Регенеративный приёмник DESERT RATT 3
Этот приёмник является улучшенной версией оригинальной схемы DESERT RATT. Его чувствительность составляет -105 дБм (~1 мВ) в режиме CW и -93 дБм (5 мВ) при приёме АМ сигналов. В схеме используется детектор с эмиттерным повторителем (VT3), что бы меньше нагружать каскад на транзисторе VT2, что повышает чувствительность приёмника. Фазорасщепляющий каскад на транзисторе VT5 создаёт противофазные сигналы, подаваемые на вход усилителя низкой частоты DA1, что снижает общий уровень шумов и улучшает качество звука.
Работа схемы
Сигнал с антенны подаётся через конденсаторы C1, C2 на УВЧ, собранный на транзисторе VT1. Конденсаторы обеспечивают изоляцию приёмника по постоянному току от антенны, а так же согласовывают импедансы антенны и приёмника. Для подавления сигналов мощных АМ вещательных станций диапазона 3-4 мГц можно подключить индуктивность номиналом 1-2 мкГн между точкой соединения конденсаторов C1 и C2 и общим проводом, что бы получился ФВЧ.
Рис. 1. Принципиальная схема регенеративного приёмника DESERT RATT 3.
Транзисторы VT1-VT5 - любые ВЧ n-p-n типа 2N2222, 2N3907 и т.д.;
VT6-VT9 - любые p-n-p типа 2N2907, 2N3906 и т.д. Их можно заменить 3 или 4 последовательно соединёнными диодами типа 1N4148;
Катушка индуктивности L1 наматывается проводом сечением 0,8 мм на пластиковом футляре из-под микросхем и содержит 5 и 15 витков, это позволяет перекрывать диапазон 6..15 мГц. Если параллельно конденсатору C4 подсоединить ёмкость 100 пФ, то принимаемый диапазон будет лежать в 5.5..7.5 мГц.
На транзисторе VT1 реализован широкополосный усилитель высокой частоты, с полосой пропускания, начинающейся от 3..4 мГц (если ФВЧ не установлен) и заканчивающейся за 100 мГц. Резистор R1 определяет напряжение смещения базы транзистора, составляющее около 0,8 вольт (что чуть больше напряжения отсечки), это позволяет получить максимально возможный динамический диапазон. Усиление каскада УВЧ составляет 8..12 дБ и оно зависит от коэффициента передачи по току транзистора VT1. Резистор R2 является нагрузкой транзистора VT1. Сопротивление этого резистора так же как и коэффициент передачи транзистора VT1 по току определяет усиление ВЧ каскада. Вообще-то это не лучший способ реализации усилителя ВЧ, но такая схема получается недорогой и простой.
С выхода УВЧ через конденсатор C3 сигнал подаётся на регенеративный каскад, выполненный на транзисторе VT2. Величина ёмкости C3 должна быть достаточно небольшой, что бы не шунтировать регенеративный каскад. Этот каскад питается стабилизированным напряжением 2 вольта, снимаемого с параллельного стабилизатора, функцию которого выполняют последовательно соединённые переходы коллектор-база транзисторов VT6-VT9. Такое низкое напряжение питания позволяет сделать регулировку регенерации очень плавной. Эта довольно оригинальное схемотехническое решение предложил Чаральз Китчин, N1TEV. Транзисторы VT6-VT9 можно заменить на три или четыре последовательно соединённыых диода типа 1N4148 или одним стабилитроном на напряжение 2 вольта.
Настройка приёмника осуществляется переменным конденсатором C4, подключённым параллельно катушке индуктивности L1, образующими параллельный колебательный контур. Частота настройки определяется по формуле Fr=1/(2 &pi * (LC)1/2), расчёт производят при минимальной и максимальной ёмкости конденсатора C4. Конечно же необходимо знать величину индуктивности L1. Её можно рассчитать с помощью онлайн калькулятора.
Катушка L1 совместно с КПЕ C4 образовывают колебательный контур. Конденсатор C5 включён в цепь положительной обратной связи. Переменный резистор R3 определяет ток, протекающий через транзистор VT2, а так же величину напряжения положительной обратной связи, поступающего с индуктивности L1 через конденсатор C1 на эмиттер транзистора VT2. Чем больше установлено сопротивление резистора R3, тем больше будет на нём напряжение сигнала, который усилится транзистором VT2 и снова попадёт на колебательный контур. То есть чем больше величина обратной связи, тем больше будет усиление каскада.
