pusty pusty pusty
pusty
pusty pusty forum szukaj książki linki artykuły
home pusty c c c c c c c c c
teoria dla początkujących schematy elektronika retro mikrokontrolery pusty
na dół

Elektronika w stylu retro

Lampowy odbiornik UKF

Prezentowany tutaj Lampowy odbiornik UKF jest kolejnym projektem z serii elektroniki w stylu retro. Jest to projekt polecany wszystkim, których pociąga urok układów lampowych. Zainteresuje on zapewne elektroników zajmujących się nowoczesną elektroniką jak i prawdziwych hobbystów, którzy znajdują przyjemność w budowie i uruchamianiu takich właśnie układów.
   W tabelce poniżej umieszczam schemat ideowy i przydatne programy do obliczania elementów lampowego wzmacniacza klasy A i drugi do obliczania elementów filtru zasilacza anodowego. Pliki te są w formie spakowanej. Plik ze schematem ideowym zawiera niezbędną bibliotekę, a sam schemat narysowany jest w formacie programu CircuitMaker.

Spakowane pliki do pobrania
Nazwa schematu/pliku Format i wielkość pliku do pobrania
CKT PDF (GIF) EXE
Lampowy odbiornik UKF 78 KB --- ---
Program do obliczania wzmacniacza lampowego w klasie A --- --- 392 KB
Program do obliczania filtru zasilacza anodowego --- --- 388 KB
Lampowy odbiornik UKF
Autorem tekstu i schematów jest: Aleksander Zawada
Zmiany jakich dokonałem w stosunku do oryginału były podyktowane stylem i układem mojej strony.

Spośród układów lampowych największym zainteresowaniem cieszą się obecnie wzmacniacze akustyczne. Tym samym z łatwością można znaleźć w internecie różne schematy takich wzmacniaczy. Brak natomiast opisów innych układów lampowych, które tak naprawdę odeszły w zapomnienie. Jest to naturalna kolej rzeczy-obecnie można wziąć specjalizowany układ scalony, podłączyć parę elementów biernych zgodnie z notą aplikacyjną i mamy gotowy układ np. odbiornika, bez potrzeby zagłębiania się w istotę jego działania. Ponadto układ taki pracuje ekonomicznie (mały pobór prądu) i ma małe wymiary.
   W układach lampowych rzecz przedstawia się nieco inaczej. Aby w ogóle uruchomić układ (nie mówiąc o jego zaprojektowaniu) potrzeba pewnej, minimalnej wiedzy, dotyczącej jego działania. Układy lampowe "pożerają" dużo energii, zabierają dużo miejsca i są nieraz kapryśne w pracy. Ale mają za to swój urok.
   Poniższy opis dotyczy układu prostego odbiornika na zakres UKF, opublikowanego w EP 5/2003.

   Spośród układów odbiorników ultrakrótkofalowych można wybrać superheterodynę lub odbiornik superreakcyjny - o bezpośrednim wzmocnieniu. Superheterodyna odznacza się bardzo dobrymi parametrami, ale jest trudna w budowie i uruchomieniu - trzeba zestroić kilka różnych obwodów, co bez falomierza-generatora jest w zasadzie niemożliwe. Układ superreakcyjny wyróżnia się natomiast prostotą i możliwością uruchomienia "na słuch". Jest to bardzo ważne dla niezbyt zaawansowanych konstruktorów.
   Mimo wielu wad odbiornika superreakcyjnego, o których będzie mowa później - właśnie ten układ wybrałem.
Dostrojenie obwodu LC Teoria
Jak działa taki odbiornik? Opiszę poniżej układ z tzw. samowygaszaniem. Jak wiadomo, modulacja częstotliwości (FM) polega na zmianie częstotliwości nośnej w takt sygnału modulującego. Jeśli sygnał FM podamy na równoległy obwód LC, ale nastrojony tak, że częstotliwość nośnej wypada na zboczu krzywej rezonansowej (rys. 1), to powstanie na zaciskach tego obwodu sygnał zmodulowany amplitudowo (AM). W ten sposób zamienia się modulację FM w AM. Ważne jest, aby zbocze krzywej rezonansowej było możliwie prostoliniowe na odcinku pracy, przy jednoczesnym dużym nachyleniu. Wymagania te są niestety ze sobą sprzeczne, przez co układ wnosi znaczne zniekształcenia nieliniowe, albo zakres zmian napięcia zmodulowanego AM jest niewielki.
   Rozpatrzmy teraz uproszczony układ odbiornika superreakcyjnego, przedstawionego na rys.2. W obwodzie siatki znajduje się obwód rezonansowy oraz rezystor Rs i kondensator Cs. W momencie włączenia układu (punkt A na rys. 2b) po podaniu napięcia anodowego Ea układ zachowuje się jak wzmacniacz wielkiej częstotliwości, który posiada skłonność do generowania drgań własnych. Aby jednak zapoczątkować drgania niezbędne są niewielkie wahania napięcia w obwodzie siatki. Zapewnia je napięcie UKF AM z obwodu rezonansowego. Narastające drgania (na wykresie pracy oznaczone kolorem zielonym) powodują przepływ prądu siatkowego Is, który powoduje spadek napięcia na oporniku Rs, wytwarzając na nim ujemne napięcie (względem katody)
Us = Rs · Is
Napięcie to pojawia się także na kondensatorze Cs. W pewnym momencie siatka lampy osiąga ujemny potencjał równy napięciu odcięcia -Uodc. Jest to napięcie siatki, przy którym prąd anodowy przestaje płynąć. Widać to z krzywej pracy, gdzie uwidoczniono także przebieg charakterystyki
Ia=f(Us)
- wartości prądu anodowego w funkcji napięcia siatki. W momencie osiągnięcia potencjału -Uodc drgania zostają zerwane i wykładniczo gasną do zera. W tym momencie osiągnięty zostaje punkt B na krzywej pracy. Na odcinku B-A' następuje rozładowanie kondensatora Cs aż do osiągnięcia napięcia siatki równego zeru. Wtedy znów możliwe jest powstanie drgań. Są to tzw. liniowe warunki pracy.

