Розробка для гуртка радіоконструкторів - Комбінований прилад радіоаматора
Для радіоаматорів, що захоплюються радіозв'язком, потрібен калібратор для градуювання шкали, а також генератор синусоїдального сигналу для контролю якості передавальної аматорської радіостанції. Запропонований прилад забезпечує обидві функції. Генератор синусоїдального сигналу на 1000 Гц має малі нелінійні спотворення, близько 0,1%, і високу стабільність за частотою та амплітудою; його можна використовувати також для випробування підсилювачів низької частоти (ПНЧ). Використовуючи фільтр, що загороджує, на 1000 Гц можливо також зробити вимірювання і розрахувати нелінійні спотворення, що вносяться ПНЧ на частоті 1000 Гц. Принципова електрична схема приладу наведена на рис. 1. Генератор на мікросхемі DD1 виконаний із використанням кварцового резонатора на 100 кГц. На мікросхемах DD2, DD3 дільник частоти на 100 і виході отримано сітку частот: 100 кГц, 10 кГц, 1 кГц. Через перемикач SA2 імпульсний сигнал надходить на емітерний повторювач на транзисторі VT2 і з вихідного дільника через перемикач SA3 П-подібний сигнал можна подати на вхід радіоприймача. Завдяки застосуванню мікросхем типу К155ІЕ4, як дільник на десять, отримано сигнал - типу меандр, тобто позитивна і негативна посилки однакової тривалості; це забезпечує максимальну напругу першої гармоніки. Гармоніки частоти 100 кГц можна прослухати на УКХ діапазонах, а 10 кГц і 1 кГц - до 25 МГц. При використанні дільників на 10 - для мікросхем типу К155ІЕ1 виходить імпульсний сигнал з великою скважністю, тому цю мікросхему можливо застосовувати тільки для калібратора. Частоту 1000 Гц з виходу DD3 через транзисторний ключ на VT1 подано на найпростіший смуговий фільтр типу К (L1, L2, L3, С4, С6, С10), де виділяється перша гармоніка з П-подібного сигналу. Синусоїдальний сигнал через емітерний повторювач на транзисторі VT3 надходить на вихід 2 через дільник напруги. Вихідну напругу синусоїдальної частоти 1000 Гц можна змінювати плавно за допомогою потенціометра R7, а також ступінчасто; використовуючи дільник напруги та перемикач SA4. Синусоїдальний сигнал із частотою 1000 Гц має високу стабільність за частотою та амплітудою. На інтегральному стабілізаторі DA1 і конденсаторах С2, С5 виконаний стабілізатор напруги на 5 В для живлення мікросхем. Конденсатори С7…С9 встановлюються при монтажі біля корпусів мікросхем і запаюються на ±5 В. При калібруванні шкали приймач повинен працювати в режимі SSB, CW та налаштування проводять за нульовим биттям.Подавши на мікрофонний вхід радіостанції синусоїдальний сигнал - 1000 Гц, можна оцінити стабільність генератора плавного діапазону (ГПД) радіопередавача, вимірюючи електронним. частотомір частоту на виході радіопередавача (вихід передавача необхідно навантажити) при SSB модуляції. Синусоїдальну частоту 1000 Гц можна також використовувати при налаштуванні, випробуванні підсилювачів низької частоти. Дані котушок L1, L2, L3: феритовий броньовий сердечник з µ = 2000 типу Б22, W1 = 1590 витків дроту ПЕВ-2 ø 0,08 мм (індуктивність 605 мГн на частоті 1000 Гц), W2 = 403 витка 0,18 мм (індуктивність 21,75 мГн на частоті 1000 Гц), W3 = 1590 витків дроту ПЕВ-2 0,08 мм (індуктивність 605 мГн на частоті 1000 Гц). Котушки індуктивності взяті готові зі списаної аналогової апаратури ущільнення типу В2-2, яка використовувалася у зв'язку в 80-х роках. Сумарна ємність конденсаторів С6 для частоти 1000 Гц становить 1,1 мкф (1 мкф + 0,1 мкф).