Лабораторная работа 7 Изучение регенеративного радиоприемника

Вид материала

Лабораторная работа

Содержание Еобр, совпадающую по фазе с ЭДС Е Момент возникновения генерации собственных колебаний называют порогом генерации. Lа в магнитном поле катушки контура L Контрольные вопросы

Подобный материал:

• Повышение чувствительности радиоприемника, 66.98kb.
• Методические указания к лабораторным работам Лабораторная работа, 357.24kb.
• Лабораторная работа №3 кпк лабораторная работа №3 Тема: карманный персональный компьютер, 173.34kb.
• Лабораторная работа, 155.79kb.
• Лабораторная работа, 159.96kb.
• Методические возможности стенда Особенности работы на стендах уилс-1 Ознакомительное, 1487.3kb.
• Лабораторная работа по курсу «Физические основы микроэлектроники», 136.21kb.
• Лабораторная работа №1. Источники энергии при сварке. Лазерная сварка. Цель лабораторного, 120.5kb.
• Лабораторная работа №21, 85.92kb.
• Лабораторная работа, 109.92kb.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 7


Изучение регенеративного радиоприемника


На рис. 1 изображена простейшая схема, в которой использована регенерация. Ток высокой частоты приходящего сигнала, протекающий в антенной катушке L_A, индуктирует в колебательном контуре LC некоторую ЭДС E (рис. 2). Если контур настроен на частоту приходящего сигнала, то ток I в нем, очевидно, будет совпадать по фазе с ЭДС Е. Протекая через конденсатор С, ток I вызовет напряжение U_g, от-



стающее от него по фазе на 90^о. Это напряжение практически полностью будет передаваться на сетку лампы, так как емкостное сопротивление конденсатора С_g токам высокой частоты очень мало. Полагая, что внешнее сопротивление анодной цепи мало по сравнению с внутренним сопротивлением лампы, можем считать, что анодный ток I_а приблизительно совпадает по фазе с напряжением на сетке. Проходя по анодной катушке L_a, ток I_a будет индуктировать в контуре LC дополнительную ЭДС Е_обр, которую назовем ЭДС обратной связи, так как она вызывается обратной связью анодной цепи с сеточной. Очевидно, ЭДС обратной связи сдвинута по фазе на 90^о по отношению к току I_a. Надлежащим выбором направления намотки витков катушки L_а можно всегда добиться того, что ЭДС Е_обр будет опережать ток I_a на 90^о.

Таким образом, вводя в контур LC внешнюю ЭДС Е, можно получить в нем добавочную ЭДС обратной связи Е_обр, совпадающую по фазе с ЭДС Е и действующие в контуре последовательно. Следовательно, для получения тока определенной силы в контуре LC при наличии обратной связи необходимо ввести в него внешнюю ЭДС меньшей величины, чем при отсутствии обратной связи. Чем сильнее обратная связь, тем меньшую ЭДС нужно вводить в контур для получения в нем тока одной и той же силы. Иначе говоря, благодаря действию обратной связи активное сопротивление контура как бы уменьшается.

Степень уменьшения активного сопротивления контура легко определить, составляя уравнения равновесия токов и напряжений. Для рассматриваемой простейшей схемы можно написать:

где r, L и C – параметры контура, М – взаимная индуктивность между контурной катушкой L и катушкой обратной связи L_a, а S – крутизна характеристики лампы.

Подставляя второе уравнение в первое, и решая относительно , получим:

.

Из этого соотношения видно, что активное эквивалентное сопротивление контура, учитывающее влияние обратной связи,

,

т. е. активное эквивалентное сопротивление контура, состоит из двух слагаемых – собственного сопротивления r и сопротивления, обусловленного обратной связью.

Таким образом, при использовании регенерации активное сопротивление контура может быть в значительной степени понижено, что дает возможность увеличить колебательное напряжение на контуре и повысить его избирательность; при этом, разумеется, полоса пропускания частот контура уменьшится. Для подбора наивыгоднейшей обратной связи ее обычно делают переменной. Так, в схеме рис. 1 катушки L и L_a могут перемещаться одна относительно другой.

При воздействии на антенну модулированной ЭДС на контуре LC (рис. 2.) образуется также модулированное напряжение, которое в результате сеточного детектирования создает в анодной цепи ток низкой частоты. Этот ток, проходя по первичной обмотке трансформатора, вызывает на вторичной обмотке напряжение, которое подводится к усилителю низкой частоты и используется дальше обычным путем.

