Здравствуйте.
Могу предположить, что многих здешних обитателей привлекают электронные устройства, основанные на электронных лампах (лично меня радует теплота, приятный свет и монументальность ламповых конструкций), но при этом желание сконструировать что-то теплое и ламповое своими руками часто ломается о боязнь связываться с высокими напряжениями или проблемы с поиском специфических трансформаторов. И этой статьей я хочу попытаться помочь страждущим, т.е. описать ламповую конструкцию с низким анодным напряжением, очень простой схемой, распространенными элементами и отсутствуем потребности в выходном трансформаторе. При этом это не очередной усилитель для наушников или какой-нибудь овердрайв для гитары, а намного более интересное устройство.
«Что же это за конструкция?» — спросите вы. А ответ мой прост: "Сверхрегенератор!".
Сверхрегенераторы — это очень интересная разновидность радиоприемников, которая отличается простотой схем и неплохими характеристиками, сравнимыми с простыми супергетеродинами. Сабжи были крайне популярны в середине прошлого века (особенно в портативной электронике) и предназначены они в первую очередь для приема станций с амплитудной модуляцией в УКВ диапазоне, но также могут принимать станции с частотной модуляцией (т.е. для приема тех самых обычных FM-станций).
Основным элементом данного типа приемников является сверхрегенеративный детектор, который является одновременно как частотным детектором, так и усилителем радиочастоты. Такой эффект достигается за счет применения регулируемой положительной обратной связи. Подробно описывать теорию процесса не вижу смысла, так как «все написано до нас» и без проблем осваивается по этой ссылке.
Далее в данном наборе букофф будет сделан акцент на описание постройки проверенной конструкции, ибо встреченные в литературе схемы часто сложнее и требуют более высокого анодного напряжения, что нам не подходит.
Начал я поиск схемы, удовлетворяющей поставленной требованиям, с книги товарища Туторского «Простейшие любительские передатчики и приемники УКВ» образца 1952 года. Там нашлась схема сверхрегенератора, но лампу, которую было предложено использовать я не нашел, а с аналогом схема у меня так нормально и не завелась, так что поиски были продолжены.
Затем была найдена вот эта статья. Она уже подходила мне лучше, но в ней присутствовала зарубежная лампа, которую найти еще сложнее. В итоге было принято решение начать эксперименты с использованием распространенного примерного аналога, а именно, лампы 6н23п, которая прекрасно себя чувствует в УКВ и может работать при не слишком большом анодном напряжении.
Взяв за основу эту схему:
И проведя ряд экспериментов была сформирована следующая схема на лампе 6н23п:
Данная конструкция работает сразу (при правильном монтаже и живой лампе), причем выдает неплохие результаты даже на обычные наушники-вкладыши.
Теперь подробнее пройдемся по элементам схемы и начнем с лампы 6н23п (двойной триод):
Чтобы понять правильное расположение ног лампы (информация для тех, кто раньше с лампами дел не имел), нужно повернуть ее ножками к себе и ключом вниз (сектор без ножек), тогда представший перед вами прекрасный вид будет соответствовать картинке с распиновкой лампы (работает и для большинства других ламп). Как видно по рисунку, в лампе целых два триода, но нам нужен всего один. Вы можете использовать любой, никакой разницы нет.
Теперь пойдем по схема слева на право. Катушки индуктивности L1 и L2 лучше всего мотать на общем круглом основании (оправке), идеально для этого подходит медицинский шприц диаметром 15мм, причем L1 желательно мотать поверх картонной трубки, которая с небольшим усилием движется по корпусу шприца, чем обеспечивает регулировки связи между катушками. В качестве антенны к крайнему выводу L1 можно припаять кусок провода или же припаять антенное гнездо и использовать что-то более серьезное.
L1 и L2 желательно мотать толстым проводом для повышения добротности, например, проводом 1мм и больше с шагом 2мм (особая точность тут не нужна, так что можете особо не заморачиваться с каждым витком). Для L1 нужно намотать 2 витка, а для L2 — 4-5 витков.
