 и Т6,Т7 желательно подобрать с близкими ( не хуже +-10%) значениями Н21е.

За счет глубокой ООС по постоянному току режимы УНЧ устанавливаются автоматически.   При первом включении проверяют ток покоя (5-7 мА) и при необходимости добиваются требуемого подбором более удачного экземпляра диода. Упростить эту процедуру можно, если воспользоваться китайским мультиметром. Он в режиме прозвонки диодов пропускает через диод ток примерно 1 мА. Нам нужен экземпляр с падением напряжения порядка 310-320 мВ.

Для испытаний мощного УНЧ была выбрана схема простого двухдиапазонного ППП RA3AAE[3]. Давно хотел её попробовать, да всё как-то руки не доходили, а тут такая оказия (hi!).

двухдиапазонный ППП RA3AAE

Сразу сделал небольшие корректировки схемы (см. рис.3), которые здесь и опишу. Всё остальное, в т.ч. и процесс настройки смотрите в книжке [3].

рис.2 Двухдиапазонный ППП US5MSQ с Рвых 0,5 Вт

В качестве двухзвенного ФНЧ уже традиционно применил магнитофонную универсальную головку, что обеспечило повышенную селективность по соседнему каналу.  Катушка ФНЧ имеет довольно большую собственную емкость, поэтому она существенно нагружает ГПД, особенно если намотана не ПЭЛШО, а простым проводом типа ПЭВ, ПЭЛ (в т.ч. и магнитофонные ГУ). В этом случае собственная емкость катушки настолько велика, что весьма проблематично запустить ГПД с нормальной амплитудой на диодах — с этим сталкивались многие коллеги. Вот поэтому сигнал ГПД лучше снимать не с отвода катушки, а катушки связи, что исключает все эти проблемы и заодно полностью исключает попадание напряжение ГПД на вход УНЧ. Дабы не заморачиваться намоткой нашел подходящие готовые катушки и вперёд, к испытаниям ППП и неожиданно натолкнулся на серьезные «грабли» — при переключении на 40м диапазон амплитуда сигнала ГПД на катушке связи уменьшается в 2 раза! Ладно, подумал я, может у меня гранаты, то бишь катушки, не той системы (hi!). Нашел каркасы и перемотал строго по автору (см. фото)

Блок ВЧ 2х-диапазонного ППП US5MSQ и здесь надо отдать должное Владимиру Тимофеевичу  — без дополнительных телодвижений сразу попал в указанные частотные диапазоны — как входных контуров, так и ГПД.

Но… проблема осталась, а это значит, что нельзя оптимально настроить смеситель на обоих диапазонах – если выставить оптимальную амплитуду на одном, то на другом диоды будут или закрыты или практически постоянно открыты.  Возможен только некий средний, компромиссный, вариант  установки амплитуды ГПД, когда смеситель будет более-менее работать на обоих диапазонах, но с повышенными потерями (до 6-10 дБ). Решение проблемы оказалось поверхности – использовать свободную группу переключения в тумблере для коммутации эмиттерного резистора, которым и будем устанавливать оптимальную амплитуду ГПД на каждом диапазоне. Для контроля и регулировки оптимальной амплитуды ГПД применим такую же методу, как в [4].

Для этого левый (см. рис.3) вывод диода D1 переключаем на вспомогательный конденсатор 0С1. В результате получается классический выпрямитель напряжения ГПД с удвоением. Этот своеобразный «встроенный ВЧ вольтметр» и дает нам возможность провести фактически прямое измерение режимов работы конкретных диодов от конкретного ГПД непосредственно в работающей схеме.  Подключив для контроля к 0С1 мультиметр в режиме измерения постоянного напряжения, подбором эмиттерных резисторов (с начала R3 на 40м диапазоне, затем R5 на 80м) добиваемся напряжения +0,8…+1 В – это и будет оптимальное напряжения для диодов 1N4148, КД522,521 и т.п.  Вот вся настройка. Подпаиваем вывод диода обратно на место, а вспомогательную цепочку убираем. Теперь при оптимальном работающем смесителе можно оптимизировать (увеличить) его подключение к входному контуру (отвод делается не от 5 , а от 10 витка L2), тем самым повысить чутьё на 6-10дБ на обоих диапазонах.