Следует иметь в виду, что влияние обратной связи далеко не ограничивается простым уменьшением активного сопротивления контура. В регенеративных схемах вследствие нелинейности характеристик лампы возникает ряд сложных явлений, с которыми приходится считаться. Эти явления будут рассмотрены впоследствии.

Регенерация используется для приема радиотелефонных и радиотелеграфных станций.

При приеме радиотелефонных станций обратная связь выбирается такой величины, чтобы эквивалентное активное сопротивление контура было положительным. Использование регенерации позволяет повысить чувствительность и избирательность радиоприемника.

При приеме радиотелеграфных станций, работающих незатухающими колебаниями, обратная связь выбирается такой величины, чтобы при малых колебательных напряжениях r_э < 0, т. е. возникла генерация колебаний. Следовательно, при воздействии проходящих сигналов на контуре образуются два напряжения – одно от собственной генерации, а другое от приходящих сигналов. Таким образом, при некоторой расстройке контура относительно проходящих сигналов возникают биения, которые после детектирования создают напряжения и токи низкой частоты. Поэтому при приеме радиотелеграфных станций регенерация может быть использована не только для повышения чувствительности и избирательности, но и для преобразования токов высокой частоты в токи низкой частоты, необходимые для осуществления приема на слух.

Таким образом, при приеме на слух (по схеме рис. 1.) радиотелеграфных станций, работающих незатухающими колебаниями, одна и та же лампа выполняет несколько функций: генерирование колебаний, усиление проходящих высокочастотных сигналов при помощи обратной связи, преобразование высокой частоты сигналов в низкую частоту, усиление по низкой частоте. Радиоприем, при котором лампа используется для выполнения перечисленных функций, называется автодинным приемом, а соответствующая схема носит название автодинной схемы.

При сближении катушек L и L_a, т. е. при увеличении обратной связи, усиление возрастает, но до известного предела, после которого возникает генерация собственных колебаний и каскад становится генератором.

Момент возникновения генерации собственных колебаний называют порогом генерации.

Когда приемник генерирует собственные колебания, получается сложение этих колебаний с принимаемыми и в результате модулированные колебания сильно искажаются. Если принимаются немодулированные, т. е. чисто незатухающие колебания, например несущие колебания в перерыве телефонной передачи, то от сложения этих колебаний и собственных колебаний получаются биения.

Частота биений в регенеративном приемнике зависит от разности между частотами принимаемых и собственных колебаний. При приеме какой-либо определенной станции частота сигнала постоянна, а частота собственных колебаний, как и во всяком генераторе с самовозбуждением, равна частоте контура. Изменяя настройку контура вблизи резонанса, т. е. изменяя разность между частотой сигнала и частотой контура, мы будем изменять частоту биений.

После детектирования биений в анодной цепи получается составляющая с частотой биений, которую можно легко обнаружить в телефоне, если она находится в пределах звукового диапазона.

При точной настройке в резонанс с приходящими колебаниями биений не будет, потому что частота собственных колебаний совпадает с частотой сигнала и разность их равна нулю. Этот случай называют нулевыми биениями.

Практически нулевые биения получаются также и при некоторой расстройке контура относительно частоты сигнала. Объясняется это тем, что при небольшом отклонении от резонанса приходящие колебания действуют, как постороннее возбуждение и заставляют каскад генерировать колебания не с частотой контура, а с частотой сигнала, так что разности в частотах не будет¹. Поэтому при настройке получается некоторая область нулевых биений, которая тем шире, чем сильнее сигнал. За пределами этой области нулевых биений каскад будет генерировать собственные колебания с частотой, уже не равной частоте сигнала, и тогда возникнут биения звуковой частоты, слышимые в телефоне в виде музыкального тона (свиста). Чем больше расстройка контура относительно частоты сигнала, тем больше разность в частотах и тем выше тон биений. При значительной расстройке частота биений выходит уже за пределы слышимых звуковых частот.