Далее идут конденсаторы C1 и C2, которые представляют собой двухсекционный конденсатор переменной емкости (КПЕ) с воздушным диэлектриком, он является идеальный решением для подобных схем, КПЕ с твердым диэлектриком использоваться нежелательно. Наверное, КПЕ является самым редким элементом данной схемы, но его довольно легко найти в любой старой радиоаппаратуре или на барахолках, хотя его можно заметить и двумя обычным конденсаторами (обязательно керамическими), но тогда придется обеспечивать подстройку с помощью импровизированного вариометра (прибора для плавного изменения индуктивности). Пример КПЕ:
Нам нужно всего две секции КПЕ и они обязательно должны быть симметричны, т.е. иметь одинаковую емкость в любом положении регулировки. Их общей точной будет служить контакт подвижной части КПЕ.
Затем следуется цепочка гашения выполненная на резисторе R1 (2.2МОм) и конденсаторе C3 (10 пФ). Их значения можно менять в небольших пределах.
Катушка L3 выполняет роль анодного дросселя, т.е. не позволяется высокой частоте пройти дальше. Подойдет любой дроссель (только не на железном магнитопроводе) с индуктивностью 100-200 мкГн, но проще намотать на корпус сточенного мощного резистора 100-200 витков тонкого медного эмалированного провода.
Конденсатор C4 служит для отделения постоянной составляющей на выходе приемника. Наушники или усилитель можно подключать непосредственно к нему. Емкость его может варьироваться в довольно больших пределах. Желательно, чтобы C4 был пленочный или бумажный, но с керамическим тоже будет работать.
Резистор R3 представляет собой обычный потенциометр на 33кОм, который служит для регулирования анодного напряжения, чем позволяет менять режим лампы. Это необходимо для для более точной подстройки режима под конкретную радиостанцию. Можно заменить на постоянный резистор, но это нежелательно.
На этом элементы закончились. Как видите схема очень простая.
И теперь немного по поводу питания и монтажа приемника.
Анодное питание можно смело использовать от 10В до 30В (можно и больше, но там уже немного опасно подключать низкоомную аппаратуру). Ток там совсем небольшой и для питания подойдет БП любой мощности с необходимым напряжением, но желательно, чтоб он был стабилизирован и имел минимум шумов.
И еще обязательным условием является питание накала лампы (на картинке с распиновкой он обозначен как нагреватели), так как без него она работать не будет. Тут уже токи нужны поболее (300-400 мА), но напряжение всего 6.3В. Подойдет как переменное 50Гц, так и постоянное напряжение, причем оно может быть от 5 и до 7В, но лучше использовать каноничное 6.3В. Лично я не пробовал использовать 5В на накале, но скорее всего все будет нормально работать. Накал подается на ножки 4 и 5.
Теперь про монтаж. Идеальным является расположение всех элементов схемы в металлическом корпусе с подключенной к нему в одной точке землей, но будет работать и вообще без корпуса. Так как схема работает в УКВ диапазоне, все соединения в высокочастотной части схемы должны быть максимального короткими для обеспечения большей стабильности и качества работы устройства. Вот пример первого прототипа:
При таком монтаже все работало. Но с металлическим корпусом-шасси немного стабильнее:
Для таких схем идеальным является навесной монтаж, так как он дает хорошие электрические характеристики и позволяет без особых затруднений вносить поправки в схемы, что с платой уже не так просто и аккуратно получается. Хотя и мой монтаж аккуратным назвать нельзя.
Теперь по поводу наладки.
После того как вы на 100% убедились в правильности монтажа, подали напряжение и ничего не взорвалась и не загорелось — это значит, что скорее всего схема работает, если использованы правильные номиналы элементов. И вы скорее всего услышите в наушниках шумы. Если во всех положениях КПЕ вы не слишите станции, и вы точно уверены, что у вас принимаются вещательные станции на других устройствах, то попробуйте изменить количество витков катушки L2, этим вы перестроите частоту резонанса контура и возможно попадете на нужный диапазон. И пробуйте крутить ручку переменного резистора — это тоже может помочь. Если совсем ничего не помогает, то можно поэкспериментировать с антенной. На этом наладка завершается.
