Базова схема регенератора-сверхрегенератора
Для кращого з'ясування процесів, що відбуваються в Сверхрегенератора, звернемося до пристрою, зображеному на рис. 1. яке, в залежності від постійної часу ланцюжка R1C2, може бути і регенератором, і Сверхрегенератора.
Мал. 1 Сверхрегенератора
А баланс амплітуд, необхідний для самозбудження, виходить при достатньому посилення транзистора. Останнє залежить від струму емітера, а його дуже легко регулювати, змінюючи опір резистора R1, включивши, наприклад, замість нього послідовно два резистора, постійний і змінний. Пристрій має ряд переваг, до яких відносяться простота конструкції, легкість налагодження і висока економічність: транзистор споживає рівно стільки струму, скільки необхідно для достатнього посилення сигналу. Підхід до порогу генерації виходить вельми плавним, до того ж регулювання відбувається в низькочастотної ланцюга, і регулятор можна віднести від контуру в зручне місце. Регулювання слабо впливає на частоту настройки контуру, оскільки напруга живлення транзистора залишається постійним (0,5 В), а отже, майже не змінюються і міжелектродні ємності. Описаний регенератор здатний підвищувати добротність контурів в будь-якому діапазоні хвиль, від ДВ до УКВ, причому котушка L1 не обов'язково повинна бути контурної - допустимо використовувати котушку зв'язку з іншим контуром (конденсатор С1 в цьому випадку не потрібний). Можна намотати таку котушку на стрижень магнітної антени ДВ-СВ приймача, причому число витків її має скласти всього 10-20% від числа витків контурної котушки, Q-умножитель на біполярному транзисторі виходить дешевше і простіше, ніж на польовому. Регенератор підійде і для KB діапазону, якщо зв'язати антену з контуром L1C1 або котушкою зв'язку, або конденсатором малої ємності (аж до доль пикофарад). Низькочастотний сигнал знімають з емітера транзистора VT1 і подають через розділовий конденсатор ємністю 0,1. 0,5 МКФ на підсилювач ЗЧ. При прийомі AM станцій подібний приймач забезпечував чутливість 10. 30 мкв (зворотний зв'язок нижче порога генерації), а при прийомі телеграфних станцій на биття (зворотний зв'язок вище порога) - одиниці мікровольт.
Процеси наростання і спаду коливань.
Мал. 2 Коливання
Але повернемося до Сверхрегенератора. Нехай напруга живлення на описане пристрій подається у вигляді імпульсу в момент часу t0. як показано на рис. 2 зверху. Навіть, якщо посилення транзистора і зворотний зв'язок достатні для генерації, коливання в контурі виникнуть не відразу, а будуть наростати за експоненціальним законом деякий час τ н. За таким же законом відбувається і спад коливань після виключення живлення, час спаду позначено як τ с.
Мал. 3 Коливальний контур
У загальному вигляді закон наростання і спаду коливань виражається формулою Uконт = U0 exp (-rt / 2L), де U0 - напруга в контурі, з якого почався процес; r - еквівалентний опір втрат в контурі; L - його індуктивність; t - поточний час. Все просто в разі спаду коливань, коли r = rп (опір втрат самого контуру, рис. 3). Інша справа при наростанні коливань: транзистор вносить в контур негативне опір - Rос (зворотний зв'язок компенсує втрати), і загальне еквівалентний опір стає негативним. Знак мінус в показнику експоненти зникає, і закон наростання запишеться:
З наведеної формули можна знайти і час наростання коливань, враховуючи, що зростання починається з амплітуди сигналу в контурі Uc і триває лише до амплітуди U0. далі транзистор входить в режим обмеження, його посилення зменшується і амплітуда коливань стабілізується: τ н = (2L / r) ln (U0 / Uc). Як бачимо, час наростання пропорційно логарифму величини, зворотної рівню сигналу в контурі. Чим більше сигнал, тим менше час наростання. Якщо імпульси харчування подавати на сверхрегенератора періодично, з частотою суперізаціі (гасіння) 20. 50 кГц, то в контурі будуть відбуватися спалахи коливань (рис. 4). тривалість яких залежить від амплітуди сигналу - чим менше час наростання, тим більше тривалість спалаху. Якщо спалаху продетектировать, на виході вийде демодулірованний сигнал, пропорційний середньому значенню обвідної спалахів.
Мал. 4 Спалахи коливанні
Посилення самого транзистора може бути невеликим (одиниці, десятки), достатнім лише для самозбудження коливань, в той час як посилення всього сверхрегенератора, яке дорівнює відношенню амплітуди демодульованого вихідного сигналу до амплітуди вхідного, дуже велике. Описаний режим роботи сверхрегенератора називають нелінійним, або логарифмічним, оскільки вихідний сигнал пропорційний логарифму вхідного. Це вносить деякі нелінійні спотворення, але грає і корисну роль - чутливість сверхрегенератора до слабких сигналів більше, а до сильних менше - тут діє як би природна АРУ. Для повноти опису треба сказати, що можливий і лінійний режим роботи сверхрегенератора, якщо тривалість імпульсу харчування (див. Рис. 2) буде менше часу наростання коливань. Останні не встигнуть нарости до максимальної амплітуди, а транзистор - не входитиме в режим обмеження. Тоді амплітуда спалаху стане прямо пропорційна амплітуді сигналу. Такий режим, однак, нестабільний - найменша зміна посилення транзистора або еквівалентного опору контуру r призведе до того, що або різко впаде амплітуда спалахів, а отже, і посилення сверхрегенератора, або пристрій вийде на нелінійний режим. З цієї причини лінійний режим сверхрегенератора використовується рідко. Треба також зауважити, що зовсім необов'язково коммутировать напруга живлення, щоб отримати спалаху коливань. З таким самим успіхом можна подавати допоміжна напруга суперізаціі на сітку лампи, базу або затвор транзистора, модулюючи їх посилення, а значить, і зворотний зв'язок. Прямокутна форма гасять коливань також неоптимальна, краще синусоїдальна, а ще краще пілообразная з пологим наростанням і різким спадом. В останньому варіанті сверхрегенератора плавно підходить до точки виникнення коливань, смуга пропускання кілька звужується і з'являється посилення за рахунок регенерації. Виниклі коливання ростуть спочатку повільно, потім все швидше. Спад же коливань виходить максимально швидким. Найбільшого поширення набули Сверхрегенератора з автосуперізаціей, або з самогашеніем, що не мають окремого генератора допоміжних коливань. Вони працюють тільки в нелінійному режимі. Самогашеніе, інакше кажучи, переривчасту генерацію, легко отримати в пристрої, виконаному за схемою рис. 1. треба лише, щоб постійна часу ланцюжка R1C2 була більше часу наростання коливань. Тоді відбудеться наступне: що виникли коливання викличуть збільшення струму через транзистор, але коливання будуть деякий час підтримуватися зарядом конденсатора С2. Коли він витратився, напруга на емітер впаде, транзистор закриється і коливання припиняться. Конденсатор С2 почне відносно повільно заряджатися від джерела живлення через резистор R1 до тих пір, поки не відкриється транзистор і виникне новий спалах.
Епюри напружень в Сверхрегенератора.
УКХ ЧМ приймач з низьковольтним харчуванням
Мал. 5 Принципова схема сверхрегенератора
Економічний сверхрегенератівниміпріємникамі приймач
Мал. 6 Cверхрегенераторний каскад
В. ПОЛЯКОВ, м Москва