На рис. 1 изображена принципиальная схема усилителя ПЧ 500 кГц, выполненного на основе так называемой последовательно-балансной транзисторной структуры (ПБС). Коэффициент усиления устройства — около 6000 (62 дБ). Несмотря на это, усилитель устойчив к самовозбуждению и обладает хорошими динамическими характеристиками. Малое число деталей и небольшой потребляемый ток позволяют использовать его в малогабаритных переносных радиостанциях.
Puc.1
Усилитель собран на транзисторах VT1-VT3, гальванически связанных между собой. Ток покоя всех 3-х транзисторов устанавливается автоматически и зависит от сопротивления резистора R3. Любые изменения режима одного из транзисторов (например, при колебаниях температуры) немедленно приводят к изменению режима остальных, и ток покоя возвращается к прежнему значению.
Как видно, на входе усилителя включен параллельный колебательный контур L1C2, а в цепь эмиттера VT3 — последовательный контур L3C7. Нагрузкой служит кольцевой балансный смеситель на диодах VD1-VD4. Согласование входного сопротивления последнего с выходным сопротивлением усилителя осуществляется трансформатором Т1. Цепь R5C5 защищает устройство от помех по цепи питания.
Puc.2
При необходимости в устройство нетрудно ввести регулировку усиления, воспользовавшись, например, схемой, показанной на рис. 2 (нумерация деталей на нем и последующих рисунках продолжает начатую на рис. 1). В этом случае верхний (по схеме) вывод резистора R1 отсоединяют от цепи питания и подключают к коллектору транзистора VT4. Усиление регулируют переменным резистором R11. Микроамперметр РА1 используют в качестве S-метра. При подаче на нижний (по рис. 2) вывод резистора R16 напряжения +12 В усилитель закрывается (коэффициент усиления стремится к нулю). Необходимость в этом возникает во время передачи при использовании его в трансивере.
Катушки L1-L3 наматывают внавал на пластмассовых каркасах диаметром 5 мм с подстроечниками из карбонильного железа от броневых магни-топроводов СБ-9а. Для ПЧ, равной 500 кГц, катушки L1 и L3 должны содержать по 70 витков провода ПЭЛ 0,24, a L2 — 20 витков того же провода, намотанного поверх L1. В качестве магнитопровода РЧ трансформатора Т1 используют ферритовый (600НН) кольцевой магнитопровод типоразмера К10х6х4. Его обмотки I (45 витков) и II (15 витков) наматывают проводом ПЭЛШО 0,24.
Настраивают усилитель в отсутствие входного сигнала подбором резистора R3 до получения тока эмиттера транзистора VT1, равного 0,5 мА. Затем на вход подают сигнал частотой 501 кГц и, изменяя индуктивность катушек L1 и L3 перемещением подстроечников, добиваются максимального сигнала 3Ч на выходе.
Усилитель можно использовать и при других значениях ПЧ. Так, при ПЧ, равной 5 МГц, катушки L1, L3 и L2 должны содержать соответственно 31, 31 и 5 витков провода ПЭЛ 0,24, обмотки I и II трансформатора Т1 — 15 и 5 витков ПЭЛШО 0,24. Емкость конденсаторов С2, С7 в этом случае должна быть равна 100, С4 — 1200 пф, а С3-0,015мкФ.
Puc.3
На рис. 3, а показана схема подключения к описанному усилителю амплитудного детектора. При ПЧ 500 кГц номиналы конденсаторов С7 и С 16 должны быть соответственно равны 5100 и 2700, при ПЧ 5 МГц — 1200 и 270 пФ.
Для получения требуемой АЧХ вместо конденсатора С7 используют последовательные цепи R18C18 (рис. 3,б) и L3C7 (рис. 3, в). Подбирая параметры входящих в них элементов, можно изменять резонансную характеристику усилителя в широких пределах. Полосу пропускания (и одновременно коэффициент усиления) регулируют подбором резистора R6 . При этом суммарное сопротивление резисторов R6′ и R6 должно оставаться равным 1 кОм.
При замене контура L3C7 конденсатором емкостью 0,033 мкф и исключении L1 С2 усилитель становится широкополосным с небольшим подъемом АЧХ в области 500 кГц. При замене С4 и контура L3C7 конденсаторами емкостью 1200 пФ небольшой подъем АЧХ наблюдается в области 5 МГц.
Puc.4
Для получения других характеристик вместо резистора R6 (а при необходимости и R2) можно использовать цепи, схемы которых приведены на рис. 4. К примеру, цепь по схеме на рис. 4,6 поможет сформировать двугорбую характеристику с небольшим провалом в середине. Для этого одну такую цепь (с номиналами конденсаторов С18′ и С18", указанными вне скобок) включают вместо R2, а другую (с номиналами, указанными в скобках) — вместо R6 и одновременно исключают элементы С4, L3 и С7. Полоса пропускания усилителя с такой доработкой — 25…40 МГц. Изменяя номиналы элементов введенных цепей, "резонансную" характеристику усилителя можно сдвигать в полосе частот от 100кГцдо120МГц.
При использовании цепи, выполненной по схеме на рис. 4,в, АЧХ усилителя определяется частотой квазирезонанса двойного Т-образного моста R19C19C19"R20R21C19"’. Частоту квазирезонанса f рассчитывают по формуле: f = 1/2пRC, где R — сопротивление резисторов R20, R21 (1 кОм); R19=0,5R =510 Ом; С — емкость конденсаторов С19 , С19", С19"=2С.
Цепь R18С18 играет роль дополнительного селективного элемента, корректирующего общую АЧХ усилителя.
При соответствующем подборе элементов корректирующих цепей усилитель способен работать в широком диапазоне частот — от нескольких десятков килогерц до 150 МГц (естественно, при использовании соответствующих транзисторов). Ширина полосы пропускания при использовании LC-контуров — от 10 кГц (минимальное значение), при использовании RC-цепей — до 100 МГц (максимальное значение).
Следует учесть, что при исключении из усилителя конденсаторов С4, С7 наблюдается побочный квазирезонанс в диапазоне частот 200…500 МГц из-за влияния паразитных емкостей.
Владимир Рубцов (UN7BV)
(РАДИО N1, 1999)