На этом этапе все самое основное уже сказано, а представленное выше неумелое повествование можно дополнить следующими роликами, которые иллюстрируют приемник на разных этапах разработки и демонстрируются качество его работы.
Чисто ламповый вариант (на макетном уровне):
Вариант с добавлением УНЧ на ИМС (уже с шасси):
В последнем варианте ламповость немного потеряна, ибо применена ИМС. Это оказалось единственным решением, так как при анодном 20В в режиме УНЧ второй триод так и не заработал у меня, хотя может подходящий режим и есть, но я найти его не смог.
В качестве УНЧ был использован усилитель PAM8403, который питается от линейного стабилизатора напряжения L7805 (в народе зовется кренкой, по названию советского аналога).
В планах по развитию данного проекта имеется создание еще одного сверхрегенератора на лампе 6с6б, но уже портивного, так как очень соблазнительно иметь ламповый портативный приемник.
Спасибо за внимание. Готов ответить на вопросы по теме.
PS: Данное устройство генерирует собственные колебания во время работы и излучает их через приемную антенну, т.е. сверхрегенератор может создавать помехи, учитывайте это.
Источники:
1. Сверхрегенерация
2. Сверхрегенеративный приемник
3. Документация на лампу 6н23п
4. Туторский «Простейшие любительские передатчики и приемники УКВ» 1952
Комментарии (38)
Scorry
06.08.2017 18:00Вы забыли указать ёмкость КПЕ. Ну и для обычного диапазона такой ёмкости, который явно шире ФМ-диапазона — может, надо было как-то параллельно с каждой секцией КПЕ по конденсатору добавить, чтобы растянуть диапазон регулировки?
Swamp_Dok Автор
06.08.2017 18:04+1Не стал указывать емкость КПЕ, так как у всех они разные будут. У меня перестройка от 0 до 40пФ, хватит перестройки и меньшей. Если вы параллельно поставите конденсаторы, то увеличите емкость только, чтобы растянуть, нужно поставить с каждой секцией последовательно одинаковые конденсаторы.
А вообще хочу отказаться от КПЕ, так как дорогая и хрупкая деталь. Планирую использовать вариометр.Scorry
07.08.2017 00:33-1Если вы параллельно поставите конденсаторы, то увеличите емкость только, чтобы растянуть, нужно поставить с каждой секцией последовательно одинаковые конденсаторы.
Я неправильно написал, простите. Я хотел сказать «растянуть диапазон на оборот КПЕ». В этом случае как раз надо ставить конденсатор параллельно, чтобы КПЕ не менял общую ёмкость контура от нуля.
КПЕ… дорогая и хрупкая деталь
Простите?..Swamp_Dok Автор
07.08.2017 00:46+4КПЕ боится механических повреждений, немного погнул пластину, обкладки замкнуты. И КПЕ, если покупать, стоит несколько сотен рублей, а в радиомагазине видел КПЕ за тысячу.
sim2q
06.08.2017 19:33+2Непременно нужно добавить в статью, что особенность таких приёмников, что они «свистят» в антенну. Т.к. уровень побочного излучения довольно велик
ZaitsXL
07.08.2017 17:13а еще нужно упомянуть что значит «свистят» для менее знакомых с радиотехникой читателей :)
sim2q
07.08.2017 18:01+1Этот коммент скорее для автора был, да и автор в курсе конечно и так:)
Свистят в данном случае, что этот каскад является в т.ч. и генератором и его колебания попадают в антенну и излучаются в прострастранство создавая небольшие (а данном случае анодное мизерное) помехи.
Избавиться можно путем введения дополнительного каскада УВЧ (усилитель высокой частоты) на входе. Но я не очень радиолюбитель если что :)
siryoshka
06.08.2017 19:43Сдвоенный КПЕ можно заменить обычным одинарным керамическим.