Uproszczony schemat odbiornika
Rys. 2

    Na kolejnym rys.3 pokazano przykładowy kształt wejściowego napięcia UKF AM, odpowiadające mu napięcie na siatce, anodzie i rezystorze R przy liniowej pracy układu. Rysunki te są oczywiście idealizowane. Na anodzie lampy występuje wzmocniony sygnał z siatki, przy jednoczesnym odwróceniu fazy i obcięciu "dolnych" połówek sygnału z siatki (detekcja anodowa), wskutek nieliniowości charakterystyki Ia=f(Us). Dławik dł eliminuje składową nośną sygnału, zaś kondensator C uśrednia impulsy napięciowe występujące na anodzie, odtwarzając tym samym kształt sygnału modulującego - czyli użytecznego sygnału małej częstotliwości. Wynika stąd, że aby wiernie odwzorować przebieg napięcia małej częstotliwości powinno się nań składać możliwie dużo pików. Ich ilość w jednostce czasu jest zależna od częstotliwości przebiegu A-B-A', zwanej częstotliwością wygaszania. Jak wiadomo, człowiek słyszy do około 20 kHz. Aby dość wiernie odtworzyć tą częstotliwość potrzeba 20-40 pików napięciowych na anodzie w czasie trwania 1 okresu napięcia 20 kHz. Zatem częstotliwość wygaszania winna wynieść około 400 kHz. I tutaj pojawia się trudność. Otóż zmaleje wtedy selektywność układu. Bardzo dobrą selektywność uzyska się przy częstotliwości wygaszania 20 kHz. Ale wtedy odbiornik będzie wytwarzać gwizd i napięcie m.cz będzie bardzo marnej jakości. Są to kolejne dwa sprzeczne ze sobą warunki pracy detektora superreakcyjnego. Widać stąd, odbiornika superreakcujnego nie warto uzupełniać dekoderem stereo.
   Poważną wadą odbiornika superreakcyjnego jest promieniowanie podczas pracy sygnału UKF, przez co staje się on swego rodzaju nadajnikiem, mogącym niekiedy zakłócać odbiór pracującym w pobliżu innym odbiornikom.
   Na koniec warto zaznaczyć, że odbiorniki superreakcyjne uzyskały w latach 50.-60. ubiegłego stulecia dużą popularność, gdyż tylko odbiorniki wysokiej klasy były wyposażone w głowicę UKF. Budowano więc jednolampowe przystawki dołączane do gniazd adapterowych odbiornika, wykorzystując tylko jego wzmacniacz małej częstotliwości.