Таким образом, при настройке контура приемника с обратной связью, работающего в режиме генерации, всегда наблюдаются характерные звуки. Подход к резонансу сопровождается возникновением высокого звука (свиста), постепенно понижающегося и, наконец, обрывающегося на некотором низком тоне около точного резонанса (нулевые биения). При дальнейшем изменении настройки после прохождения резонанса явление повторяется в обратном порядке, т. е. возникает низкий тон, который по мере удаления от резонанса повышается, переходя в свист, и, наконец, становится неслышимым.



Графически это показано на рис. 3, на котором по вертикальной оси отложена частота звука биений, а по горизонтальной оси –

частота контура генерирующего приемника. Для примера на этом графике частота сигнала взята 500 кГц. Биения звуковой частоты в данном случае возникают только при расстройке не меньше чем на 200 Гц относительно резонанса, и таким образом, ширина области нулевых биений составляет 400 Гц.

Режим генерации необходим для приема незатухающих телеграфных сигналов. Без генерации в телефоне будут слышны лишь щелчки, но звукового тона сигналов не получится.

Для генерации в результате биений контур должен быть расстроен в ту или другую сторону относительно частоты сигнала. Таким образом, режим наиболее громкого приема телефонных сигналов получается, чуть-чуть не доходя до порога генерации, а режим хорошего приема незатухающих телеграфных сигналов получается за порогом генерации, причем сильно увеличивать обратную связь не следует, так как при большой амплитуде собственных колебаний громкость телеграфных сигналов уменьшается. Все это наглядно показано на рис. 4, на котором даны положения ручки обратной связи для порога генерации и для случая наилучшего приема телефонных сигналов.



Схема на рис. 1 применяется теперь редко. Ее недостаток заключается в том, что перемещение катушки обратной связи L_а в магнитном поле катушки контура L сильно влияет на индуктивность и емкость контура, изменяя его частоту. Это затрудняет настройку приемника и не позволяет проградуировать его шкалу по частоте или длине волны.




Вместо триодов в детекторно-регенеративном каскаде часто применяются тетроды и особенно пентоды, дающие значительно большее усиление. Регулирование обратной связи при применении тетрода или пентода может осуществляться посредством конденсатора переменной емкости по схеме на рис. 5,а. Еще лучшим способом является регулирование обратной связи путем изменения напряжения на экранной сетке с помощью потенциометра R (рис. 5,б). При таком способе изменения обратной связи меньше влияют на настройку контура.




ЗАДАНИЕ:

1. Разберитесь в монтажной схеме, по которой собран предлагаемый в работе регенеративный приемник. Зарисуйте электрическую схему данного регенеративного усилителя с указанием величин сопротивлений и конденсаторов.
   
2. Подключите к приемнику блок питания, усилитель низкой частоты (УНЧ) и антенну. Подайте напряжение сети на выпрямитель и УНЧ. После трехминутного прогрева произведите настройку приемника ручкой конденсатора переменной емкости и регуляторами обратной связи на какую-либо радиостанцию.
   
3. После трехминутного прогрева произведите настройку приемника ручкой конденсатора переменной емкости и регуляторами обратной связи на какую-либо радиостанцию.
   
4. Изучите влияние величины обратной связи на качество приема. Добейтесь приема радиостанции при сильной связи (при наличии генерации). Признаком генерации является пересвистывание при перестройке контура конденсатором вблизи частот работающей радиостанции.
   
5. Добейтесь наилучшего качества приема радиосигнала вблизи порога генерации, плавно уменьшая величину обратной связи ручкой потенциометра в цепи экранирующей сетки и ручкой катушки обратной связи.
   
6. Определите граничные частоты принимаемого диапазона с помощью генератора Г4-18.
   

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Принцип действия транзистора при включении по схеме с общей базой. Усиление переменных напряжений.

2. Принцип работы усилителя на транзисторе в схеме с общим эмиттером (объяснить с использованием базовой и коллекторной характеристики). Способы подачи напряжения смещения на базу, температурная стабилизация.

3. Способ построения многокаскадного усилителя и его коэффициент усиления. Назначение развязывающих фильтров.

4. Частотные свойства транзистора. Зависимость  от частоты. Частотная характеристика УНЧ.

5. Усилители мощности: особенности режимов работы, к.п.д. усилителя. Принцип действия одноконтактного и двухконтактного трансформаторного усилителя. Назначение выходного трансформатора.

6. Бестрансформаторный усилитель мощности, особенности работы и его достоинства.