В детстве собирал подобные конструкции, приём отличный даже на простой провод вместо антенны, но перестройка по диапазону требует постоянной подстройки резистора. На одну радиостанцию самое то как стационарная конструкция.Swamp_Dok Автор
06.08.2017 19:58Можно и с одной секцией КПЕ, тогда нужно среднюю точку заземлять у катушки.
FlyCamStudio_pro
06.08.2017 20:48Эхх ктобы нарисовал схему с усилителем… Я бы подумал над мелкой серией. Если кто надумает то пишите плиз, может вместе и сделаем.
tormozedison
07.08.2017 00:04За отсутствие УРЧ перед сверхрегенератором, бывает, канделябрами дерутся.
Swamp_Dok Автор
07.08.2017 00:14Усиление там нормальное, скорее внешний гетеродин нужен, чтоб помехи не плодить.
quwy
07.08.2017 02:22+1Под «гетеродином» вы имеете в виду генератор гасящих импульсов? Ничем не поможет его вынос, проблема в том, что сверхрегенератор гадит в эфир на частоте сигнала именно детекторным каскадом из-за того, что он находится в режиме генерации. УРЧ нужен как раз для изоляции антенны от детектора, а не для увеличения чувствительности (кстати, чувствительность правильного сверхрегенератора ограничена шумами пассивных элементов контура и входа, поэтому УРЧ всегда будет ее ухудшать).
Swamp_Dok Автор
07.08.2017 02:31Вы правы, но от УРЧ отказался, так как не хотел усложнять схему и повышать анодное.
quwy
07.08.2017 02:15+1Сверхрегенератор — это по определению АМ-детектор, немного принимать ЧМ он может на скате АЧХ. Но т.к. скат очень пологий, то качество детектирования выходит так себе даже для WFM.
Swamp_Dok Автор
07.08.2017 02:28Вы смотрели ролики? Качество звучание вполне приемлемое получается.
quwy
07.08.2017 11:40Смотрел, дело не в качестве, а в ваших словах:
предназначены они в первую очередь для приема станций с частотной модуляцией в УКВ диапазоне
, которые не верны.mickvav
07.08.2017 13:08Это, вероятно, цитата из какого-то достаточно старого журнала «Радио», где приводилась такая (или почти такая) схема, но без аккуратного пояснения, почему оно так. Она так и мигрирует по разным книжкам и статьям. Что-то мне подсказывает, что сверхрегенератор — оддин из самых простых в реализации fm-приемников, но всё же для детектирования AM есть более простые схемы, не требующие не то что второй ручки настройки, но и состоящие целиком из пассивных элементов.
Кстати, а можете пояснить, как из того, что скат пологий, следует, что качество детектирования — плохое?quwy
07.08.2017 15:44+3всё же для детектирования AM есть более простые схемы, не требующие не то что второй ручки настройки, но и состоящие целиком из пассивных элементов
Сверхрегенератор не только детектирует, но и усиливает сигнал до 10 000 000 раз и более. И чем больше амплитуда «затравочного» напряжения на входе, тем стремительнее (или раньше, в зависимости от схемы) нарастает генерация. Таким образом напряжение на выходе зависит от напряжения на входе, т.е. имеем дело именно с детектированием амплитуды.
Кстати, а можете пояснить, как из того, что скат пологий, следует, что качество детектирования — плохое?
Не столько плохое, сколько энергетически неэффективное. Смещение входной частоты на десятки килогерц весьма незначительно влияет на характер вспышек генерации, в результате не смотря на гигантское усиление каскада, амплитуда выходного НЧ-сигнала получается довольно низкой. Плюс АЧХ в форме горба, скаты имеют изгибы, поэтому такой детектор дает нелинейные искажения.
maxbarich
07.08.2017 16:01А как бы стерео звук сделать?