Uproszczone przebiegi
Rys. 3

Rys. 1
Wykaz elementów
Nazwa elementu Symbol Ilość
5-30pF trymer C1 1
43pF/250V ceramiczny C2,C3 2
2,2pF/250V ceramiczny C4 1
10nF/400V C5,C9,C10 3
3,3nF/250V C6 1
100nF/250V ceramiczny C7,C8 2
560pF/250V C11,C19 2
5,6nF/400V C12 1
1nF/400V C13 1
6,8nF/400V C14 1
22µF/400V C15 1
100nF/400V C16 1
47µF/25V C17 1
100µF/400V C20,C21 2
3,3nF/400V C18 1
9,1M/0,25W R1,R4 2
510W/0,6W R2,R10 2
10k/0,6W R3,R13,R14 3
47k/0,6W R5,R7,R11 3
100k/0,6W R6,R8 2
22k/0,6W R9 1
1M/0,6W R12 1
150W/5W R15 3
1,2k/2W R16 1
5,1k/2W R17 1
10k potencjometr liniowy P1 1
1M potencjometr logarytmiczny P2 1
1M potencjometr liniowy P3,P4 2
ECC 85 V1,V2 2
EL 84 V3 1
gniazdo antenowe (BNC) 1
transformatory, cewki, dławiki wg opisu
podstawki pod lampy bez ekranu 2
podstawka pod lampę z ekranem 1
mostek prostowniczy 1A/800V PR1 1
bezpiecznik 400mAT B1 1
włącznik sieciowy W 1
Praktyka
Przejdźmy z kolei do omówienia praktycznego schematu układu pokazanego na rys. 4
Lampowy odbiornik UKF
Rys. 4
   Stopień superreakcyjny pracuje z połówką lampy V1 (druga połówka pozostaje niewykorzystana). Różni się on od poprzednio opisanego układu teoretycznego włączeniem obwodu rezonansowego L2C1 między siatkę a anodę. Ażeby ograniczyć szkodliwe promieniowanie odbiornika antena z obwodem rezonansowym sprzężona jest transformatorowo.
   Częstotliwość wygaszania można ustalić dobierając pojemność C2, co ma wpływ na czas trwania generacji drgań (odcinek A-B). Przez dobór wartości oporności R1 można ustalić czas przerwy - odcinek B-A'.
   Dobroć obwodu rezonansowego powinna być możliwie duża, przy czym stosunek indukcyjności do pojemności powinien być duży. Dlatego cewka L2 o średnicy 20 mm zawiera 4,5 zwoju drutu srebrzonego f 1mm. Odstęp między zwojami 6-7 mm. Cewka antenowa L1 to 5/4 zwoju tego samego drutu. Odległość między cewkami wynosi około 7 mm. Przewidziałem możliwość niewielkiej zmiany indukcyjności cewek poprzez wkręcanie niewielkiego kawałka rdzenia ferrytowego w celu dokładnego dostrojenia. Trymer C1 umożliwia zgrubne dostrojenie do żądanej stacji. Zamiast trymera można zastosować kondensator o zmiennej pojemności, przez co radio będzie można dowolnie przestrajać. Z powodu braku takiego kondensatora układ modelowy jest dostrojony tylko do jednej stacji - Radia Zet (107,5 MHz w Warszawie). Kondensator C3 zwiera do masy napięcia wielkiej częstotliwości, nie dopuszczając ich do dalszych obwodów odbiornika. Dławik dł1 powinien posiadać 60 zwojów drutu miedzianego f 0,2mm na rdzeniu ferrytowym o średnicy 2 mm. Małe wymiary dławika są o tyle korzystne, że jego pojemność rozproszona jest niewielka. Na kondensatorze C4 odkłada się odfiltrowane napięcie małej częstotliwości. Sygnał m.cz przechodzi przez kondensator C5, na kondensatorze C6 następuje dodatkowe jego odfiltrowanie i przez rezystor R3 zostaje podany na potencjometr siły głosu P2. Dzielnik R5,R6 ustala napięcie zasilające detektor na około 95V. Potencjometr P1 umożliwia dokładną regulację napięcia zasilania detektora, przez co można regulować jego punkt pracy. Ponieważ detektor silnie promieniuje, toteż niezbędne staje się połączenie wewnętrznego ekranu lampy z masą, zakrycie lampy ekranem i odsprzęgnięcie przewodów żarzenia filtrem C7, C8, Dł2, Dł3. Dławiki Dł2, Dł3 powinny posiadać około 30 zwojów drutu miedzianego f 0,2 mm na rdzeniu ferrytowym o f 2 mm.