При некотором критическом положении переменного резистора R3 величина обратной связи станет достаточной для возникновения незатухающих колебаний, что превратит усилительный каскад в генератор. Тонкость здесь заключается в том, что бы увеличить величину обратной связи до максимально возможной величины, но при этом генерация ещё не должна возникнуть. Через резистор R4 напряжение 2 вольт подаётся на базу транзистора VT2 и создаёт на его базе необходимое смещение. Конденсатор C6 блокирует базу транзистора по ВЧ. Большое сопротивление резисторов R4 и R5 позволяет транзистору VT2 работать при очень низких токах, что продлевает время жизни батареи питания.
Каскад на эмиттерном повторителе, выполненном на транзисторе VT3 позволяет уменьшить шунтирование регенеративного каскада диодным детектором, собранном на диоде VD1. Эмиттерный повторитель не усиливает сигнал по напряжению, он нужен только для согласования импедансов. Резисторы R5 и R6 устанавливают напряжение смещения транзистора VT3 таким, что бы этот каскад работал как усилитель класса "А". С выхода диода продетектированное напряжение низкой частоты подаётся на первый каскад усиление по НЧ, выполненный на транзисторе VT4. Конденсатор C9 обеспечивает изоляцию каскадов по постоянному току. Разряд этого конденсатора осуществляется относительно низким обратным сопротивлением диода VD1. Здесь используется старый германиевый диод типа 1N34, имеющий необходимую величину обратного сопротивления. Если применить другой германиевый диод, то параллельно ему следует установить резистор номиналом 10 кОм..100 кОм (подобрать). Можно так же применить и кремниевый диод, типа 1N914 или 1N4148, но при этом следует уменьшить сопротивление резистора R7 до величины примерно 1.5..2 кОм (так же подобрать по максимуму сигнала).
Между катодом диода VD1 и общим проводом можно подключить ФНЧ (одно RC звено), что бы подавлять частоты более 5..6 кГц.
Первый каскад УНЧ выполнен на транзисторе VT4, по простейшей схеме с общим эмиттером со стабилизацией режима работы с помощью положительной обратной связи по постоянному току. Это не лучший вариант усилителя, так как через резистор обратной связи R8 часть усиленного сигнала попадает в противофазе на базу транзистора, что приводит к снижению усиления каскада. Конденсатор C10 является разделительным и предотвращает попадание постоянного тока с коллектора транзистора VT4 на регулятор громкости R10. Сопротивление этого резистора может находиться в пределах 2..50 кОм.
С регулятора громкости R1 сигнал через разделительный конденсатор C11 подаётся на фазорасщепляющий каскад на транзисторе VT5, формирующий два противофазных сигнала, которые подаются на дифференциальные входы усилителя DA1. Оба противофазных сигнала должны иметь одинаковую амплитуду, и поскольку сигнал, снимаемый с коллектора VT5 имеет чуть большую амплитуду, то с помощью резистора R16 коллектор транзистора шунтируется, что уравнивает величину этого сигнала до величины сигнала, снимаемого с эмиттера. Кроме того, этот резистор предотвращает низкочастотное самовозбуждение операционного усилителя. В некоторых случаях этот резистор можно не устанавливать.
Усиление каскада составляет около 6 дБ, и в принципе его можно исключить из схемы. Для этого вывод 2 микросхемы DA1 заземляют, а на вывод 3 подают сигнал с конденсатора C11.
Ток, потребляемый усилителем LM386, меняется в такт с аудиосигналом. При сильных сигналах падение напряжения на усилителе DA1 может быть значительным, что способно привести к самовозбуждению, проявляющегося в виде низкочастотного гула. Резистор R15 и конденсатор C14 формируют фильтр по питанию, предотвращающий слишком сильное падение напряжения на усилителе LM386. Если это не помогает, то ёмкость конденсатора C14 следует увеличить до 100 мкФ. Конденсатор C15 определяет коэффициент усиления микросхемы LM386.
Компоненты R17 и C16 образуют фильтр низкой частоты, который снижает "шипение" усилителя. Этот узел является опциональным, иногда здесь требуется подбор резистора R17. На выходе 5 усилителя LM386 присутствует постоянное напряжение, равное половине напряжения питания - 4.5 вольт при отсутствии сигнала, и что бы избежать замыкания выхода на землю через низкое сопротивление нагрузки (8 Ом) применён разделительный конденсатор C17.
Питание приёмника включается выключателем S1. Светодиод является индикатором включения. Если яркость его свечения слишком велика, то её можно уменьшить путём увеличения сопротивления R19.