Swamp_Dok Автор
07.08.2017 16:07+2Вы про полноценный прием станций о стерео-вещанием? Если да, то это будет довольно сложно, схема сильно усложнится, да и скорее всего в таком случае придется делать полноценный супергетеродинный приемник, ибо сверхрегенератор, как писали выше в комментариях, сильно искажает сигнал, т.е. возможно не получится восстановить каналы в нормальном виде. Я бы лично не взялся за проектирование лампового стерео-приемника.
maxbarich
07.08.2017 16:11Спасибо за ответ! Я уже просмотрел варианты схем для стерео приема, да сложность уже увеличивается и объем деталей.
ragesteel
08.08.2017 14:38Везёт вам, а меня вот китайцы совсем избаловали. Если что-то хочется сразу начинаю искать соответствующий DIY Kit. И ламповых сверхрегенераторов там у них несколько разных, хоть от сети, хоть от батареек (один элемент на накал и три кроны последовательно на анодное).
Swamp_Dok Автор
08.08.2017 15:04Так просто не покупайте киты) Я скептически к ним отношусь, так как при сборке китов пропадает вся творческая составляющая. Киты есть смысл покупать только с целью некоторой экономии, ибо зачастую кит значительно дешевле готового устройства.
ragesteel
08.08.2017 15:32+1Ну как, там сразу есть и все детали и корпус. Сейчас готовые устройства в большинстве своём дешевле, за счёт эффекта масштаба. По деталям всё равно дороже собирать.
И да, может это не так творчески, как делать всё самому, но всё равно удовольствие от сборки чего-то своими руками получается.
TinyElectronicFriends
09.08.2017 18:26+1В школьные годы информация по древнему тетроду с ускоряющей сеткой Микро-ДС из журнала «Радио Всем» привела меня к мысли попробовать использовать лампу с положительным смещением на первой сетке. Идея оказалась удачной. Был использован 12Ж1Л, 9 вольт на накал и 18 на анод брались от двух батареек Крона, при разряде накальной её можно было переставить в качестве анодной, а на накал поставить новую. Готовая конструкция представляла собой одноламповый приёмник прямого усиления со штыревой антенной, работавший на высокоомный головной телефон. Заземление не требовалось. Собранный в помещающемся в карман футляре от измерительного инструмента, приёмник уверенно ловил мощную радиостанцию, на которую была сделана фиксированная настройка. Детектор был полупроводниковым, по схеме удвоения или даже учетверения, точно не помню, в детстве было собрано много приёмников на транзисторах, ОУ и лампах, в том числе 0-V-1 с УНЧ на тиратроне и одноламповый карманный супергетеродин.
stalinets
Наладил бы кто мелкосерийное производство портативного вартанта в маленьких деревянных корпусах, чтоб сзади была вентилляционная решётка и сквозь неё было видно накал лампы (как бы мини-копия советских радиол 60-х, 70-х годов). Добавить батарейное питание и продавать хипстерам по сходной цене)) Но нужно добавить ещё лампу для усиления, чтобы могло выдать хотя бы ватт 5 на динамик, а то усилитель D-класса на ИМС действительно неканонично.
Swamp_Dok Автор
Вполне можно реализовать, если немного анодное поднять. В портативном варианте все равно придется делать повышающие преобразователи, а там особой разницы нет, что 20В, что 50В. С большим анодным уже можно сделать чисто ламповый УНЧ.
И на счет мелкой серии можно подумать, если получится удачная портативная конструкция. Тем более скоро планирую организовывать небольшую мастерскую.
Lemko
Я первый покупатель. Серьезно.
Swamp_Dok Автор
Если что-то годное получится, то будет статья и видео на канале)
I-denis
Купить наверно не готов, но что собрать и дарить другу на ДР я уже нашел!:) конечно хотелось бы тру схему с ламповым УЗЧ. Да и забавно это, после проекта с прямой оцифровкой на циклоне 3, такое собрать:)
stalinets
Ещё для полного канона можно поискать советские динамики (овальные, ватта на 3...5 и длиной сантиметров 10, таких было довольно много в разные годы). Иногда всплывают на интернет-барахолках новые мелкооптовые партии «с хранения». У советских бумажных динамиков звук всё же какой-то свой особый, хотя вероятно, что без аутентичного акустического окружения, в маленьком боксе, будет не то.
Swamp_Dok Автор
У меня есть такие. Это разнообразные *ГД* и *ГДШ*. Покупаются без проблем за 100-200р.