   Napięcie m.cz na potencjometrze P2 osiąga wartość rzędu 50-100 mV, przy sygnale wejściowym rzędu 5-10 µV. Odpowiada to wzmocnieniu napięciowemu detektora około 20000 V/V. Sygnał m.cz dostaje się przez kondensator C9 na siatkę pierwszej połówki lampy V2, która stanowi pierwszy stopień wzmocnienia m.cz (Ku 30V/V). Niewielkie ujemne napięcie siatki sterującej, rzędu -0,5V uzyskuje się dzięki dużej wartości opornika siatkowego R4. Wzmocniony sygnał m.cz, występujący na anodzie lampy dostaje się przez kondensator C10 na regulator barwy dźwięku, złożonego z elementów C11, C12, C13, C14, P3, P4, R8, R9. Potencjometr P3 umożliwia regulację zawartości tonów wysokich, P4 - niskich. Ten potencjometr i rezystor R9 stanowią oporność siatkową drugiego stopnia wzmocnienia napięciowego m.cz (Ku 30V/V), zrealizowanego na drugiej połowie lampy V2. Regulator barwy dźwięku wprowadza pewien spadek wzmocnienia (Ku=0,1V/V). Kondensator C19 zabezpiecza przed wzbudzaniem się wzmacniacza napięciowego. W katodzie lampy drugiego stopnia wzmocnienia napięciowego włączony jest rezystor R10 (ustala wstępne napięcie siatki -1,1V i wprowadza prądowe ujemne sprzężenie zwrotne).Do katody tej lampy doprowadzona jest pętla dość głębokiego ujemnego sprzężenia zwrotnego C18, R17, obejmująca drugą połówkę lampy V2, lampę V3 i transformator głośnikowy Tr1. Dzięki temu wzmacniacz m.cz pracuje miękko, z małymi zniekształceniami. Poprzez zmianę wartości elementów C18, R17 można zmieniać brzmienie wzmacniacza. Kondensator C16 doprowadza wzmocniony we wzmacniaczu m.cz sygnał do pentody mocy V3, pracującej w klasie A. Dla jej pełnego wysterowania potrzebne jest napięcie sygnału 4,3V, co jest zapewnione przez wypadkowe wzmocnienie wzmacniacza napięciowego (Ku 60V/V), po uwzględnieniu działania sprzężenia zwrotnego. Lampa V3 ma tendencje do wzbudzania się, dlatego w obwód siatki sterującej włączyć należy opornik przeciwpasożytniczy R13. R12 jest rezystorem siatkowym lampy V3. W obwodzie katody lampy V3 znajdują się elementy R15, C17. R15 ustala ujemne napięcie siatki na -7,3V. Kondensator C17 likwiduje prądowe ujemne sprzężenie zwrotne dla sygnału akustycznego. Rezystor R16 ustala wartość napięcia siatki osłonnej (ekranującej) lampy V3. Transformator głośnikowy Tr1 powinien posiadać 2600 zwojów drutu miedzianego f 0,12 na uzwojeniu pierwotnym i 101 zwojów f 1 mm na uzwojeniu wtórnym, przy przekroju środkowej kolumny 10 cm2. Transformator ten powinien mieć szczelinę 0,15mm.
   Rezystor R14 obniża napięcie zasilania lampy V2 do około 200V, C15 stabilizuje to napięcie. Układ jest zasilany z transformatora sieciowego Tr2, dostarczającego napięcie żarzenia 6,3V AC przy prądzie 2A, napięcie anodowe 200 V AC przy prądzie 100 mA (podaję ze znacznym zapasem). Mostek prostowniczy Pr1 prostuje napięcie anodowe, filtr (C20,C21,Dł4) wygładza tętniące napięcie wyprostowane. Dławik Dł4 powinien posiadać indukcyjność przynajmniej 2H.
numeracja wyprowadzeń lamp Wskazówki dotyczące montażu
W zasadzie należy wykluczyć możliwość wykonania układu na płytce drukowanej dlatego, że detektor superreakcyjny musi być dobrze ekranowany, a jego wewnętrzne połączenia możliwie krótkie, co znalazło swe odzwierciedlenie na schemacie ideowym. Powinna istnieć także możliwość modyfikacji tych połączeń. Wobec tych faktów układ został zmontowany na podstawie z blachy ocynkowanej, o wymiarach 45 x 20 x 6 cm .