По цепи питания мощного двухтактного УНЧ возможны большие пульсации напряжения, особенно при питания от батарей. Поэтому для питания ГПД применен экономичный параметрический стабилизатор напряжения на Т4,  где в качестве стабилитрона использован обратносмещённый эмиттерный переход КТ315 (что было под рукой). Выходное напряжение стабилизатора выбрано порядка -6..-6,5в, что обеспечивает стабильную частоту настройки при разряде батареи вплоть до 7в.  Из-за пониженного напряжения питания ГПД число витков катушки связи L3 увеличено до 8 витков. Но у КТ315 разброс по напряжению пробоя эмиттерного перехода довольно большой – первый попавшийся дал 7,5в – многовато, второй дал 7в (см. графики из [5])

КТ315 и КТ316 в качестве стабилитрона– уже хорошо, применив в качестве Т4 кремниевый КТ209в получил требуемые -6,3в. Если не хочется заморачиваться с подбором, можно в качестве Т5 поставить КТ316, тогда Т4 должен быть германиевым (МП39-42). Тогда имеет смысл для унификации и в ГПД поставить КТ316 (см. рис.4), что положительно скажется на стабильности частоты ГПД. Именно такой вариант у меня сейчас работает.

рис.3 Двухдиапазонный ППП US5MSQ с Рвых 0,5Вт. Вариант с КТ316

Макет 2х диапазонного ППП US5MSQ

Основные параметры приемника

Чувствительность при с/шум=10дБ  — не хуже 1,5 мкВ (на 40м не хуже 1 мкВ)

Коэффициент подавления АМ при отстройке мешающего АМ сигнала на 50 кГц – 86 дБ

Максимальная выходная мощность (при Кг не более 2%) на нагрузке 8 Ом – 0,5 Вт

Общий Кус (со входа антенны) примерно 10тыс.

Ослабление сигнала помехи при расстройке 10 кГц  — 74дБ

Полоса пропускания тракта НЧ

(по уровню -6дБ) – 2,75 кГц

(по уровню -20дБ) – 3,5 кГц

(по уровню -40дБ) – 5,3 кГц

(по уровню -60дБ) – 7,4 кГц

Рабочая тетрадь US5MSQ

Литература:

1.Поляков В. Приемник прямого преобразования. — Радио, 1977, №11, с.24

2.Поляков В. Простой радиоприемник коротковолновика-наблюдателя. — Радио, 2003, №1 с.58-60,№2 с.58-59

3.Казанский И., Поляков В. Азбука коротких волн. М., ДОСААФ, 1978, с.39

4.Беленецкий С. Я строю простой ППП.

5.Перлов В. Зайцев В.Транзисторы и диоды в качестве стабилитронов. — Радио, 1976, №10, с.46

 

С.Беленецкий US5MSQ                                                     г.Киев, Украина

Обсудить конструкцию приемника, высказать свое мнение и предложения можно на форуме

Tags: , , , , ,

5 комментариев to “Громкоговорящий ППП на германиевых транзисторах”

  1. MatrixBuilder Август 25, 2016 at 12:01 Постоянная ссылка

    Спасибо за статью. ) Получил удовольствие от прочтения.

    • ur4lga Октябрь 5, 2017 at 15:27 Постоянная ссылка

      Поддерживаю. Сергей Эдуардович. Спасибо Вам за Ваше творчество и манеру изложения оно будто возвращает в детство к тем книжкам в которых все написано приятным и понятным языком.

  2. Erich Декабрь 17, 2016 at 12:32 Постоянная ссылка

    Пане Сергію, а можна зробити подвоювач частоти, аби використовувати шкалу Макеївську? зазвичай аматор сидить, щось паяє, а поруч працює його вже зроблена конструкція. Я планую зробити щось подібне у корпусі від приймача Альпініст

    • US5MSQ Декабрь 17, 2016 at 12:46 Постоянная ссылка

      Здравствуйте.
      Я Вам уже давал ответ на форуме (ссылка на него указана в конце статьи)
      Там же лучше обсуждать схемные решения и задавать вопросы.
      А здесь место только для отзывов и комментариев

  3. staradio Апрель 27, 2017 at 14:54 Постоянная ссылка

    Здравствуйте Сергей Эдуардович! Сперва собрал приёмник по схеме из книги (Азбука коротких волн) и только потом нашел эту Вашу прекрасную статью. Хочу сказать Вам огромное Спасибо за подробное изложение и модернизирование данного приемника! Обязательно займусь доработкой по вашей схеме! Ещё раз Вам спасибо! Удачи! Мира! и Здоровья!

Добавить комментарий

Optimization WordPress Plugins & Solutions by W3 EDGE