Якщо у радіоаматора будуть котушки з іншими параметрами, необхідно перерахувати ємність конденсаторів С4, С6, С10. Слід зазначити, що конденсатори мають великий допуск ємності ±10%, тому при повторенні пристрою можливо виникне необхідність трохи змінити ємність контурів. За допомогою підстроювальних сердечників котушок L1, L2, L3 можна змінювати частоту контуру в деяких межах. Налаштування контурів можна провести за максимальною величиною вихідної синусоїдальної напруги. Якщо виявиться, що сердечник буде в крайньому положенні, необхідно змінити величини ємностей С4, С6, С10. При викрученому сердечнику збільшити ємність, а при вкрученому повністю зменшити. Максимальна вихідна напруга синусоїдальної частоти - 1000 мВ. Існують різні методи виміру нелінійності, проте радіоаматори найчастіше використовують інтегральний метод виміру нелінійних спотворень. Суть якого полягає в тому, що береться відношення середньоквадратичного значення вищих гармонійних до середньоквадратичного значення напруги всіх гармонік, тобто до напруги сигналу. Нелінійні спотворення сигналу будь-якої форми оцінюються коефіцієнтом нелінійності, який обчислюється за формулою: Кн = (Uсум. гарм. × 100%) / Uсигн. При подачі частоти 1000 Гц проводяться виміри напруги на виході ПНЧ за допомогою мілівольтметра змінної напруги; і потім проводяться виміри з підключеним до виходу ПНЧ фільтра, що загороджує, на 1000 Гц; і за даними вимірів проводимо обчислення коефіцієнта нелінійності. Для вимірювання нелінійності ПНЧ на частоті 1000 Гц потрібен фільтр, що загороджує, на цю ж частоту. Схема фільтра, що загороджує, на 1000 Гц наведена на рис. 2. Дані котушок L1, L2, L3: феритовий броньовий сердечник з µ = 2000 типу Б22, W1 = 675 витків дроту ПЕВ-2 ø 0,14 мм (індуктивність 64,5 мГн на частоті 1000 Гц), W2 = 1270 витка 2 0,1 мм (індуктивність 380 мГн на частоті 1000 Гц), W3 = 675 витків дроту ПЕВ-2 0,14 мм (індуктивність 64,5 мГн на частоті 1000 Гц). Котушки індуктивності для фільтра, що загороджує, також взяті готові, зі списаної аналогової апаратури ущільнення типу В2-2, яка використовувалася у зв'язку в 80-х роках. Розрахунок смугового та захисного фільтрів проводився за методикою, описаною в (1). Перевірка сигналу з даного генератора на нелінійність: при підключенні мілівольтметра до виходу генератора отримаємо 1000 мВ, при встановленні перемикача SA4 в положення 1:1 і потенціометра R7 у верхньому положенні - після фільтра, що загороджує - отримаємо 1 мВ; провівши розрахунок отримаємо – 0,1% нелінійних спотворень. Слід зауважити, що при випробуванні ПНЧ необхідно зробити кілька вимірів при різній вихідній потужності та користуватися підсилювачем з вихідною потужністю, де коефіцієнт нелінійності допустимий, а також вживати заходів щодо покращення параметрів підсилювача. Номінальна потужність - це потужність ПНЧ при допустимому коефіцієнті нелінійних спотворень. В принципі, бажано зробити випробування лінійності ПНЧ на декількох частотах, але радіоаматори-початківці зазвичай обмежуються випробуванням ПНЧ на частоті 1000 Гц. Підсилювачі для простих радіоприймачів також бажано випробувати на лінійність та підібрати оптимальні режими для транзисторів, за потреби. Досвідчені радіоаматори можуть трохи ускладнити прилад, ввівши в дільник схему на 2 на тригері типу К155ТМ2 і отримати додатково частоту 500 Гц, розподілом частоти 1000 Гц на два;а також розрахувати та зробити смугові та загороджуючі фільтри для частот 500 Гц та 10 кГц. Слід зазначити також, що підключивши смуговий фільтр до готового генератора LC також можна поліпшити нелінійність синусоїдального сигналу. Як показує експеримент, лінійність сигналу можна поліпшити і отримати коефіцієнт нелінійності близько 0,01%, якщо отриманий синусоїдальний сигнал пропустити додатково через фільтр низьких частот (ФНЧ), схема якого наведена на рис. 3. Дані котушки для ФНЧ L1: феритовий броньовий сердечник з µ= 2000 типу Б22, W1= 818 витків дроту ПЕВ-2 ø 0,125 мм (індуктивність 158 мГн на частоті 1000 Гц). При підключенні такого ФНЧ; у попередньому фільтрі (Рис. 2) необхідно відключити резистор навантаження R1, що поліпшить узгодження між фільтрами. Слід зазначити, що сигнал із прямокутними імпульсами, меандр із частотами 1000 Гц і 10 кГц можна використовувати для випробування ПНЧ на виявлення самозбудження; із спостереженням форми вихідного сигналу за допомогою осцилографа. Автори проводили вимірювання, для визначення Кн, мілівольтметр ВЗ-38В.