Urządzenia lampowe zasilane są z reguły wysokimi napięciami ponad 200V. Dlatego wymagana jest jak najdalej posunięta ostrożność i porządek przy montażu. Kto nie jest w stanie sprostać temu wymogowi lepiej niech nie zajmuje się lampami. Zagrożeniem jest także wysoka temperatura lamp podczas pracy. Dlatego niedopuszczalne jest stosowanie obudów plastikowych. Urządzeniu należy zapewnić dobre odprowadzanie ciepła.

Oprócz zaznaczonych na schemacie przewodów ekranowanych, ekranowanie winno dotyczyć przewodów prowadzących do regulatora barwy dźwięku i siatek lamp wzmacniacza m.cz. Transformator sieciowy musi być zaekranowany i oddalony od detektora, gdyż okazało się, że jest on wrażliwy na pola magnetyczne. Dobrze się do tego nadaje obudowa zasilacza komputera.
   Jeśli chodzi o elementy - najlepiej stosować, gdzie to możliwe oporniki o tolerancji 1%, kondensatory dobrej jakości. Oszczędzi to wielu niepowodzeń.
   Jako detektor i wzmacniacz napięciowy m.cz pracują lampy ECC85. W końcówce mocy pracuje lampa EL84 (są nadal produkowane). W detektorze można zastosować obecnie produkowaną lampę ECC81, która elektrycznie różni się stosunkowo niewiele od ECC85 (obie przystosowane do pracy w układach UKF), we wzmacniaczu napięciowym może pracować ECC82, ECC83 lub ECC88, po zmianie wartości niektórych elementów. Na rys. 5 przedstawiono topografię wyprowadzeń lamp EL 84 i ECC 85.

Wyprowadzenia lamp są zawsze rysowane tak, jakby na lampę patrzyło się od strony cokołu

Rys. 5
Uruchomienie
Przystępując do uruchomienia układu należy przede wszystkim uzbroić się w cierpliwość. Nie wkładamy na razie lampy detektora V1 w podstawkę. Włączamy odbiornik. Po nagrzaniu lamp V2, V3 nie powinny występować żadne piski czy zgrzyty z głośnika. Jeśli występują (dodatnie sprzężenie zwrotne) - należy zamienić miejscami końcówki masy i pętli sprzężenia zwrotnego C18, R17 przy transformatorze głośnikowym.
   Kręcąc potencjometrami P2, P3, P4 sprawdzamy, czy nie występują żadne sprzężenia. Jeśli występują, to winę za to ponosi złe ekranowanie doprowadzeń siatek lamp lub nieodpowiednia pojemność C19. Jeśli wszystko jest w porządku można odlutować rezystor R3 i między masę a potencjometr P2 przyłożyć dowolny sygnał m.cz. Powinien on być słyszalny w głośniku. Następnie przylutowujemy z powrotem R3 i uruchamiamy układ z wetkniętą lampą V1 i przyłączoną anteną (może być to kawałek drutu lub antena teleskopowa). Potencjometr P2 ustawiamy w środkowym położeniu. Potencjometr P1 ustawia się w takim położeniu, przy którym słychać szum z głośnika. Jeśli szum nie występuje, należy dobrać w pierwszym rzędzie inną wartość P1, potem wartość R5, dł1,wreszcie R1,C2. Następnie zmieniając pojemność C1 próbujemy "złapać" jakąś stację. Jeśli się to nie udaje, należy nieco ścisnąć lub rozszerzyć zwoje cewki L2. Sygnał najprawdopodobniej skażony będzie charczeniem i szumami, spowodowanymi pracą nieliniową detektora. Aby usunąć ten problem zmieniamy położenie P1. Jeśli nie da to całkowitej poprawy powinno pomóc dostrojenie obwodu poprzez pokręcenie rdzeniem cewek L1 i L2. Jeśli szum nie zniknie, winę za to może ponosić słabe sprzężenie cewek L1 i L2 (zbliżyć je do siebie)lub małe natężenie pola w miejscu odbioru(zmienić ustawienie anteny). Poza tym może wystąpić skażenie sygnału przydźwiękiem. Pomoże wtedy zmiana ustawienia anteny.

autor:   Aleksander Zawada
aleksander_zawada@poczta.onet.pl

pusty
do góry
WsteczMenuDalej
pusty

UWAGA: Wszystkie umieszczone schematy, informacje i przykłady mają służyć tylko do własnych celów edukacyjnych i nie należy ich wykorzystywać do żadnych konkretnych zastosowań bez przeprowadzenia własnych prób i doświadczeń, gdyż nie udzielam żadnych gwarancji, że podane informacje są całkowicie wolne od błędów i nie biorę odpowiedzialności za ewentualne szkody wynikające z zastosowania podanych informacji, schematów i przykładów.


Wszystkie nazwy handlowe, nazwy produktów oraz znaki towarowe umieszczone na tej stronie są zastrzeżone dla ich właścicieli.
Używanie ich tutaj nie powinno być uważane za naruszenie praw właściciela, jest tylko potwierdzeniem ich dobrej jakości.

All trademarks mentioned herein belong to their respective owners.
They aren't intended to infringe on ownership but only to confirm a good quality.


Strona wygląda równie dobrze w rozdzielczości 1024x768, jak i 800x600.
Optymalizowana była pod IE dlatego polecam przeglądanie jej w IE5.5 lub nowszych przy rozdzielczości 1024x768.


© Copyright 2001-2005   Elektronika analogowa
pusty
pusty pusty pusty